DE102009024422B4 - Method for estimating the life of an energy storage device - Google Patents

Method for estimating the life of an energy storage device Download PDF

Info

Publication number
DE102009024422B4
DE102009024422B4 DE102009024422.0A DE102009024422A DE102009024422B4 DE 102009024422 B4 DE102009024422 B4 DE 102009024422B4 DE 102009024422 A DE102009024422 A DE 102009024422A DE 102009024422 B4 DE102009024422 B4 DE 102009024422B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy store
life
determined
values
frequency distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102009024422.0A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009024422A1 (en
Inventor
Christoph Gertler
Nicolas Lewkowicz
Bertram Schemel
Michael Schiemann
Hans-Georg Schweiger
Olaf Böse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102009024422.0A priority Critical patent/DE102009024422B4/en
Publication of DE102009024422A1 publication Critical patent/DE102009024422A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009024422B4 publication Critical patent/DE102009024422B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Verfahren zur Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer (tLeben) eines elektrochemischen Energiespeichers (200), wobei – Werte zumindest einer Betriebsgröße des Energiespeichers (200) ermittelt werden, – eine Häufigkeitsverteilung der Werte der zumindest einen Betriebsgröße ermittelt wird, – die zu erwartende Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) abgeschätzt wird basierend auf der ermittelten Häufigkeitsverteilung und einer Datenbasis, welche den zeitlichen Verlauf einer Kenngröße (A) des Energiespeichers (200), welche repräsentativ ist für die Alterung des Energiespeichers (200), für bestimmte Werte oder Wertbereiche (k) der Betriebsgröße wiedergibt und zur Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) – ein Grenzwert (Akrit) der Kenngröße (A) festgelegt wird, welcher das Ende der Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) charakterisiert, – anhand der Datenbasis für in der Häufigkeitsverteilung auftretende Werte und/oder Wertebereiche (k) der Betriebsgröße jeweils eine individuelle Lebensdauer (tkrit(k)) bestimmt wird, – die individuellen Lebensdauern (tkrit(k)) entsprechend der jeweils zugehörigen relativen Häufigkeit, welche sich aus der Häufigkeitsverteilung ergibt, gewichtet werden, und – die zu erwartende Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) als die gewichtete Summe der individuellen Lebensdauern (tkrit(k)) bestimmt wird.Method for estimating the expected service life (t life) of an electrochemical energy store (200), wherein - values of at least one operating variable of the energy store (200) are determined, - a frequency distribution of the values of the at least one operating variable is determined, - the expected service life (tLife ) of the energy store (200) is estimated on the basis of the determined frequency distribution and a database which determines the time profile of a characteristic (A) of the energy store (200) which is representative of the aging of the energy store (200), for specific values or value ranges ( k) represents the operating variable and for estimating the expected life (tLeben) of the energy store (200) - a limit (Akrit) of the characteristic (A) is determined, which characterizes the end of the life (tLeben) of the energy store (200), based on the database for occurring in the frequency distribution Values and / or value ranges (k) of the operating variable are each determined an individual lifetime (tcrit (k)), - the individual lifetimes (tcrit (k)) are weighted according to the respectively associated relative frequency resulting from the frequency distribution, and - the expected lifetime (tLeben) of the energy store (200) is determined as the weighted sum of the individual lifetimes (tkrit (k)).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer eines Energiespeichers, eine Steuervorrichtung, mittels der das Verfahren ausführbar ist, und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for estimating the expected life of an energy store, a control device, by means of which the method is executable, and a motor vehicle.

Aus WO 2007/048367 A1 ist ein Verfahren zur ”Bestimmung eines Alterungszustands” einer Batterie bekannt. Dabei werden jeweilige Werte von zumindest einem Paar von Betriebsgrößen des Energiespeichers ermittelt und hieraus eine Häufigkeitsverteilung dieser Wertepaare ermittelt. Schließlich wird dann ein Alterungszustand (z. B. so genannter ”State of Health”, SoH bzw. ”Alterungsfaktor” AF) als eine gewichtete Summe einzelner Wichtungsfaktoren bestimmt. Hierzu wird eine Datenbasis verwendet, welche die ”Wichtungsfaktoren” für die möglichen Wertepaare wiedergibt, wobei jeder Wichtungsfaktor offensichtlich ein Maß für die Alterungswirkung bei Vorliegen der jeweiligen Wertepaare darstellt. Durch Multiplizieren der Wichtungsfaktoren mit den sich aus der Häufigkeitsverteilung ergebenden ”Zustandszählern”, welche die Häufigkeit des Vorkommens der betreffenden Werte angeben, und Aufsummieren der Multiplikationsergebnisse ergibt sich der zu bestimmende Alterungszustand.Out WO 2007/048367 A1 For example, a method of "determining an aging condition" of a battery is known. In this case, respective values of at least one pair of operating variables of the energy store are determined and from this a frequency distribution of these value pairs is determined. Finally, an aging state (eg, so-called "state of health", SoH or "aging factor" AF) is then determined as a weighted sum of individual weighting factors. For this purpose, a database is used which represents the "weighting factors" for the possible value pairs, wherein each weighting factor obviously represents a measure of the aging effect in the presence of the respective value pairs. By multiplying the weighting factors with the "state counters" resulting from the frequency distribution, which indicate the frequency of occurrence of the relevant values, and adding up the multiplication results, the aging state to be determined results.

US 5 864 237 A betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Batteriezustandes, beispielsweise des so genannten ”State of Charge” (SOC). Der Batteriezustand wird letztlich dadurch bestimmt, dass der Wert der Batteriespannung ermittelt und daraus der Batteriezustand ermittelt wird. Hierfür wird eine ”Datenbasis” verwendet, welche jeder Batteriespannung einen bestimmten Batteriezustand (Ladezustand) zuordnet. Mittels eines ganz speziellen Algorithmus wird zuvor diese Batteriespannung ermittelt bzw. der geeignete Zeitpunkt für diese Ermittlung der Batteriespannung festgelegt. US 5 864 237 A relates to a method for determining a battery condition, for example the so-called "state of charge" (SOC). The battery state is ultimately determined by determining the value of the battery voltage and from this the battery state is determined. For this purpose, a "database" is used, which assigns a specific battery state (state of charge) to each battery voltage. By means of a very special algorithm, this battery voltage is determined beforehand or the appropriate time for this determination of the battery voltage is determined.

