DE102012222723A1 - Verfahren zur Bestimmung eines über einen Prädiktionszeitraum verfügbaren konstanten Stroms einer Batteriezelle sowie eine Batteriemanagementeinheit - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung eines über einen Prädiktionszeitraum (20) t1 bis T verfügbaren konstanten Stroms einer Batteriezelle zur Verfügung gestellt. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte: Bilden S1 eines Stromvergleichswertes (5) unter Verwendung des in einem vergangenen Zeitraum (10) bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart (3) geflossenen Batteriezellestroms sowie unter Verwendung eines Filters, wobei der Zeitraum (10) von vorbestimmter Dauer ist. Vergleichen S2 des Stromvergleichswertes (5) mit einem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert (8). Ermitteln S3 eines für den Prädiktionszeitraum (20) von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms.
Ferner wird Batteriemanagementeinheit zur Verfügung gestellt, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines über einen Prädiktionszeitraum t1 bis T verfügbaren konstanten Stroms einer Batteriezelle sowie eine Batteriemanagementeinheit, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
  • Stand der Technik
  • Beim Einsatz von Batterien beziehungsweise Batteriezellen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, ergibt sich die Frage, mit welchem konstanten Strom die Batterie beziehungsweise deren Batteriezellen über einen bestimmten Prädiktionszeitraum hinweg maximal entladen oder geladen werden kann, ohne Grenzen für die Betriebsparameter derselben, insbesondere für die Zellspannung, zu verletzen. Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Bestimmung eines solchen über einen Prädiktionszeitraum (maximal) verfügbaren Konstantstroms einer Batterie beziehungsweise einer Batteriezelle bekannt.
  • In einem ersten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird der maximal verfügbare Konstantstrom iterativ anhand eines Ersatzschaltbildmodells ermittelt. Dabei wird die Batterie in jeder Iteration über den gesamten Prädiktionszeitraum hinweg unter der Annahme eines bestimmten konstanten Stroms simuliert. Die Iteration beginnt mit einem relativ niedrigen Stromwert. Wird die Spannungsgrenze der Batterie in der Simulation nicht erreicht, so wird der Stromwert für die nächste Iteration erhöht; wird die Spannungsgrenze erreicht, so wird die Iteration beendet. Als maximal verfügbarer Konstantstrom kann dann der letzte Stromwert verwendet werden, bei dem die Spannungsgrenze der Batterie in der Simulation nicht erreicht wurde. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Iteration und die Simulation einen erheblichen Rechenaufwand erfordern.
  • In einem zweiten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird der maximal verfügbare Konstantstrom anhand von Kennfeldern in Abhängigkeit von Temperatur und Ladezustand ermittelt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Kennfelder einen erheblichen Speicheraufwand erfordern. Des Weiteren ist nachteilig, dass aufgrund der in der Verwendung diskretisiert abgespeicherter Kennfelder inhärenten Näherungen eine Sicherheitsspanne vorgesehen werden muss, die zu einer Überdimensionierung des Systems führt.
  • Aus der DE 10 2008 004 368 A1 ist ferner ein Verfahren zur Bestimmung einer zu einem jeweiligen Zeitpunkt zur Verfügung stehenden Leistung und/oder elektrischen Arbeit und/oder entnehmbaren Ladungsmenge einer Batterie bekannt, in dem als Ladungsprädiktionskennfeld für jede Kombination eines einer Vielzahl von Temperaturprofilen mit einem einer Vielzahl von Leistungsanforderungsprofilen oder einem einer Vielzahl von Stromanforderungsprofilen ein zeitlicher Ladungsmengenverlauf abgespeichert wird.
  • Ferner existieren im Stand der Technik Verfahren, in denen die Prädiktion eines Batteriestroms mit einer Überstromüberwachung vereint wird. Meist basieren diese Verfahren auf einer linearen Rückkopplung zwischen der Stromprädiktion sowie der Überstromüberwachung, wobei die lineare Rückkopplung den Batteriestrom auf einen maximal zulässigen Wert regelt.
