DE102013220638A1 - Method for updating a performance target - Google Patents

Method for updating a performance target Download PDF

Info

Publication number
DE102013220638A1
DE102013220638A1 DE201310220638 DE102013220638A DE102013220638A1 DE 102013220638 A1 DE102013220638 A1 DE 102013220638A1 DE 201310220638 DE201310220638 DE 201310220638 DE 102013220638 A DE102013220638 A DE 102013220638A DE 102013220638 A1 DE102013220638 A1 DE 102013220638A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
power
cell
battery cell
state parameter
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.)
Pending
Application number
DE201310220638
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan Trinkert
Benjamin Mangold
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE201310220638 priority Critical patent/DE102013220638A1/en
Publication of DE102013220638A1 publication Critical patent/DE102013220638A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • 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
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/52—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by DC-motors
    • 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]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • 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]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • 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]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • 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
    • 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
    • B60L2240/547—Voltage
    • 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
    • B60L2240/549—Current
    • 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]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • 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
    • 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
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • 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
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktualisieren einer Leistungsvorgabe in einem Batteriesystem (14), wobei das Batteriesystem (14) ein Batteriemanagementsystem (30) und eine Batterie (28) mit mehreren Batteriezellen (32) umfasst, mit folgenden Schritten:
a) Bereitstellen mindestens eines Zustandsparameters einer Batteriezelle (32);
b) Feststellen eines Leistungsverlustes der Batteriezelle (32) auf Basis des bereitgestellten Zustandsparameters;
c) Vergleichen des Zustandsparameters mit einem vorgegebenen Grenzwert der Batteriezelle (32), wenn ein Leistungsverlust festgestellt wurde; und
d) Ermitteln einer Leistungsvorgabe der Batterie (28) unter Berücksichtigung des bereitgestellten Zustandsparameters, wenn der vorgegebene Grenzwert der Batteriezelle (32) überschritten wurde.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges (10), ein Computerprogrammprodukt, ein Batteriesystem (14) und ein Fahrzeug (10) zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for updating a power specification in a battery system (14), wherein the battery system (14) comprises a battery management system (30) and a battery (28) with a plurality of battery cells (32), comprising the following steps:
a) providing at least one state parameter of a battery cell (32);
b) determining a power loss of the battery cell (32) based on the provided state parameter;
c) comparing the state parameter with a predetermined limit of the battery cell (32) when a power loss has been detected; and
d) determining a power specification of the battery (28) taking into account the provided state parameter when the predetermined limit value of the battery cell (32) has been exceeded.
The invention also relates to a method for operating a vehicle (10), a computer program product, a battery system (14) and a vehicle (10) for carrying out the method.

Figure DE102013220638A1_0001
Figure DE102013220638A1_0001

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktualisieren einer Leistungsvorgabe in einem Batteriesystem sowie ein Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeuges. Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm, ein Batteriesystem und ein Fahrzeug, welche zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.The invention relates to a method for updating a power specification in a battery system and to a method for driving a vehicle. The invention also relates to a computer program, a battery system and a vehicle, which are set up to carry out the method.

In Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen werden Batteriesysteme eingesetzt, um elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeuges bereitzustellen. Derartige Batteriesysteme umfassen eine Batterie mit mehreren Batteriezellen und ein Batteriemanagementsystem, das die Batterie überwacht und steuert. Dazu sind die Batterie und deren Batteriezellen mit Sensoren ausgestattet, die dem Batteriemanagementsystem verschiedene Zustandsparameter, wie die aktuelle Batterietemperatur, den aktuellen Batteriestrom, die aktuellen Zellströme und die aktuellen Zellspannungen, bereitstellen. Ausgehend von den Zustandsparametern sind im Batteriemanagementsystem Managementfunktionen implementiert, die die Lebensdauer, die Zuverlässigkeit und die Sicherheit der Batterie steigern.In electric vehicles or hybrid vehicles battery systems are used to provide electrical energy for driving the vehicle. Such battery systems include a battery having a plurality of battery cells and a battery management system that monitors and controls the battery. For this purpose, the battery and its battery cells are equipped with sensors that provide the battery management system with various state parameters, such as the current battery temperature, the current battery current, the current cell currents and the current cell voltages. Based on the state parameters, the battery management system implements management functions that increase battery life, reliability, and safety.

Eine Sicherheitsfunktion des Batteriemanagementsystems betrifft zum Beispiel das Überladen von Batteriezellen. Steigt die Zellspannung über einen vorgegebenen Wert, erreicht die Batteriezelle einen instabilen Zustand und kann beschädigt werden. Um derartige Situationen zu vermeiden, sieht das Batteriemanagementsystem Funktionen vor, die Grenzwerte für die Zellspannung festlegen, die aktuellen Zellspannungen überwachen und bei Überschreiten eines Grenzwertes Betriebsparameter der Batterie anpassen. A safety function of the battery management system relates, for example, to the overcharging of battery cells. If the cell voltage rises above a predetermined value, the battery cell reaches an unstable state and may be damaged. To avoid such situations, the battery management system provides functions that set cell voltage limits, monitor current cell voltages, and adjust operating parameters of the battery when a limit is exceeded.

Aus DE 10 2009 048 174 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Grenzwertes einer Batteriespannung für eine Batterie mit mehreren Zellen bekannt. Unterschreitet oder überschreitet die gemessene Batteriezellspannung einen vorgegebenen Zellspannungsgrenzwert, wird der Grenzwert der Batteriespannung sprunghaft auf die aktuelle Batteriespannung gesetzt. Weiterhin ist eine Leistungsprognose beschrieben, in der sich der angepasste Spannungsgrenzwert aus einer aktuell kleinsten Batteriezellspannung, der aktuellen Batteriespannung und einem vorgegebenen Spannungsgrenzwert für die Batterie ergibt.Out DE 10 2009 048 174 A1 For example, a method of controlling a battery voltage limit for a multi-cell battery is known. If the measured battery cell voltage undershoots or exceeds a predetermined cell voltage limit value, the limit value of the battery voltage is suddenly set to the current battery voltage. Furthermore, a power prognosis is described, in which the adjusted voltage threshold results from a currently smallest battery cell voltage, the current battery voltage and a predetermined voltage limit for the battery.

In DE 10 2010 027 711 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Leistungsgrenze einer Batterie für ein Fahrzeug beschrieben, wobei wenigstens ein einzuhaltender Grenzwert einer elektrischen Größe der Batterie bestimmt wird. Um das Verhalten der Batterie zu modellieren, wird ein Ersatzschaltbild verwendet, anhand dessen entsprechende Ober- und Untergrenzen für jede Zelle ermittelt werden. Aus den Ober- und Untergrenzen ergibt sich schließlich eine Prognose für die Leistungsgrenze der Batterie.In DE 10 2010 027 711 A1 a method for determining a power limit of a battery for a vehicle is described, wherein at least one limit value to be maintained of an electrical size of the battery is determined. To model the behavior of the battery, an equivalent circuit diagram is used to determine corresponding upper and lower limits for each cell. From the upper and lower limits finally results in a forecast for the power limit of the battery.

DE 10 2012 007 157 A1 bezieht sich auf Leistungsprognosen und Batteriegrenzwerte von Batteriesystemen mit mehreren Batteriesträngen. Dabei wird für jeden Batteriestrang eine erste Leistungsprognose durchgeführt, die bei einer zweiten Leistungsprognose berücksichtigt wird. DE 10 2012 007 157 A1 refers to power predictions and battery limits of battery systems with multiple battery strings. In this case, a first performance forecast is performed for each battery string, which is taken into account in a second performance forecast.

Beim Implementieren von Sicherheitsfunktionen ist weiterhin zu berücksichtigen, dass der von den Sensoren erfasste Spannungsabfall nicht der eigentlichen Leerlaufspannung (OCV, Open Circuit Voltage) der Batteriezellen entspricht. Eine Korrektur durch den Spannungsabfall an den Innenwiderständen von zum Beispiel zwischengeschalteten Komponenten erfolgt dabei über Impedanz-Modelle, die in der Regel fehlerbehaftet sind. Zusätzlich ist der Innenwiderstand von Batteriezellen keine konstante Größe und erhöht sich mit der Zeit durch Alterungseffekte. Daher kann es zu Situationen kommen, in denen bei einer gleichbleibenden Leistungsfreigabe durch das Batteriemanagementsystem, der Zellspannungsgrenzwert überschritten wird. Als Reaktion wird die Zellspannung herabgesetzt oder die Batteriezelle abgeschaltet. Pulsationen im Zeitverlauf der Batteriespannung sind die Folge und belasten die Hardwarekomponenten der Batterie. Es entsteht also ein Konflikt zwischen Sicherheitsfunktionen, die die Zellspannung zum Schutz herabsetzen, und solchen, die die Lebensdauer der Batterie erhöhen.When implementing safety functions, it must also be taken into consideration that the voltage drop detected by the sensors does not correspond to the actual open circuit voltage (OCV) of the battery cells. A correction by the voltage drop across the internal resistances of, for example, intermediately connected components takes place via impedance models, which are usually faulty. In addition, the internal resistance of battery cells is not constant and increases over time due to aging effects. Therefore, situations may occur in which the cell voltage limit is exceeded with a consistent power release by the battery management system. In response, the cell voltage is lowered or the battery cell is turned off. Pulsations over time of the battery voltage are the result and burden the hardware components of the battery. Thus, a conflict arises between safety functions that lower the cell voltage for protection and those that increase the life of the battery.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Aktualisieren einer Leistungsvorgabe in einem Batteriesystem vorgeschlagen, das ein Batteriemanagementsystem und eine Batterie mit mehreren Batteriezellen umfasst. Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte:

