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TECHNISCHES GEBIET
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Die hier offenbarten Systeme und Verfahren betreffen den Schutz gegen ein übermäßiges Entladen eines Batteriesystems. Insbesondere betreffen die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung das Überwachen einzelner Teilbereiche eines Batteriesystems und das Implementieren von Steuerungen, um ein übermäßiges Entladen einzelner Teilbereiche des Batteriesystems zu verhindern.
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HINTERGRUND
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Personenfahrzeuge enthalten oft elektrische Batterien zum Betreiben von elektrischen Systemen und Antriebsstrangsystemen eines Fahrzeugs. Beispielsweise enthalten Fahrzeuge gewöhnlich eine Bleisäure-Kraftfahrzeugbatterie mit 12 V, die ausgestaltet ist, um Fahrzeugstartersystemen (z. B. einem Startermotor), Beleuchtungssystemen und/oder Zündsystemen elektrische Energie zuzuführen. Bei Elektro-, Brennstoffzellen(FC)- und/oder Hybridfahrzeugen kann ein Hochspannungs-Batteriesystem (HV-Batteriesystem) verwendet werden, um elektrische Antriebsstrangkomponenten des Fahrzeugs (z. B. elektrische Antriebsmotoren und dergleichen) mit Leistung zu versorgen.
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Ein Entladen der Batterie kann enden, wenn die Batterie entleert ist oder an einem Schwellenwert ist, der von einem Batteriesteuerungssystem festgelegt wird. Der Schwellenwert zum Beenden einer weiteren Entladung kann auf einer Überwachung der Spannung oder anderer Parameter der Batterie als Ganzes beruhen.
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Ein Fehlschlagen der Begrenzung einer weiteren Entladung der Batterie unter einen Schwellenwert für übermäßige Entladung kann zu Ineffizienzen, einer Verschlechterung, einer permanenten Beschädigung und/oder einer verkürzten Lebensdauer des Batteriesystems führen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Batteriesystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann mehrere Teilbereiche enthalten, etwa Batteriezellen oder Teilstapel. Im Verlauf längerer Nutzungsdauern können verschiedene Teilbereiche einer Batterie Unterschiede bei Kapazitäten, Ladezuständen, Entladeraten, Impedanzen und/oder Spannungen entwickeln. In Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen kann ein Batteriesystem ein Messsystem enthalten, das ausgestaltet ist, um einen elektrischen Teilbereichsparameter zu bestimmen, der jedem von mehreren Teilbereichen zugeordnet ist. Ein Batteriesteuerungssystem kann einen Teilbereich,. der ein Kriterium erfüllt, auf der Grundlage der mehreren elektrischen Teilbereichsparameter identifizieren. Beispielsweise können die hier offenbarten Systeme und Verfahren einen Batterieteilbereich innerhalb eines Batteriestapels detektieren, der bestimmte Kriterien erfüllt (z. B. den Teilbereich mit der schwächsten oder geringsten Kapazität), um die elektrischen Eigenschaften dieses Teilbereichs zum Schätzen von Batteriesteuerungsparametern zu verwenden.
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In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann der schwächste Teilbereich die Zelle bezeichnen, die in Abhängigkeit von der Batteriechemie die niedrigste elektrische Speicherkapazität, den höchsten elektrischen Widerstand oder eine andere Eigenschaft aufweist. In einigen Fällen ist der Teilbereich, der den höchsten elektrischen Widerstand aufweist, auch die Zelle, welche die niedrigste Kapazität aufweist, obwohl diese Beziehung in anderen Fällen nicht zutrifft. Folglich können verschiedene Ausführungsformen einen oder mehrere Batterieteilbereiche wählen, die ein angegebenes Kriterium erfüllen (z. B. die niedrigste Kapazität, den höchsten elektrischen Widerstand, die niedrigste Spannung, den niedrigsten Strom usw.). Ausführungsformen, die den schwächsten Teilbereich in einer Batterie identifizieren und die elektrischen Eigenschaften des schwächsten Teilbereichs verwenden, um Batteriesteuerungsparameter zu schätzen, können folglich schwache Zellen vor einer übermäßigen Entladung und der diese begleitenden permanenten Beschädigungen schützen.
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In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann das Batteriesteuerungssystem ein Verhältnis des elektrischen Teilbereichsparameters des identifizierten Teilbereichs zu dem elektrischen Parameter des Batteriestapels bestimmen. Das Verhältnis kann verwendet werden, um den dem Batteriestapel zugeordneten elektrischen Parameter in geeigneter Weise zu skalieren (z. B. den elektrischen Parameter mit dem Verhältnis skalieren). In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen kann der elektrische Teilbereichsparameter, der dem identifizierten Teilbereich zugeordnet ist, an ein Batteriezustands-Schätzsystem geliefert werden. Der skalierte elektrische Parameter des elektrischen Parameters, der dem identifizierten Teilbereich zugeordnet ist, kann von einem Batteriezustands-Schätzsystem verwendet werden, um einen geschätzten Batteriezustand zu erzeugen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben, die nicht einschränken und nicht umfassend sein sollen, welche verschiede Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die Figuren umfassen, in denen:
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1 ein beispielhaftes System zum Ausgleichen eines Batteriesystems in einem Fahrzeug in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
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2A eine graphische Darstellung ist, die den Ladezustand über die Zeit eines beispielhaften Teilbereichs mit hoher Kapazität und eines beispielhaften Teilbereichs mit niedriger Kapazität veranschaulicht, wobei ein Batteriesteuerungssystem einen durchschnittlichen Ladezustand der Batterie verwendet, um zu bestimmen, wann ein weiteres Entladen aus der Batterie verhindert werden soll.
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2B eine graphische Darstellung ist, die den Ladezustand über die Zeit eines beispielhaften Teilbereichs mit hoher Kapazität und eines beispielhaften Teilbereichs mit niedriger Kapazität veranschaulicht, wobei ein Batteriesteuerungssystem den Ladezustand des Teilbereichs mit niedriger Kapazität verwendet, um zu bestimmen, wann ein weiteres Entladen aus der Batterie verhindert werden soll.
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3A eine graphische Darstellung über die Zeit ist, die eine auf Zellenebene skalierte Batteriestapelspannung, eine Spannung einer schwächsten Zelle oder eine Durchschnittspannung des schwächsten Teilbereichs, eine Durchschnittsspannung aller Zellen im Batteriestapel und eine Spannung, die mit dem Verhältnis der Spannung der schwächsten Zelle oder des schwächsten Teilbereichs zu der Durchschnittsspannung von allen Zellen im Stapel skaliert ist, in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
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3B eine graphische Darstellung über die Zeit ist, welche die Verhältnisse der Spannung über die Zeit von zwei beispielhaften Zellen oder Teilbereichen mit hoher Kapazität und einer beispielhaften Zelle oder eines Teilbereichs mit niedriger Kapazität zu der Durchschnittsspannung von allen Zellen oder Teilbereichen des Batteriestapels in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
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4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schutz gegen übermäßiges Entladen eines Fahrzeugbatteriesystems in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
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5 ein Flussdiagramm eines anderen Verfahrens zum Schutz gegen übermäßiges Entladen eines Fahrzeugbatteriesystems in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Nachstehend wird eine genaue Beschreibung von Systemen und Verfahren in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Obwohl mehrere Ausführungsformen beschrieben werden, versteht es sich, dass die Offenbarung nicht auf eine beliebige Ausführungsform begrenzt ist, sondern stattdessen zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente umfasst. Obwohl zahlreiche spezielle Details in der folgenden Beschreibung offengelegt werden, um ein gründliches Verständnis der hier offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können außerdem einige Ausführungsformen ohne einige oder alle diese Details in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus wurde der Klarheit halber bestimmtes technisches Material, das auf dem zugehörigen technischen Gebiet bekannt ist, nicht im Detail beschrieben, um unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden.
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Die Ausführungsformen der Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die Zeichnungen am besten verstanden werden, bei denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sein können. Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, die hier in den Figuren allgemein beschrieben und veranschaulicht sind, können in einer großen Vielfalt unterschiedlicher Konfigurationen angeordnet und gestaltet sein. Daher ist die folgende genaue Beschreibung der Ausführungsformen der Systeme und Verfahren der Offenbarung nicht dazu gedacht, den beanspruchten Umfang der Offenbarung einzuschränken, sondern stellt nur mögliche Ausführungsformen der Offenbarung dar. Zudem müssen die Schritte eines Verfahrens nicht unbedingt in einer beliebigen speziellen Reihenfolge oder auch sequentiell ausgeführt werden, noch müssen die Schritte nur einmal ausgeführt werden, sofern es nicht anderweitig angegeben ist.
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Batteriestapel für Hybridfahrzeuge und reine Elektrofahrzeuge können mehrere Teilbereiche enthalten. Zum Beispiel kann ein Fahrzeugbatteriesystem einen Batteriestapel enthalten, der einen oder mehrere Teilstapel oder eine oder mehrere Batteriezellen umfasst. Der Begriff Teilbereich kann, so wie er hier verwendet wird, entweder einen Teilstapel oder eine Batteriezelle oder mehrere Teilstapel oder Batteriezellen, die zusammen einen Batteriestapel bilden, bezeichnen.
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Eine Batterie, die mehrere Teilbereiche aufweist, kann Nutzeffekte bei der Verpackung, der Herstellbarkeit und der Wartbarkeit bereitstellen. Bei Batteriestapeln, die mehrere Teilbereiche umfassen, kann jeder Teilbereich einzeln austauschbar sein. Einzelne Teilbereiche können aus einer Vielfalt von Gründen ausfallen oder ein Auswechseln benötigen. Bei einem Batteriesystem, bei dem einzelne Teilbereiche nicht einzeln ausgetauscht werden können, kann es notwendig sein, die gesamte Batterie zu ersetzen, wenn ein oder mehrere Teilbereiche ausfallen oder ausgetauscht werden müssen. Die Kosten zum Austauschen der gesamten Batterie können die Kosten zum Austauschen nur eines oder mehrerer Teilbereiche erheblich überschreiten. Folglich können dort, wo ein Problem mit einer Batterie beseitigt werden kann, indem nur ein einziger Teilbereich ausgetauscht wird, statt die gesamte Batterie auszutauschen, erhebliche Kosteneinsparungen realisiert werden.
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Als Folge des Austauschens eines oder mehrerer Teilbereiche, von Variationen zwischen Teilbereichen in einer Batterie zum Zeitpunkt der Herstellung oder von anderen Problemen können einzelne Teilbereiche unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen. Diese Eigenschaften können Unterschiede bei der Energiespeicherkapazität, der Spannung, dem Strom, der Impedanz und dergleichen umfassen. Beispielsweise kann in einem Fall, bei dem ein Teilbereich in einer Batterie nach einer beträchtlichen Nutzung ausgetauscht wird, der kürzlich ausgetauschte Teilbereich eine größere Kapazität als andere Teilbereiche aufweisen, deren Kapazität sich im Laufe der Zeit und als Folge der Nutzung verringert haben kann.
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Ein Steuerungssystem kann den Zustand einer Batterie überwachen, während sie verwendet wird, um ein übermäßiges Entladen der Batterie und/oder ein übermäßiges Entladen eines oder mehrerer einzelner Teilbereiche zu verhindern. Ein übermäßiges Entladen einer Batterie kann zu einer permanenten Beschädigung der Batterie führen und folglich ist ein Abschwächen und/oder Verhindern einer übermäßigen Entladung einer Batterie wünschenswert. Ferner können unter der Voraussetzung, dass einzelne Teilbereiche in einer Batterie Kapazitätsunterschiede aufweisen können, einige Teilbereiche übermäßig entladen sein, bevor andere Sektionen übermäßig entladen sind und auch bevor die Batterie als Ganzes übermäßig entladen ist. Eine individuelle Überwachung und ein individueller Schutz gegen übermäßiges Entladen von einzelnen Teilbereichen kann von größerer Bedeutung sein, nachdem ein oder mehrere Teilbereiche in einer Batterie ausgetauscht wurden, da der kürzlich ausgetauschte Teilbereich in der Lage sein kann, größere Mengen an elektrischer Energie zu speichern, und daher können andere Teilbereiche vor dem kürzlich ausgetauschten Teilbereich übermäßig entleert werden.
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Die hier offenbarten Systeme und Verfahren können einen Batterieteilbereich innerhalb eines Batteriestapels detektieren, der bestimmte Kriterien erfüllt (z. B. der Teilbereich mit niedrigster Kapazität, mit höchstem elektrischen Widerstand usw.), um die elektrischen Eigenschaften dieses Teilbereichs zum Schätzen von Batteriesteuerungsparametern zu verwenden. Ausführungsformen, die einen schwachen Teilbereich oder einen Teilbereich mit niedriger Kapazität in einer Batterie identifizieren und die elektrischen Eigenschaften des schwachen Teilbereichs verwenden, um Batteriesteuerungsparameter zu schätzen, können folglich schwache Zellen vor einer übermäßigen Entladung und einer resultierenden Beschädigung schützen. Eine derartige Beschädigung kann weiter zur Reduktion der Energiemenge beitragen, die ein Teilbereich mit niedriger Kapazität speichern kann. Folglich kann sich die Kapazität eines Teilbereichs, der bereits eine niedrigere Kapazität aufweist, mit Bezug auf andere Teilbereiche, die eine durchschnittliche oder überdurchschnittliche Energiespeicherkapazität aufweisen, mit einer beschleunigten Rate verschlechtern, wenn der Teilbereich mit niedrigerer Kapazität durch eine übermäßige Entladung beschädigt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann sich ein Batteriesteuerungssystem auf die über den gesamten Batteriestapel hinweg gemessene Spannung und synchrone Strommessungen stützen. Eine derartige Ausführungsform kann für Batteriestapel gut geeignet sein, deren einzelne Teilbereiche eine ähnliche Kapazität aufweisen, etwa für einen neuen Stapel oder einen, dessen Zellen mit der gleichen oder ähnlichen Geschwindigkeiten gealtert sind.
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Das Batteriesteuerungssystem kann sich in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen auf Spannungsmessungen verlassen, die mit Batteriestapelstrommessungen in etwa synchronisiert sind. Es kann schwierig sein, jede Messung zu synchronisieren, da es eine erhebliche Zeitspanne dauern kann, jede der vielen Zellenspannungen abzutasten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anzahl der zu messenden Zellen in der Größenordnung von 100 liegen. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, eine Hardware zu entwickeln, um eine Synchronisation zwischen dem Strom des Batteriestapels als Ganzem und der Spannung eines schwachen Teilbereichs zu ermöglichen. Zum Beispiel besteht eine Option darin, nicht eine schwache Zelle, sondern einen schwachen Teilstapel, der mehrere Zellen enthalten kann, zu identifizieren. Synchronisierte Messungen der Teilbereichsspannung und des Stroms sind möglich; jedoch kann eine derartige Lösung die Kosten und die Komplexität des Batteriesystems erhöhen, da sie zusätzliche Hardware erfordert. Bestimmte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können unter Verwendung von Software implementiert werden und können folglich mit minimaler oder ohne zusätzliche Hardware in existierende Batteriesysteme integriert werden.
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Verschiedene hier offenbarte Systeme und Verfahren können in der Lage sein, die Spannung der schwächsten Zelle oder des schwächsten Teilstapels in einer Batterie genau zu schätzen, während eine ausreichende Synchronisation zwischen dieser geschätzten Spannung und dem Stapelstrom aufrechterhalten wird. Diese resultierende Schätzung der Spannung eines schwachen Teilbereichs kann zur korrekten Funktion des Batteriesteuerungssystems ausreichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Batteriesteuerungssystem elektrische Parameter messen, die einzelnen Teilbereichen zugeordnet sind. Das Überwachen kann stattfinden, während die Batterie geladen wird (z. B. an eine Stromquelle ansteckt ist) oder während die Batterie entladen wird (z. B. wird elektrische Energie aus der Batterie entnommen, um ein Elektrofahrzeug anzutreiben). Das Batteriesteuerungssystem kann die Spannung eines schwachen Teilbereichs in der Batterie und die durchschnittliche Spannung des Batteriestapels identifizieren. Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein schwacher Teilbereich der schwächste Teilbereich sein, der in einem Batteriesystem enthalten ist. Ein Verhältnis der Spannung des schwachen Teilbereichs zu der durchschnittlichen Spannung des Batteriestapels (z. B. der durchschnittlichen Spannung der Batterie) kann verwendet werden, um die durchschnittliche Spannung der Batterie zu skalieren. Die skalierte durchschnittliche Spannung kann dann an ein Batteriezustandsschätzsystem geliefert werden, um einen geschätzten Batteriezustand zu erzeugen. Der geschätzte Batteriezustand kann einen geschätzten Ladezustand umfassen, der einem oder mehreren einzelnen Teilbereichen zugeordnet ist.
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1 veranschaulicht ein beispielhaftes Batteriesteuerungssystem [engl.: system control system] in einem Fahrzeug 100 in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Das Fahrzeug 100 kann ein Kraftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug und/oder ein beliebiger anderer Fahrzeugtyp sein und kann einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine (”ICE”-Antriebsstrang), einen Antriebsstrang mit einem Elektromotor, einen Antriebsstrang mit einer hybriden Kraftmaschine, einen Brennstoffzellen-Antriebsstrang (FC-Antriebsstrang) und/oder einen beliebigen anderen Typ von Antriebsstrang umfassen, der geeignet ist, um die hier offenbarten Systeme und Verfahren zu integrieren. Das Fahrzeug 100 kann ein Batteriesystem 102 enthalten, das bei bestimmten Ausführungsformen ein HV-Batteriesystem sein kann. Das HV-Batteriesystem kann verwendet werden, um Komponenten eines elektrischen Antriebsstrangs mit Leistung zu versorgen (z. B. wie bei einem elektrischen, hybriden oder Brennstoffzellen-Leistungssystem). Bei weiteren Ausführungsformen kann das Batteriesystem 102 eine Niederspannungsbatterie (z. B. eine Bleisäure-Kraftfahrzeugbatterie mit 12 V) sein und kann ausgestaltet sein, um elektrische Energie an eine Vielfalt von Systemen des Fahrzeugs 100 zu liefern, die beispielsweise Fahrzeugstartersysteme (z. B. einen Startermotor), Beleuchtungssysteme, Zündsysteme und/oder dergleichen umfassen.
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Das Batteriesystem 102 kann ein Batteriesteuerungssystem 104 enthalten. Das Batteriesteuerungssystem 104 kann ausgestaltet sein, um bestimmte Operationen des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. Beispielsweise kann das Batteriesteuerungssystem 104 ausgestaltet sein, um Auflade- und Entladeoperationen des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Batteriesteuerungssystem 104 mit einem oder mehreren Sensoren 106 (z. B. Spannungssensoren, Stromsensoren und/oder dergleichen usw.) und/oder anderen Systemen kommunikationstechnisch gekoppelt sein, die ausgestaltet sind, um es dem Batteriesteuerungssystem 104 zu ermöglichen, Betriebsarten des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. Beispielsweise können die Sensoren 106 das Batteriesteuerungssystem 104 mit Informationen versorgen, die verwendet werden, um einen Ladezustand des Batteriesystems 102 und/oder seiner Teilkomponenten zu schätzen. Das Batteriesteuerungssystem 104 kann ferner ausgestaltet sein, um Informationen an andere Systeme, die im Fahrzeug 100 enthalten sind, zu liefern oder von diesen Informationen zu empfangen. Beispielsweise kann das Batteriesteuerungssystem 104 mit einem internen Computersystem 108 des Fahrzeugs und/oder einem externen Computersystem 110 (z. B. über ein Funktelekommunikationssystem oder dergleichen) kommunikationstechnisch gekoppelt sein. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Batteriesteuerungssystem 104 zumindest teilweise ausgestaltet sein, um Informationen mit Bezug auf das Batteriesystem 102 an einen Benutzerdes Fahrzeugs 100, das Computersystem 108 des Fahrzeugs und/oder das externe Computersystem 110 zu liefern. Diese Informationen können beispielsweise Informationen zum Batterieladezustand, Informationen zur Batteriebetriebszeit, Informationen zur Batteriebetriebstemperatur und/oder beliebige andere Informationen im Hinblick auf das Batteriesystem 102 umfassen.
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Das Batteriesystem 102 kann einen oder mehrere Batteriestapel 112 enthalten, die geeignet ausgelegt sind, um elektrische Leistung an das Fahrzeug 100 zu liefern. Jeder Batteriestapel 112 kann einen oder mehrere Teilbereiche 114 enthalten. Die Teilbereiche 114 können Teilstapel umfassen, von denen jeder eine oder mehrere Batteriezellen, die eine beliebige geeignete Batterietechnologie benutzen, umfassen kann. Geeignete Batterietechnologien können beispielsweise Bleisäure, Nickelmetallhydrid (NiMH), Lithium-Ionen (Li-Ion), Lithium-Ionen-Polymer, Lithium-Luft, Nickelcadmium (NiCad), ventilgesteuerte Bleisäure (VRLA) mit absorbierender Glasmatte (AGM), Nickelzink (NiZn), Salzschmelze (z. B. eine ZEBRA-Batterie) und/oder andere geeignete Batterietechnologien umfassen.
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Jedem Teilbereich 114 kann ein Sensor 106 zugeordnet sein, der ausgestaltet ist, um einen oder mehrere elektrische Parameter (z. B. Spannung, Strom, Impedanz, Ladezustand, usw.), die jedem Batterieteilbereich 114 zugeordnet sind, zu messen. Obwohl 1 separate Sensoren 106 veranschaulicht, die jeder Batteriesektion 114 zugeordnet sind, kann bei einigen Ausführungsformen auch ein Sensor verwendet werden, der ausgestaltet ist, um verschiedene elektrische Parameter zu messen, die mehreren Teilbereichen 114 zugeordnet sind. Die von dem Sensor 106 gemessenen elektrischen Parameter können einem Batteriesteuerungssystem 104 bereitgestellt werden. Unter Verwendung der elektrischen Parameter können das Batteriesteuerungssystem 104 und/oder ein beliebiges anderes geeignetes System den Betrieb des Batteriesystems 102 koordinieren.
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Bei bestimmten Ausführungsformen können Informationen im Hinblick auf Batterieausgleichsoperationen von dem Batteriesteuerungssystem 104 an das Computersystem 108 des Fahrzeugs und/oder das externe Computersystem 110 geliefert werden. Beispielsweise kann eine Anzeige hinsichtlich der Unterschiede zwischen verschiedenen Teilbereichen 114 bereitgestellt werden. Solche Unterschiede können beispielsweise Variationen bei der Spannung jedes Teilbereichs 114, Unterschiede bei der Strommenge, die von jedem Teilbereich 114 ausgegeben werden kann, Unterschiede bei der Kapazität jedes Teilbereichs 114 usw. umfassen. Mit diesen Informationen kann ein Benutzer des Fahrzeugs 100 und/oder ein externes Computersystem 110 potentielle Probleme des Batteriesystems 102 diagnostizieren. Teilbereiche 114, die ungewünschte Eigenschaften zeigen, können ausgetauscht werden, um die Lebensdauer des Batteriesystems 102 als Ganzes zu verlängern.
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2A ist eine graphische Darstellung, die den Ladezustand über die Zeit eines Teilbereichs mit hoher Kapazität, eines Teilbereichs mit niedriger Kapazität und einen durchschnittlichen Ladezustand einer Batterie zeigt, die von einem Batteriesteuerungssystem gesteuert wird, das den durchschnittlichen Ladezustand der Batterie verwendet, um zu bestimmen, wann eine weitere Entladung aus der Batterie verhindert werden soll. Die Zeit in Minuten ist entlang der x-Achse gezeigt und ein als Prozentsatz ausgedrückter Ladezustand ist entlang der y-Achse veranschaulicht.
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Eine Linie 202 veranschaulicht den Ladezustand einer Zelle mit niedriger Kapazität und eine Linie 206 veranschaulicht den Ladezustand einer Zelle mit hoher Kapazität. Eine Linie 204 veranschaulicht den durchschnittlichen Ladezustand einer Batterie, der den Teilbereich mit hoher Kapazität, den Teilbereich mit niedriger Kapazität und mehrere zusätzliche Teilbereiche enthält. Wie gezeigt, liegt der durchschnittliche Ladezustand der Batterie (d. h. die Linie 204) zwischen dem Teilbereich 206 mit hoher Kapazität und dem Teilbereich 202 mit niedriger Kapazität.
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Ein Schwellenwert 208 kann als ein Punkt definiert sein, bei dem eine weitere Entleerung aus der Batterie beschränkt wird. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann sich der Schwellenwert 208 über, jedoch in der Nähe des Ladezustandsniveaus befinden, bei dem eine übermäßige Entleerung stattfinden kann. Der Zeitpunkt, bei dem der Schwellenwert 208 erreicht wird, hängt davon ab, welcher Parameter ausgewertet wird. Zum Beispiel kann sich in Übereinstimmung mit der in 2A veranschaulichten Ausführungsform ein Batteriesteuerungssystem auf den durchschnittlichen Ladezustand der Batterie (d. h. die Linie 204) stützen. In Übereinstimmung mit der veranschaulichten Ausführungsform erreicht der durchschnittliche Ladezustand den Schwellenwert 208 bei Zeitpunkt 216; jedoch hat der Ladezustand der Zelle mit niedriger Kapazität den Schwellenwert bei Zeitpunkt 214 erreicht. Bei Zeitspannen nach dem Zeitpunkt 214, kann die Zelle mit niedriger Kapazität (d. h. die Linie 202) infolgedessen, dass sie übermäßig entladen wird, eine Beschädigung erleiden. Der durchschnittliche Ladezustand (d. h. die Linie 204) überschreitet bei Zeitpunkt 216 den Ladezustand des Teilbereichs mit niedriger Kapazität (die Linie 202), um eine Spanne, die mit Bezugszeichen 210 bezeichnet ist. Auf ähnliche Weise überschreitet der Ladezustand des Teilbereichs mit hoher Kapazität (d. h. die Linie 206) den durchschnittlichen Ladezustand (d. h. die Linie 204), um eine Spanne, die durch Bezugszeichen 212 bezeichnet ist. Wie gezeigt, kann es erhebliche Unterschiede zwischen dem Ladezustand des Teilbereichs mit hoher Kapazität, des Teilbereichs mit niedriger Kapazität und des durchschnittlichen Teilbereichs geben. Diese Unterschiede können verschärft werden, wenn die Batterie tief entladen wird.
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2B ist eine graphische Darstellung, die den Ladezustand über die Zeit eines Teilbereichs mit hoher Kapazität, eines Teilbereichs mit niedriger Kapazität und einen durchschnittlichen Ladezustand einer Batterie zeigt, die von einem Batteriesteuerungssystem gesteuert wird, das den Ladezustand des Teilbereichs mit niedriger Kapazität der Batterie verwendet, um zu bestimmen, wann ein weiteres Entladen aus der Batterie verhindert werden soll. Im Gegensatz zu 2A fällt der Teilbereich mit niedriger Kapazität nicht unter den Schwellenwert 218 und folglich wird der Teilbereich mit niedriger Kapazität nicht übermäßig entladen. Das Verhindern des übermäßigen Entladens des Teilbereichs mit niedriger Kapazität (d. h. die Linie 202) kann dazu beitragen, eine Beschädigung der Zelle mit niedriger Kapazität zu verhindern und die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Das Verhindern einer weiteren Entladung auf der Grundlage des schwächsten Teilbereichs kann sicherstellen, dass in keinem Teilbereich eine übermäßige Entladung stattfindet, da alle anderen Teilbereiche einen Ladezustand aufweisen, der größer als derjenige des schwächsten Teilbereichs ist.
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3A ist eine graphische Darstellung über die Zeit, die eine Vielfalt von Spannungen veranschaulicht, die einem Batteriesystem zugeordnet sind. Eine skalierte Stapelspannung 312 entspricht einer Batteriestapelspannung, die auf ein Zellenniveau skaliert ist (d. h. die Batteriegesamtspannung dividiert durch die Anzahl der Zellen in der Batterie). Wie nachstehend beschrieben wird, kann die skalierte Stapelspannung 312 zeitlich mit einem Batteriestapelstrom synchronisiert sein. Eine Spannung 332 entspricht der Spannung einer schwachen Zelle im Batteriesystem und eine Spannung 342 entspricht der durchschnittlichen Spannung aller Zellen im Batteriestapel. In Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsformen kann die Spannung der schwächsten Zelle 332 eine durchschnittliche Spannung von mehreren Zellen darstellen.
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In Abhängigkeit von dem Strom, der zu einem speziellen Zeitpunkt aus der Batterie entnommen wird, kann jede der Spannungen 312, 332, 342 über die Zeit variieren. In Übereinstimmung mit der veranschaulichten Ausführungsform verändert sich die aus einer Batterie entnommene Strommenge über die Zeit, was zu den in 3A gezeigten Spitzen und Tälern führt.
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3A veranschaulicht außerdem einen justierten elektrischen Parameter 322 des Stapels, der berechnet wird, indem die skalierte Stapelspannung 312 auf der Grundlage des Verhältnisses der schwächsten Zelle 332 zu der durchschnittlichen Spannung von allen Zellen im Batteriestapel 342 skaliert und in der Zeit verschoben wird. Zwischen einem lokalen Minimum der skalierten Stapelspannung 312 und einer entsprechenden lokalen minimalen Spannung der durchschnittlichen Spannung von allen Zellen 342 kann eine Zeitverzögerung 324 gemessen werden. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann auch eine Zeitverzögerung 326 zwischen einem lokalen Maximum der skalierten Stapelspannung 312 und einer entsprechenden lokalen maximalen Spannung der durchschnittlichen Spannung von allen Zellen 342 zur Bestimmung einer Zeitverzögerung verwendet werden. Die Spannung 312 kann in der Zeit um die Zeitverzögerung (z. B. die Zeitverzögerung 324 oder 326) verschoben werden, um eine Synchronisation der Batteriestapelspannung und des Batteriestapelstroms und der Spannung der schwachen Zelle oder der durchschnittlichen Spannung des schwachen Teilbereichs zu erreichen.
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In 3A sind die Spannungen 332 und 342 gemessene Werte und können verwendet werden, um unter Verwendung von Gleichung 1 ein Skalierungsverhältnis zu berechnen. Verhältnis = Spannung der schwachen Zelle / Durchschnitt von allen Zellenspannungen Gleichung 1
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Das Verhältnis kann verwendet werden, um unter Verwendung von Gleichung 2 die skalierte Spannung 322 zu berechnen. Skalierte Spannung = Verhältnis·gemessene Spannung pro Zelle Gleichung 2
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Das Verwenden von Gleichung 1 und Gleichung 2 zum Berechnen der skalierten Spannung kann ein übermäßiges Entladen der schwachen Zelle verhindern.
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3B zeigt Verhältnisse zwischen Messungen von drei Batteriezellen in einer Batterie und einer gemessenen Batteriespannung pro Zelle über die Zeit. Verhältnisse 310 und 320 sind größer als 1 und folglich entsprechen die Sektionen, die den Verhältnissen 310 und 320 entsprechen, Zellen, die eine Spannung größer als der Durchschnitt aufweisen. Ein Verhältnis 330 hat einen Wert, der kleiner als 1 ist, und folglich entspricht die Batteriesektion, die dem Verhältnis 330 entspricht, einer Zelle, die eine Spannung kleiner als der Durchschnitt aufweist. Bei dem veranschaulichten Szenario ist die Batteriesektion, die dem Verhältnis 330 entspricht, eine schwache Sektion und kann folglich im Zähler von Gleichung 1 verwendet werden, um ein Verhältnis zu berechnen, das zur Bestimmung einer skalierten Spannung verwendet werden kann.
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In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform kann ein Batteriesteuerungssystem identifizieren, dass das Verhältnis 330 einer Zelle entspricht, die eine spezielle Eigenschaft aufweist (z. B. die niedrigste Kapazität, den höchsten elektrischen Widerstand usw.). Folglich kann die Batteriesteuerung die Stapelspannung pro Zelle im Batteriestapel mit dem Verhältnis 330 skalieren. Alternativ kann die Gesamtspannung der Batterie (d. h. die Summe der Spannungen aller Zellen) durch das Verhältnis 330 skaliert werden.
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Das Batteriesteuerungssystem kann ausgestaltet sein, um die skalierte Spannung an ein Batterieschätzsystem zu übermitteln. Das Batterieschätzsystem kann verschiedene Parameter empfangen und kann eine oder mehrere gemessene elektrische Eigenschaften, die dem Batteriesystem zugeordnet sind, als Eingaben verwenden. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform können die Messungen von elektrischen Parametern eine Spannung an einem Batterieanschluss und einen aus der Batterie entnommenen Strom umfassen. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen können andere Parameter gemessen werden, die beispielsweise die Impedanz der Batterie umfassen (z. B. Realteil und/oder Imaginärteil). Messungen von elektrischen Eigenschaften, die der Batterie zugeordnet sind, können unter Verwendung geeigneter Sensoren wie etwa Spannungssensoren, Stromsensoren und/oder Impedanzsensoren erfasst werden.
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4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Schützen eines Fahrzeugbatteriesystems vor einer übermäßigen Entladung in Übereinstimmung mit Ausführungsformen, die hier offenbart sind. Das Verfahren 400 kann bei 410 beginnen und kann bei 412 Spannungs- und Strommessungen eines Teilbereichs erfassen. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen können die Messungen synchron erfasst werden. In Ausführungsformen, bei denen Spannungs- und Strommessungen synchron erfasst werden, kann der Prozess des Synchronisierens der Spannungs- und Strommessungen, der nachstehend bei 418 beschrieben ist, nicht notwendig sein. Die Spannungsmessungen, Strommessungen und/oder anderen Messungen oder Berechnungen können bei 414 verwendet werden, um einen oder mehrere Batterieparameter und/oder Batteriezustände zu schätzen. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen betrifft der zu schätzende Batteriezustand den Ladezustand der Batterie und die einzelnen Teilbereiche der Batterie (z. B. Teilstapel und/oder Zellen). Bei 416 kann ein schwacher Teilbereich der Batterie unter Verwendung der bei 412 erfassten Messungen identifiziert werden.
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Das Batteriesteuerungssystem kann sich in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen auf Spannungsmessungen stützen, die mit Batteriestapel-Strommessungen in etwa synchronisiert sind. Es kann schwierig sein, jede Messung zu synchronisieren, da es eine erhebliche Zeitspanne dauern kann, jede der vielen Zellenspannungen abzutasten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anzahl der zu messenden Zellen in der Größenordnung von 100 liegen. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, Hardware zu entwickeln, die das Verfahren 400 auf eine Weise implementiert, die eine Synchronisation zwischen dem Stapelstrom und der Spannung eines schwachen Teilbereichs ermöglicht. Beispielsweise besteht eine Option darin, nicht die schwächste Zelle, aber den schwächsten Teilbereich zu identifizieren. Obwohl in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen synchrone Messungen von Teilbereichsspannungen und -strömen durchgeführt werden können, kann eine derartige Lösung die Kosten und Komplexität des Batteriesystems erhöhen, da sie zusätzliche Hardware erfordert. Bestimmte Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung können unter Verwendung von Software implementiert werden und können folglich in existierende Batteriesysteme mit minimaler oder keiner zusätzlichen Hardware integriert werden.
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Verschiedene hier offenbarte Systeme und Verfahren können ausgestaltet sein, um die Spannung einer schwachen Zelle oder eines schwachen Teilbereichs (z. B. die schwächste Zelle oder der schwächste Teilbereich) in einer Batterie genau zu schätzen, wobei eine ausreichende Synchronisation zwischen dieser geschätzten Spannung und dem Stapelstrom aufrechterhalten wird. Diese resultierende Schätzung der Spannung des schwachen Teilbereichs kann für eine korrekte Funktion des Batteriesteuerungssystems ausreichen.
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Falls notwendig, können Spannungs- und Strommessungen bei 418 synchronisiert werden. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform kann der Prozess des Synchronisierens der Spannungs- und Strommessungen umfassen, dass eine Zeitverzögerung zwischen einem maximalen oder minimalen Wert der Stapelspannung pro Zelle und dem entsprechenden maximalen oder minimalen Wert einer durchschnittlichen Spannung aller Teilbereiche in einer Batterie gemessen wird. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann die Verzögerung unter Verwendung des Absolutwerts der relevanten Spannungen bestimmt werden. Die Zeitverzögerung kann von einem Batteriezustandsschätzsystem beim Erzeugen eines Schätzwerts des Ladezustands des Batteriestapels verwendet werden.
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Bei 420 können die synchronisierten Spannungs- und Strommessungen, die dem schwächsten Teilbereich zugeordnet sind, von einer Batteriezustandsschätzvorrichtung verwendet werden. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann die Batteriezustandsschätzvorrichtung einen Ladezustand schätzen, der dem Teilbereich zugeordnet ist. Beispielsweise kann die Batteriezustandsschätzvorrichtung einen Ladezustand schätzen, der einem schwächsten Teilbereich des Batteriesystems zugeordnet ist. Ein Batteriesteuerungssystem kann den geschätzten Ladezustand verwenden, um unter anderem das Entladen aus der Batterie zu steuern. Das Batteriesteuerungssystem kann beispielsweise eine weitere Entladung aus einer Batterie beschränken, um eine übermäßige Entladung der schwächsten Zelle und/oder des schwächsten Teilstapels in der Batterie zu verhindern.
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5 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 500 zum Schutz vor einer übermäßigen Entladung eines Fahrzeugbatteriesystems in Übereinstimmung mit Ausführungsformen, die hier offenbart sind. Das Verfahren 500 kann bei 502 beginnen. Bei 504 kann ein elektrischer Parameter bestimmt werden, der jedem der mehreren Teilbereiche in der Batterie zugeordnet ist. Das Bestimmen des elektrischen Parameters kann umfassen, dass der elektrische Parameter gemessen wird und/oder dass der elektrische Parameter von einem anderen System mit Hilfe einer Kommunikationsschnittstelle empfangen wird.
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Bei 506 kann ein oder können mehrere Teilbereiche identifiziert werden, die ein Kriterium erfüllen. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann das Kriterium eingestellt sein, um Teilbereiche zu identifizieren, die eine elektrische Eigenschaft unter einem Schwellenwertniveau aufweisen (z. B. eine elektrische Speicherkapazität, eine Spannung, eine Fähigkeit, Strom auszugeben usw.).
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Bei 508 kann das Verfahren 500 die durchschnittliche Spannung von Teilbereichen in der Batterie bestimmen oder berechnen. Der durchschnittliche Wert kann bei 510 verwendet werden, um ein Verhältnis des elektrischen Parameters der Teilbereiche, die das Kriterium erfüllen, zu dem durchschnittlichen elektrischen Parameter des Batteriestapels zu berechnen. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen kann das Verhältnis dann mit dem durchschnittlichen Wert pro Teilbereich des elektrischen Batterieparameters multipliziert werden oder es kann dann mit dem Wert des elektrischen Parameters der Gesamtbatterie multipliziert werden.
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Bei 514 können Messwerte auf der Grundlage einer Zeitverzögerung zwischen einer elektrischen Eigenschaft, die dem einen oder den mehreren Teilbereichen in der Batterie, welche das Kriterium erfüllen, zugeordnet ist und der gleichen elektrischen Eigenschaft, die einem oder mehreren Teilbereichen zugeordnet ist, welche das Kriterium nicht erfüllen, synchronisiert werden. Bei einer Ausführungsform beispielsweise, bei der das Kriterium so eingestellt ist, dass der Teilbereich mit der niedrigsten Kapazität identifiziert wird, kann das Verfahren 500 bei 514 eine Zeitverzögerung zwischen einer minimalen oder maximalen Spannung, die dem Teilbereich zugeordnet ist, der die niedrigste Kapazität aufweist, und der minimalen oder maximalen Durchschnittsspannung des Batteriesystems als Ganzes bestimmt werden. Bei 516 kann die bei 514 bestimmte Zeitverzögerung zum Synchronisieren der elektrischen Parameter verwendet werden.
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Bei 518 können die synchronisierten und skalierten Spannungs- und Strommessungen, die einem schwachen Teilbereich zugeordnet sind (z. B. dem schwächsten Teilstapel oder der schwächsten Zelle) von einer Batteriezustandsschätzvorrichtung verwendet werden. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen kann die Batteriezustandsschätzvorrichtung einen Ladezustand schätzen, der dem schwächsten Teilstapel oder der schwächsten Zelle zugeordnet ist. Ein Batteriesteuerungssystem kann den geschätzten Ladezustand verwenden, um unter anderem die Entladung aus der Batterie zu steuern. Das Batteriesteuerungssystem kann beispielsweise eine weitere Entladung aus einer Batterie beschränken, um eine übermäßige Entladung der schwächsten Zelle und/oder des schwächsten Teilstapels in der Batterie zu verhindern.
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Bei bestimmten Ausführungsformen können die hier offenbarten Systeme und Verfahren zumindest teilweise unter Verwendung eines oder mehrerer Computersysteme implementiert sein. Beispielsweise können bestimmte Merkmale und Funktionalitäten des Batteriesteuerungssystems, des Computersystems des Fahrzeugs und/oder des externen Computersystems unter Verwendung eines Computersystems implementiert sein. Die hier offenbarten Systeme und Verfahren stehen nicht vorgegeben in Beziehung mit einem beliebigen speziellen Computer oder einer anderen Vorrichtung und können durch eine geeignete Kombination aus Hardware, Software und/oder Firmware implementiert sein. Softwareimplementierungen können ein oder mehrere Computerprogramme enthalten, die ausführbaren Code/Anweisungen umfassen, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen können, dass der Prozessor ein Verfahren ausführt, das zumindest teilweise durch die ausführbaren Anweisungen definiert ist. Das Computerprogramm kann in einer beliebigen Art von Programmiersprache geschrieben sein, welche kompilierte oder interpretierte Sprachen umfassen, und kann in einer beliebigen Form eingesetzt werden, einschließlich eines eigenständigen Programms oder als Modul, Komponente, Unterroutine oder eine andere Einheit, die zur Verbindung in einer Rechenumgebung geeignet ist. Außerdem kann ein Computerprogramm eingesetzt werden, um auf einem Computer oder auf mehreren Computern an einem Ort oder verteilt über mehrere Orte hinweg und verbunden durch ein Kommunikationsnetz ausgeführt zu werden. Software-Ausführungsformen können als Computerprogrammprodukt implementiert sein, das ein nicht vorübergehendes Speichermedium umfasst, das ausgestaltet ist, um Computerprogramme und Anweisungen zu speichern, die ausgestaltet sind, um zu veranlassen, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, dass der Prozessor ein Verfahren in Übereinstimmung mit den Anweisungen ausführt. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das nicht vorübergehende Speichermedium eine beliebige Form annehmen, die zum Speichern von prozessorlesbaren Anweisungen auf einem nicht vorübergehenden Speichermedium in der Lage ist. Ein nicht vorübergehendes Speichermedium kann durch eine Kompaktdisk (CD), eine digitale Videodisk (DVD), ein Magnetband, ein Bernoulli-Laufwerk, eine Magnetplatte, eine Lochkarte, Flashspeicher, integrierte Schaltungen oder eine beliebige andere nicht vorübergehende Speichervorrichtung einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt sein.
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Obwohl das Vorstehende in einigem Detail zu Zwecken der Klarheit beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass bestimmte Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne die Prinzipien desselben zu verlassen. Beispielsweise können bei bestimmten Ausführungsformen die Ladezustandssensoren so ausgestaltet sein, dass sie auch Merkmale enthalten, die eine Messung von Innenwiderständen der Batteriesektionen ermöglichen. Analog kann das Batteriesteuerungssystem so ausgestaltet sein, dass es bestimmte Merkmale und/oder Funktionalitäten des Zellenausgleichssystems enthält. Auf ähnliche Weise können bestimmte Merkmale der hier offenbarten Ausführungsformen in einer beliebigen geeigneten Konfiguration oder Kombination konfiguriert und/oder kombiniert werden. Zusätzlich können bestimmte hier offenbarte Systeme und/oder Verfahren in Batteriesystemen benutzt werden, die nicht in einem Fahrzeug enthalten sind (ein Reserveleistungs-Batteriesystem oder dergleichen). Es wird angemerkt, dass es viele alternative Weisen zum Implementieren sowohl der Prozesse als auch der Vorrichtungen, die hier beschrieben sind, gibt. Folglich sollen die vorliegenden Ausführungsformen als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung aufgefasst werden und die Erfindung darf nicht auf die hier angegebenen Details begrenzt werden, sondern kann im Umfang und den Äquivalenten der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
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Die vorstehende Beschreibung wurde mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann wird jedoch feststellen, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Beispielsweise können verschiedene Arbeitsschritte sowie Komponenten zum Ausführen der Arbeitsschritte in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung oder unter Berücksichtigung einer beliebigen Anzahl von Kostenfunktionen, die dem Betrieb des Systems zugeordnet sind, auf alternative Weisen implementiert werden. Folglich kann ein oder können mehrere beliebige der Schritte gelöscht, modifiziert oder mit anderen Schritten kombiniert werden. Außerdem muss diese Offenbarung in einem veranschaulichenden Sinn statt einem restriktiven Sinn betrachtet werden und alle derartigen Modifikationen sollen im Umfang derselben enthalten sein. Auf ähnliche Weise wurden Nutzen, andere Vorteile und Lösungen für Probleme vorstehend im Hinblick auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Jedoch dürfen Nutzen, Vorteile, Lösungen für Probleme und beliebige Elemente, die bewirken können, dass ein beliebiger Nutzen, Vorteil oder eine beliebige Lösung auftritt oder ausgeprägter wird, nicht als kritisches, als notwendiges oder als wesentliches Merkmal oder Element aufgefasst werden.
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Die Begriffe ”umfasst” und ”enthält” und beliebige andere Variationen derselben sollen, so wie sie hier verwendet werden, eine nicht ausschließende Inklusion abdecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste aus Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente enthält, sondern auch andere Elemente enthalten kann, die nicht explizit aufgeführt oder für einen derartigen Prozess, ein derartiges Verfahren, System, einen derartigen Artikel oder eine derartige Vorrichtung vorgegeben sind.
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Der Fachmann wird feststellen, dass viele Veränderungen an den Details der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne von den zugrundeliegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.