  • Allerdings gewährleistet auch eine derartige Rückkopplung nicht unter allen Bedingungen, dass die Stromprädiktion mit der Überstromüberwachung konsistent ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung eines über einen Prädiktionszeitraum t1 bis T verfügbaren konstanten Stroms einer Batteriezelle zur Verfügung gestellt. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte: Bilden eines Stromvergleichswertes unter Verwendung des in einem vergangenen Zeitraum bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart geflossenen Batteriezellestroms sowie unter Verwendung eines Filters, wobei der Zeitraum von vorbestimmter Dauer ist. Vergleichen des Stromvergleichswertes mit einem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert. Ermitteln eines für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms.
  • Durch ein solches Verfahren kann eine mit einer Überstromüberwachung konsistente Stromprädiktion für den konstanten, durch eine Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren Strom einer Batteriezelle realisiert werden. Des Weiteren kann mit diesem Verfahren eine Regelung des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle auf einen für die Batteriezelle prädizierten, konstanten Strom erfolgen und auf diesem Wege eine Sicherheitsabschaltung des Batteriezellstroms beziehungsweise der Batteriezelle vermieden werden.
  • Bevorzugt erfolgt die Ermittlung des für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms unter Berücksichtigung des in dem vergangenen Zeitraum bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart geflossenen Batteriezellestroms sowie unter Berücksichtigung des Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem Stromvergleichswert sowie dem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert. Dadurch kann stets gewährleistet werden, dass der prädizierte Strom, das heißt, der für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbare konstante Strom nicht zu hoch ausfällt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ergibt sich der Stromvergleichswert aus dem Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des innerhalb des vergangenen Zeitraums bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart geflossenen Batteriezellestroms. Durch eine solche Ausführung ist eine zuverlässige und vor allem schnelle Ermittlung des durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms möglich. Insbesondere im Vergleich zu der Bildung des quadratischen Mittels des in dem vergangenen Zeitraum bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart geflossenen Batteriezellestroms ist die Berechnung über das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms schneller, da eine komplizierte Wurzelberechnung wegfällt.
  • Vorzugsweise entspricht der vorbestimmte, limitierende Referenzwert einem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums. Dadurch kann realisiert werden, dass das Mittel der gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms zu keinem Zeitpunkt eine mit dem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums festgesetzte, kritische Schwelle überschreitet. Damit können also Überströme durch die Batteriezelle und mit diesen einhergehende Sicherheitsabschaltungen der Batteriezelle vermieden werden.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt des Regelns des Batteriezellstroms auf den während des Verfahrensschritts des Ermittelns eines für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms ermittelten konstanten Strom. Dadurch wird der tatsächliche Batteriezellstrom auf den prädizierten Strom geregelt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden alle Verfahrensschritte kontinuierlich und parallel zueinander ausgeführt. Dadurch werden Batteriezellströme permanent prädiziert und überwacht.
  • Bevorzugt entspricht das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums geflossenen Batteriezellestroms zum Ende des Prädiktionszeitraums t1 bis T dem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums. Durch diese Bedingung wird effizient innerhalb des Verfahrens die Überstromüberwachung mit der Stromprädiktion verknüpft.
  • Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung des für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms unter Verwendung der für das Filter charakteristischen Filterfunktion.
  • Bevorzugt ist das Filter als Tiefpassfilter mit einer Zeitkonstante τ ausgeführt. Dabei kann die Dauer des Zeitraums an die Zeitkonstante τ des Tiefpassfilters gekoppelt werden, was die Effizienz des Verfahrens erhöht.
  • Ferner wird eine Batteriemanagementeinheit zu Verfügung gestellt, die dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
  • Ferner wird eine Batterie mit einer erfindungsgemäßen Batteriemanagementeinheit bereitgestellt, wobei die Batterie besonders bevorzugt als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist. Vorteile solcher Batterien sind unter anderem in ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte sowie ihrer großen thermischen Stabilität gegeben. Ein weiterer Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien ist, dass diese keinem Memory Effekt unterliegen.