  • a) Bereitstellen von mindestens einem Zustandsparameter einer Batteriezelle;
  • b) Feststellen eines Leistungsverlustes der Batteriezelle auf Basis des mindestens einen Zustandsparameters;
  • c) Vergleichen des mindestens einen Zustandsparameters mit einem vorgegebenen Grenzwert der Batteriezelle, wenn ein Leistungsverlust festgestellt wurde; und
  • d) Ermitteln einer Leistungsvorgabe der Batterie unter Berücksichtigung des mindestens einen Zustandsparameters, wenn der vorgegebene Grenzwert der Batteriezelle überschritten wurde.
According to the invention, a method for updating a power specification in a battery system is proposed which comprises a battery management system and a battery having a plurality of battery cells. The process comprises the following steps:
  • a) providing at least one state parameter of a battery cell;
  • b) determining a power loss of the battery cell based on the at least one state parameter;
  • c) comparing the at least one state parameter with a predetermined limit of the battery cell when a power loss has been detected; and
  • d) determining a power specification of the battery taking into account the at least one state parameter when the predetermined limit value of the battery cell has been exceeded.

Bevorzugt ist das Verfahren zumindest teilweise als Modul, Routine oder Subroutine in einem Batteriemanagementsystem (BMS) implementiert. Dabei kann das Batteriemanagementsystem mehrere Subsysteme oder Submodule, wie eine Batterieüberwachungseinheit (BMU, Battery Monitoring Unit) und eine Batteriesteuereinheit (BCU, Battery Control Unit), umfassen. Das Verfahren kann in einem oder mehreren Subsystemen ausgeführt werden. Beispielsweise können die Schritte a), b) und c) in der Batterieüberwachungseinheit implementiert sein, während Schritt d) in der Batteriesteuereinheit implementiert sein kann. Das Verfahren kann auch vollständig in der Batterieüberwachungseinheit beziehungsweise in der Batteriesteuereinheit implementiert sein.Preferably, the method is at least partially implemented as a module, routine or subroutine in a battery management system (BMS). In this case, the battery management system may comprise a plurality of subsystems or submodules, such as a battery monitoring unit (BMU) and a battery control unit (BCU). The method may be performed in one or more subsystems. For example, steps a), b) and c) may be implemented in the battery monitoring unit while step d) may be implemented in the battery control unit. The method can also be implemented completely in the battery monitoring unit or in the battery control unit.

Zustandsparameter der Batteriezelle bezeichnen im vorliegenden Zusammenhang solche Parameter, die den aktuellen Zustand der Batteriezelle charakterisieren. In einer möglichen Ausführungsform wird als Zustandsparameter der Batteriezelle eine aktuelle Zellspannung Ui_ist und/oder ein aktueller Zellstrom Ii_ist der i-ten Batteriezelle bereitgestellt, wobei i eine ganze Zahl bezeichnet, die die einzelnen Batteriezellen der Batterie kennzeichnet. Dazu können die Batteriezellen Sensoreinheiten umfassen, die die Zustandsparameter, insbesondere die aktuelle Zellspannung Ui_ist und/oder den aktuellen Zellstrom Ii_ist, erfassen. Solche Sensoreinheiten können als Zellüberwachungsschaltung (CSC, Cell-Supervision-Circuit) am Ausgang der Batteriezellen realisiert sein. State parameters of the battery cell in the present context designate those parameters which characterize the current state of the battery cell. In one possible embodiment, a current cell voltage U i_act and / or a current cell current I i_ist of the i th battery cell is provided as the state parameter of the battery cell, where i denotes an integer which identifies the individual battery cells of the battery. For this purpose, the battery cells can comprise sensor units which detect the state parameters, in particular the current cell voltage U i_act and / or the current cell current I i_act . Such sensor units can be realized as a cell monitoring circuit (CSC, Cell Supervision Circuit) at the output of the battery cells.

Weiterhin kann das Batteriemanagementsystem oder ein Subsystem, wie die Batterieüberwachungseinheit oder die Batteriesteuereinheit, über eine Kommunikationsverbindung an die Batterie, beispielsweise die Sensoreinheiten, angebunden sein. Dabei kann die Kommunikationsverbindung ausgebildet sein, Zustandsparameter von den Sensoreinheiten an das Batteriemanagementsystem zu übermitteln. Bevorzugt überwacht das Batteriemanagementsystem die Zustandsparameter der Batteriezellen kontinuierlich. Das heißt die Zustandsparameter werden kontinuierlich an das Batteriemanagementsystem oder das Subsystem übermittelt, wobei die Übermittlungsrate durch die maximale Übertragungsrate der Kommunikationsverbindung begrenzt ist. Eine mögliche Umsetzung der Kommunikationsverbindung ist ein Control Area Network-Bus (CAN-Bus), wobei Daten gemäß eines CAN-Protokolls übermittelt werden, welches die maximale Bandbreite des CAN-Busses bestimmt.Furthermore, the battery management system or a subsystem, such as the battery monitoring unit or the battery control unit, via a communication link to the battery, such as the sensor units, be connected. In this case, the communication connection can be designed to transmit state parameters from the sensor units to the battery management system. Preferably, the battery management system continuously monitors the state parameters of the battery cells. That is, the state parameters are continuously transmitted to the battery management system or the subsystem, the transmission rate being limited by the maximum transmission rate of the communication link. A possible implementation of the communication connection is a control area network bus (CAN bus), wherein data is transmitted according to a CAN protocol, which determines the maximum bandwidth of the CAN bus.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Leistungsverlust festgestellt, indem auf Basis der bereitgestellten Zustandsparameter, insbesondere der aktuellen Zellspannung Ui_ist und/oder des aktuellen Zellstromes Ii_ist, eine aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle ermittelt wird und mit einer Sollleistung Pi_max_soll der Batteriezelle verglichen wird. In a further embodiment, the power loss is determined by determining a currently achievable power P i_max_actual of the battery cell based on the provided state parameters, in particular the current cell voltage U i_act and / or the current cell current I i_act , and comparing it with a setpoint power P i_max_setpoint of the battery cell becomes.

Die Sollleistung Pi_max_soll kann aus einem vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max ermittelt werden nach Pi_max_soll = Ui_maxIi_max. (1) The desired power P i_max_soll can be determined from a predetermined limit value for the cell voltage U i_max according to P i_max_soll = U i_max I i_max . (1)

Dabei ist ein vorgegebener Grenzwert für den Strom Ii_max durch eine Leerlaufspannung Ui_OCV und einen Sollwert des Innenwiderstandes Ri_soll gegeben durch

Figure DE102013220638A1_0002
In this case, a predetermined limit value for the current I i_max is given by an open-circuit voltage U i_OCV and a desired value of the internal resistance R i_soll
Figure DE102013220638A1_0002

Weiterhin entspricht die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Leistung, die die Batteriezelle ohne ein Überladen, also ohne Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes für die Zellspannung Ui_max, bereitstellen kann. Insbesondere kann die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle aus der aktuellen Zellspannung Ui_ist, dem aktuellen Zellstrom Ii_ist und einem aktuellen Innenwiderstand Ri_ist der Batteriezelle ermittelt werden. So kann der aktuelle Innenwiderstand Ri_ist der Batteriezelle ermittelt werden nach

Figure DE102013220638A1_0003
Furthermore, the currently achievable power P i_max_ist corresponds to the power that the battery cell can provide without overcharging, ie without exceeding the predetermined limit value for the cell voltage U i_max . In particular, the currently achievable power P i_max_ist of the battery cell can be determined from the current cell voltage U i_act , the current cell current I i_act and a current internal resistance R i_actual of the battery cell . Thus, the current internal resistance R i_ist of the battery cell can be determined according to
Figure DE102013220638A1_0003

Daraus kann die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle ermittelt werden nach

Figure DE102013220638A1_0004
From this, the currently achievable power P i_max_act of the battery cell can be determined according to
Figure DE102013220638A1_0004

In einer weiteren Ausführungsform wird die Sollleistung Pi_max_soll der Batteriezelle in Abhängigkeit von einer Betriebszeit oder einem Alter der Batteriezelle angepasst. Zu Beginn der Lebensdauer kann die Sollleistung Pi_max_soll einer Anfangsleistung der Batteriezelle entsprechen, die beispielsweise unmittelbar nach der Fertigung erfasst und gespeichert werden kann. Mit steigendem Alter der Batteriezelle kann die Sollleistung Pi_max_soll der Leistung entsprechen, die bei der vorangegangenen Aktualisierung der Leistungsvorgabe als aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle ermittelt und gespeichert wurde.In a further embodiment, the nominal power P i_max_soll of the battery cell is adjusted as a function of an operating time or an age of the battery cell. At the beginning of the service life, the setpoint power P i_max_soll can correspond to an initial power of the battery cell , which can be detected and stored, for example, immediately after production. With increasing age of the battery cell, the target power P i_max_soll may correspond to the power which was determined and stored as the current achievable power P i_max_ of the battery cell during the previous updating of the power specification .