Elektrochemische Energiespeicher weisen ein breites Anwendungsspektrum auf. Im Bestreben der Automobilhersteller, die Abgasemissionen und den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen weiter zu reduzieren, werden zunehmend Elektromotoren zum Antrieb des Kraftfahrzeugs eingesetzt, beispielsweise in Form reiner Elektro-Fahrzeuge oder sogenannter Hybrid-Fahrzeugen. Damit verbunden ist der Einsatz von Energiespeichern, beispielsweise elektrochemischer Energiespeicher (Batterien) oder Kondensatoren, welche den Elektroantrieb mit Energie versorgen. Daneben dient der Energiespeicher auch zur Rückgewinnung kinetischer Energie und deren Umwandlung in elektrische Energie (Rekuparation).Electrochemical energy stores have a wide range of applications. In the endeavor of automobile manufacturers to further reduce exhaust emissions and fuel consumption of motor vehicles, electric motors are increasingly being used to drive the motor vehicle, for example in the form of pure electric vehicles or so-called hybrid vehicles. This is associated with the use of energy storage, such as electrochemical energy storage (batteries) or capacitors, which provide the electric drive with energy. In addition, the energy storage also serves to recover kinetic energy and its conversion into electrical energy (recuperation).

Energiespeicher, insbesondere elektrochemische Energiespeicher, unterliegen einer bestimmten Alterung, deren Geschwindigkeit durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden kann. Bei den heutzutage bevorzugt eingesetzten Lithium-Ionen-Zellen haben der Ladezustand (SOC), die Temperatur (T), die Stärke des beim Entladen und Laden des Energiespeichers abgeführten beziehungsweise zugeführten Stroms (I), und die bei den Lade-/Endladezyklen auftretende Lade-/Endladetiefe (ΔSOC) einen entscheidenden Einfluss auf die Alterung des Energiespeichers. Dabei ist zu unterscheiden, ob sich das Kraftfahrzeug im Fahrbetrieb befindet oder abgeschaltet ist (z. B. Parken). Während im Fahrbetrieb alle vier der oben genannten Faktoren ein Einfluss auf die Alterung des Energiespeichers haben, so beeinflussen im abgeschalteten Zustand nur der Ladezustand und die Temperatur die Alterung des Energiespeichers.Energy storage, in particular electrochemical energy storage, are subject to a certain aging, the speed of which can be influenced by various factors. In the case of lithium-ion cells which are preferably used today, the state of charge (SOC), the temperature (T), the intensity of the current (I) dissipated during charging and charging of the energy store, and the charge occurring during charging / discharging cycles - / Endladetiefe (ΔSOC) a decisive influence on the aging of the energy storage. It must be distinguished whether the motor vehicle is driving or is switched off (eg parking). While all four of the above-mentioned factors have an effect on the aging of the energy store while driving, only the charge state and the temperature in the switched-off state influence the aging of the energy store.

Die Bewertung und Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer des Energiespeichers ist verständlicherweise von großem Interesse. Eine Prognose der Lebensdauer dient beispielsweise der Information des Kraftfahrzeugführers oder des Servicepersonals, wann mit einem Ersatz des Energiespeichers gerechnet werden muss.Understandably, the evaluation and estimation of the expected lifetime of the energy store is of great interest. A prognosis of the service life is used, for example, to inform the motor vehicle driver or the service personnel when a replacement of the energy store has to be expected.

Die Bewertung beziehungsweise die Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer eines Energiespeichers stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar. Bei einem gleichmäßigen Verlauf der oben genannten Einfluss-Parameter während der Lade-/Endladezyklen (siehe 1a und 1b) ist die Prädiktion der zu erwartenden Lebensdauer durch einfache Labormessungen einfach zu realisieren.However, the evaluation or the estimation of the expected life of an energy storage device presents a particular challenge. With a smooth course of the above-mentioned influencing parameters during the charging / discharging cycles (see 1a and 1b ), the prediction of the expected lifetime is easy to realize by simple laboratory measurements.

Die im realen Fahrbetrieb auftretenden Lade-/Endladezyklen sind jedoch im höchsten Maße ungleichmäßig, wodurch die Verläufe der oben genannten Einfluss-Parameter ebenfalls sehr ungleichmäßig (unterschiedliche Amplitude und Dauer) (siehe 1c und und 1d) sind.However, the charge / discharge cycles occurring in real driving are highly uneven, whereby the characteristics of the above influence parameters also very uneven (different amplitude and duration) (see 1c and and 1d ) are.

Aus dem Gebiet der Mechanik ist bekannt, die voraussichtliche Lebensdauer einer mechanischen Komponente, wie beispielsweise eines Gussteils oder einer Achse, bei ungleichmäßiger Schwingungsbelastung unter Verwendung des sogenannten Rainflow-Algorithmus zu prognostizieren.From the field of mechanics, it is known to predict the expected life of a mechanical component, such as a casting or an axle, in case of uneven vibration loading using the so-called rainflow algorithm.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Steuervorrichtung bereit zustellen, mittels dem die zu erwartende Lebensdauer eines Energiespeichers auch bei ungleichmäßigen Lade-/Endladezyklen mit guter Genauigkeit prognostiziert werden kann.It is the object of the present invention to provide a method and a control device by means of which the expected service life of an energy store can be predicted with good accuracy, even in the event of unequal charging / discharging cycles.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem Verfahren zur Abschätzung der zur erwartenden Lebensdauer des Energiespeichers gemäß dem Anspruch 1 werden Werte zumindest einer Betriebsgröße des Energiespeichers ermittelt. Ferner wird eine Häufigkeitsverteilung der Werte der zumindest einen Betriebsgröße ermittelt. Die zu erwartende Lebensdauer des Energiespeichers wird abgeschätzt basierend auf der ermittelten Häufigkeitsverteilung und einer Datenbasis, welche den zeitlichen Verlauf einer Kenngröße des Energiespeichers, welche repräsentativ ist für die Alterung des Energiespeichers, für bestimmte Werte oder Wertbereiche der zumindest einen Betriebsgröße umfasst. In the method for estimating the expected service life of the energy store according to claim 1, values of at least one operating variable of the energy store are determined. Furthermore, a frequency distribution of the values of the at least one operating variable is determined. The expected life of the energy storage is estimated based on the determined frequency distribution and a database, which includes the time profile of a characteristic of the energy storage, which is representative of the aging of the energy storage for certain values or value ranges of at least one operating variable.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird zur Ermittlung der Häufigkeitsverteilung der sogenannte Rainflow-Algorithmus angewandt.In one embodiment of the method according to claim 2, the so-called Rainflow algorithm is used to determine the frequency distribution.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 erfolgt die Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer des Energiespeichers unter Verwendung der Miner Regel.In one embodiment of the method according to claim 3, the estimation of the expected life of the energy storage is carried out using the Miner rule.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 handelt es sich bei der mindestens einen Betriebsgröße zumindest um eine der folgenden Größen:

  • a) der dem Energiespeicher entnommene/zugeführte Strom,
  • b) der Ladezustand des Energiespeichers,
  • c) die Lade-/Endladetiefe des Energiespeicher,
  • d) die Temperatur des Energiespeichers.
In one embodiment of the method according to claim 4, the at least one operating variable is at least one of the following variables:
  • a) the current taken / supplied from the energy store,
  • b) the state of charge of the energy store,
  • c) the charge / discharge depth of the energy store,
  • d) the temperature of the energy store.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 enthält die Datenbasis den zeitlichen Verlauf der Kenngröße für mehrere bestimmte Werte oder Wertbereiche der Betriebsgröße, wobei zur Abschätzung der Lebensdauer des Energiespeichers ein Grenzwert der Kenngröße festgelegt wird, welcher das Ende der Lebensdauer des Energiespeichers charakterisiert. Anhand der Datenbasis wird für die in der Häufigkeitsverteilung auftretende Werte und/oder Wertebereiche der Betriebsgröße jeweils eine individuelle Lebensdauer bestimmt. Die individuellen Lebensdauern werden entsprechend der jeweils zugehörigen relativen Häufigkeit gewichtet. Die zu erwartende Lebensdauer des Energiespeichers wird basierend auf den gewichteten individuellen Lebensdauern bestimmt.In one embodiment of the method according to claim 5, the database contains the time profile of the parameter for several specific values or ranges of the operating variable, wherein for estimating the life of the energy storage, a limit value of the characteristic is defined, which characterizes the end of the life of the energy storage. On the basis of the database, an individual lifetime is determined in each case for the values and / or value ranges of the operating variable occurring in the frequency distribution. The individual lifetimes are weighted according to their respective relative frequencies. The expected life of the energy store is determined based on the weighted individual lifetimes.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6 handelt es sich bei der Kenngröße um den Innenwiderstand oder die Kapazität des Energiespeichers.In one embodiment of the method according to claim 6, the parameter is the internal resistance or the capacity of the energy store.

Eine Steuereinrichtung gemäß dem Anspruch 7 für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Elektroantrieb und einem Energiespeicher ist derart ausgebildet und mit Mitteln ausgestattet, dass sie das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführen kann.A control device according to claim 7 for a motor vehicle with at least one electric drive and an energy store is designed and equipped with means that it can perform the method according to one of claims 1 to 6.

Ein Kraftfahrzeug gemäß dem Anspruch 8 umfasst einen Elektroantrieb, einen Energiespeicher und eine Steuereinrichtung, welche derart ausgebildet und mit Mitteln ausgestattet ist, dass sie das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführen kann.A motor vehicle according to claim 8 comprises an electric drive, an energy storage and a control device, which is designed and equipped with means that it can perform the method according to one of claims 1 to 6.

Die Häufigkeitsverteilung der Werte der zumindest einen Betriebsgröße stellt eine geeignete Aufbereitung der sehr ungleichmäßigen Verlaufe der Betriebsgröße während des normalen Fahrzyklus dar, um eine Vorhersage für die zu erwartende Lebensdauer vornehmen zu können. Eine bevorzugte Form der Häufigkeitsverteilung stellt dabei das Histogramm dar. Zur Ermittlung der Häufigkeitsverteilung eignet sich insbesondere der sogenannte Rainflow-Algorithmus, welcher sich bei ähnlichen Anwendungen in der Mechanik bewährt hat. Die Ermittlung einer Häufigkeitsverteilung der Werte der zumindest einen Betriebsgröße mittels des Rainflow-Algorithmus oder eines anderen geeigneten Algorithmus erlaubt insbesondere die Anwendung der sogenannten Miner Regel, durch welche eine Prädiktion der zu erwartenden Lebensdauer auch bei stark ungleichmäßigen Verläufen durch die linearen Schadensakkumulation der oben genannten Betriebsgrößen des Energiespeichers unter realen Bedingungen ermöglicht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die zu erwartende Lebensdauer des Energiespeichers unter realen Bedingungen mit guter Wahrscheinlichkeit prognostiziert werden. Die Ermittlung von Häufigkeitsverteilungen der mindestens einen Betriebsgröße erlaubt eine Korrelation mit den in einer Datenbasis enthaltenen Informationen, welche die zu erwartende Lebensdauer des Energiespeichers für eine Vielzahl bestimmter Werte oder Wertebereiche der Betriebsgröße angibt. Mittels der Miner Regel kann dann die zu erwartende Lebensdauer des Energiespeichers hochgerechnet werden.The frequency distribution of the values of the at least one operating variable represents a suitable preparation of the very uneven course of the operating variable during the normal driving cycle in order to be able to make a prediction for the expected service life. A preferred form of the frequency distribution is the histogram. To determine the frequency distribution, in particular the so-called rainflow algorithm is suitable, which has proven itself in similar applications in mechanics. The determination of a frequency distribution of the values of the at least one operating variable by means of the Rainflow algorithm or another suitable algorithm allows in particular the application of the so-called Miner rule, by which a prediction of the expected life even in highly non-uniform gradients by the linear damage accumulation of the above operating variables of the energy store under real conditions. By the method according to the invention, the expected life of the energy storage can be predicted under real conditions with good probability. The determination of frequency distributions of the at least one operating variable allows a correlation with the information contained in a database which indicates the expected life of the energy store for a plurality of specific values or ranges of values of the operating variable. By means of the Miner rule then the expected life of the energy storage can be extrapolated.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug bieten den Vorteil, dass die Lebensdauer des Energiespeichers „on-board” ermittelt werden kann. Dadurch kann für jedes Kraftfahrzeug individuell und mit geringem Zeitaufwand die Lebensdauer des enthaltenen Energiespeichers, z. B. zu Servicezwecken, ermittelt werden.The control device according to the invention and the motor vehicle according to the invention offer the advantage that the life of the energy store can be determined "on-board". As a result, for each motor vehicle individually and in a short amount of time the life of the energy storage contained, for. For service purposes.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:In the following, an embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to the attached figures. In the figures are:

2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Hybrid-Fahrzeug 2 a schematic representation of an embodiment of a hybrid vehicle

3a–3d schematische Darstellungen typischer Verläufe von Betriebsgrößen eines Energiespeichers für ein Hybridfahrzeug; 3a - 3d schematic representations of typical profiles of operating variables of an energy storage device for a hybrid vehicle;

4a–4c beispielhafte Darstellungen von Histogrammen, welche sich aus den realen Verläufen der jeweiligen Betriebsgröße ergeben; 4a - 4c exemplary representations of histograms which result from the real progressions of the respective farm size;

5 eine schematische Darstellung einer Datenbasis. 5 a schematic representation of a database.

