DE102014212451A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Erfassungseinrichtung (10), welche dazu ausgelegt ist, Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers zu erfassen; eine Rechnereinrichtung (20), welche dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen einen Alterungszustand des elektrischen Energiespeichers zu ermitteln; und eine Steuerungseinrichtung (30), welche dazu ausgelegt ist, basierend auf einem Vergleich des ermittelten Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers mit einem Wertekorridor der abgespeicherten Alterungszustandsprofile eine Leistungsaufnahme und/oder eine Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers.
- Technischer Hintergrund
- Batterie-Management-Systeme und Batteriemodule sowie Batteriesysteme und hybridelektrische Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt. Beispielsweise werden Batterie-Management-Systeme zur Überwachung und Regelung einzelner Batteriezellen oder Batteriemodule einer Batterie verwendet.
- Die Batterien können zum Beispiel Antriebsenergie für zumindest teilweise oder vollständig elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge oder Betriebsenergie für stationäre Anlagen, wie etwa Windkraftanlagen, bereitstellen.
- Die
DE 10 2012 214 091 A1 beschreibt ein Batterie-Management-System, ein Batteriemodul, ein Batteriesystem und ein entsprechendes Kraftfahrzeug. - Offenbarung der Erfindung
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Batterie-Management-System für einen elektrischen Energiespeicher bereitzustellen.
- Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
- Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Erfassungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers zu erfassen; eine Rechnereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Betriebsdaten (und ggf. auch anhand von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen) einen Alterungszustand des elektrischen Energiespeichers zu ermitteln; und eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, basierend auf einem Vergleich des ermittelten Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers mit einem Wertekorridor von abgespeicherten Alterungszustandsprofile eine Leistungsaufnahme oder eine Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen. Der Wertekorridor kann eine Obergrenze und eine Untergrenze des Alterungszustands (SOH) umfassen, wobei die Grenzen sich abhängig von der Zeit oder abhängig von der Lastzyklenzahl ändern. Dadurch wird die Lebensdauer in vorgegebenen Grenzen gehalten, wobei zur Manipulation der Lebensdauer bzw. des Verlaufs des Alterungszustands die Leistungsaufnahme bzw. -abgabe begrenzt wird, temporär begrenzt wird und/oder eine derartige Begrenzung zumindest temporär teilweise oder vollständig aufgehoben wird. Das Einführen der Begrenzung und deren Aufhebung haben direkten Einfluss auf den Verlauf der Alterung, wodurch dieser Verlauf gesteuert bzw. manipuliert wird. Das Einführen der Begrenzung, und deren vollständige oder teilweise Aufhebung können sich wiederholen, um den Verlauf des Alterungszustands innerhalb des Wertekorridors bzw. unterhalb der Obergrenze und oberhalb der Untergrenze zu führen.
- Weiterhin ist beispielsweise eine Beeinflussung der Last-Zyklenanzahl des elektrischen Energiespeichers vorgesehen, sofern dieser Freiheitsgrad möglich ist.
- Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Erfassen von Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers mittels einer Erfassungseinrichtung; Ermitteln eines Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen mittels einer Rechnereinrichtung; und Begrenzen einer Leistungsaufnahme und/oder einer Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers basierend auf einem Vergleich des ermittelten Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers mit einem Wertekorridor der abgespeicherten Alterungszustandsprofile mittels einer Steuerungseinrichtung.
- Mit anderen Worten ausgedrückt, ermöglicht die vorliegende Erfindung vorteilhaft, dass ein Lebenszustand, der sogenannte State of Health (SOH) der Batterie des Fahrzeugs berechnet wird und basierend auf der Berechnung in das Batterie-Management-System, d.h. in die Überwachung und Regelung des nachladbaren Batteriesystems, eingegriffen wird.
- Dadurch kann vorteilhaft ein Alterungsverlauf angestrebt werden, der innerhalb eines vorbestimmten oder vorgebaren Alterungsverlaufskorridor liegt. Vorteilhaft ermöglicht dies die Vermeidung von Hochlastbereichen, insbesondere bei tiefen Temperaturen, etwa Temperaturen unterhalb von 5 °C oder unterhalb von –10 °C.
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, eine Leistungsaufnahme und/oder eine Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen, mit anderen Worten ausgedrückt, somit die elektrische Systemleistung und/oder Zyklenanzahl des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen.
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, ein verbessertes Batterie-Management-System für einen elektrischen Energiespeicher bereitzustellen, welches ein prädiktives Lebensdauer- bzw. Laufzeitmanagement bereitstellt. Eine Begrenzung der Alterungsabnutzung wird durch die Vermeidung von Hoch- und Spitzenbelastungen erreicht.
- Die abgespeicherten Alterungszustandsprofile können prognostizierte oder sonstige per Simulation oder Berechnungen gewonnene Alterungszustandsprofile umfassen.
- Der Begriff „State of Health“ (SOH) oder Alterungszustand ist definiert als Quotient der maximalen entnehmbaren Kapazität und der Nennkapazität eines elektrischen Energiespeichers und beschreibt somit den irreversiblen Kapazitätsverlust bzw. die Alterung einer Zelle. Eine ungebrauchte Zelle hat einen SOH von beispielsweise 100 %. In der Automobilindustrie gilt ein Akku bzw. ein elektrischer Energiespeicher mit 80% SOH oder geringer als nicht mehr geeignet für Elektro- bzw. Hybridelektrofahrzeuge.
- Der Begriff „maximal entnehmbare Kapazität“, wie von der vorliegenden Erfindung verwendet, beschreibt beispielsweise die Ladungsmenge, die von der Zelle bzw. dem elektrischen Energiespeicher im vollständig geladenen Zustand entnommen werden kann. Bei einer neuen Zelle ist die maximal entnehmbare Kapazität gleich einer Nennkapazität der Zelle. Bei fortgeschrittener Alterung wird diese jedoch kleiner. Dieser Effekt kann durch den sogenannten „State of Health“ (SOH) beschrieben werden.
- Der Begriff Kapazität, wie von der vorliegenden Erfindung verwendet, beschreibt eine Kapazität einer Zelle und bezeichnet im Allgemeinen die Ladungsmenge, die von der Zelle gespeichert oder abgegeben werden kann.
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass durch eine Messung der verschiedenen Kenngrößen wie Zellspannung, Zellstrom, maximaler State of Charge, das heißt maximal mögliche Aufladung, maximal entnehmbare Kapazität, Batteriezelleninnenwiderstand, Verlustleistung oder sonstiger Betriebsdaten eine Berechnung des Lebenszustands des elektrischen Energiespeichers vorgenommen werden kann.
- Basierend auf den ermittelten Betriebsdaten kann berechnet werden, welcher qualitative Zustand im Sinne einer zyklischen und/oder einer kalendarischen Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers erreicht ist.
- Dieser qualitative Zustand wird also abhängig von Laufleistung, Nichtbetriebszeit und Lebensalter des elektrischen Energiespeichers unter Betrachtung von den aktuell vorherrschenden Bedingungen wie etwa beispielsweise einer Zelltemperatur oder sonstiger äußeren Einflussfaktoren berechnet.
- Die erfassten Betriebsdaten können mit hinterlegten Kennlinien oder Kennlinienfeldern, d.h. Alterungszustandsprofilen, verglichen werden und basierend auf dieser Referenz kann eine Auslegung des Alterungszustands erfolgen.
- Darauf basierend kann eine Beurteilung des Zustands der Batterie bezogen auf das vorliegende Batterieverhalten oder Nutzungsverhalten über die gesamte Lebenszeit erhoben werden.
- Vorteilhaft ermöglicht die vorliegende Erfindung dadurch, dass festgestellt werden kann, falls der Batteriezustand des elektrischen Energiespeichers sich unter vorgegebenen Referenzwerten befindet, verschiedene Funktionen im Kraftfahrzeug bezogen auf die Leistungsaufnahme und/oder die Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers begrenzt bzw. priorisiert werden.
- Dies ermöglicht vorteilhaft einen direkten Einfluss auf Funktionen, wie zum Beispiel die Skalierung von einer elektrischen Antriebsleistung oder Bordnetzverbraucherleistung vorzunehmen.
- Beispielsweise kann dies vorteilhaft bei Hybridfunktionen des Kraftfahrzeuges vorgenommen werden.
- Dabei werden gezielte Begrenzungen von Strömen zur Verhinderung von thermischen Überlastungen aktiviert, um einer weiteren erhöhten Alterung des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges entgegenzuwirken.
- Die höchste Priorität bei einer beschriebenen Begrenzung haben zum Beispiel Funktionen zur Verbrauchsverminderung des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges. Dies kann vorteilhaft in einer Priorisierungstabelle hinterlegt werden. Die Priorisierung kann aber auch je nach gewünschtem Nutzungsverhalten und je nach vorherrschender Systemarchitektur anders dargestellt werden.
- Bei großen Elektromaschinen in Hybridkraftfahrzeugen ist es vorteilhaft, dass die Batterie Überholvorgänge unterstützt und so eine möglichst leistungsfähige Fahrleistung ermöglicht.
- Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass die Steuerung mit einer Priorisierung, einer Limitierung oder einer Deaktivierung von Funktionen die Batterie bzw. den elektrischen Energiespeicher den Anforderungen entsprechend dimensioniert, so dass die gewährleiste Laufleistung oder Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges erreicht wird.
- Dies ermöglicht vorteilhaft, elektrische Energie einzusparen.
- Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung vorteilhaft, dass Informationen an den Fahrer weitergegeben werden können.
- Der Fahrer kann darauf hingewiesen werden, dass aufgrund einer persönlichen Fahrweise bzw. aufgrund einer Behandlung des Fahrzeugs bezogen auf die Batterie eine erhöhte Alterung der Batterie vorliegt.
- Ferner kann vorteilhaft eine ungefähre Laufleistung statistisch ermittelt werden und dem Fahrer angezeigt werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung dazu ausgelegt ist, als die Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers Daten über eine Modulspannung eines Zellmoduls oder eine Modultemperatur oder einen Modulstrom oder einen Innenwiderstand oder eine Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers oder einen Batteriestrom oder einen Innenwiderstand oder ein Statussignal zu erfassen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgelegt ist, die abgespeicherten Alterungszustandsprofile in Bezug auf eine zyklische Lebensdauer oder eine kalendarische Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers zu verarbeiten.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgelegt ist, in den abgespeicherten Alterungszustandsprofilen vorhandene Referenzwerte über eine Modulspannung eines Zellmoduls, eine Modultemperatur, einen Modulstrom, einen Innenwiderstand eines Zellmoduls, eine Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers, einen Batteriestrom, einen Innenwiderstand des elektrischen Energiespeichers oder ein Statussignal des elektrischen Energiespeichers mit erfassten Werten zu vergleichen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt ist, das Begrenzen der Leistungsaufnahme oder der Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers basierend auf einer Prioritätstabelle vorzunehmen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt ist, das Begrenzen der Leistungsaufnahme oder der Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers basierend auf einem Schwellenwert für eine thermische Belastung des elektrischen Energiespeichers vorzunehmen.
- Eine thermische Belastung kann beispielsweise durch einen Betrieb des elektrischen Energiespeichers außerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches von beispielsweise –10°C bis +50°C gegeben sein.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt ist, das Begrenzen der Leistungsaufnahme oder der Leistungsabgabe wieder aufzuheben oder zu verringern.
- Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
- Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
- Kurze Beschreibung der Figuren
- Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln. Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der Erfindung.
- Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung eines Blockdiagramms eines Verfahrens zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und -
4 eine schematische Darstellung eines Diagramms eines Verlaufs eines Alterungszustands und von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen zur Erläuterung der Erfindung. - Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
- In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
- Die
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. - Eine Vorrichtung
1 umfasst beispielsweise eine Erfassungseinrichtung10 , eine Rechnereinrichtung20 , und eine Steuereinrichtung30 . - Die Erfassungseinrichtung
10 kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers zu erfassen. - Die Rechnereinrichtung
20 kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen einen Alterungszustand des elektrischen Energiespeichers zu ermitteln. - Die abgespeicherten Alterungszustandsprofile können beispielsweise den sogenannten „State of Health“ (SOH) oder den Alterungszustand des elektrischen Energiespeichers charakterisieren über eine Einsatzdauer oder eine Einschaltdauer, ED, des elektrischen Energiespeichers
50 charakterisieren. - Die Steuerungseinrichtung
30 kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, basierend auf einem Vergleich des ermittelten Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers mit einem Wertekorridor der abgespeicherten Alterungszustandsprofile eine Leistungsaufnahme oder eine Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers50 zu begrenzen. - Die Vorrichtung
1 ist beispielsweise mit einem elektrischen Energiespeicher50 gekoppelt. - Die Vorrichtung
1 zur Regelung des Ladezustands des elektrischen Energiespeichers50 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, etwa einem Hybridkraftfahrzeug verwendet werden oder in einem Hybridelektrokraftfahrzeug (englisch hybrid electric vehicle, HEV) verwendet werden, d. h. ein Kraftfahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor und einem weiteren Energiewandler angetrieben wird. - Die
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Als ein erster Verfahrensschritt erfolgt beispielsweise ein Erfassen S1 von Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers mittels einer Erfassungseinrichtung
10 . - Als ein zweiter Verfahrensschritt erfolgt beispielsweise ein Ermitteln S2 eines Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen mittels einer Rechnereinrichtung.
- Als ein dritter Verfahrensschritt erfolgt beispielsweise ein Begrenzen S3 einer Leistungsaufnahme und/oder einer Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers
50 basierend auf einem Vergleichen des ermittelten Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers mit einem Wertekorridor der abgespeicherten Alterungszustandsprofile mittels einer Steuerungseinrichtung30 . - Die Verfahrensschritte können dabei iterativ oder rekursiv und in beliebiger Reihenfolge wiederholt werden.
- Die
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockdiagramms eines Verfahrens zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. - In einem Funktionsblock F1 erfolgt beispielsweise ein Ermitteln eines Ist-Wertes des Alterungszustands, SOH.
- In einem Funktionsblock F2 erfolgt beispielsweise ein Ermitteln eines Soll-Wertes des Alterungszustands, SOH.
- In beispielsweise als Operationsverstärker ausgebildeten Funktionsblöcken F3 und F4 erfolgt beispielsweise ein Vergleichen des Ist-Wertes des Alterungszustands mit dem Soll-Wert des Alterungszustands.
- Mit anderen Worten ausgedrückt, werden ein SOH-Ist-Wert und ein SOH-Soll-Wert von der Steuerungseinrichtung
30 verglichen. Über den Verlauf der Alterung des elektrischen Energiespeichers kann auch ein SOH-Soll-Wert-Korridor mit einem SOH-IST-Wert-Korridor bzw. mit einem SOH-Ist-Wert zu einem aktuellen Zeitpunkt verglichen werden. - Beispielsweise kann durch die Steuerungseinrichtung
30 begrenzend eingegriffen werden kann, etwa wenn der SOH-Ist-Wert die untere SOH-Sollgrenze des SOH-Soll-Wert-Korridors für das aktuelle Alter t des elektrischen Energiespeichers unterschreitet. - Ferner kann beispielsweise durch die Steuerungseinrichtung
30 die Begrenzung wieder aufgehoben werden kann, um eine Überschreitung des SOH-Soll-Korridors durch den aktuell vorherrschenden SOH-Ist-Wert zu vermeiden. - In den Funktionsblöcken F5 und F6 erfolgt beispielsweise ein Begrenzen S3 einer Leistungsaufnahme und/oder einer Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers
50 basierend auf dem ermittelten Alterungszustand des elektrischen Energiespeichers mittels einer Steuerungseinrichtung30 . - Die
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Diagramms eines Verlaufs eines Alterungszustands und von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen zur Erläuterung der Erfindung. - Die
4 zeigt einen kalendarischen Alterungsprozess eines elektrischen Energiespeichers. Ein SOH Schwellenwert von 80 % ist durch die Kennlinie SW1 dargestellt. - Ein Profil des elektrischen Energiespeichers ist beispielsweise durch seinen Alterungszustand bzw. durch sein Alterungszustandsprofil KL1 charakterisiert.
- Das Alterungszustandsprofil KL1 liegt beispielsweise im Wertebereich bzw. Wertekorridor von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen AL1.
- Mit anderen Worten ausgedrückt liegt das Alterungszustandsprofil KL1 innerhalb eines vorbestimmten oder vorgebbaren Wertekorridors von Alterungszustandsprofilen AL1, wobei dies durch das Begrenzen bzw. durch das Aufheben von Begrenzungen durch die Steuerungseinrichtung
30 erreicht wird. - Durch die Regelungsstrategie der Steuerungseinrichtung
30 und die dabei verfolgten Eingriffe in die Begrenzung der Leistungsaufnahme oder -abgabe, d.h. aktivieren oder deaktivieren von Entnahme- oder Abgabemaximallasten, wird beispielsweise weder die obere Grenze, etwa 105 %–85 % SOH, für einen bestimmten Zeitpunkt überschritten noch die untere Grenze, etwa 80 % SOH, des Wertekorridors unterschritten. - Die Steuerungseinrichtung
30 regelt also beispielsweise die Einhaltung eines SOH-Soll-Korridors durch negativen Eingriff, d.h. Leistungsbegrenzung, oder durch einen positiven Eingriff, d.h. Aufheben der Leistungsbegrenzung, in die Abgabeleistung der Batterie bzw. des elektrischen Energiespeichers. - Das Alterungszustandsprofil KL1 umfasst beispielsweis eine Streuung der Messwerte, was auf eine unterschiedliche Alterungsgeschwindigkeit von identisch gelagerten Zellen des elektrischen Energiespeichers zurückzuführen ist.
- Eine obere Grenze bzw. eine maximal erreichbare Alterungsgrenze des Alterungszustandsprofils ist durch die Kennlinie KL2 gegeben.
- Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
- Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt.
- Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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Claims (10)
- Vorrichtung (
1 ) zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers, wobei die Vorrichtung umfasst: – eine Erfassungseinrichtung (10 ), welche dazu ausgelegt ist, Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers zu erfassen; – eine Rechnereinrichtung (20 ), welche dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Betriebsdaten einen Alterungszustand des elektrischen Energiespeichers (50 ) zu ermitteln; und – eine Steuerungseinrichtung (30 ), welche dazu ausgelegt ist, basierend auf einem Vergleich des ermittelten Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers mit einem Wertekorridor von abgespeicherten Alterungszustandsprofile eine Leistungsaufnahme und/oder eine Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen oder eine derartige Begrenzung wieder aufzuheben. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung (
10 ) dazu ausgelegt ist, als die Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers (50 ) Daten über eine Modulspannung eines Zellmoduls oder eine Modultemperatur oder einen Modulstrom oder einen Innenwiderstand oder eine Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers oder einen Batteriestrom oder einen Innenwiderstand oder ein Statussignal zu erfassen. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei die Rechnereinrichtung (
20 ) dazu ausgelegt ist, die abgespeicherten Alterungszustandsprofile in Bezug auf eine zyklische Lebensdauer oder eine kalendarische Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers (50 ) zu verarbeiten. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rechnereinrichtung (
20 ) dazu ausgelegt ist, in den abgespeicherten Alterungszustandsprofilen vorhandene Referenzwerte über eine Modulspannung eines Zellmoduls, eine Modultemperatur, einen Modulstrom, einen Innenwiderstand eines Zellmoduls, eine Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers, einen Batteriestrom, einen Innenwiderstand des elektrischen Energiespeichers oder ein Statussignal des elektrischen Energiespeichers mit erfassten Werten zu vergleichen. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinrichtung (
30 ) dazu ausgelegt ist, das Begrenzen der Leistungsaufnahme oder der Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers (50 ) basierend auf einer Prioritätstabelle vorzunehmen. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerungseinrichtung (
30 ) dazu ausgelegt ist, das Begrenzen der Leistungsaufnahme oder der Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers (50 ) basierend auf einem Schwellenwert für eine thermische Belastung des elektrischen Energiespeichers vorzunehmen. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerungseinrichtung (
30 ) dazu ausgelegt ist, das Begrenzen der Leistungsaufnahme oder der Leistungsabgabe wieder aufzuheben. - Verfahren zur Regelung eines Ladezustands eines elektrischen Energiespeichers, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Erfassen (S1) von Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers mittels einer Erfassungseinrichtung (
10 ); – Ermitteln (S2) eines Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand von abgespeicherten Alterungszustandsprofilen mittels einer Rechnereinrichtung (20 ); und – Begrenzen (S3) einer Leistungsaufnahme und/oder einer Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers basierend auf einem Vergleich des ermittelten Alterungszustands des elektrischen Energiespeichers mit einem Wertekorridor der abgespeicherten Alterungszustandsprofile mittels einer Steuerungseinrichtung (30 ). - Verfahren nach Anspruch 8, wobei als die Betriebsdaten des elektrischen Energiespeichers eine Modulspannung eines Zellmoduls, eine Modultemperatur, einen Modulstrom, einen Innenwiderstand eines Zellmoduls, eine Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers, einen Batteriestrom, einen Innenwiderstand des elektrischen Energiespeichers oder ein Statussignal des elektrischen Energiespeichers erfasst werden.
- Verfahren nach Anspruch 8 oder 9. wobei in den abgespeicherten Alterungszustandsprofilen vorhandene Referenzwerte über eine Modulspannung eines Zellmoduls, eine Modultemperatur, einen Modulstrom, einen Innenwiderstand eines Zellmoduls, eine Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers, einen Batteriestrom, einen Innenwiderstand des elektrischen Energiespeichers oder ein Statussignal des elektrischen Energiespeichers mit erfassten Werten verglichen werden.
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