  • Des Weiteren wird ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie mit einer erfindungsgemäßen Batteriemanagementeinheit bereitgestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 2 ein Diagramm mit einer Mess- und Prädiktionskurve der gemittelten, durch ein Tiefpass-Filter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms einer Batteriezelle.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines über einen Prädiktionszeitraum t1 bis T verfügbaren konstanten Stroms einer Batteriezelle dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren rein beispielhaft von einer Batteriemanagementeinheit ausgeführt, welche rein beispielhaft mit einer Vielzahl von Batteriezellen verbunden ist. Zu Anschauungszwecken wird das Verfahren hier für die Prädiktion des während eines Prädiktionszeitraums t1 bis T verfügbaren konstanten Stroms einer Batteriezelle dargestellt. Das Verfahren kann aber auch für mehrere Batteriezellen einer Batterie, zum Beispiel für alle Batteriezellen einer Batterie, gleichzeitig ausgeführt werden. Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss dabei nicht durch eine Batteriemanagementeinheit erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Beispiel auch von einer anderen elektronischen Einheit, rein beispielhaft einer Recheneinheit ausgeführt werden.
  • Im ersten Verfahrensschritt S1 dieses Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet die Batteriemanagementeinheit einen Stromvergleichswert unter Verwendung des in einem vergangenen Zeitraum bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart geflossenen Batteriezellstroms der Batteriezelle sowie unter Verwendung eines Filters, hier eines Tiefpassfilters. Der Zeitraum, in welchem geflossene Batteriezellströme für die Berechnung des Stromvergleichswertes herangezogen werden, ist von vorbestimmter Dauer und kann vor Beginn des Verfahrens eingestellt werden. Die Dauer des Zeitraums kann rein beispielhaft 10 Millisekunden oder aber auch 30 Minuten betragen. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt sie rein beispielhaft 20 Millisekunden. Im ersten Verfahrensschritt dieses Ausführungsbeispiels wird also aus dem innerhalb eines Zeitraums von 20 Millisekunden geflossenen Batteriezellstrom ein Stromvergleichswert berechnet. In diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich der Stromvergleichswert aus dem Mittel der durch das Tiefpassfilter gefilterten Stromquadrate des innerhalb des vergangenen Zeitraums bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart geflossenen Batteriezellstroms. Mit anderen Worten ausgedrückt werden von dem innerhalb des Zeitraums fließenden Batteriezellstrom die Quadrate, also die Stromquadrate gebildet, diese Stromquadrate durch das Tiefpassfilter gefiltert und die so erhaltenen gefilterten Stromquadrate über die Dauer des Zeitraums, in diesem Ausführungsbeispiel 20 Millisekunden, gemittelt. Die Filterfunktion des Tiefpassfilters, nach welcher sich diese Stromquadrate I2 LP berechnen, wird im Folgenden gezeigt: I 2 / LP(t) = I2 × (1 – exp(– t / τ)
  • Dabei entspricht t der Zeit, I2 dem Quadrat des innerhalb der Dauer geflossenen Batteriezellstroms und τ der Filterkonstanten des Tiefpassfilters, welche sich aus den Bauteilen ergibt, welche für die Realisation des Tiefpassfilters verwandt wurden. Eine andere Darstellung dieser Filterfunktion sieht wie folgend aus: I 2 / LP = LowPass(i2(t), τ)
  • Bei dieser ist durch die Wahl eines kleinen „i(t)“ für den Strom verdeutlicht, dass auch Wechselströme in einem erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt werden können. Mit anderen Worten ausgedrückt können im ersten Verfahrensschritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Stromquadrate von Wechselströmen gebildet, gefiltert und gemittelt werden. Die Ausführung des Filters als Tiefpassfilter ist für ein erfindungsgemäßes Verfahren optional. Das Verfahren kann auch unter Verwendung anderer Filterarten ausgeführt werden.
  • Im zweiten Verfahrensschritt S2 wird der gebildete Stromvergleichswert mit einem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert verglichen. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht der vorbestimmte, limitierende Referenzwert einem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums. Mit anderen Worten wird der wie oben beschrieben gebildete Stromvergleichswert mit einem vor Beginn des Verfahrens festgelegten Maximum des Mittels der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums verglichen und limitiert. Dieses Maximum des Mittels der durch das Tiefpassfilter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms darf also nicht durch den Stromvergleichswert überschritten werden. Die folgende Bedingung wird also während der gesamten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfüllt:
    Figure DE102012222723A1_0002
  • Im dritten Verfahrensschritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbare, also der noch verfügbare, konstante Strom ermittelt. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt diese Ermittlung unter Berücksichtigung des in dem vergangenen Zeitraum bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart, also in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb der jeweils letzten 20 Millisekunden, geflossenen Batteriezellstroms sowie unter Berücksichtigung des Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem wie oben beschrieben gebildeten Stromvergleichswert und dem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert. In diesem Ausführungsbeispiel werden also im dritten Verfahrensschritt S3 die historischen Filterwerte, das heißt das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des innerhalb des vergangenen Zeitraums bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart geflossenen Batteriezellströme sowie das Ergebnis aus dem Vergleich dieses mit dem Referenzwert, das heißt in diesem Ausführungsbeispiel dem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für eine Stromprädiktion, herangezogen. Werden also die historischen Filterwerte innerhalb eines vergangenen Zeitraums der Dauer t0 bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart mit berücksichtigt, kann die Filterfunktion wie folgend ausgedrückt beziehungsweise das sich nach einer Zeit t ergebende gemittelte, gefilterte Stromquadrat wie folgend beschrieben werden: I 2 / LP(t0 + t) = (I2 – I 2 / LP(t0)) × (1 – exp(– t / τ)) + I 2 / LP(t0)
  • In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel gilt für t0 wie bereits erwähnt t0 = 20 ms. In diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Prädiktion des für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms so, dass zum Ende der Prädiktionszeit T, wenn also T einem Zeitpunkt der Gegenwart entspricht, der Stromvergleichswert dem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert entspricht. Mit anderen Worten ausgedrückt entspricht in diesem Ausführungsbeispiel, zum Ende der Prädiktionszeit T, also wenn die Prädiktionszeit t1 bis T abgelaufen ist, das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums geflossenen Batteriezellestroms, dem maximal zulässigen Wert Ithd 2. In Formeln ausgedrückt entspricht also das Mittel der gefilterten Stromquadrate nach Ablauf der Prädiktionszeit stets, das heißt während der gesamten Ausführungsdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens, dem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums: I 2 / LP(t0 + T) = I 2 / thd = (I 2 / pred – I 2 / LP(t0)) × (1 – exp(– T / τ)) + I 2 / LP(t0)
  • Dadurch ergibt sich nach Äquivalenzumformung für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T ein Wert für die gemittelten, gefilterten Stromquadrate Ipred 2:
    Figure DE102012222723A1_0003
  • Dieser Wert Ipred 2 ist für den Prädiktionszeitraum t1 bis T konstant und entspricht dem Quadrat des für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms. Mit anderen Worten ausgedrückt wird im dritten Verfahrensschritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst nach der obigen Vorschrift für Ipred 2 ein Prädiktionswert für das Quadrat des für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T verfügbaren konstanten Stroms der Batteriezelle gebildet und aus diesem Prädiktionswert der für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbare konstante Strom selbst ermittelt.
  • Im vierten Verfahrensschritt S4 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der tatsächlich durch die Batteriezelle fließende Batteriezellstrom auf den während des Verfahrensschritts S3 ermittelten, für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Strom geregelt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der Batteriezellstrom durch die Batteriezelle auf den im dritten Verfahrensschritt S3 ermittelten, prädizierten Strom geregelt beziehungsweise eingestellt. Der tatsächlich durch die Batteriezelle fließende Batteriezellstrom entspricht dann stets dem prädizierten Strom, also dem für einen Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Strom. In diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden alle Verfahrensschritte kontinuierlich und parallel zueinander ausgeführt. Es wird also beispielsweise kontinuierlich ein Stromvergleichswert gebildet und dieser kontinuierlich mit einem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert verglichen. Ferner werden das Ergebnis dieses Vergleichs sowie der Stromvergleichswert kontinuierlich dazu verwendet, einen für einen sich kontinuierlich verschiebenden Prädiktionszeitraum von jeweils t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Strom zu ermitteln. Auch wird der tatsächlich durch die Batteriezelle fließende Batteriezellstrom kontinuierlich auf den jeweils während des Verfahrensschritts S3 ermittelten, für den sich kontinuierlich verschiebenden Prädiktionszeitraum von jeweils t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Strom geregelt.
  • Der vierte Verfahrensschritt S4 dieses Ausführungsbeispiels ist für ein erfindungsgemäßes Verfahren optional. Es können auch erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, die lediglich die bereits beschriebenen Verfahrensschritte S1 bis S3 umfassen. Allerdings kann auch die Art der Ausführung der Verfahrensschritte S1 bis S3 von der hier dargestellten Ausführung abweichen. Es können auch erfindungsgemäße Verfahren mit anderen Stromvergleichswerten sowie mit anderen vorbestimmten, limitierenden Referenzwerten ausgeführt werden. Auch können erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden, in denen die Ermittlung des für einen Prädiktionszeitraum von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms nicht unter Berücksichtigung des in dem vergangenen Zeitraum bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart geflossenen Batteriezellestroms oder unter Berücksichtigung des Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem Stromvergleichswert sowie dem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert erfolgt.
  • Die 2 zeigt ein Diagramm mit einer Mess- und Prädiktionskurve der gemittelten, durch ein Tiefpassfilter gefilterten Stromquadrate 1 des Batteriezellstroms einer Batteriezelle. Die Mess- und Prädiktionskurve wurde im Rahmen der Ausführung des in 1 beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommen. In diesem Diagramm sind die gemittelten, durch ein Tiefpassfilter gefilterten Stromquadrate 1 über der Zeit abgetragen. Das Diagramm der 2 zeigt also eine Momentaufnahme aus der Ausführung des Verfahrens zu einem rein beispielhaft gewählten Zeitpunkt der Gegenwart 3. Alle Punkte der Mess- und Prädiktionskurve, welche links von dem Zeitpunkt der Gegenwart 3 liegen, stellen real aufgenommene, gemittelte und durch ein Tiefpassfilter gefilterte Stromquadrate von einem tatsächlich geflossenen Batteriezellstrom dar. Alle Punkte der Mess- und Prädiktionskurve, die rechts von dem Zeitpunkt der Gegenwart 3 liegen, stellen prädizierte Stromquadratwerte, also Prädiktionswerte für das Stromquadrat dar, welches wie zuvor beschrieben gebildet wird. Die gemittelten und durch ein Tiefpassfilter gefilterten Stromquadrate 1 von Batteriezellströmen, welche innerhalb des Zeitraumes 10 geflossen sind, welcher sich in dem Diagramm der 2 von dem Nullpunkt des Diagramms bis hin zu dem Zeitpunkt der Gegenwart 3 erstreckt, werden im ersten Verfahrensschritt S1 zur Bildung eines Stromvergleichswertes 5 im Zeitpunkt der Gegenwart 3 verwendet. Der gewellte Verlauf der Mess- und Prädiktionskurve innerhalb des vergangenen Zeitraums 10 ist darauf zurückzuführen, dass es sich bei den im ersten Verfahrensschritt S1 des Verfahrens berücksichtigten Batteriezellstrom um einen Wechselstrom handelt. Im Zeitpunkt der Gegenwart 3 wird der wie oben beschrieben ermittelte Stromvergleichswert 5 im zweiten Verfahrensschritt S2 des Verfahrens mit einem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert 8 verglichen. Dieser vorbestimmte, limitierende Referenzwert 8 entspricht in dem Diagramm der 2 dem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für das Mittel der durch das Tiefpassfilter gefilterten Stromquadrate 1 des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums 10. Aus dem Vergleich des Stromvergleichswertes 5 mit dem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert 8 ergibt sich für den Prädiktionszeitraum von t1 bis T ein prädizierter Verlauf für die gemittelten, gefilterten Stromquadrate. Der prädizierte Verlauf für die gemittelten, gefilterten Stromquadrate schneidet den vorbestimmten, limitierenden Referenzwert am Ende des Prädiktionszeitraums 20, so dass der prädizierte, konstante Strom in diesem Ausführungsbeispiel stets maximal ist. Im Diagramm der 2 wird dieser Umstand durch den Schnittpunkt 9 zwischen dem prädizierten Verlauf für die gemittelten, gefilterten Stromquadrate mit dem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert 8 berücksichtigt. Aus dem prädizierten Verlauf für die gemittelten, gefilterten Stromquadrate wird dann im dritten Verfahrensschritt S3 des Verfahrens das Quadrat des für den Prädiktionszeitraum 20 von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms ermittelt. Dieses Quadrat des prädizierten, konstanten Stroms 12 ist ebenfalls konstant und in dem Diagramm der 2 größer als der vorbestimmte, limitierende Referenzwert 8. Aus dem Quadrat des prädizierten, konstanten Stroms 12 kann dann der für den Prädiktionszeitraum 20 von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbare konstante Strom selbst ermittelt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008004368 A1 [0005]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines über einen Prädiktionszeitraum (20) t1 bis T verfügbaren konstanten Stroms einer Batteriezelle, wobei das Verfahren durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: – Bilden (S1) eines Stromvergleichswertes (5) unter Verwendung des in einem vergangenen Zeitraum (10) bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart (3) geflossenen Batteriezellestroms sowie unter Verwendung eines Filters, wobei der Zeitraum (10) von vorbestimmter Dauer ist, – Vergleichen (S2) des Stromvergleichswertes (5) mit einem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert (8). – Ermitteln (S3) eines für den Prädiktionszeitraum (20) von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ermittlung des für den Prädiktionszeitraum (20) von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms unter Berücksichtigung des in dem vergangenen Zeitraum (10) bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart (3) geflossenen Batteriezellestroms sowie unter Berücksichtigung des Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem Stromvergleichswert (5) sowie dem vorbestimmten, limitierenden Referenzwert (8) erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Stromvergleichswert (5) aus dem Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate (1) des innerhalb des vergangenen Zeitraums (10) bis zu einem Zeitpunkt der Gegenwart (3) geflossenen Batteriezellestroms ergibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der vorbestimmte, limitierende Referenzwert (8) einem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate (1) des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums (10) entspricht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Verfahrensschritt des Regelns (S4) des Batteriezellstroms auf den während des Verfahrensschritts des Ermittelns (S3) eines für den Prädiktionszeitraum (20) von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms ermittelten konstanten Strom.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Verfahrensschritte kontinuierlich und parallel zueinander ausgeführt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 4 und 6, wobei das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate (1) des während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums (10) geflossenen Batteriezellestroms zum Ende des Prädiktionszeitraums (20) t1 bis T dem maximal zulässigen Wert Ithd 2 für das Mittel der durch das Filter gefilterten Stromquadrate (1) des Batteriezellstroms durch die Batteriezelle während der vorbestimmten Dauer des Zeitraums (10) entspricht.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung des für den Prädiktionszeitraum (20) von t1 bis T durch die Batteriezelle noch zur Verfügung stellbaren konstanten Stroms unter Verwendung der für das Filter charakteristischen Filterfunktion erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filter als Tiefpassfilter mit einer Zeitkonstante τ ausgeführt ist.
  10. Batteriemanagementeinheit, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  11. Batterie mit einer Batteriemanagementeinheit nach Anspruch 10.
  12. Kraftfahrzeug mit einer Batterie nach Anspruch 11, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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