In 2 ist ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Hybridantrieb schematisch dargestellt. Der Hybridantrieb umfasst dabei eine Brennkraftmaschine 1, einen Elektroantrieb 101 und eine automatisierte Kupplung 104 auf, mittels der Brennkraftmaschine 1 und der Elektroantrieb 101 wahlweise miteinander gekoppelt oder der entkoppelt werden können. Das Kraftfahrzeug 100 weist ferner einen Antriebsstrang auf, welcher eine Antriebswelle 110, ein darin integriertes Getriebe 105, ein integriertes Differenzial 106 und eine mechanisch vom Kraftfahrzeugführer oder durch eine (nicht dargestellte) Getriebeelektronik betätigbare Kupplung 107 aufweist. Bei geöffnetem Antriebsstrang, d. h. bei geöffneter Kupplung 107, ist der Hybridantrieb von der Antriebswelle 110 entkoppelt, sodass ein Vortrieb des Kraftfahrzeugs 100 mittels des Hybridantriebs nicht möglich ist. Bei geschlossenem Antriebsstrang, d. h. bei geschlossener Kupplung 107, ist der Hybridantriebantrieb mit der Antriebswelle 110 gekoppelt, sodass ein vom Hybridantriebantrieb (Elektroantrieb und/oder Brennkraftmaschine) erzeugtes Drehmoment über die Kupplung 107, das Getriebe 105, die Antriebswelle 110 und das Differenzial 106 an Antriebsräder 108 übertragen wird, sodass ein Vortrieb des Kraftfahrzeugs 100 stattfindet.In 2 is a motor vehicle 100 shown schematically with a hybrid drive. The hybrid drive includes an internal combustion engine 1 , an electric drive 101 and an automated clutch 104 on, by means of the internal combustion engine 1 and the electric drive 101 optionally coupled with each other or can be decoupled. The car 100 further includes a drive train having a drive shaft 110 , a gearbox integrated in it 105 , an integrated differential 106 and a mechanically operable by the motor vehicle driver or by a (not shown) transmission electronics clutch 107 having. With the drive train open, ie with the clutch open 107 , is the hybrid drive from the drive shaft 110 decoupled, so that a propulsion of the motor vehicle 100 by means of the hybrid drive is not possible. With the drive train closed, ie with the clutch engaged 107 , is the hybrid drive drive with the drive shaft 110 coupled so that a torque generated by the hybrid drive (electric drive and / or engine) via the clutch 107 , The gear 105 , the drive shaft 110 and the differential 106 to drive wheels 108 is transferred, so that a propulsion of the motor vehicle 100 takes place.

Dem Elektroantrieb 101 sind ein wideraufladbarer Energiespeicher 200 zur Energieversorgung und eine Hochleistungsendstufe 102 zur elektrischen Umsetzung von Steuersignalen zugeordnet. Bei dem Energiespeicher 200 handelt es sich vorzugsweise um eine Lithium-Ionen-Batterie.The electric drive 101 are a rechargeable energy storage 200 for power supply and a high-performance power amplifier 102 assigned to the electrical conversion of control signals. In the energy storage 200 it is preferably a lithium-ion battery.

Der Elektroantrieb 101 kann wahlweise in einem Antriebsmodus oder in einem Generatormodus betrieben werden. Im Antriebsmodus wird das vom Elektroantrieb 101 erzeugte Drehmoment zum alleinigen Antrieb des Kraftfahrzeugs (ohne Brennkraftmaschine), zur Unterstützung der Brennkraftmaschine 1 oder zum Start der Brennkraftmaschine 1 verwendet. Im Antriebsmodus wird dem Energiespeicher 200 Energie entnommen und dem Elektroantrieb 101 zugeführt. Im Generatormodus wird der Elektroantrieb 101 als Generator betrieben und entweder von der Brennkraftmaschine 1 (Kupplung 104 geschlossen) oder durch die kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs 100 bei geschlossener Kupplung 107 angetrieben. Die dabei erzeugte elektrische Energie wird dem Energiespeicher 200 zugeführt.The electric drive 101 can be operated either in a drive mode or in a generator mode. In drive mode, this is the electric drive 101 generated torque for the sole drive of the motor vehicle (without internal combustion engine), to support the internal combustion engine 1 or the start of the internal combustion engine 1 used. In drive mode, the energy storage 200 Energy taken from the electric drive 101 fed. In generator mode, the electric drive 101 operated as a generator and either from the internal combustion engine 1 (Clutch 104 closed) or by the kinetic energy of the motor vehicle 100 with the clutch closed 107 driven. The generated electrical energy is the energy storage 200 fed.

Dem Hybridantrieb ist ferner eine Steuervorrichtung 26 (Hybrid-Controller) zugeordnet, welche mit der automatisierten Kupplung 104, dem Energiespeicher 200, der Hochleistungsendstufe 102, Sensoren zur Erfassung der dem Elektroantrieb 101 zugeführten Stromstärke und Spannung (nicht dargestellt), Sensoren zur Erfassung der Batteriekapazität (nicht dargestellt) und einem Positionssensor der Kupplung 107 (nicht dargestellt) verbunden. Die Steuervorrichtung 26 steuert den Hybridantrieb, d. h. sie entscheidet je nach Fahrsituation, ob das Kraftfahrzeug 100 mit der Brennkraftmaschine 1 alleine, in Verbindung mit dem Elektroantrieb 101 oder nur durch den Elektroantrieb 101 angetrieben wird. Ferner steuert die Steuervorrichtung 26 die Energieentnahme und die Aufladung des Energiespeichers 200, also auch den Betrieb des Elektroantriebs 101 im Antriebsmodus oder im Generatormodus.The hybrid drive is also a control device 26 (Hybrid controller) associated with the automated clutch 104 , the energy storage 200 , the high-performance power amplifier 102 , Sensors for detecting the electric drive 101 supplied current and voltage (not shown), sensors for detecting the battery capacity (not shown) and a position sensor of the clutch 107 (not shown) connected. The control device 26 controls the hybrid drive, ie it decides depending on the driving situation, whether the motor vehicle 100 with the internal combustion engine 1 alone, in conjunction with the electric drive 101 or only by the electric drive 101 is driven. Further, the control device controls 26 the energy extraction and the charging of the energy storage 200 So also the operation of the electric drive 101 in drive mode or in generator mode.

Bei Betrieb des Elektroantriebs 101 im Antriebsmodus wird dem Energiespeicher 200 elektrische Energie entnommen. Bei Betrieb des Elektroantriebs 101 im Generatormodus wird dem Energiespeicher 200 elektrische Energie entnommen. Durch den ständigen Wechsel von Antriebs- und Generatorbetrieb ergeben sich sogenannten Lade-/Entladezyklen. Ein Lade-/Entladezyklus ist dabei ein Ladevorgang des Energiespeichers 200 während des Generatormodus und ein Entladevorgang des Energiespeichers 200 während des darauffolgenden Antriebsmodus.During operation of the electric drive 101 in drive mode, the energy storage 200 taken from electrical energy. During operation of the electric drive 101 in generator mode, the energy storage 200 taken from electrical energy. The constant change of drive and generator operation results in so-called charge / discharge cycles. A charge / discharge cycle is a charging process of the energy storage 200 during the generator mode and a discharge of the energy storage 200 during the subsequent drive mode.

3a bis 3d zeigen mögliche zeitliche Verläufe von vier Betriebsgrößen eines Energiespeichers 200 während des Betriebs des Hybridfahrzeuges. Die Darstellungen sind schematisch dargestellt. Bei den vier Betriebsgrößen handelt es sich um den Lade-/Endladestrom I, den Ladezustand SOC, die Lade-/Endladetiefe ΔSOC und die Temperatur des Energiespeichers T. Eine direkte Korrelation besteht zumindest zwischen den Betriebsgrößen Lade-/Endladestrom I, Ladezustand SOC und Lade-/Endladetiefe ΔSOC. Je nach Belastung des Energiespeichers (Stärke des Lade-/Endladestroms) ergibt sich auch eine gewisse Korrelation mit der Temperatur T, wobei diese auf Grund eines Kühlmechanismus, welcher bei den meisten Energiespeichern in Elektro- und Hybridfahrzeugen vorhanden ist, beeinflusst wird. Sämtliche dieser Betriebsgrößen haben einen Einfluss auf die Lebensdauer des Energiespeichers. 3a to 3d show possible temporal courses of four operating variables of an energy storage 200 during operation of the hybrid vehicle. The illustrations are shown schematically. The four operating variables are the charge / discharge current I, the state of charge SOC, the charge / discharge depth ΔSOC and the temperature of the energy store T. A direct correlation exists at least between the operating variables charging / discharging current I, state of charge SOC and charging - / Endladetiefe ΔSOC. Depending on the load of the energy store (strength of the charging / discharging current), there is also a certain correlation with the temperature T, which is influenced by a cooling mechanism, which is present in most energy stores in electric and hybrid vehicles. All of these operating variables have an influence on the life of the energy storage.

In 3a wird in Bereichen, in denen der Strom I ein positives Vorzeichen aufweist (oberhalb der Zeitachse t), dem Energiespeicher 200 Strom zugeführt wird (Ladestrom), wodurch der Energiespeicher 200 aufgeladen wird (Generatormodus). Bei einem negativen Vorzeichen des Stroms I in 3a wird dem Energiespeicher 200 Strom entnommen (Endladestrom) und dem Elektroantrieb 101 zugeführt (Antriebsmodus).In 3a is in areas where the current I has a positive sign (above the time axis t), the energy storage 200 Power is supplied (charging current), causing the energy storage 200 is charged (generator mode). With a negative sign of the current I in 3a becomes the energy store 200 Power taken (Endladestrom) and the electric drive 101 supplied (drive mode).

Die Verläufe Betriebsgrößen Ladezustand SOC und Lade-/Endladetiefe ΔSOC in den 3b bis 3c ergeben sich selbsterklärend aus dem Verlauf des Lade-/Entladestroms I.The curves Operating variables SOC and load / discharge depth ΔSOC in the 3b to 3c arise self-explanatory from the course of the charging / discharging I.

Wie schon weiter oben erwähnt wurde, besteht die Herausforderung darin, basierend auf diesen ungleichmäßigen Profilen der Betriebsgrößen die zu erwartende Lebensdauer des Energiespeichers abzuschätzen.As mentioned earlier, the challenge is to estimate the expected lifetime of the energy storage based on these non-uniform profiles of the operating quantities.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dazu zunächst eine der Betriebsgrößen des Energiespeichers 200, welche einen Einfluss auf die Lebensdauer des Energiespeichers hat, während des Fahrzyklus des Hybrid-/Elektrofahrzeugs und/oder während der Stillstandsphasen des Hybrid-/Elektrofahrzeugs in regelmäßigen, kurzen Zeitabständen ermittelt. Bei den Betriebsgrößen handelt es sich vorteilhafterweise um den Lade-/Endladestrom I, den Ladezustand SOC die Lade-/Endladetiefe ΔSOC, oder die Temperatur T des Energiespeichers 200. Die Ermittlung der Werte dieser Betriebsgrößen erfolgt beispielsweise mittels geeigneter Sensoren oder auch mittels geeigneter Modelle. Der Lade-/Endladestrom I kann beispielsweise mittels eines Stromsensors unmittelbar gemessen werden. Der Ladezustand SOC kann beispielsweise indirekt über die Ruhespannung des Energiespeichers 200 ermittelt werden, da eine direkte Korrelation zwischen der Ruhespannung und dem Ladezustand des Energiespeichers 200 besteht. Die Lade-/Endladetiefe ΔSOC ergibt sich beispielsweise rechnerisch aus dem Ladezustand. Die Temperatur des Energiespeichers T kann beispielsweise mittels eines Temperatursensors gemessen werden.According to one exemplary embodiment of the method according to the invention, one of the operating variables of the energy store initially becomes one 200 , which has an influence on the life of the energy storage, during the driving cycle of the hybrid / electric vehicle and / or determined during the stoppage phases of the hybrid / electric vehicle at regular, short intervals. The operating variables are advantageously the charge / discharge current I, the state of charge SOC the charge / discharge depth ΔSOC, or the temperature T of the energy store 200 , The determination of the values of these operating variables takes place, for example, by means of suitable sensors or by means of suitable models. The charging / discharging current I can be measured directly, for example, by means of a current sensor. The state of charge SOC can, for example, indirectly via the rest voltage of the energy storage 200 be determined because a direct correlation between the rest voltage and the state of charge of the energy storage 200 consists. The loading / unloading depth ΔSOC results, for example, mathematically from the state of charge. The temperature of the energy store T can be measured, for example, by means of a temperature sensor.

Durch Erfassung der Werte der zumindest einen Betriebsgröße während des Fahrzyklus und/oder des Stillstandes des Hybridfahrzeuges ergibt sich für jede Betriebsgröße eine Vielzahl von Einzelwerten, welche die in den 3a bis 3d dargestellten Verläufe der Betriebsgrößen annähernd wiedergeben.By detecting the values of the at least one operating variable during the driving cycle and / or the standstill of the hybrid vehicle, a large number of individual values is obtained for each operating variable, which are the ones in the 3a to 3d approximately reproduced profiles of the operating variables.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren, wird für die jede der Betriebsgrößen mittels eines geeigneten Algorithmus eine Häufigkeitsverteilung ermittelt. In diesem Zusammenhang hat sich der sogenannte Rainflow-Algorithmus bewährt. Nach einer derartigen Auswertung der Werte der Betriebsgrößen ergeben sich Häufigkeitsverteilungen, wie sie in den 4a bis 4c in Form von Histogrammen dargestellt sind (auf ein Histogramm für die Temperatur wurde verzichtet, kann aber in analoger Weiser erstellt werden). Die Histogramme stellen die relative Häufigkeit über bestimmten Klassen k1 bis k20 der jeweiligen Betriebsgröße dar. Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellungen in den 4a bis 4c nur beispielhaft sind und mit den Darstellungen der 3a bis 3c nicht korrelieren. Die Klassen k der Betriebsgrößen stellen bestimmte Wertebereiche der jeweiligen Betriebsgröße dar.According to the exemplary embodiment of the method according to the invention, a frequency distribution is determined for each of the operating variables by means of a suitable algorithm. In this context, the so-called Rainflow algorithm has proven itself. After such an evaluation of the values of the operating variables arise frequency distributions, as shown in the 4a to 4c are shown in the form of histograms (a histogram for the temperature has been omitted, but can be created in analogous ways). The histograms represent the relative abundance over certain classes k1 to k20 of the respective farm size. It should be noted that the representations in the 4a to 4c are only exemplary and with the representations of 3a to 3c do not correlate. The classes k of the farm sizes represent certain value ranges of the respective farm size.

Mit Bezug auf 4a liegen ca. 87% der ermittelten Werte für die Lade-/Endladetiefe ΔSOC in der Klasse k1 mit dem Wertebereich ΔSOC = 0 bis 1%. Mit Verweis auf 4b befinden sich ca. 84% der ermittelten Werte des Ladezustandes SOC des Energiespeichers 200 in der Klasse k14 mit dem Wertebereich SOC = 65 bis 70%. Ähnliche Informationen sind auch der 4c zu entnehmen.Regarding 4a 87% of the calculated values for the loading / unloading depth ΔSOC are in class k1 with the value range ΔSOC = 0 to 1%. With reference to 4b About 84% of the determined values of the state of charge SOC of the energy store are located 200 in the class k14 with the value range SOC = 65 to 70%. Similar information is also the 4c refer to.

Gemäß dem Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem weiteren Schritt die zu erwartende Lebensdauer des Energiespeichers 200 abgeschätzt basierend auf der ermittelten Häufigkeitsverteilung und einer Datenbasis, welche den zeitlichen Verlauf einer Kenngröße des Energiespeichers 200, welche repräsentativ ist für die Alterung des Energiespeichers 200, für bestimmte Werte oder Wertbereiche der Betriebsgröße angibt.According to the exemplary embodiment of the method according to the invention, in a further step, the expected life of the energy store 200 estimated based on the determined frequency distribution and a database, which determines the time course of a characteristic of the energy storage 200 , which is representative of the aging of the energy storage 200 , for certain values or value ranges of the farm size.

In 5 ist eine derartige Datenbasis, welche experimentell ermittelt wird, zu Illustrationszwecken als Diagramm dargestellt. Es ist die Kenngröße A des Energiespeichers 200, welche repräsentativ ist für die Alterung des Energiespeichers, über der Zeit t aufgetragen. Bei der Kenngröße A handelt es sich vorzugsweise um die Kapazität oder den Innenwiderstand. Die Datenbasis umfasst den Werteverlauf der Kenngröße für mehrere bestimmte, feste Werte und/oder Wertebereiche (Klassen k) der Betriebsgrößen, beispielsweise der Ladezustand SOC, der Lade-/Endladestrom I, die Lade-/Endladetiefe ΔSOC oder die Temperatur T. Im Diagramm der 5 sind die Verläufe der Kenngröße A des Energiespeichers für bestimmte Klassen k des Ladezustands SOC des Energiespeichers 200 aufgetragen. Ähnliche Verläufe können jedoch auch für die anderen Betriebsgrößen experimentell ermittelt werden. Die Datenbasis sollte jedoch Verläufe der Kenngröße A für zumindest die Klassen k aufweisen, welche in dem jeweiligen Histogramm auftreten. Zwischenwerte können interpoliert werden.In 5 For example, such a database, which is determined experimentally, is shown as a diagram for purposes of illustration. It is the characteristic A of the energy store 200 , which is representative of the aging of the energy store, plotted against the time t. The characteristic A is preferably the capacitance or the internal resistance. The database includes the characteristic value curve for a plurality of specific, fixed values and / or value ranges (classes k) of the operating variables, for example the state of charge SOC, the charge / discharge current I, the charge / discharge depth ΔSOC or the temperature T. In the diagram of FIG 5 are the curves of the characteristic A of the energy storage for certain classes k of the state of charge SOC of the energy storage 200 applied. However, similar courses can also be determined experimentally for the other operating variables. However, the database should have characteristics of the characteristic A for at least the classes k, which occur in the respective histogram. Intermediate values can be interpolated.

Zur Ermittlung der zu erwartenden Lebensdauer des Energiespeichers 200 wird ein Grenzwert Akrit für die Kenngröße A festgelegt, welche die nun Lebensdauer des Energiespeichers definiert. Unter dem Begriff „Ende der Lebensdauer des Energiespeichers” ist dabei das Ende der sinnvollen Nutzbarkeit des Energiespeichers bzw. das Erfordernis eines Wechsels des Energiespeichers zu verstehen. Sollte die Kenngröße A beispielsweise die Kapazität des Energiespeichers sein, so kann das Ende der Lebensdauer des Energiespeichers bei einem Grenzwert Akrit für die Kapazität von beispielsweise 10% festgelegt werden.To determine the expected life of the energy storage 200 a limit A crit for the characteristic A is defined, which defines the now life of the energy storage. The term "end of the life of the energy storage" is the end of meaningful usability of the energy storage or the need to change the energy storage to understand. For example, if the parameter A is the capacity of the energy store, the end of the life of the energy store can be set at a limit value A crit for the capacity of, for example, 10%.

Für jede der dargestellten Kurvenscharen k1(SOC), k5(SOC), k15(SOC) ergibt sich eine individuelle Lebensdauer TKrit(K1), TKrit(K5) und TKrit(K15). Die dargestellten Kurvenscharen k1(SOC), k5(SOC), k15(SOC) stellen dabei den Verlauf der Kenngröße A des Energiespeichers 200 für den Fall dar, dass über die gesamte Zeit t sich die jeweilige Betriebsgröße (SOC, T, ΔSOC, I) innerhalb des bestimmten Wertebereichs k befindet oder den bestimmten Wert konstant einnimmt.For each of the illustrated family of curves k1 (SOC), k5 (SOC), k15 (SOC), an individual lifetime T crit (K1), T crit (K5) and T crit (K15) results. The illustrated families of curves k1 (SOC), k5 (SOC), k15 (SOC) represent the course of the parameter A of the energy store 200 in the event that over the entire time t, the respective operating variable (SOC, T, ΔSOC, I) is within the specific range of values k or the specified value is constant.

Um nun zu der zu erwartenden Lebensdauer tLeben zu kommen werden die individuellen Lebensdauern tKrit(k) mit den jeweils zugeordneten Werten aus der Häufigkeitsverteilung für die jeweilige Betriebsgröße gewichtet und aufsummiert. Dazu kann beispielsweise folgende Formel verwendet werden, welche im Prinzip der Miner-Regel entspricht oder von dieser abgeleitet ist:

Figure DE102009024422B4_0002
In order to arrive at the expected lifetime t life , the individual lifetimes t crit (k) are weighted with the respective assigned values from the frequency distribution for the respective farm size and summed up. For this purpose, for example, the following formula can be used, which in principle corresponds to or is derived from the Miner rule:
Figure DE102009024422B4_0002

Dabei ist n die Nummer der Klassen aus dem Histogramm der jeweiligen BetriebsgrößeWhere n is the number of classes from the histogram of the respective farm size

Claims (7)

Verfahren zur Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer (tLeben) eines elektrochemischen Energiespeichers (200), wobei – Werte zumindest einer Betriebsgröße des Energiespeichers (200) ermittelt werden, – eine Häufigkeitsverteilung der Werte der zumindest einen Betriebsgröße ermittelt wird, – die zu erwartende Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) abgeschätzt wird basierend auf der ermittelten Häufigkeitsverteilung und einer Datenbasis, welche den zeitlichen Verlauf einer Kenngröße (A) des Energiespeichers (200), welche repräsentativ ist für die Alterung des Energiespeichers (200), für bestimmte Werte oder Wertbereiche (k) der Betriebsgröße wiedergibt und zur Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) – ein Grenzwert (Akrit) der Kenngröße (A) festgelegt wird, welcher das Ende der Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) charakterisiert, – anhand der Datenbasis für in der Häufigkeitsverteilung auftretende Werte und/oder Wertebereiche (k) der Betriebsgröße jeweils eine individuelle Lebensdauer (tkrit(k)) bestimmt wird, – die individuellen Lebensdauern (tkrit(k)) entsprechend der jeweils zugehörigen relativen Häufigkeit, welche sich aus der Häufigkeitsverteilung ergibt, gewichtet werden, und – die zu erwartende Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) als die gewichtete Summe der individuellen Lebensdauern (tkrit(k)) bestimmt wird.Method for estimating the expected lifetime (t life ) of an electrochemical energy store ( 200 ), wherein - values of at least one operating variable of the energy store ( 200 ), - a frequency distribution of the values of the at least one operating variable is determined, - the expected life (t life ) of the energy store ( 200 ) is estimated on the basis of the determined frequency distribution and a database which determines the time profile of a parameter (A) of the energy store ( 200 ), which is representative of the aging of the energy store ( 200 ) for certain values or value ranges (k) of the operating quantity and for estimating the expected life (t life ) of the energy store ( 200 ) - a limit value (A crit ) of the parameter (A) is set, which is the end of the life (t life ) of the energy store ( 200 ), - an individual lifetime (t crit (k)) is determined on the basis of the database for values and / or value ranges (k) of the operating variable occurring in the frequency distribution, - the individual lifetimes (t crit (k)) corresponding to each associated relative frequency, which results from the frequency distribution, weighted, and - the expected life (t life ) of the energy storage ( 200 ) is determined as the weighted sum of individual lifetimes (t crit (k)). Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Ermittlung der Häufigkeitsverteilung der Rainflow-Algorithmus angewandt wird.The method of claim 1, wherein the Rainflow algorithm is used to determine the frequency distribution. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer (tLeben) des Energiespeichers (200) unter Verwendung der Miner-Regel erfolgt.Method according to one of claims 1 to 2, wherein the estimate of the expected life (t life ) of the energy store ( 200 ) using the Miner rule. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei der mindestens einen Betriebsgröße um mindestens eine der folgenden Größen handelt: – der dem Energiespeicher (200) entnommene/zugeführte Strom (I), – der Ladezustand (SOC) des Energiespeichers (200), – die Lade-/Entladetiefe (ΔSOC) des Energiespeichers (200), – die Temperatur (T) des Energiespeichers (200).Method according to one of claims 1 to 3, wherein the at least one operating variable is at least one of the following variables: - the energy store ( 200 ) taken / supplied current (I), - the state of charge (SOC) of the energy storage ( 200 ), - the charge / discharge depth (ΔSOC) of the energy store ( 200 ), - the temperature (T) of the energy store ( 200 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei der Kenngröße (A) um den Innenwiderstand oder die Kapazität des Energiespeichers (200) handelt.Method according to one of claims 1 to 4, wherein it is the characteristic (A) to the internal resistance or the capacity of the energy store ( 200 ). Steuereinrichtung (26) für ein Kraftfahrzeug (100) mit zumindest einem Elektroantrieb (101) und einem elektrochemischen Energiespeicher (200), wobei die Steuereinrichtung (26) derart ausgebildet und mit Mitteln ausgestattet ist, dass sie das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführen kann.Control device ( 26 ) for a motor vehicle ( 100 ) with at least one electric drive ( 101 ) and an electrochemical energy store ( 200 ), wherein the control device ( 26 ) is designed and equipped with means that it can perform the method according to one of claims 1 to 5. Kraftfahrzeug (101) mit – zumindest einem Elektroantrieb (101) – einem elektrochemischen Energiespeicher (200), und – eine Steuereinrichtung (26), welche derart ausgebildet und mit Mitteln ausgestattet ist, dass sie das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführen kann.Motor vehicle ( 101 ) with - at least one electric drive ( 101 ) - an electrochemical energy store ( 200 ), and - a control device ( 26 ), which is designed and provided with means that it can perform the method according to one of claims 1 to 5.
DE102009024422.0A 2009-06-09 2009-06-09 Method for estimating the life of an energy storage device Active DE102009024422B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009024422.0A DE102009024422B4 (en) 2009-06-09 2009-06-09 Method for estimating the life of an energy storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009024422.0A DE102009024422B4 (en) 2009-06-09 2009-06-09 Method for estimating the life of an energy storage device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009024422A1 DE102009024422A1 (en) 2011-01-13
DE102009024422B4 true DE102009024422B4 (en) 2017-08-03

Family

ID=43307627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009024422.0A Active DE102009024422B4 (en) 2009-06-09 2009-06-09 Method for estimating the life of an energy storage device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009024422B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021002742A1 (en) 2020-12-17 2022-06-23 Hans-Peter Beck Procedure for forecasting the internal resistance and capacity of electrochemical systems, such as batteries, to optimize their use

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2971855B1 (en) * 2011-02-21 2013-04-12 Renault Sa DEVICE FOR ESTIMATING THE AGING OF A MOTOR VEHICLE POWER BATTERY AND METHOD THEREFOR.
DE102011005711A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for operating energy storage device e.g. battery in vehicle, involves reducing stress applied to storage device temporarily, when predicted residual lifetime of storage device is less than predetermined residual lifetime
FR2987135A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-23 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method for determining ageing of lithium ion battery of car, involves calculating cumulated damage value of energy storage system, and determining request signal equivalent to cumulated damage value to simulate ageing of system
WO2014151348A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Crown Equipment Corporation Fractional depletion estimation for battery condition metrics
JP2014190763A (en) * 2013-03-26 2014-10-06 Toshiba Corp Battery lifetime estimation method and battery lifetime estimation device
DE102013209446A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 Robert Bosch Gmbh Method and devices for providing information for maintenance and service purposes of a battery
DE102013209449A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 Robert Bosch Gmbh Method and devices for providing information for maintenance and service purposes of a battery
DE102013211543A1 (en) 2013-06-19 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Method for the aging and energy-efficient operation, in particular of a motor vehicle
DE102014211896A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-24 Robert Bosch Gmbh Method for monitoring a vehicle control
DE102016202306A1 (en) 2015-04-08 2016-10-13 Robert Bosch Gmbh Method for operating an electrified motor vehicle
DE102016104042A1 (en) * 2016-03-07 2017-09-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method and battery management system for using a traction battery
CN109075397A (en) * 2016-04-14 2018-12-21 西门子股份公司 The method and apparatus of electrochemical energy accumulator is optimally used for the service life
EP3472889A1 (en) 2016-07-28 2019-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for the use of an electrochemical energy storage device so as to optimize the service life
DE102020103179A1 (en) 2020-02-07 2021-08-12 Audi Aktiengesellschaft Method for determining the capacity of an electrochemical energy store, electrochemical energy store and motor vehicle
DE102020108365A1 (en) 2020-03-26 2021-09-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for determining service life information for an electrical energy store
DE102020212278A1 (en) 2020-09-29 2022-03-31 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for machine-specific improvement of the service life of a battery in a battery-operated machine
DE102020134727A1 (en) 2020-12-22 2022-06-23 Westnetz Gmbh Procedure for determining the current technical battery parameters of a station battery in a substation
DE102021212689A1 (en) 2021-11-11 2023-05-11 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for providing a predicted state of health of a device battery based on a predicted usage pattern

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5864237A (en) * 1994-03-07 1999-01-26 Nippondenso Co., Ltd. Battery condition detection method
WO2007048367A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Method and device for determining the ageing of a battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5864237A (en) * 1994-03-07 1999-01-26 Nippondenso Co., Ltd. Battery condition detection method
WO2007048367A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Method and device for determining the ageing of a battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021002742A1 (en) 2020-12-17 2022-06-23 Hans-Peter Beck Procedure for forecasting the internal resistance and capacity of electrochemical systems, such as batteries, to optimize their use

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009024422A1 (en) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009024422B4 (en) Method for estimating the life of an energy storage device
DE112009004957B4 (en) Battery systems and vehicles equipped with these battery systems
DE102013113951A1 (en) A method of detecting open circuit voltage shifts by optimization by adjusting the anode electrode half cell voltage waveform
DE102013112533B4 (en) Plug-in charge capacity estimation method for lithium iron phosphate batteries
DE102012222650B4 (en) Optimizing system performance using information related to the health condition
DE102018127530A1 (en) Calculation of the maximum current and power forecast for a battery pack
EP3017496B1 (en) Method for battery management and battery management system
EP2593803A1 (en) Method for determining the life expectancy of at least one battery cell, battery comprising a plurality of battery cells, and motor vehicle
DE102013103923A1 (en) Modeling changes in the state of charge-voltage waveform using regression parameters in a reduced-order physical model
DE102015203461A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR THE ASSESSMENT OF HEALTH CONDITION ON THE BASIS OF BATTERY MODEL PARAMETERS
DE202017007416U1 (en) Systems for model-based prediction estimation of the battery power limit
DE102005026077A1 (en) Method and device for determining the state of charge and / or aging of an energy store
DE102013220015A1 (en) Method and system for estimating battery capacity in a vehicle
EP3095153B1 (en) Method for equalising state of charge in a battery
DE102014117946A1 (en) Battery parameter estimation
DE102015110902A1 (en) A method of determining battery cell voltage relaxation time based on cell usage history and temperature
DE102011081817A1 (en) Method for operating a motor vehicle and motor vehicle
DE102015109327A1 (en) Estimates of battery current limits based on equivalent circuits
DE102012010486A1 (en) Method and device for evaluating a state of aging of a battery
EP3720733B1 (en) Method for controlling an electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries, and electrical system of an electrically drivable motor vehicle
DE102009057174A1 (en) Method and device for controlling hybrid functions in a motor vehicle
DE102009006461A1 (en) Method for determining load data of battery, particularly vehicle battery of hybrid and electro vehicle, involves detecting parameter of battery in time-dependent manner
DE102007020935A1 (en) Method for drive control of hybrid vehicles comprises a device having combustion engine, electro machine,electrical energy source which is loaded via generated power from electro machine which is driven by combustion machine
DE102012010487B4 (en) Method and device for determining the actual capacity of a battery
DE102011087761B4 (en) Method for determining an aging state of a battery arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01R0031360000

Ipc: G01R0031392000

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

R084 Declaration of willingness to licence
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE