DE102014015194A1 - Method for heating a battery and battery, in particular for a motor vehicle - Google Patents

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Dirk Schröter
Sascha Schulte
Armin Stähle
Denis Thate
Alexander Weiss
Knut Welke
Hartung Wilstermann
Martina Wisniewski
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen einer eine Mehrzahl von Batteriezellen (12a–c) umfassenden und eine Temperatur aufweisenden Batterie, welche eine vorgebbare elektrische Leistung bereitstellt, mit welcher wenigstens ein elektrischer Verbraucher betrieben wird, wobei mittels einer Schaltungsanordnung (10) der Batterie wenigstens eine erste Teilmenge der Batteriezellen (12a–c) zum Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgewählt und wenigstens eine zweite Teilmenge der Batteriezellen (12a–c) von der ersten Teilmenge entkoppelt und dadurch von dem Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgeschlossen wird, derart, dass sich die höchstmögliche, jedoch unterhalb eines für die Temperatur der Batterie vorgesehenen Maximalwerts verbleibende Stromstärke zum Bereitstellen der elektrischen Leistung einstellt.The invention relates to a method for heating a battery comprising a plurality of battery cells (12a-c) and having a temperature, which provides a predetermined electrical power, with which at least one electrical load is operated, wherein by means of a circuit arrangement (10) of the battery at least a first subset of the battery cells (12a-c) is selected for providing the electrical power and at least a second subset of the battery cells (12a-c) decoupled from the first subset and thereby excluded from providing the electrical power such that the highest possible but adjusts the current remaining below a maximum value provided for the temperature of the battery to provide the electric power.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen einer Batterie, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie eine Batterie, insbesondere für einen Kraftwagen.The invention relates to a method for heating a battery, in particular for a motor vehicle, and a battery, in particular for a motor vehicle.

Batterien zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere elektrischem Strom, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Eine solche Batterie umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen, welche zum Bereitstellen einer vorgebbaren elektrischen Leistung dienen. Mit dieser elektrischen Leistung kann wenigstens ein elektrischer Verbraucher, welcher mit der Batterie elektrisch verbunden ist, versorgt und dadurch betrieben werden. Eine solche Batterie kommt in unterschiedlichen elektronischen Geräten wie beispielsweise tragbaren Computern zum Einsatz.Batteries for storing electrical energy, in particular electric current, are already well known from the general state of the art. Such a battery comprises a plurality of battery cells, which serve to provide a predeterminable electrical power. With this electrical power, at least one electrical load, which is electrically connected to the battery, supplied and operated by it. Such a battery is used in various electronic devices such as portable computers.

Darüber hinaus ist es aus zum allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bekannt, wenigstens eine solche Batterie in Form einer sogenannten Traktionsbatterie zu verwenden. Hierbei ist der beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildete Kraftwagen als Elektrofahrzeug oder Hybrid-Fahrzeug ausgebildet und umfasst wenigstens eine elektrische Maschine in Form einer sogenannten Traktionsmaschine, mittels welcher der Kraftwagen elektrisch antreibbar ist. Zum elektrischen Antreiben des Kraftwagens wird die Traktionsmaschine mit elektrischer Energie aus der Traktionsbatterie versorgt und dabei mit einer vorgebbaren elektrischen Leistung betrieben, welche von der Traktionsbatterie bereitgestellt wird. Die Batterie kann dabei Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein.Moreover, it is known from the general state of the art and in particular from the production of standard vehicles to use at least one such battery in the form of a so-called traction battery. In this case, the motor vehicle designed, for example, as a passenger vehicle is designed as an electric vehicle or hybrid vehicle and comprises at least one electric machine in the form of a so-called traction machine, by means of which the motor vehicle can be driven electrically. For electrically driving the motor vehicle, the traction machine is supplied with electrical energy from the traction battery and thereby operated with a predetermined electric power, which is provided by the traction battery. The battery may be formed lithium-ion battery.

Herkömmlicherweise haben Batterien relativ eng beschränkte Betriebstemperaturbereiche, in denen ein optimaler Betrieb im Sinne einer maximalen Leistungs- und Energieausnutzung bei minimaler Lebensdauerschädigung möglich ist. Weisen die Batteriezellen der Batterie eine Temperatur auf, welche außerhalb des Betriebstemperaturbereichs liegt, ist also die Batterie zu warm oder zu kalt, so droht eine direkte Schädigung durch den Betrieb der Batterie oder durch eine zu hohe Wärme beziehungsweise Temperatur. Um die Batterie im vorteilhaften Betriebstemperaturbereich zu halten und demzufolge besonders effizient zu betreiben, kommen üblicherweise Heizelemente wie beispielsweise Heizmatten sowie Kühlelemente wie beispielsweise Kühlplatten zum Einsatz, mittels welchen die Batterie erwärmt beziehungsweise gekühlt werden kann, um den Betrieb der Batterie im vorteilhaften Betriebstemperaturbereich sicherzustellen.Conventionally, batteries have relatively narrow operating temperature ranges in which optimum operation for maximum power and energy efficiency with minimal lifetime damage is possible. If the battery cells of the battery have a temperature which is outside the operating temperature range, that is to say the battery is too warm or too cold, then direct damage is caused by the operation of the battery or by excessive heat or temperature. In order to keep the battery in the advantageous operating temperature range and consequently operate particularly efficiently, usually heating elements such as heating mats and cooling elements such as cooling plates are used, by means of which the battery can be heated or cooled to ensure operation of the battery in the advantageous operating temperature range.

Ferner ist es bekannt, bei einem Betrieb der Batterie außerhalb des erlaubten Betriebstemperaturbereichs die Leistungswerte der Batterie beispielsweise durch ein zentrales Steuergerät einzuschränken, um unerwünschte Schädigungen zu vermeiden. Hierbei kann beispielsweise die von der Batterie bereitstellbare elektrische Leistung bei Übertemperatur, das heißt wenn die Batterie eine unerwünscht hohe Temperatur aufweist, bis auf null Prozent begrenzt werden. Bei besonders kalten Temperaturen ist eine Begrenzung der Leistung auf einige wenige Prozent Leistung üblich. Eine Begrenzung beziehungsweise Abregelung bis auf null Prozent ist hier unüblich.Furthermore, it is known to limit the performance of the battery, for example, by a central control unit during operation of the battery outside the allowable operating temperature range, in order to avoid unwanted damage. In this case, for example, the electric power that can be supplied by the battery can be limited to zero percent in the event of excess temperature, that is to say if the battery has an undesirably high temperature. In particularly cold temperatures, limiting the power to a few percent of power is common. A limitation or reduction to zero percent is unusual here.

Elektrische Verbraucher eines Kraftwagens, beispielsweise eine Traktionsmaschine, benötigen während ihres Betriebs nur sehr selten konstante elektrische Leistungen, welche von der als Traktionsbatterie ausgebildeten Batterie bereitzustellen sind. Mit anderen Worten schwankt während des Betriebs des Kraftwagens die elektrische Leistung, mit welcher elektrische Verbraucher, insbesondere die Traktionsmaschine, betrieben werden. Üblich sind hier sehr stark schwankende Lastprofile, bei denen in Sekundenbruchteilen die Leistungsaufnahme zwischen Minimalwerten und Maximalwerten wechseln kann.Electrical consumers of a motor vehicle, such as a traction machine, require during their operation only very rarely constant electrical power, which are to be provided by the designed as a traction battery. In other words, during operation of the motor vehicle, the electric power fluctuates with which electrical consumers, in particular the traction machine, are operated. Usually very fluctuating load profiles are used, in which the power consumption between minimum and maximum values can change in fractions of a second.

Insbesondere bei sehr geringen beziehungsweise kalten Temperaturen ist die Leistungsfähigkeit der Batterie stark eingeschränkt, so dass die Batterie erwärmt werden muss. Dies erfolgt üblicherweise durch zusätzliche Heizelemente, welche insbesondere als elektrische Heizelemente ausgebildet sind. Zum Erwärmen der elektrischen Batterie werden die elektrischen Heizelemente mit elektrischem Strom aus der Batterie betrieben, so dass die Batterie entladen wird, wenn sie beheizt wird. Darüber hinaus stellen die Heizelemente zusätzliche Teile dar, welche zu einem erhöhten Bauraumbedarf, zu einem erhöhten Gewicht und zu hohen Kosten führen.Especially at very low or cold temperatures, the performance of the battery is severely limited, so that the battery must be heated. This is usually done by additional heating elements, which are designed in particular as electrical heating elements. For heating the electric battery, the electric heating elements are operated with electric power from the battery, so that the battery is discharged when it is heated. In addition, the heating elements are additional parts, which lead to increased space requirements, increased weight and high costs.

Die DE 10 2013 203 320 A1 offenbart ein Batteriemanagementsystem mit einem bidirektionalen Ladekreis mit einem Batteriekopplungsknotenausgang, der dazu ausgebildet ist, mit einer Batteriezelle gekoppelt zu werden. Der Ladekreis weist einen Eingang auf, der mit einem gemeinsamen Knoten des Batteriemanagementsystems gekoppelt ist. Das Batteriemanagementsystem umfasst ferner einen Controller, der mit dem bidirektionalen Ladekreis gekoppelt ist, wobei der Controller dazu ausgebildet ist, den bidirektionalen Ladekreis in einem Lademodus zu betreiben, um Ladung von dem gemeinsamen Knoten zu dem Batteriekopplungsknoten zu übertragen. Ferner ist der Controller dazu ausgebildet, den bidirektionalen Ladekreis in einem Entlademodus zu betreiben, um Ladung von dem Batteriekopplungsknoten zu dem gemeinsamen Knoten zu übertragen.The DE 10 2013 203 320 A1 discloses a battery management system having a bidirectional charging circuit with a battery coupling node output configured to be coupled to a battery cell. The charging circuit has an input coupled to a common node of the battery management system. The battery management system further includes a controller coupled to the bidirectional charging circuit, wherein the controller is configured to operate the bidirectional charging circuit in a charging mode to transfer charge from the common node to the battery coupling node. Further, the controller is configured to operate the bidirectional charging circuit in a discharging mode to transfer charge from the battery coupling node to the common node.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Batterie zu schaffen, welche eine besonders einfache und insbesondere kosten-, gewichts- und bauraumgünstige Erwärmung der Batterie ermöglichen.Object of the present invention is to provide a method and a battery, which is a particularly simple and especially cost, Allow weight and space favorable heating of the battery.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Batterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a battery having the features of patent claim 6. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Erwärmen einer Batterie, welche eine Mehrzahl von Batteriezellen umfasst und eine aktuelle Temperatur aufweist. Die Batterie stellt eine vorgebbare elektrische Leistung bereit, mit welcher wenigstens ein elektrischer Verbraucher betrieben wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer Schaltungsanordnung der Batterie wenigstens eine erste Teilmenge der Batteriezellen zum Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgewählt und wenigstens eine zweite Teilmenge der Batteriezellen von der ersten Teilmenge entkoppelt und dadurch von dem Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgeschlossen. Mit anderen Worten wird die elektrische Leistung durch die ausgewählte erste Teilmenge der Batteriezellen, das heißt durch die ausgewählten Batteriezellen beziehungsweise durch wenigstens eine ausgewählte der Batteriezellen bereitgestellt. Die zweite Teilmenge der Batteriezellen wird nicht zum Bereitstellen der elektrischen Leistung genutzt. Mit anderen Worten nehmen die Batteriezellen der zweiten Teilmenge nicht am Bereitstellen der elektrischen Leistung teil.The method according to the invention serves to heat a battery, which comprises a plurality of battery cells and has a current temperature. The battery provides a predetermined electrical power, with which at least one electrical load is operated. In the context of the method according to the invention, at least a first subset of the battery cells for providing the electrical power is selected by means of a circuit arrangement of the battery and at least a second subset of the battery cells decoupled from the first subset and thereby excluded from providing the electrical power. In other words, the electrical power is provided by the selected first subset of the battery cells, that is to say by the selected battery cells or by at least one selected one of the battery cells. The second subset of the battery cells is not used to provide the electrical power. In other words, the battery cells of the second subset do not participate in providing the electrical power.

Das Auswählen der ersten Teilmenge und das Entkoppeln und Ausschließen der zweiten Teilmenge erfolgt mittels der Schaltungsanordnung derart, dass sich die höchstmögliche, jedoch unterhalb eines für die aktuelle Temperatur der Batterie vorgesehenen Maximalwerts verbleibende Stromstärke zum Bereitstellen der elektrischen Leistung einstellt. Die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis ist, dass Wärmeverluste in der Batterie quadratisch von der Stromstärke abhängen und zu Heizzwecken, das heißt zum Erwärmen beziehungsweise Beheizen der Batterie genutzt werden. Um die Batterie mittels der Wärmeverluste besonders effektiv beheizen zu können, wird die allgemein bekannte Abhängigkeit der von der Batterie, insbesondere den ausgewählten Batteriezellen, bereitzustellenden elektrischen Leistung von der Stromstärke und der elektrischen Spannung genutzt. Diese Abhängigkeit wird anhand der folgenden, hinlänglich bekannten Formel ausgedrückt: P = U × I The selection of the first subset and the decoupling and exclusion of the second subset is carried out by means of the circuit arrangement such that the highest possible, but below a provided for the current temperature of the battery maximum value remaining current setting to provide the electrical power. The underlying realization of the invention is that heat losses in the battery depend quadratically on the current and for heating purposes, that is used for heating or heating of the battery. In order to be able to heat the battery particularly effectively by means of the heat losses, the well-known dependence of the electric power to be provided by the battery, in particular the selected battery cells, on the current intensity and the electrical voltage is utilized. This dependence is expressed by the following well-known formula: P = U × I

Dabei bezeichnet P die elektrische Leistung, I die Stromstärke und U die elektrische Spannung. Die elektrische Spannung setzt sich dabei aus jeweiligen, einzelnen elektrischen Spannungen der ausgewählten Batteriezellen zusammen. Ist die Anzahl der ausgewählten Batteriezellen sehr gering, so ist auch die elektrische Spannung U gering. Ist die erforderliche und von der Batterie über die ausgewählten Batteriezellen bereitzustellende elektrische Leistung P jedoch hoch, so ist eine große Stromstärke I erforderlich. Diese große Stromstärke I bewirkt hohe Wärmeverluste, mittels welchen die Batterie effektiv erwärmt werden kann.In this case, P denotes the electrical power, I the current intensity and U the electrical voltage. The electrical voltage is composed of respective individual electrical voltages of the selected battery cells. If the number of selected battery cells is very low, then the electrical voltage U is low. However, if the required electric power P to be supplied by the battery via the selected battery cells is high, a large current I is required. This large current I causes high heat losses, by means of which the battery can be effectively heated.

Dabei ist der aktuellen Temperatur beziehungsweise einem aktuellen Temperaturbereich der Batterie ein Maximalwert der Stromstärke I zugeordnet, die die Batterie bei der aktuellen Temperatur über die ausgewählten Batteriezellen maximal bereitstellen darf, ohne dass es zu einer Schädigung der Batterie, insbesondere der Batteriezellen, kommt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun stets so viele Batteriezellen ausgewählt und demzufolge so viele Batteriezellen entkoppelt und somit abgeschaltet, dass zur Erfüllung der vorgegebenen Leistungsanforderung der elektrische Strom beziehungsweise die Stromstärke entsprechend des temperaturabhängigen und einen Grenzwert darstellenden Maximalwerts maximiert wird. Hierdurch kann die Batterie effektiv beheizt werden, ohne dass es zu einer unerwünschten Schädigung der Batterie kommt. Darüber hinaus sind zum Erwärmen der Batterie keine zusätzlichen und insbesondere elektrischen Heizelemente vorgesehen und erforderlich, so dass das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden können.Here, the current temperature or a current temperature range of the battery is associated with a maximum value of the current I, which may provide the battery at the current temperature via the selected battery cells maximum, without causing damage to the battery, especially the battery cells comes. In the context of the method according to the invention, so many battery cells are now always selected and consequently so many battery cells are decoupled and thus switched off that the electric current or the current intensity corresponding to the temperature-dependent maximum value representing a limit value is maximized in order to fulfill the predetermined power requirement. As a result, the battery can be heated effectively, without causing unwanted damage to the battery. In addition, no additional and in particular electrical heating elements are provided and required for heating the battery, so that the weight, cost and space requirements can be kept particularly low.

Hintergrund der Erwärmung der Batterie ist, dass die thermische Leistung und somit die Wärmeverluste eines jedes ohmschen Widerstands, insbesondere auch parasitärer Widerstände wie Kabel und die Batteriezellen selbst, über die Formel Pth = I2 × R berechnet werden können. Dabei bezeichnet Pth die thermische Leistung beziehungsweise die Wärmeverluste und R den ohmschen Widerstand.Background of the heating of the battery is that the thermal performance and thus the heat losses of each ohmic resistance, in particular also parasitic resistances such as cables and the battery cells themselves, can be calculated by the formula P th = I 2 × R. In this case, P th denotes the thermal power or the heat losses and R the ohmic resistance.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Temperatur der Batterie mittels wenigstens eines Temperatursensors erfasst. Dadurch steht die aktuelle Temperatur der Batterie zur Verfügung, so dass die Batterie besonders bedarfsgerecht beheizt werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, the temperature of the battery is detected by means of at least one temperature sensor. As a result, the current temperature of the battery is available, so that the battery can be heated especially needs.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperatur der Batterie mittels eines Modells berechnet wird. Das Modell bildet physikalische Eigenschaften der Batterie ab und ist beispielsweise in einer Speichereinrichtung einer Recheneinrichtung, insbesondere in Form eines Steuergeräts, gespeichert. Bei dem Modell handelt es sich insbesondere um ein thermisches Modell, mittels welchem die Temperatur der Batterie, insbesondere der Batteriezellen, zeitnah berechnet werden kann.Another embodiment is characterized in that the temperature of the battery is calculated by means of a model. The model maps physical properties of the battery and is stored, for example, in a memory device of a computing device, in particular in the form of a control device. The model is in particular a thermal model by means of which the temperature of the battery, in particular of the battery cells, can be calculated in a timely manner.

Um die Temperatur mittels des Modells besonders präzise berechnen zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die mittels des Modells berechnete Temperatur anhand wenigstens einer erfassten Temperatur verifiziert wird, welche mittels wenigstens eines Temperatursensors erfasst wird. Mit anderen Worten ist es möglich, das thermische Modell insbesondere in vorgegebenen Zeitabständen mithilfe von Temperatursensoren, welche auch als Thermosensoren bezeichnet werden, zu verifizieren und dadurch bedarfsweise zu eichen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, mithilfe weniger Thermosensoren jeweilige Temperaturen der Batteriezellen, das heißt sogenannte Zelltemperaturen eines komplexen Gebildes aus einer Vielzahl von Einzelzellen zu bestimmen und darauf basierend die Batteriezellen zustandsabhängig mit Strom, insbesondere zeitbegrenzt, zu belasten. Hierdurch ist es möglich, die jeweiligen Batteriezellen in Abhängigkeit von der Temperatur auszuwählen beziehungsweise zu entkoppeln und somit auszuschließen beziehungsweise abzuschalten. In order to be able to calculate the temperature particularly precisely by means of the model, it is preferably provided that the temperature calculated by means of the model is verified by means of at least one detected temperature which is detected by means of at least one temperature sensor. In other words, it is possible to verify the thermal model, in particular at predetermined time intervals by means of temperature sensors, which are also referred to as thermal sensors, and thereby to calibrate them as required. As a result, it is possible, for example, with the aid of a few thermal sensors to determine respective temperatures of the battery cells, that is to say so-called cell temperatures of a complex structure of a multiplicity of individual cells and, based thereon, to load the battery cells state-dependent with current, in particular time-limited. This makes it possible to select or decouple the respective battery cells as a function of the temperature and thus exclude or switch off.

Zur Realisierung der gezielten Auswahl und Abschaltung der Batteriezellen sind diese beispielsweise mit Schaltern versehen, welche als Einzelzellschalter ausgebildet sind. Durch Öffnen eines jeweiligen der Schalter wird die dem geöffneten Schalter zugeordnete Batteriezelle von den übrigen Batteriezellen, deren Schalter beispielsweise geschlossen sind, entkoppelt und dadurch von dem Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgeschlossen, das heißt abgeschaltet. Durch Schließen des Schalters wird die dem geschlossenen Schalter zugeordnete Batteriezelle ausgewählt und in der Folge zum Bereitstellen der elektrischen Leistung genutzt. Beispielsweise wird die jeweilige Batteriezelle durch Öffnen des Schalters elektrisch von einer Leitung und somit beispielsweise dem elektrischen Verbraucher getrennt. Durch Schließen des Schalters wird die Batteriezelle mit der Leitung und somit beispielsweise mit dem elektrischen Verbraucher elektrisch verbunden, so dass die zum geschlossenen Schalter gehörende Batteriezelle genutzt wird, um die erforderliche beziehungsweise angeforderte elektrische Leistung bereitzustellen.To realize the targeted selection and shutdown of the battery cells they are provided for example with switches, which are designed as a single cell switch. By opening a respective one of the switches, the battery cell assigned to the open switch is decoupled from the remaining battery cells whose switches are closed, for example, and thereby excluded from the provision of the electrical power, that is, switched off. By closing the switch, the battery cell associated with the closed switch is selected and subsequently used to provide the electrical power. For example, the respective battery cell is electrically separated by opening the switch of a line and thus, for example, the electrical load. By closing the switch, the battery cell is electrically connected to the line and thus, for example, to the electrical load, so that the battery cell associated with the closed switch is used to provide the required or requested electrical power.

Werden mehrere der Batteriezellen durch Schließen der jeweiligen Schalter miteinander gekoppelt und demzufolge zum Bereitstellen der elektrischen Leistung genutzt, so bilden die miteinander gekoppelten und zum Bereitstellen der elektrischen Leistung genutzten Batteriezellen einen Verbund, welcher auch als Zellverbund bezeichnet wird. Diejenigen der Batteriezellen, deren Schalter geöffnet sind, sind von dem Zellverbund entkoppelt, das heißt aus dem Zellverbund herausgenommen und können nicht zum Bereitstellen der geforderten elektrischen Leistung beitragen.If a plurality of the battery cells are coupled to one another by closing the respective switches and are therefore used to provide the electrical power, the battery cells coupled to one another and used to provide the electrical power form a composite, which is also referred to as a cell combination. Those of the battery cells whose switches are open are decoupled from the cell network, that is, removed from the cell network and can not contribute to the provision of the required electrical power.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn als die Batterie eine Traktionsbatterie eines Kraftwagens, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybrid-Fahrzeugs, verwendet wird. Eine solche Traktionsbatterie ist üblicherweise hohen Temperaturschwankungen unterworfen, wobei die Traktionsbatterie mittels des Verfahrens effektiv beheizt und somit in ihrem vorteilhaften Betriebstemperaturbereich gehalten werden kann.Finally, it has proven to be particularly advantageous if a traction battery of a motor vehicle, in particular an electric vehicle or a hybrid vehicle, is used as the battery. Such a traction battery is usually subjected to high temperature fluctuations, wherein the traction battery can be effectively heated by the method and thus kept in its advantageous operating temperature range.

Zur Realisierung eines besonders vorteilhaften Heizverhaltens kann vorgesehen sein, dass das Abschalten der jeweiligen Batteriezellen in Abhängigkeit von Unterschieden in zellindividuellen Innenwiderständen der Batteriezellen und/oder in Abhängigkeit von unterschiedlichen maximalen Stromstärken der jeweiligen Batteriezellen erfolgt. Dabei werden beispielsweise stets diejenigen der Batteriezellen abgeschaltet, die am wenigsten Wärmeleistung in das Gesamtsystem, das heißt die Batterie, eintragen können. Sollten besonders heizfähige Batteriezellen, das heißt solche Batteriezellen, die besonders hohe Wärmeleistungen in das System eintragen können, darüber hinaus für den normalen Fahrbetrieb eher schlecht geeignet sein, so können diese heizfähigen jedoch für den normalen Fahrbetrieb ungeeigneten Batteriezellen nach dem Ende einer Aufheizphase durch Öffnen der jeweiligen Einzelzellschalter wieder abgeschaltet werden.In order to realize a particularly advantageous heating behavior, it may be provided that the switching off of the respective battery cells takes place as a function of differences in cell-specific internal resistances of the battery cells and / or as a function of different maximum current intensities of the respective battery cells. In this case, for example, those of the battery cells are always switched off, which can enter the least heat output in the overall system, that is, the battery. If particularly heatable battery cells, that is, those battery cells that can register particularly high heat outputs in the system, beyond that are rather poorly suited for normal driving, then these heatable but unsuitable for normal driving battery cells after the end of a heating phase by opening the respective individual cell switch are switched off again.

Durch Schließen der jeweiligen Schalter werden die ausgewählten und miteinander gekoppelten Batteriezellen seriell miteinander verbunden, das heißt in Reihe zueinander geschaltet, wobei die Batteriezellen beispielsweise einen Zellstapel bilden. Durch Öffnen der Schalter werden die entsprechend zugehörigen Batteriezellen mit einem Bypass geschaltet und somit aus dem genannten Zellverbund ausgenommen. Die abgeschaltete Batteriezelle ist somit nicht an der Leistungsabgabe beteiligt und die elektrische Spannung des Zellverbunds insgesamt sinkt um die jeweilige Spannung der abgeschalteten Batteriezelle. Fordert der elektrische Verbraucher eine definierte elektrische Leistung, so wird diese nach dem oben genannten Gesetz P = U × I bei gesenkter elektrischer Spannung mit gesteigertem Strom, das heißt mit einer gesteigerten Stromstärke kompensiert, welche zum Erwärmen der Batterie genutzt wird.By closing the respective switches, the selected and mutually coupled battery cells are connected in series with each other, that is, connected in series with each other, wherein the battery cells form, for example, a cell stack. By opening the switch, the corresponding associated battery cells are switched to a bypass and thus excluded from the said cell network. The disconnected battery cell is thus not involved in the power output and the electrical voltage of the cell assembly decreases overall by the respective voltage of the disconnected battery cell. If the electrical load requires a defined electrical power, then it is compensated according to the above-mentioned law P = U × I at reduced voltage with increased current, that is with an increased current, which is used for heating the battery.

Zur Erfindung gehört auch eine Batterie, insbesondere für einen Kraftwagen, mit einer Mehrzahl von Batteriezellen zum Bereitstellen einer vorgebbaren elektrischen Leistung, mit welcher wenigstens ein elektrischer Verbraucher betreibbar ist. Die Batterie umfasst eine Schaltungsanordnung, welche zum Erwärmen der Batterie dazu ausgebildet ist, wenigstens eine erste Teilmenge der Batteriezellen zum Bereitstellen der elektrischen Leistung auszuwählen und wenigstens eine zweite Teilmenge der Batteriezellen von der ersten Teilmenge zu entkoppeln und dadurch von dem Bereitstellen der elektrischen Leistung auszuschließen, derart, dass sich die höchstmögliche, jedoch unterhalb eines für die Temperatur der Batterie vorgesehenen Maximalwerts verbleibende Stromstärke zum Bereitstellen der elektrischen Leistung einstellt. Mit anderen Worten ist die Batterie zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batterie anzusehen und umgekehrt.The invention also includes a battery, in particular for a motor vehicle, having a plurality of battery cells for providing a predefinable electrical power with which at least one electrical load can be operated. The battery comprises a circuit arrangement, which is designed to heat the battery to select at least a first subset of the battery cells for providing the electrical power and at least a second subset of To decouple battery cells from the first subset and thereby exclude from providing the electrical power, such that adjusts the maximum possible, but below a provided for the temperature of the battery maximum value remaining current to provide the electrical power. In other words, the battery is designed to carry out the method according to the invention. Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the battery according to the invention and vice versa.

Schließlich gehört zur Erfindung auch ein Kraftwagen, welcher beispielsweise als Elektrofahrzeug oder Hybrid-Fahrzeug ausgebildet ist und wenigstens eine erfindungsgemäße Batterie beziehungsweise wenigstens eine Batterie umfasst, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Batterie ist dabei vorzugsweise als Traktionsbatterie ausgebildet und dient zum Versorgen wenigstens eines elektrischen Verbrauchers in Form einer elektrischen Maschine, welche als Traktionsmaschine ausgebildet ist, mittels welcher der Kraftwagen elektrisch angetrieben werden kann.Finally, the invention also includes a motor vehicle, which is designed for example as an electric vehicle or hybrid vehicle and at least one battery according to the invention or at least one battery comprises, which is designed to carry out the method according to the invention. The battery is preferably designed as a traction battery and is used to supply at least one electrical load in the form of an electric machine, which is designed as a traction machine, by means of which the motor vehicle can be electrically driven.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer Batterie, insbesondere für einen Kraftwagen, mit einer Mehrzahl von Batteriezellen zum Bereitstellen einer vorgebbaren elektrischen Leistung, mit welcher wenigstens ein elektrischer Verbraucher betrieben wird, wobei mittels einer Schaltungsanordnung der Batterie die Batteriezellen bedarfsweise derart miteinander gekoppelt oder voneinander entkoppelt werden, dass sich eine besonders hohe Stromstärke zum Erwärmen der Batterie einstellt.The drawing shows in the single FIGURE is a schematic representation of a battery, in particular for a motor vehicle, with a plurality of battery cells for providing a predetermined electrical power, with which at least one electrical load is operated, wherein by means of a circuit arrangement of the battery, the battery cells as needed coupled together or decoupled from each other that sets a particularly high current for heating the battery.

Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine Batterie in Form einer Traktionsbatterie eines beispielsweise als Elektrofahrzeug oder Hybrid-Fahrzeug ausgebildeten Kraftwagens, insbesondere in Form eines Personenkraftwagens. Der Kraftwagen umfasst wenigstens eine elektrische Maschine in Form einer Traktionsmaschine, mittels welcher der Kraftwagen elektrisch angetrieben werden kann. Die Traktionsmaschine ist ein elektrischer Verbraucher, welcher mit einer vorgebbaren elektrischen Leistung betrieben wird, wobei diese elektrische Leistung von der Traktionsbatterie bereitgestellt wird. Die elektrische Leistung, das heißt eine Leistungsaufnahme der Traktionsmaschine kann während des Betriebs, insbesondere beispielsweise bei Verzögerungen und Beschleunigungsvorgängen stark schwanken.The single FIGURE shows a schematic representation of a battery in the form of a traction battery of a trained example as an electric vehicle or hybrid vehicle motor vehicle, especially in the form of a passenger car. The motor vehicle comprises at least one electric machine in the form of a traction machine, by means of which the motor vehicle can be electrically driven. The traction machine is an electrical load which is operated with a predeterminable electrical power, this electric power being provided by the traction battery. The electrical power, that is a power consumption of the traction machine can fluctuate greatly during operation, in particular, for example, during delays and acceleration events.

Die Batterie (Traktionsbatterie) umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen 12a–c, wobei vorliegend drei Batteriezellen 12a–c vorgesehen sind. Selbstverständlich ist es möglich, dass die Batterie eine geringere Anzahl oder eine wesentliche größere Anzahl an Batteriezellen aufweist. Die Batterie weist ferner eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Schaltungsanordnung auf, welche jeweilige, zur jeweiligen Batteriezelle 12a–c in Reihe angeordnete Schalter SW1 sowie jeweilige, parallel zur jeweiligen Batteriezelle 12a–c angeordnete Schalter SW2 und Steuereinrichtungen 14 umfasst. Mit anderen Worten ist der jeweilige Schalter SW1 in Reihe zur jeweils zugehörigen Batteriezelle 12a–c angeordnet, wobei der jeweilige Schalter SW2 parallel zur jeweilig zugehörigen Batteriezelle 12a–c angeordnet ist. Die jeweilige Steuereinrichtung 14 dient dabei zum Schalten des jeweiligen Schalters SW1 und SW2. Die Schalter SW1 und/oder SW2 können hierbei beispielsweise als Feldeffekttransistoren und/oder als Bipolartransistoren, insbesondere mit isolierter Gate-Elektrode, ausgebildet sein. Durch jeweiliges Öffnen des ersten Schalters SW1 und Schließen des zugehörigen Schalters SW2 kann die jeweilige Batteriezelle 12a–c überbrückt werden und somit vom restlichen System, das heißt von den übrigen Batteriezellen 12a–c entkoppelt werden. Diese jeweilige Anordnung der Batteriezellen 12a–c mit sogenannter Ein-Zellen-Topologie ermöglicht ein separates Zu- und Abschalten der einzelnen Batteriezellen 12a–c, um beispielsweise die jeweiligen Batteriezellen 12a–c vor einer Beschädigung zu schützen, falls diese sich für einen Betrieb der jeweiligen Batteriezelle 12a–c in einem ungeeigneten Zustand befinden.The battery (traction battery) includes a plurality of battery cells 12a C, wherein present three battery cells 12a -C are provided. Of course, it is possible that the battery has a smaller number or a significantly larger number of battery cells. The battery also has a whole 10 designated circuit arrangement, which respective, the respective battery cell 12a C arranged in series switch SW1 and respective, parallel to the respective battery cell 12a C switch SW2 and control devices 14 includes. In other words, the respective switch SW1 is in series with the respectively associated battery cell 12a C, wherein the respective switch SW2 parallel to the respective associated battery cell 12a -C is arranged. The respective control device 14 serves to switch the respective switch SW1 and SW2. The switches SW1 and / or SW2 can in this case be designed, for example, as field-effect transistors and / or as bipolar transistors, in particular with an insulated gate electrode. By respectively opening the first switch SW1 and closing the associated switch SW2, the respective battery cell 12a -C are bridged and thus from the rest of the system, that is from the other battery cells 12a -C are decoupled. This particular arrangement of the battery cells 12a -C with so-called one-cell topology allows separate switching on and off of the individual battery cells 12a -C, for example, the respective battery cells 12a -C to protect against damage, if this is for operation of the respective battery cell 12a -C are in an inappropriate state.

Die Batterie weist einen Betriebstemperaturbereich auf, in welchem ein optimaler Betrieb der Batterie im Sinne einer maximalen Leistungs- und Energieausnutzung bei minimaler Lebensdauerschädigung möglich ist. Es ist somit wünschenswert, die Batterie in diesem für sie optimalen Betriebstemperaturbereich zu betreiben. Aufgrund der Verwendung der Batterie in einem Kraftwagen ist die Batterie jedoch hohen Temperaturschwankungen unterworfen, so dass die Batterie besonders geringen Außentemperaturen unterworfen sein und demzufolge besonders geringe Temperaturen aufweisen kann, welche deutlich unterhalb des vorteilhaften Betriebstemperaturbereichs liegen. Dabei ist es wünschenswert, die Batterie zu erwärmen beziehungsweise zu beheizen, um die Batterie in den vorteilhaften Betriebstemperaturbereich zu bringen und dort auch bei geringen Außentemperaturen zu halten.The battery has an operating temperature range in which an optimal operation of the battery in the sense of maximum power and energy utilization with minimal lifetime damage is possible. It is thus desirable to operate the battery in this optimum operating temperature range. Due to the use of the battery in a motor vehicle, however, the battery is subject to high temperature fluctuations, so that the battery may be subjected to particularly low outside temperatures and consequently may have particularly low temperatures, which are well below the advantageous operating temperature range. It is desirable to heat or heat the battery, to bring the battery in the advantageous operating temperature range and keep it there even at low outdoor temperatures.

Um nun eine besonders effektive Erwärmung der Batterie auf besonders einfache, kosten-, bauraum- und gewichtsgünstige Weise zu realisieren, ist ein Verfahren zum Erwärmen der Batterie vorgesehen, in dessen Rahmen die Batterie eine aktuelle Temperatur aufweist. Die aktuelle Temperatur der Batterie wird beispielsweise mittels wenigstens eines Temperatursensors erfasst und/oder mittels eines Modells berechnet, wobei das Modell beispielsweise in einer Speichereinrichtung eines Steuergeräts zum Regeln und/oder Steuern der Batterie gespeichert ist. Dabei wird die Temperatur anhand des Modells mittels des Steuergeräts berechnet.In order to realize a particularly effective heating of the battery in a particularly simple, cost, space and weight-favorable manner, a method for heating the battery is provided, in the context of which the battery has a current temperature. The current temperature of the battery is detected, for example, by means of at least one temperature sensor and / or calculated by means of a model, wherein the model is stored for example in a memory device of a control device for controlling and / or controlling the battery. The temperature is calculated on the basis of the model by means of the control unit.

Im Rahmen des Verfahrens stellt die Batterie die vorgebbare elektrische Leistung bereit, mit welcher die Traktionsmaschine betrieben wird, wobei diese elektrische Leistung schwanken kann.In the context of the method, the battery provides the specifiable electrical power with which the traction machine is operated, wherein this electrical power can fluctuate.

Im Rahmen des Verfahrens wird mittels der Schaltungsanordnung 10 durch entsprechendes Öffnen und Schließen der Schalter SW1 und SW2 wenigstens eine erste Teilmenge der Batteriezellen 12a–c zum Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgewählt, wobei die ausgewählten Batteriezellen 12a–c in Reihe zueinander geschaltet werden. Ferner wird im Rahmen des Verfahrens wenigstens eine von der ersten Teilmenge unterschiedliche, zweite Teilmenge der Batteriezellen 12a–c von der ersten Teilmenge entkoppelt und dadurch von dem Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgeschlossen. Mit anderen Worten wird die zweite Teilmenge abgeschaltet, so dass die zur zweiten Teilmenge gehörenden Batteriezellen 12a–c nicht bei der Bereitstellung der elektrischen Leitung mitwirken. Die ausgewählten, miteinander gekoppelten und in Reihe zueinander geschalteten Batteriezellen 12a–c der ersten Teilmenge bilden einen Zellverbund, von welchem die ausgeschlossenen Batteriezellen 12a–c entkoppelt sind. Dieses Auswählen und Ausschließen der jeweiligen Batteriezellen 12a–c wird mittels der Schaltungsanordnung 10 derart durchgeführt, dass sich die höchstmögliche, jedoch unterhalb eines für die aktuelle Temperatur der Batterie vorgesehenen Maximalwerts verbleibende Stromstärke zum Bereitstellen der elektrischen Leistung einstellt.In the context of the method is by means of the circuit arrangement 10 by corresponding opening and closing of the switches SW1 and SW2 at least a first subset of the battery cells 12a C selected for providing the electrical power, wherein the selected battery cells 12a -C are connected in series with each other. Furthermore, in the context of the method, at least one second subset of the battery cells that is different from the first subset is used 12a Decoupled from the first subset and thereby excluded from providing the electrical power. In other words, the second subset is switched off, so that the battery cells belonging to the second subset 12a -C do not cooperate in providing the electrical line. The selected, coupled and connected in series with each other battery cells 12a -C of the first subset form a cell composite, of which the excluded battery cells 12a -C are decoupled. This selecting and excluding the respective battery cells 12a -C is determined by means of the circuit arrangement 10 is performed such that the highest possible, but below a maximum value provided for the current temperature of the battery maximum current value adjusts to provide the electrical power.

Das Verfahren wird anhand eines folgenden Beispiels genauer erläutert: In dem Beispiel umfasst die Traktionsbatterie 100 Batteriezellen, welche eine jeweilige elektrische Spannung von 3,7 Volt aufweisen und jeweils maximal 200 Ampere Strom bereitstellen können. Diese maximale Stromstärke von 200 Ampere kann beziehungsweise darf die jeweiligen Batteriezellen bereitstellen, wenn die Temperatur der Batterie beziehungsweise Batteriezellen in dem Betriebstemperaturbereich liegt, so dass es beim Bereitstellen von 200 Ampere Strom nicht zu unerwünschten Schädigungen der jeweiligen Batteriezellen kommt. Aktuell weist die Batterie jedoch eine Temperatur von beispielsweise minus 10 Grad Celsius auf. Dieser Temperatur von minus 10 Grad Celsius ist ein Maximalwert von 10 Ampere zugeordnet. Dies bedeutet, dass die jeweilige Batteriezelle, welche minus 10 Grad Celsius aufweist, maximal 10 Ampere Strom bereitstellen kann und darf, ohne beschädigt zu werden.The method is explained in more detail by means of an example below: In the example, the traction battery comprises 100 Battery cells, which have a respective electrical voltage of 3.7 volts and can provide a maximum of 200 amps of electricity. This maximum current of 200 amperes may or may not provide the respective battery cells when the temperature of the battery or battery cells is in the operating temperature range, so that there is no unwanted damage to the respective battery cells when providing 200 amps of current. Currently, however, the battery has a temperature of, for example, minus 10 degrees Celsius. This temperature of minus 10 degrees Celsius is associated with a maximum value of 10 amps. This means that the respective battery cell, which has minus 10 degrees Celsius, can provide a maximum of 10 amperes of current and may, without being damaged.

Auch der übrige Kraftwagen, insbesondere die Traktionsmaschine, weist eine Temperatur von minus 10 Grad Celsius auf. In dem Beispiel fordert die Traktionsmaschine zunächst für eine Dauer von zwei Sekunden eine elektrische Leistung von 3700 Watt an, woraufhin die Traktionsmaschine für weitere zwei Sekunden eine elektrische Leistung von 1850 Watt anfordert. Diese jeweilige elektrische Leistung ist von der Traktionsbatterie bereitzustellen.The rest of the car, especially the traction machine, has a temperature of minus 10 degrees Celsius. In the example, the traction machine initially requires 3700 watts of electrical power for a period of two seconds, after which the traction machine requests an electrical power of 1850 watts for another two seconds. This particular electrical power is to be provided by the traction battery.

Bei einer jeweiligen Zellspannung von 3,7 Volt bedeutet dies, dass in den ersten zwei Sekunden alle Batteriezellen eingeschaltet werden müssen, so dass mittels der Schaltungsanordnung 10 alle Batteriezellen ausgewählt und dabei in Reihe zueinander geschaltet werden. Dadurch stellt die Batterie über ihre Batteriezellen eine elektrische Leistung von 3700 Watt bereit, was sich aus einer Multiplikation der 100 Batteriezellen mit der jeweiligen Zellspannung von 3,7 Volt und den jeweiligen Maximalwert von 10 Ampere bei minus 10 Grad Celsius ergibt. In den auf die ersten zwei Sekunden folgenden, weiteren zwei Sekunden könnte die halbierte Leistung durch eine Halbierung der Stromstärke oder der Spannung oder einer Mischung aus beiden Reduktionen bereitgestellt werden. Wird die elektrische Spannung über Abschaltung mehrerer Batteriezellen halbiert und der elektrische Strom somit konstant bei 10 Ampere gehalten, ist gemäß der Formel Pth = I2 × R die thermische Verlustleistung viermal so groß wie bei einer Halbierung der Stromstärke auf 5 Ampere. In der genannten Formel bezeichnet Pth die thermische Verlustleistung beziehungsweise die Wärmeverluste, wobei I die Stromstärke und R den elektrischen Widerstand bezeichnet.At a respective cell voltage of 3.7 volts, this means that in the first two seconds all battery cells must be turned on, so that by means of the circuitry 10 all battery cells are selected and switched to each other in series. As a result, the battery provides an electrical power of 3700 watts via its battery cells, which results from a multiplication of the 100 battery cells with the respective cell voltage of 3.7 volts and the respective maximum value of 10 amps at minus 10 degrees Celsius. In the second two seconds following the first two seconds, the halved power could be provided by halving the current or voltage or a mixture of both reductions. If the electrical voltage is halved by switching off several battery cells and the electric current is thus kept constant at 10 amperes, according to the formula P th = I 2 × R, the thermal power dissipation is four times as high as when the current is halved to 5 amperes. In the above formula, P th denotes the thermal power loss or the heat losses, where I denotes the current intensity and R the electrical resistance.

Anhand des Beispielsweise ist erkennbar, dass beispielsweise während einer Warmlaufphase der Batterie die Batteriezellen mittels der Schaltungsanordnung 10 und insbesondere mittels der Einzelzellschalter darstellenden Schalter SW1 und SW2 derart geschaltet werden, dass die von der Traktionsmaschine beziehungsweise den elektrischen Verbrauchern insgesamt angefordert und von der Batterie bereitzustellende elektrische Leistung über eine entsprechend der temperaturabhängigen Stromgrenzen maximierten Stromstärke bereitgestellt wird. Dadurch wird die jeweilige zelleigene Abwärme maximiert und kann als Heizwärme genutzt werden, um die Batteriezellen und somit die Batterie insgesamt zu erwärmen. Somit kann der Einsatz von zusätzlichen Heizsystemen wie beispielsweise elektrischen Heizelementen vermieden werden. Mit anderen Worten ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass die Batteriezellen mittels der Schaltungsanordnung 10 derart ausgewählt und abgeschaltet werden, dass die von der Batterie bereitgestellte Stromstärke, welche zum Bereitstellen der elektrischen Leistung insgesamt erforderlich ist, dem genannten Maximalwert der Stromstärke entspricht oder möglichst nahe an diesem Maximalwert liegt, ohne jedoch den Maximalwert zu überschreiten, so dass Schädigungen der Batteriezellen vermieden werden können.By way of example, it can be seen that, for example, during a warm-up phase of the battery, the battery cells by means of the circuit arrangement 10 and switches SW1 and SW2, in particular by means of the individual cell switches, are switched in such a way that the electrical power requested by the traction machine or the electrical consumers and supplied by the battery is supplied via a current strength maximized in accordance with the temperature-dependent current limits. As a result, the respective cell's own waste heat maximizes and can be used as heating heat to heat the battery cells and thus the battery as a whole. Thus, the use of additional heating systems such as electric heating elements can be avoided. In other words, it is provided in the context of the method that the battery cells by means of the circuit arrangement 10 be selected and turned off so that the current provided by the battery, which is required to provide the electrical power, the said maximum value of the current equal to or as close as possible to this maximum value, but without exceeding the maximum value, so that damage to the battery cells can be avoided.

Eine optimierte Belastung der Batteriezellen mit bedarfsabhängiger Einzel-Zellabschaltung kann bei einer optionalen zusätzlichen oder eigenständigen Temperaturüberwachung mittels thermischer Simulation der Batterie, insbesondere der Batteriezellen, erzielt werden. Mittels Modellkorrektur an definierten Temperatursensoren kann das Modell dem aktuellen realen Zustand nachgeführt werden. Mit anderen Worten ist es hierbei möglich, die mittels des Modells berechnete Temperatur anhand wenigstens einer erfassten Temperatur zu verifizieren, welche mittels wenigstens eines Temperatursensors an wenigstens einer vorgebbaren Stelle der Batterie erfasst wird. Dadurch kann die Temperatur der Batterie besonders präzise berechnet werden, so dass die Batterie bedarfsgerecht und einfache Weise ohne zusätzliche elektrische Heizelemente beheizt werden kann.An optimized load of the battery cells with demand-dependent individual cell shutdown can be achieved with an optional additional or independent temperature monitoring by means of thermal simulation of the battery, in particular of the battery cells. Using model correction at defined temperature sensors, the model can be tracked to the current real state. In other words, it is possible in this case to verify the temperature calculated by the model based on at least one detected temperature, which is detected by means of at least one temperature sensor at least one predeterminable point of the battery. Thereby, the temperature of the battery can be calculated very precisely, so that the battery can be heated as needed and simple way without additional electrical heating elements.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013203320 A1 [0008] DE 102013203320 A1 [0008]

Claims (7)

Verfahren zum Erwärmen einer eine Mehrzahl von Batteriezellen (12a–c) umfassenden und eine Temperatur aufweisenden Batterie, welche eine vorgebbare elektrische Leistung bereitstellt, mit welcher wenigstens ein elektrischer Verbraucher betrieben wird, wobei mittels einer Schaltungsanordnung (10) der Batterie wenigstens eine erste Teilmenge der Batteriezellen (12a–c) zum Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgewählt und wenigstens eine zweite Teilmenge der Batteriezellen (12a–c) von der ersten Teilmenge entkoppelt und dadurch von dem Bereitstellen der elektrischen Leistung ausgeschlossen wird, derart, dass sich die höchstmögliche, jedoch unterhalb eines für die Temperatur der Batterie vorgesehenen Maximalwerts verbleibende Stromstärke zum Bereitstellen der elektrischen Leistung einstellt.Method for heating one of a plurality of battery cells ( 12a -C) comprising a battery having a temperature and providing a predetermined electrical power, with which at least one electrical load is operated, wherein by means of a circuit arrangement ( 10 ) of the battery at least a first subset of the battery cells ( 12a C) is selected for providing the electrical power and at least a second subset of the battery cells ( 12a C) is decoupled from the first subset and thereby excluded from providing the electrical power, such that the highest possible, but below a predetermined maximum temperature for the battery battery current value for providing the electrical power sets. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Batterie mittels wenigstens eines Temperatursensors erfasst wird.A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the battery is detected by means of at least one temperature sensor. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Batterie mittels eines Modells berechnet wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the temperature of the battery is calculated by means of a model. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des Modells berechnete Temperatur anhand wenigstens einer erfassten Temperatur verifiziert wird, welche mittels wenigstens eines Temperatursensors erfasst wird.A method according to claim 3, characterized in that the temperature calculated by means of the model is verified by means of at least one detected temperature, which is detected by means of at least one temperature sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als die Batterie eine Traktionsbatterie eines Kraftwagens, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybrid-Fahrzeugs, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a traction battery of a motor vehicle, in particular an electric vehicle or a hybrid vehicle, is used as the battery. Batterie, insbesondere für einen Kraftwagen, mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (12a–c) zum Bereitstellen einer vorgebbaren elektrischen Leistung, mit welcher wenigstens ein elektrischer Verbraucher betreibbar ist, und mit einer Schaltungsanordnung (10), welche zum Erwärmen der Batterie dazu ausgebildet ist, wenigstens eine erste Teilmenge der Batteriezellen (12a–c) zum Bereitstellen der elektrischen Leistung auszuwählen und wenigstens eine zweite Teilmenge der Batteriezellen (12a–c) von der ersten Teilmenge zu entkoppeln und dadurch von dem Bereitstellen der elektrischen Leistung auszuschließen, derart, dass sich die höchstmögliche, jedoch unterhalb eines für die Temperatur der Batterie vorgesehenen Maximalwerts verbleibende Stromstärke zum Bereitstellen der elektrischen Leistung einstellt.Battery, in particular for a motor vehicle, having a plurality of battery cells ( 12a C) for providing a predefinable electrical power, with which at least one electrical load can be operated, and with a circuit arrangement ( 10 ), which is designed to heat the battery to at least a first subset of the battery cells ( 12a C) for selecting the electrical power and selecting at least a second subset of the battery cells ( 12a C) decoupling from the first subset and thereby precluding the provision of the electrical power, such that the maximum possible current value remaining below a maximum value provided for the temperature of the battery is set to provide the electrical power. Kraftwagen, mit wenigstens einer Batterie nach Anspruch 6, welche zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.A motor vehicle with at least one battery according to claim 6, which is designed to carry out the method according to one of claims 1 to 5.
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