In einer weiteren Ausführungsform liegt ein Leistungsverlust vor, wenn die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle einen bestimmten prozentualen Anteil der Solleistung Pi_max_soll der Batteriezelle unterschreitet. Den bestimmten prozentualen Anteil kann der Fachmann auf dem Gebiet der Batteriesysteme durch Routinemaßnahmen bestimmen und an die Gegebenheiten des Batteriesystems, insbesondere an den Typ der Batteriezellen, anpassen. Die Funktion zum Feststellen des Leistungsverlustes kann damit zunächst die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle ermitteln und diesen Wert mit der prozentualen Sollleistung Pi_max_soll vergleichen. Ist die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist kleiner als die prozentuale Sollleistung Pi_max_soll, liegt ein Leistungsverlust vor.In a further embodiment, there is a power loss if the currently achievable power P i_max_ist of the battery cell falls below a certain percentage of the nominal power P i_max_soll of the battery cell . The specific percentage share can be determined by routine measures by the expert in the field of battery systems and adapted to the conditions of the battery system, in particular to the type of battery cells. The function for determining the power loss can thus first of all determine the currently achievable power P i_max_act of the battery cell and compare this value with the percentage nominal power P i_max_soll . If the currently achievable power P i_max_ist is less than the percentage setpoint power P i_max_soll , there is a power loss .

In einer weiteren Ausführungsform wird die aktuelle Zellspannung Ui_ist als Zustandsparameter mit dem vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max der Batteriezelle verglichen und insbesondere ein Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes für die Zellspannung Ui_max festgestellt. So kann eine Komparatorfunktion im Sinne eines logischen Größer-Operators implementiert sein, die die aktuelle Zellspannung Ui_ist der Batteriezelle mit dem vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max vergleicht und insbesondere das Überschreiten des Grenzwertes erkennt.In a further embodiment, the current cell voltage U i_ ist is compared as a state parameter with the predetermined limit value for the cell voltage U i_max of the battery cell and, in particular, an exceeding of the predetermined limit value for the cell voltage U i_max is established. Thus, a comparator function in the sense of a logical Greater operator can be implemented, which compares the current cell voltage U i_ist of the battery cell with the predetermined limit value for the cell voltage U i_max and in particular detects the exceeding of the limit value.

In einer weiteren Ausführungsform ist der vorgegebene Grenzwert ein maximaler Wert des Zustandsparameters, der kleiner oder gleich einem kritischen Wert des Zustandsparameters ist. Dabei bezeichnet ein kritischer Wert des Zustandsparameters den Wert, ab dem die Batteriezelle einen instabilen Zustand erreicht und beschädigt wird. Insbesondere kann der vorgegebene Grenzwert durch eine maximale Zellspannung Ui_max gegeben sein, die kleiner oder gleich einer kritischen Zellspannung ist. Für Lithium-Ionen Batteriezellen kann die kritische Zellspannung im Bereich von 4,1 bis 4,3 Volt, beispielsweise bei 4,25 Volt liegen. Für Nickel-Metall-Hybrid Batteriezellen kann die kritische Zellspannung im Bereich von 1,3 bis 1,6 Volt, beispielsweise bei 1,5 Volt liegen. Bevorzugt ist die maximale Zellspannung Ui_max kleiner als die kritische Zellspannung. So kann die maximale Zellspannung Ui_max einen prozentualen Anteil der kritischen Zellspannung betragen. Den prozentualen Anteil kann der Fachmann auf dem Gebiet der Batteriesysteme durch Routinemaßnahmen bestimmen und an die Gegebenheiten des Batteriesystems, insbesondere an den Typ der Batteriezellen, anpassen. In a further embodiment, the predetermined limit value is a maximum value of the state parameter that is less than or equal to a critical value of the state parameter. A critical value of the state parameter indicates the value at which the battery cell reaches an unstable state and is damaged. In particular, the predetermined limit value can be given by a maximum cell voltage U i_max that is less than or equal to a critical cell voltage. For lithium-ion battery cells, the critical cell voltage may be in the range of 4.1 to 4.3 volts, for example, 4.25 volts. For nickel metal hybrid battery cells, the critical cell voltage may range from 1.3 to 1.6 volts, for example 1.5 volts. Preferably, the maximum cell voltage U i_max is smaller than the critical cell voltage. Thus, the maximum cell voltage U i_max can be a percentage of the critical cell voltage. The percentage can be determined by those skilled in the field of battery systems by routine measures and adapt to the conditions of the battery system, in particular to the type of battery cells.

In einer weiteren Ausführungsform wird zum Ermitteln der Leistungsvorgabe die erreichbare Gesamtleistung der Batterie unter Berücksichtigung der aktuell erreichbaren Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle bestimmt, deren Zustandsparameter den vorgegebenen Grenzwert überschritten hat. Die erreichbare Gesamtleistung der Batterie kann aus den Leistungen der einzelnen Batteriezellen ermittelt werden, wobei die Leistung der Batteriezelle, deren Zustandsparameter den vorgegebenen Grenzwert überschritten hat, mit der aktuell erreichbaren Leistung Pi_max_ist gleich gesetzt wird. Insbesondere wird die Leistung der Batteriezelle, deren Zustandsparameter den vorgegebenen Grenzwert überschritten hat, um den Faktor

Figure DE102013220638A1_0005
reduziert.In another embodiment, to determine the power specification, the achievable total power of the battery is determined taking into account the currently achievable power P i_max_act of the battery cell whose state parameter has exceeded the predetermined limit value. The achievable overall performance of the battery can be determined from the performance of the individual battery cells, wherein the performance of the battery cell , the state parameter has exceeded the predetermined limit, is set equal to the currently achievable power P i_max_ist . In particular, the power of the battery cell whose state parameter has exceeded the predetermined limit by the factor
Figure DE102013220638A1_0005
reduced.

Nach Ermitteln der Leistungsvorgabe kann diese als aktualisierter Wert der Leistungsvorgabe im Batteriemanagementsystem gespeichert werden. Ein vorangegangener Wert der Leistungsvorgabe kann damit überschrieben werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Historie gespeichert werden, indem die Werte für die Leistungsvorgabe etwa nach Aktualität sortiert gespeichert werden. So kann die aktualisierte Leistungsvorgabe im Batteriemanagementsystem beispielsweise in Einheiten zum Steuern der Batterie, wie der Batteriesteuereinheit, berücksichtigt werden.Once the power specification has been determined, it can be stored as an updated value of the power specification in the battery management system. A previous value of the power specification can thus be overwritten. Alternatively or additionally, a history can be stored by storing the values for the performance specification sorted according to their actuality. For example, the updated power specification may be taken into account in the battery management system in units for controlling the battery, such as the battery control unit.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Leistungsvorgabe der Batterie einem Antriebssystem und insbesondere einer Motorsteuereinheit des Antriebssystems bereitgestellt werden. So können das Batteriemanagementsystem, insbesondere die Batteriesteuereinheit, und das Antriebssystem, insbesondere die Motorsteuereinheit, an einen Kommunikationskanal, wie einen Fahrzeugbus, insbesondere einen CAN-Bus, angebunden sein. Beispielsweise weist das Batteriemanagementsystem, insbesondere die Batteriesteuereinheit, eine Kommunikationsschnittstelle auf, die eingerichtet ist, die Leistungsvorgabe an das Antriebssystem zu senden.In a further embodiment, the power specification of the battery can be provided to a drive system and in particular to a motor control unit of the drive system. Thus, the battery management system, in particular the battery control unit, and the drive system, in particular the engine control unit, to a communication channel, such as a vehicle bus, in particular a CAN bus, be connected. For example, the battery management system, in particular the battery control unit, has a communication interface which is set up to send the power specification to the drive system.

Weiter erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs vorgeschlagen, das das Antriebsystem mit einem Elektromotor und einer Motorsteuereinheit und das Batteriesystem umfasst. Dabei wird die Leistungsvorgabe gemäß einem der hierin beschriebenen Verfahren im Batteriesystem aktualisiert und dem Antriebssystem übermittelt. Das Antriebssystem ist dazu über eine Kommunikationsverbindung an das Batteriemanagementsystem angebunden. Beispielsweise ist die Kommunikationsverbindung ausgebildet, die aktualisierte Leistungsvorgabe über einen Kommunikationskanal, wie den Fahrzeugbus, insbesondere den CAN-Bus, vom Batteriemanagementsystem an das Antriebssystem zu übermitteln.Furthermore, according to the invention, a method for operating a vehicle is proposed which comprises the drive system with an electric motor and a motor control unit and the battery system. The power specification is updated according to one of the methods described herein in the battery system and transmitted to the drive system. The drive system is connected via a communication link to the battery management system. For example, the communication link is configured to transmit the updated power specification via a communication channel, such as the vehicle bus, in particular the CAN bus, from the battery management system to the drive system.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul, eine Routine oder eine Subroutine zur Implementierung eines Batteriemanagementsystems in einem Fahrzeug handeln. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung, beispielsweise auf einem tragbaren Speicher, wie einer CD-ROM, einer DVD, Blue-ray Disk, einem USB-Stick oder einer Speicherkarte. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung, wie etwa auf einem Server oder einem Cloud-Server, zum Herunterladen bereitgestellt werden, beispielweise über ein Datennetzwerk, wie das Internet, oder eine Kommunikationsverbindung, wie eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.According to the invention, a computer program is also proposed according to which one of the methods described herein is performed when the computer program is executed on a programmable computer device. For example, the computer program may be a module, routine, or subroutine for implementing a battery management system in a vehicle. The computer program may be stored on a machine-readable storage medium, such as on a permanent or rewritable storage medium or in association with a computing device, such as a portable storage such as a CD-ROM, a DVD, Blue-ray disk, a USB stick or a memory card. Additionally or alternatively, the computer program may be provided for download on a computing device, such as on a server or a cloud server, for example via a data network, such as the Internet, or a communication link, such as a telephone line or a wireless link.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Batteriesystem zum Aktualisieren einer Leistungsvorgabe einer Batterie in einem Fahrzeug vorgeschlagen, wobei das Batteriesystem die Batterie mit mehreren Batteriezellen und das Batteriemanagementsystem umfasst. Dabei umfasst das Batteriesystem folgende Komponenten:

  • a) eine Komponente zum Bereitstellen mindestens eines Zustandsparameters einer Batteriezelle;
  • b) eine Komponente zum Feststellen eines Leistungsverlustes der Batteriezelle auf Basis des mindestens einen Zustandsparameters;
  • c) eine Komponente zum Vergleichen des mindestens einen Zustandsparameters mit einem vorgegebenen Grenzwert der Batteriezelle, wenn ein Leistungsverlust festgestellt wurde; und
  • d) eine Komponente zum Ermitteln einer Leistungsvorgabe der Batterie unter Berücksichtigung des mindestens einen Zustandsparameters, wenn der vorgegebene Grenzwert der Batteriezelle überschritten wurde.
The invention also proposes a battery system for updating a performance specification of a battery in a vehicle, the battery system comprising the battery having a plurality of battery cells and the battery management system. The battery system includes the following components:
  • a) a component for providing at least one state parameter of a battery cell;
  • b) a component for determining a power loss of the battery cell based on the at least one state parameter;
  • c) a component for comparing the at least one state parameter with a predetermined limit of the battery cell when a power loss has been detected; and
  • d) a component for determining a power specification of the battery taking into account the at least one state parameter when the predetermined limit value of the battery cell has been exceeded.

Bevorzugt ist das Batteriesystem zum Durchführen der hierin beschriebenen Verfahren ausgebildet und/oder eingerichtet. Die Batterie des Batteriesystems kann als Lithium-Ionenbatterie oder Nickel-Metallhybridbatterie ausgestaltet sein. Weiterhin kann das Batteriesystem mit einem Antriebssystem eines Fahrzeugs verbindbar sein. Preferably, the battery system is designed and / or set up to carry out the methods described herein. The battery of the battery system may be configured as a lithium-ion battery or a nickel-metal hybrid battery. Furthermore, the battery system can be connectable to a drive system of a vehicle.

Die Komponenten des Batteriesystems sind dabei als funktionale Einheiten zu sehen, die nicht notwendigerweise physikalisch voneinander getrennt sind. So können mehrere Komponenten des Batteriesystems in einer einzigen physikalischen Einheit realisiert sein, etwa wenn mehrere Funktionen in Software implementiert sind. Weiterhin können die Funktionen der Komponenten auch in Hardware beispielsweise durch Regler zum Aktualisieren der Leistungsvorgabe oder durch Sensoreinheiten zum Erfassen von Zustandsparametern realisiert sein. Bevorzugt sind eine oder mehrere Komponenten des Batteriesystems softwaretechnisch im Batteriemanagementsystem implementiert.The components of the battery system are to be seen as functional units that are not necessarily physically separated from each other. Thus, several components of the battery system can be implemented in a single physical unit, such as when multiple functions are implemented in software. Furthermore, the functions of the components can also be implemented in hardware, for example by controllers for updating the power specification or by sensor units for detecting state parameters. Preferably, one or more components of the battery system are implemented by software in the battery management system.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Fahrzeug mit dem hierin beschriebenen Batteriesystem vorgeschlagen, wobei das Batteriesystem mit einem Antriebssystem des Fahrzeugs verbunden ist. Bevorzugt ist das Fahrzeug ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wie ein Hybridfahrzeug oder eine Elektrofahrzeug, das zumindest teilweise durch elektrische Energie einer Batterie mit mehreren Batteriezellen angetrieben wird. According to the invention, a vehicle is also proposed with the battery system described herein, wherein the battery system is connected to a drive system of the vehicle. Preferably, the vehicle is an electrically driven vehicle, such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, which is at least partially driven by electrical energy of a battery having a plurality of battery cells.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäßen Verfahren und Systeme ermöglichen es, eine Batterie sicher über eine hohe Lebensdauer zu betreiben. Insbesondere wird durch das Aktualisieren der Leistungsvorgabe eine Leistungsbegrenzung der Batterie erreicht, die Konflikte zwischen Sicherheitsfunktionen und solchen Funktionen, die die Lebensdauer verlängern, vermeidet. So wird durch die Leistungsbegrenzung der Sicherheitsabstand zu kritischen Zustandsparametern eingehalten und gleichzeitig werden Pulsationen infolge von Sicherheitsmechanismen, wie das Herabsetzen der Zellspannung, reduziert. Dadurch können die Funktionen, die die Sicherheit und die Lebensdauer der Batterie betreffen, optimal aufeinander abgestimmt werden, um einen sicheren Betrieb und eine hohe Lebensdauer der Batterie zu gewährleisten.The methods and systems according to the invention make it possible to operate a battery safely over a long service life. In particular, updating the power setting achieves power limitation of the battery which avoids conflicts between safety functions and those functions which extend the life span. Thus, the power limitation keeps the safe distance to critical state parameters and at the same time reduces pulsations due to safety mechanisms, such as the lowering of the cell voltage. This allows the functions related to the safety and life of the battery to be optimally matched to ensure safe operation and long battery life.

Insbesondere werden bei dem Aktualisieren der Leistungsvorgabe Alterungseffekte in einzelnen Batteriezellen durch das Ermitteln des Leistungsverlusts berücksichtigt. So steigen die Innenwiderstände und Kapazitäten der Batteriezellen mit höher werdendem Alter unterschiedlich an. Die Überwachung des Leistungsverlusts der einzelnen Batteriezellen ermöglicht es, Alterungseffekte der einzelnen Batteriezellen zu berücksichtigen und die Leistungsvorgabe entsprechend anzupassen. Damit kann die Gesamtleistung der Batterie optimal und ohne Sicherheitsrisiken ausgenutzt werden.In particular, when updating the power setting, aging effects in individual battery cells are taken into account by determining the power loss. Thus, the internal resistance and capacity of the battery cells increase with increasing age differently. The monitoring of the power loss of the individual battery cells makes it possible to take into account the aging effects of the individual battery cells and to adjust the power setting accordingly. Thus, the overall performance of the battery can be exploited optimally and without security risks.

Weiterhin erfolgt eine Anpassung der Leistungsvorgabe der Batterie nur, wenn ein Zustandsparameter einer der Batteriezellen den vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dadurch wird eine stabile Leistungsvorgabe bereitgestellt, die nicht durch kurzzeitige Leistungsverluste in einer der Batteriezellen beeinflusst wird.Furthermore, an adaptation of the power specification of the battery only occurs when a state parameter of one of the battery cells exceeds the predetermined limit value. This provides a stable power setting that is not affected by momentary power losses in one of the battery cells.

Insgesamt wirkt sich der regulierende Eingriff durch die Leistungsbegrenzung der Batterie präventiv auf das Batteriesystem und insbesondere die Hardwarekomponenten aus. Darüberhinaus werden Leistungsverluste infolge von Leistungspulsationen während des Ladens der Batteriezellen aufgehoben, so dass eine optimale Leistung bei gleichzeitig schonendem Betrieb erzielt wird. Derartige Leistungspulsationen beim Laden entstehen, wenn Grenzwerte überschritten werden und das Batteriemanagementsystem anschießend die Leistung so drastische reduziert, dass Grenzwerte unterschritten werden. Wird die Leistungsvorgabe angepasst kommt es zu keiner Grenzwertüberschreitung oder -unterschreitung und Leistungspulsationen wird vorgebeugt. Letztlich wird dadurch auch die Lebensdauer der Batterie verlängert, da die Überschreitung von Grenzwerten zu einer vorzeitigen Alterung der Batterie führt.Overall, the regulatory intervention by the power limit of the battery has a preventive effect on the battery system and in particular the hardware components. In addition, power losses due to power pulsations during charging of the battery cells are canceled, so that optimum performance is achieved with simultaneous gentle operation. Such power pulsations during charging occur when limit values are exceeded and the battery management system subsequently drastically reduces the power so that limit values are undershot. If the performance target is adjusted, there will be no limit violation or undershoot and performance pulsations will be prevented. Ultimately, this also extends the life of the battery, as the exceeding of limits leads to premature aging of the battery.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges, das ein Antriebssystem und ein Batteriesystem umfasst, und 1 a schematic representation of a vehicle, which includes a drive system and a battery system, and

2 ein beispielhafter Ablauf eines Verfahrens zum Aktualisieren der Leistungsvorgabe in einem Fahrzeug in Form eines Flussdiagrams. 2 an exemplary flow of a method for updating the performance target in a vehicle in the form of a flowchart.

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei in Einzelfällen auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar components and elements are denoted by the same or similar reference numerals, and in individual cases to dispense with a repeated description of these components or elements. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem Antriebssystem 12 und einem Batteriesystem 14. 1 schematically shows a vehicle 10 with a drive system 12 and a battery system 14 ,

Das Fahrzeug 10 kann als Elektrofahrzeug ausgestaltet sein, das rein elektrisch angetrieben wird. Alternativ kann das Fahrzeug 10 als Hybridfahrzeug ausgestaltet sein und neben dem elektrischen Antriebssystem 12 zusätzlich ein Verbrennungssystem (nicht dargestellt) umfassen. Für den elektrischen Antrieb ist das Antriebssystem 12 mit einem Elektromotor 16 ausgestattet, der von einer Motorsteuereinheit 18 (ECU, Engine Control Unit) gesteuert und überwacht wird. Der Elektromotor 16 und die ECU 18 können über eine erste Kommunikationsverbindung 20 Daten austauschen, wobei die erste Kommunikationsverbindung 20 als Bussystem mit Schnittstellten 22, 24 und einem Kommunikationskanal 26 ausgebildet sein kann. The vehicle 10 can be configured as an electric vehicle that is driven purely electrically. Alternatively, the vehicle 10 be designed as a hybrid vehicle and next to the electric drive system 12 additionally comprise a combustion system (not shown). For the electric drive is the drive system 12 with an electric motor 16 equipped by a motor control unit 18 (ECU, engine control unit) is controlled and monitored. The electric motor 16 and the ECU 18 can via a first communication connection 20 Exchange data, the first communication link 20 as bus system with interface 22 . 24 and a communication channel 26 can be trained.

Das Batteriesystem 14 umfasst eine Batterie 28 und ein Batteriemanagementsystem (BMS) 30. Die Batterie 28 umfasst weiterhin einzelne Batteriezellen 32 und wird von dem BMS 30 überwacht und gesteuert. Dazu weist das BMS 30 eine Batterieüberwachungseinheit (BMU, Battery Monitoring Unit) 34 und eine Batteriesteuereinheit (BCU, Battery Control Unit) 36 auf. Die Batterie 28 ist weiterhin mit Sensoreinheiten 38 ausgestattet, die Zustandsparameter der Batterie 28 erfassen und über eine zweiten Kommunikationsverbindung 40 an eine Einheit 50 zum Empfangen von Zustandsparametern der BMU 34 übermitteln. Dabei sind die Sensoreinheiten 38 den einzelnen Batteriezellen 32 zugeordnet und erfassen beispielsweise eine aktuelle Zellspannung Ui_ist und/oder einen aktuellen Zellstrom Ii_ist der i-ten Batteriezelle 32.The battery system 14 includes a battery 28 and a battery management system (BMS) 30 , The battery 28 furthermore comprises individual battery cells 32 and is from the BMS 30 monitored and controlled. The BMS points this out 30 a battery monitoring unit (BMU, Battery Monitoring Unit) 34 and a battery control unit (BCU) 36 on. The battery 28 is still with sensor units 38 equipped, the condition parameters of the battery 28 and via a second communication connection 40 to a unit 50 for receiving state parameters of the BMU 34 to transfer. Here are the sensor units 38 the individual battery cells 32 assigned and detect, for example, a current cell voltage U i_ist and / or a current cell current I i_ist the i-th battery cell 32 ,

Die BMU 34 ist über eine dritte Kommunikationsverbindung 41 an die BCU 36 gekoppelt. Die dritte Kommunikationsverbindung 41 kann dabei als Busverbindung mit zwei Schnittstellen 56, 58, die über einen Kommunikationskanal 42 zwischen zwei physikalisch voneinander getrennten Steuergeräten Daten austauschen, oder als Softwareschnittstelle zwischen Modulen, Routinen oder Subroutinen ausgestaltet sein. Die BCU 36 ist wiederum über eine vierte Kommunikationsverbindung 44 an die Batterie 28 gekoppelt und umfasst dazu eine Einheit 66 zum Steuern der Batterieleistung. Die zweite, dritte und vierte Kommunikationsverbindung 40, 41, 44 im Batteriesystem 14 können als Busverbindung mit zwei Schnittstellen, die über einen Kommunikationskanal Daten austauschen, ausgestaltet sein. Beispielsweise werden Kommunikationsverbindungen 40, 41, 44 auf Basis von Firewire, FlexRay, CAN (Control-Area-Network) oder seriellen Verbindungen eingesetzt.The BMU 34 is via a third communication link 41 to the BCU 36 coupled. The third communication connection 41 can be used as a bus connection with two interfaces 56 . 58 that have a communication channel 42 exchange data between two physically separate control units, or be designed as a software interface between modules, routines or subroutines. The BCU 36 is in turn via a fourth communication link 44 to the battery 28 coupled and includes a unit 66 for controlling the battery power. The second, third and fourth communication links 40 . 41 . 44 in the battery system 14 can be designed as a bus connection with two interfaces that exchange data via a communication channel. For example, communication links 40 . 41 . 44 based on Firewire, FlexRay, CAN (Control Area Network) or serial connections.

Das Antriebssystem 12 und das Batteriesystem 14 sind weiterhin über eine fünfte Kommunikationsverbindung 46 miteinander gekoppelt. Die fünfte Kommunikationsverbindung 46 ist insbesondere dazu eingerichtet, Daten zwischen der ECU 18 und der BCU 36 auszutauschen. Beispielsweise eignet sich ein Fahrzeug-Bus, etwa ein CAN-Bus im Fahrzeug 10, als fünfte Kommunikationsverbindung 46. Weiterhin ist die Batterie 28 des Batteriesystems 14 über eine elektrische Verbindung 48 direkt mit dem Elektromotor 16 gekoppelt, um die elektrische Energie zum Antrieb bereitzustellen. The drive system 12 and the battery system 14 are still on a fifth communication link 46 coupled together. The fifth communication link 46 is specifically designed to provide data between the ECU 18 and the BCU 36 exchange. For example, a vehicle bus, such as a CAN bus in the vehicle is suitable 10 , as the fifth communication link 46 , Furthermore, the battery 28 of the battery system 14 via an electrical connection 48 directly with the electric motor 16 coupled to provide the electrical energy to the drive.

In der BMU 34 sind Einheiten 50, 52, 54 vorgesehen, die die Batterie 28 und deren Batteriezellen 32 überwachen. Dazu werden aktuelle Zustandsparameter der Batteriezellen 32 von Sensoreinheiten 38 erfasst und über die zweite Kommunikationsverbindung 40 an die Einheit 50 zum Empfangen von Zustandsparametern der BMU 34 übermittelt. Zum Überwachen der Batterie 28 setzt die BMU 34 Funktionen um, die kontinuierlich Zustandsparameter prüfen. Dazu umfasst die BMU 34 Einheiten 52, 54 zum Prüfen der Zustandsparameter.In the BMU 34 are units 50 . 52 . 54 provided the battery 28 and their battery cells 32 monitor. These are the current state parameters of the battery cells 32 of sensor units 38 detected and via the second communication link 40 to the unit 50 for receiving state parameters of the BMU 34 transmitted. To monitor the battery 28 sets the BMU 34 Functions that continuously check state parameters. This includes the BMU 34 units 52 . 54 for checking the status parameters.

Die Einheit 52 dient dem Feststellen eines Leistungsverlustes der Batteriezellen 32. Dazu wird die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle 32 aus der erfassten aktuellen Zellspannung Ui_ist und dem erfassten aktuellen Zellstrom Ii_ist ermittelt und mit einer Solleistung Pi_max_soll verglichen. Dabei ist es möglich, die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle 32 über den aktuellen Innenwiderstand Ri_ist der Batteriezelle 32 zu bestimmen. Ist die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle 32 um einen vorgegebenen prozentualen Betrag kleiner als die Solleistung Pi_max_soll der Batteriezelle 32, liegt ein Leistungsverlust vor. Liegt kein Leistungsverlust vor, kann die Batterie 28 unverändert mit der ursprünglichen Leistungsvorgabe betrieben werden.The unit 52 serves to detect a loss of power of the battery cells 32 , For this purpose, the currently achievable power P i_max_is the battery cell 32 from the detected current cell voltage U i_act and the detected current cell current I i_act is determined and compared with a target power P i_max_soll . It is possible, the currently achievable power P i_max_ist the battery cell 32 via the current internal resistance R i_ist of the battery cell 32 to determine. Is the currently achievable power P i_max_ist the battery cell 32 by a predetermined percentage amount less than the target power P i_max_soll of the battery cell 32 , there is a loss of performance. If there is no loss of power, the battery can 28 be operated unchanged with the original performance target.

Liegt ein Leistungsverlust vor, erfolgt in der Einheit 54 ein Vergleich der Zustandsparameter mit für die einzelnen Zustandsparameter vorgegebenen Grenzwerten. Die vorgegebenen Grenzwerte gewährleisten dabei einen sicheren Betrieb der Batterie 28. So wird beispielsweise ein Überladen der Batteriezellen 32 vermieden, indem die aktuellen Zellspannungen Ui_ist in Bezug auf den vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max überwacht werden. Werden die Batterie 28 und die einzelnen Batteriezellen 32 innerhalb der Spezifikation, also innerhalb vorgegebener Grenzwerte betrieben, ist eine ursprüngliche Leistungsvorgabe erreichbar und die Batterie 28 kann unverändert weiter betrieben werden.If there is a loss of power occurs in the unit 54 a comparison of the state parameters with limit values specified for the individual state parameters. The specified limit values ensure safe operation of the battery 28 , For example, an overcharging of the battery cells 32 avoided by the actual cell voltages U i_ist are monitored with respect to the predetermined limit for the cell voltage U i_max . Be the battery 28 and the individual battery cells 32 Within the specification, ie operated within specified limits, an original power specification is achievable and the battery 28 can continue to operate unchanged.

Im Laufe der Betriebszeit der Batterie 28 steigen jedoch die Leistungsverluste innerhalb einzelner Batteriezellen 32. Dies führt zu Leistungseinbußen, so dass die Batterie 28 nicht mehr die ursprüngliche Leistungsvorgabe bereitstellen kann. So sinken mit der Betriebszeit die elektrischen Kapazitäten der Batteriezellen 32 und die aktuellen Innenwiderstände Ri_ist der Batteriezellen 32 steigen an. Damit steigen auch die aktuellen Zellspannungen Ui_ist an, mit denen die einzelnen Batteriezellen 32 betrieben werden müssen, um die ursprüngliche Leistungsvorgabe der Batterie 28 zu erfüllen. Altert eine der Batteriezellen 32, kann die volle Leistungsvorgabe der Batterie 28 nur dann erreicht werden, wenn die aktuelle Zellspannung Ui_ist den vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max der betroffenen Batteriezelle 32 überschreitet. Das Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes für die Zellspannung Ui_max löst dann aber eine Sicherheitsfunktion im BMS 30 aus, und die aktuelle Zellspannung Ui_ist der betroffenen Batteriezelle 32 wird herabgesetzt. Die Folgen sind Spannungspulsationen, die die Hardwarekomponenten beeinträchtigen können.Over the life of the battery 28 However, the power losses within individual battery cells increase 32 , This leads to performance degradation, leaving the battery 28 can no longer provide the original performance target. Thus, the electrical capacities of the battery cells decrease with the operating time 32 and the actual internal resistance R i_ist the battery cells 32 increase. This also increases the actual cell voltages U i_act , with which the individual battery cells 32 must be operated to the original performance of the battery 28 to fulfill. It ages one of the battery cells 32 , the full power of the battery 28 can only be achieved if the current cell voltage U i_is the predetermined limit value for the cell voltage U i_max of the affected battery cell 32 exceeds. Exceeding the predetermined limit value for the cell voltage U i_max then solves a safety function in the BMS 30 from, and the current cell voltage U i_ist the affected battery cell 32 is lowered. The consequences are voltage pulsations, which can affect the hardware components.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden derartige Spannungspulsationen vermieden, indem in der Einheit 52 zunächst festgestellt wird, ob ein Leistungsverlust für mindestens eine Batteriezelle 32 vorliegt. Liegt ein Leistungsverlust für mindestens eine Batteriezelle 32 vor, wird die aktuelle Zellspannung Ui_ist dieser Batteriezelle 32 in Einheit 54 mit dem vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max der Batteriezelle 32 verglichen. Ist die aktuelle Zellspannung Ui_ist der Batteriezelle 32 kleiner als der vorgegebene Grenzwert für die Zellspannung Ui_max, kann die Batterie 28 weiterhin mit unveränderter Leistungsvorgabe betrieben werden. Überschreitet die aktuelle Zellspannung Ui_ist jedoch den vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max, wird die Leistungsvorgabe aktualisiert. Das heißt die BMU 34 tauscht die aktuellen Zustandsparameter über die dritte Kommunikationsverbindung 42 mit der BCU 36 aus.In the context of the method according to the invention such voltage pulsations are avoided by in the unit 52 First, it determines if there is a loss of power for at least one battery cell 32 is present. Is there a loss of power for at least one battery cell 32 before, the current cell voltage U i_ist this battery cell 32 in unit 54 with the predetermined limit value for the cell voltage U i_max of the battery cell 32 compared. Is the current cell voltage U i_ist the battery cell 32 smaller than the predetermined limit for the cell voltage U i_max , the battery 28 continue to be operated with unchanged performance target. However, if the current cell voltage U i_act exceeds the predetermined limit value for the cell voltage U i_max , the power setting is updated. That is the BMU 34 exchanges the current status parameters via the third communication connection 42 with the BCU 36 out.

Die BCU 36 umfasst eine Einheit 60 zum Ermitteln der Gesamtleistung der Batterie 28, die unter den aktuellen Vorrausetzungen erreicht werden kann. Dabei werden die Leistungen der einzelnen Batteriezellen 32 berücksichtigt. Für die Batteriezelle 32, deren aktuelle Zellspannung Ui_ist den vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max überschritten hat, wird die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist zugrunde gelegt. Die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle 32 entspricht dabei der Leistung, die ohne Überladen der betroffenen Batteriezelle 32, also ohne Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes für die Zellspannung Ui_max der betroffenen Batteriezelle 32, bereitgestellt werden kann. Die Gesamtleistung der Batterie 28 entspricht damit der Leistung, die die Batterie 28 aktuell erreichen kann. Dieser Wert wird als aktualisierte Leistungsvorgabe im BMS 30, beispielsweise in einer Speichereinheit 62 gespeichert. Das BMS 30 kann die aktualisierte Leistungsvorgabe weiteren Einheiten etwa einer Einheit 66 zum Steuern der Batterieleistung bereitstellen. Auch Funktionen im BMS 30, wie eine Spannungsprädikation, können die aktualisierte Leistungsvorgabe nutzen. The BCU 36 includes a unit 60 to determine the total power of the battery 28 which can be achieved under current conditions. Thereby the performances of the individual battery cells become 32 considered. For the battery cell 32 , whose current cell voltage U i_ist has exceeded the predetermined limit value for the cell voltage U i_max , the currently achievable power P i_max_ist is used. The currently achievable power P i_max_is the battery cell 32 corresponds to the power, without overcharging the affected battery cell 32 , So without exceeding the predetermined limit value for the cell voltage U i_max the affected battery cell 32 , can be provided. The overall performance of the battery 28 This corresponds to the performance of the battery 28 currently reach. This value is presented as an updated performance target in the BMS 30 in a storage unit, for example 62 saved. The BMS 30 The updated performance target may be additional units of about one unit 66 to provide battery power. Also functions in the BMS 30 as a voltage predication, can use the updated performance specification.

Zusätzlich kann die aktualisierte Leistungsvorgabe über eine Schnittstelle 64 und die Kommunikationsverbindung 46 an eine Schnittstelle 65 der ECU 18 übermittelt werden. Auch das Antriebssystem 12 kann somit unter Berücksichtigung der aktualisierten Leistungsvorgabe der Batterie 28 betrieben werden. Dadurch werden die Komponenten des Fahrzeugs 10, also das Antriebsystem 12 und das Batteriesystem 14, optimal aufeinander abgestimmt. Insbesondere werden Situationen vermieden, in denen das Antriebssystem 12 mehr Leistung fordert, als das Batteriesystem 14 bereitstellen kann. Das Fahrzeug 10 kann somit sicherer Betrieben werden, und die optimale Abstimmung des Batteriesystems 14 und des Antriebssystems 12 gewährleisten auch nach längeren Betriebszeiten eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Gesamtleistung. So können auch gealterte Batteriezellen 32 mit zum Beispiel erhöhten aktuellen Innenwiderständen Ri_ist noch optimal ausgenutzt werden, ohne die Sicherheitsfunktionen des BMS 30 zu triggern.In addition, the updated performance specification can be via an interface 64 and the communication connection 46 to an interface 65 the ECU 18 be transmitted. Also the drive system 12 Thus, taking into account the updated power specification of the battery 28 operate. This will be the components of the vehicle 10 So the drive system 12 and the battery system 14 , optimally coordinated. In particular, situations are avoided in which the drive system 12 requires more power than the battery system 14 can provide. The vehicle 10 can thus be safer operations, and optimal tuning of the battery system 14 and the drive system 12 ensure optimum utilization of the available total output even after longer periods of operation. So can also aged battery cells 32 with, for example, increased actual internal resistance R i_ ist still be optimally utilized without the safety functions of the BMS 30 to trigger.

2 zeigt beispielhaft einen Verfahrensablauf 100 zum Aktualisieren der Leistungsvorgabe der Batterie 28 in Form eines Flussdiagrams. 2 shows an example of a procedure 100 to update the power level of the battery 28 in the form of a flowchart.

In einem ersten Schritt 102 wird überprüft, ob die Batterie 28 und deren Batteriezellen 32 innerhalb ihrer Spezifikation betrieben werden. Solange sich die Leistungsabgabe der Batteriezellen 32 nicht verringert, können die Batteriezellen 32 unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes für die Zellspannung Ui_max betrieben werden, und die Batterie kann die Leistungsvorgabe erfüllen. Die Leistungsvorgabe im BMS 30 und in der ECU 18 wird nicht aktualisiert. Liegen die aktuellen Zellspannungen Ui_ist unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes für die Zellspannung Ui_max, wird also die Batterie 14 innerhalb ihrer Spezifikation betrieben, wird in einem zweiten Schritt 104 weiterhin die Leistungsvorgabe durch das BMS 30 vorgegeben, die bereits gespeichert ist.In a first step 102 will check if the battery 28 and their battery cells 32 within their specification. As long as the power output of the battery cells 32 not reduced, the battery cells can 32 be operated below the predetermined limit for the cell voltage U i_max , and the battery can meet the power specification . The performance specification in the BMS 30 and in the ECU 18 will not be updated. If the actual cell voltages U i_ist are below the predetermined limit value for the cell voltage U i_max , then the battery becomes 14 operated within their specification, in a second step 104 continue the performance target by the BMS 30 predetermined, which is already stored.

In einem dritten Schritt 106 wird aus den von der Batterie 28 und deren Batteriezellen 32 übermittelten aktuellen Zellspannungen Ui_ist und/oder Zellströmen Ii_ist eine Leistung für jede Batteriezelle 32 ermittelt und die Leistungsabgabe überprüft. Dazu wird die ermittlete Leistung mit der entsprechenden Solleistung Pi_max_soll verglichen und bei Unterschreiten der Solleistung Pi_max_soll oder eines vorgegebenen prozentualen Anteils der Solleistung Pi_max_soll ein Leistungsverlust festgestellt. Wird im dritten Schritt 106 detektiert, dass sich die Leistungsabgabe mindestens einer Batteriezelle 32 unter die Solleistung Pi_max_soll oder einen vorgegebenen prozentualen Anteil der Solleistung Pi_max_soll verringert hat, wird ein Leistungsverlust festgestellt. Zudem wird in einem vierten Schritt 108 festgestellt, ob die aktuelle Zellspannung Ui_ist der mindestens einen Batteriezelle 32 den vorgegebenen Grenzwert für die Zellspannung Ui_max überschreitet. Wird der vorgegebene Grenzwert für die Zellspannung Ui_max nicht überschritten, wird die Batterie 28 weiterhin innerhalb ihrer ursprünglichen Leistungsvorgabe betrieben.In a third step 106 gets out of the battery 28 and their battery cells 32 transmitted actual cell voltages U i_act and / or cell currents I i is a power for each battery cell 32 determined and the power output checked. For this purpose, the determined power is compared with the corresponding target power P i_max_soll and a power loss is determined when the speed falls below the target power P i_max_soll or a predetermined percentage of the target power P i_max_soll . Will be in the third step 106 detects that the power output of at least one battery cell 32 below the target performance P i_max_soll or a predetermined one has reduced the percentage of the target power P i_max_soll , a power loss is detected. In addition, in a fourth step 108 determined whether the current cell voltage U i_ist the at least one battery cell 32 exceeds the predetermined limit value for the cell voltage U i_max . If the predetermined limit value for the cell voltage U i_max is not exceeded, the battery 28 continued to operate within its original performance target.

Bei Verringerung der Leistungsabgabe der Batteriezelle 32 und Überschreiten des vorgegebenen Grenzwertes für die Zellspannung Ui_max für mindestens eine der Batteriezelle 32, wird in einem fünften Schritt 110 die Leistungsvorgabe aktualisiert. Dazu wird auf Basis der aktuellen Zellspannung Ui_ist und des aktuellen Zellstromes Ii_ist die Leistung ermittelt, die die Batteriezelle 32 bereitstellen kann. Die Leistungsvorgabe der Batterie 28 wird unter Berücksichtigung der aktuell erreichbaren Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle 32 ermittelt und damit an die aktuellen Gegebenheiten in der Batterie 28, insbesondere den Zustand der einzelnen Batteriezellen 32, angepasst.When reducing the power output of the battery cell 32 and exceeding the predetermined limit value for the cell voltage U i_max for at least one of the battery cell 32 , will be in a fifth step 110 Updated the performance target. For this purpose, the power which the battery cell is determined on the basis of the current cell voltage U i_act and the current cell current I i_act 32 can provide. The power specification of the battery 28 is taking into account the currently achievable power P i_max_ist the battery cell 32 determined and thus to the current conditions in the battery 28 , in particular the state of the individual battery cells 32 , customized.

Die aktualisierte Leistungsvorgabe wird weiterhin in dem BMS 30 gespeichert und der ECU 18 bereitgestellt. Sobald wieder ein Leistungsverlust und eine Zellspannungsüberschreitung mindestens einer Batteriezelle 32 erkannt werden, wird die Leistungsvorgabe erneut aktualisiert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird damit immer dann ausgeführt, wenn sich die Leistungsabgabe einer einzigen Batteriezelle 32 verringert und eine Spannungserhöhung für diese Batteriezelle 32 detektiert wird. Hierzu sind das Überwachen der Leistungsabgabe der Batteriezellen 32 und der Vergleich zwischen den vorgegebenen Grenzwerten für die Zellspannungen Ui_max und den aktuellen Zellspannungen Ui_ist notwendig. Das beschriebene Verfahren ist beispielsweise durch Emulation eines P-, PI-, oder PID-Reglers softwaretechnisch implementiert. The updated performance target will still be in the BMS 30 saved and the ECU 18 provided. As soon as a power loss and a cell voltage exceeded at least one battery cell 32 will be detected, the performance target will be updated again. The inventive method is thus always executed when the power output of a single battery cell 32 decreases and a voltage increase for this battery cell 32 is detected. These include monitoring the power output of the battery cells 32 and the comparison between the predetermined limit values for the cell voltages U i_max and the actual cell voltages U i_ is necessary. The method described is implemented by software, for example, by emulation of a P, PI or PID controller.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009048174 A1 [0004] DE 102009048174 A1 [0004]
  • DE 102010027711 A1 [0005] DE 102010027711 A1 [0005]
  • DE 102012007157 A1 [0006] DE 102012007157 A1 [0006]

Claims (12)

Verfahren zum Aktualisieren einer Leistungsvorgabe in einem Batteriesystem (14), wobei das Batteriesystem (14) eine Batterie (28) mit mehreren Batteriezellen (32) und ein Batteriemanagementsystem (30) umfasst, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen von mindestens einem Zustandsparameter einer Batteriezelle (32); b) Feststellen eines Leistungsverlustes der Batteriezelle (32) auf Basis des bereitgestellten Zustandsparameters; c) Vergleichen des bereitgestellten Zustandsparameters mit einem vorgegebenen Grenzwert der Batteriezelle (32), wenn ein Leistungsverlust festgestellt wurde; und d) Ermitteln einer Leistungsvorgabe der Batterie (28) unter Berücksichtigung des bereitgestellten Zustandsparameters, wenn der vorgegebene Grenzwert der Batteriezelle (32) überschritten wurde. Method for updating a power specification in a battery system ( 14 ), the battery system ( 14 ) a battery ( 28 ) with several battery cells ( 32 ) and a battery management system ( 30 ), comprising the following steps: a) provision of at least one state parameter of a battery cell ( 32 ); b) determining a power loss of the battery cell ( 32 ) based on the provided state parameter; c) comparing the provided state parameter with a predetermined limit value of the battery cell ( 32 ) when a loss of power has been detected; and d) determining a power specification of the battery ( 28 ) taking into account the provided state parameter when the predetermined limit value of the battery cell ( 32 ) has been exceeded. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsparameter eine aktuelle Zellspannung Ui_ist und/oder ein aktueller Zellstrom Ii_ist der Batteriezelle (32) bereitgestellt werden.Method according to Claim 1, characterized in that the state parameter is a current cell voltage U i_act and / or a current cell current I i_actual of the battery cell ( 32 ) to be provided. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsverlust festgestellt wird, indem auf Basis der bereitgestellten Zustandsparameter eine aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle (32) ermittelt wird und mit einer Sollleistung Pi_max_soll der Batteriezelle (32) verglichen wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the power loss is determined by a currently achievable power P i_max_ist the battery cell based on the provided state parameters ( 32 ) is determined and with a nominal power P i_max_soll of the battery cell ( 32 ) is compared. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollleistung Pi_max_soll der Batteriezelle (32) in Abhängigkeit von einer Betriebszeit der Batteriezelle (32) angepasst wird. Method according to claim 3, characterized in that the nominal power P i_max_soll of the battery cell ( 32 ) as a function of an operating time of the battery cell ( 32 ) is adjusted. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsverlust vorliegt, wenn die aktuell erreichbare Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle (32) weniger als ein bestimmter prozentualer Anteil der Solleistung Pi_max_soll der Batteriezelle (32) beträgt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the power loss is present when the currently achievable power P i_max_ist the battery cell ( 32 ) less than a certain percentage of the nominal power P i_max_soll of the battery cell ( 32 ) is. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Grenzwert ein maximaler Wert des Zustandsparameters ist, der kleiner oder gleich einem kritischen Wert des Zustandsparameters ist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the predetermined limit value is a maximum value of the state parameter which is less than or equal to a critical value of the state parameter. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Leistungsvorgabe eine erreichbare Gesamtleistung der Batterie (28) unter Berücksichtigung einer aktuell erreichbaren Leistung Pi_max_ist der Batteriezelle (32) ermittelt wird, deren Zustandsparameter den vorgegebenen Grenzwert überschritten hat.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that for determining the power specification, an achievable overall performance of the battery ( 28 ) taking into account a currently achievable power P i_max_is the battery cell ( 32 ) is determined whose state parameter has exceeded the predetermined limit. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsvorgabe der Batterie (28) einem Antriebssystem (12) bereitgestellt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the power specification of the battery ( 28 ) a drive system ( 12 ) provided. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges (10), das ein Antriebsystem (12) und ein Batteriesystem (14) umfasst, wobei eine Leistungsvorgabe nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aktualisiert wird und dem Antriebssystem (12) übermittelt wird.Method for operating a vehicle ( 10 ), which is a propulsion system ( 12 ) and a battery system ( 14 ), wherein a performance specification is updated according to a method according to one of claims 1 to 8 and the drive system ( 12 ) is transmitted. Computerprogrammprodukt, das ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführt, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird.A computer program product implementing a method according to any one of claims 1 to 8 when the computer program is executed on a programmable computer device. Batteriesystem (14) zum Aktualisieren einer Leistungsvorgabe einer Batterie (28) in einem Fahrzeug (10), wobei das Batteriesystem (14) ein Batteriemanagementsystem (30) und eine Batterie (28) mit mehreren Batteriezellen (32) umfasst, mit folgenden Komponenten: a) eine Komponente (50) zum Bereitstellen mindestens eines Zustandsparameters einer Batteriezelle (32); b) eine Komponente (52) zum Ermitteln eines Leistungsverlustes der Batteriezelle (32) auf Basis des bereitgestellten Zustandsparameters; c) eine Komponente (5) zum Vergleichen des bereitgestellten Zustandsparameters mit einem vorgegebenen Grenzwert der Batteriezelle (32), wenn ein Leistungsverlust ermittelt wurde; und d) eine Komponente (60) zum Ermitteln einer Leistungsvorgabe der Batterie (28) unter Berücksichtigung des bereitgestellten Zustandsparameters, wenn der vorgegebene Grenzwert der Batteriezelle (32) überschritten wurde.Battery system ( 14 ) for updating a performance specification of a battery ( 28 ) in a vehicle ( 10 ), the battery system ( 14 ) a battery management system ( 30 ) and a battery ( 28 ) with several battery cells ( 32 ) comprising the following components: a) a component ( 50 ) for providing at least one state parameter of a battery cell ( 32 ); b) a component ( 52 ) for determining a power loss of the battery cell ( 32 ) based on the provided state parameter; c) a component ( 5 ) for comparing the provided state parameter with a predetermined limit value of the battery cell ( 32 ) when a loss of power has been determined; and d) a component ( 60 ) for determining a power specification of the battery ( 28 ) taking into account the provided state parameter when the predetermined limit value of the battery cell ( 32 ) has been exceeded. Fahrzeug (10) mit einem Batteriesystem (14) gemäß Anspruch 11, wobei das Batteriesystem (14) mit einem Antriebssystem (12) des Fahrzeugs (10) verbunden ist. Vehicle ( 10 ) with a battery system ( 14 ) according to claim 11, wherein the battery system ( 14 ) with a drive system ( 12 ) of the vehicle ( 10 ) connected is.
DE201310220638 2013-10-14 2013-10-14 Method for updating a performance target Pending DE102013220638A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310220638 DE102013220638A1 (en) 2013-10-14 2013-10-14 Method for updating a performance target

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310220638 DE102013220638A1 (en) 2013-10-14 2013-10-14 Method for updating a performance target

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013220638A1 true DE102013220638A1 (en) 2015-04-16

Family

ID=52737942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310220638 Pending DE102013220638A1 (en) 2013-10-14 2013-10-14 Method for updating a performance target

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013220638A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10104325A (en) * 1996-09-30 1998-04-24 Nissan Motor Co Ltd Maximum charge/discharge power operation method of battery
DE102009048174A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Daimler Ag Method for controlling threshold value of battery voltage of battery of e.g. hybrid vehicle, involves setting threshold value of battery voltage to actual battery voltage when cell voltage exceeds or falls below cell voltage threshold
DE102009045783A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-21 Robert Bosch Gmbh Precise power prediction method for battery packs
DE102010027711A1 (en) * 2010-07-20 2012-01-26 Daimler Ag Method for determining power limit of battery i.e. lithium ion battery, for vehicle, involves modeling characteristics of battery based on parameters of resistor and capacitor of equivalent circuit
DE102012007157A1 (en) 2012-04-07 2012-10-11 Daimler Ag Method for determining battery threshold values and/or prognosticated current values for battery system of common controller of e.g. hybrid vehicle, involves computing threshold values and/or current values based on results of prediction

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10104325A (en) * 1996-09-30 1998-04-24 Nissan Motor Co Ltd Maximum charge/discharge power operation method of battery
DE102009048174A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Daimler Ag Method for controlling threshold value of battery voltage of battery of e.g. hybrid vehicle, involves setting threshold value of battery voltage to actual battery voltage when cell voltage exceeds or falls below cell voltage threshold
DE102009045783A1 (en) * 2009-10-19 2011-04-21 Robert Bosch Gmbh Precise power prediction method for battery packs
DE102010027711A1 (en) * 2010-07-20 2012-01-26 Daimler Ag Method for determining power limit of battery i.e. lithium ion battery, for vehicle, involves modeling characteristics of battery based on parameters of resistor and capacitor of equivalent circuit
DE102012007157A1 (en) 2012-04-07 2012-10-11 Daimler Ag Method for determining battery threshold values and/or prognosticated current values for battery system of common controller of e.g. hybrid vehicle, involves computing threshold values and/or current values based on results of prediction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014110380B4 (en) Battery control with block selection
DE102012222208B4 (en) Method for the controlled connection of several on-board network branches of a vehicle, control unit for executing the method and on-board network
DE102013108023B4 (en) Method for automatically discharging energy from a battery pack via internal battery electronics after a crash event
EP2798695B1 (en) Method for controlling the temperature of at least one battery element, battery and motor vehicle with such a battery
DE102012110555B4 (en) Combined PI control and pre-control process for cell state of charge balancing
DE102014119355A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR EXTENDING A BATTERY LIFE
DE102013200763A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLE ENERGY MANAGEMENT
DE102013204888A1 (en) Method for balancing different states of charge of batteries
WO2015028584A2 (en) Method for transmitting data in a battery management system
DE102014203417A1 (en) Method for monitoring a state of charge
EP3148837B1 (en) Method for battery management and battery management system
DE102013204519A1 (en) Method and device for increasing the safety when using battery modules
DE102020129166A1 (en) BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR THE INTEGRATED MANAGEMENT OF HIGH AND LOW VOLTAGE BATTERIES AND RELATED COMMUNICATION
DE102013204522A1 (en) Method and device for increasing the safety when using battery modules
DE102012207673A1 (en) Method for operating battery e.g. lithium ion battery used in vehicle e.g. motor car, involves setting up and discharging battery cell under consideration of monitored self discharge value of battery cell
WO2022218927A1 (en) Method and device for operating an electrical energy store
DE102013220638A1 (en) Method for updating a performance target
DE102013215628A1 (en) Method for battery diagnosis
DE102020123864A1 (en) Method and device for actively balancing battery cells of multi-cell energy storage devices
DE102020130682A1 (en) BALANCING CELLS OF A TRACTION BATTERY USING STATISTICAL ANALYSIS
DE102015205725A1 (en) Method for operating a battery unit
DE102020104002A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR ADAPTIVE HIGH VOLTAGE VIBRATION CONTROL FOR EXTERNAL CONSUMERS
WO2015043696A1 (en) Energy accumulator arrangement
DE102014217921A1 (en) Method for charging a traction battery of an electric vehicle and electric vehicle
DE102014221211A1 (en) Method for charging a traction battery of an electric vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60L0011180000

Ipc: H02J0007000000

R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed