DE102015208264A1

DE102015208264A1 - Schätzung des ladezustands von batteriezellen

Info

Publication number: DE102015208264A1
Application number: DE102015208264.4A
Authority: DE
Inventors: Tae-Kyung Lee
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2015-11-12
Also published as: US20150321576A1; US9472977B2; CN105083037A; CN105083037B

Abstract

Hybrid- und Elektrofahrzeuge weisen eine Fahrbatterie mit vielen verbundenen Zellen auf. Die effektive Steuerung der Batterie, wie der Ausgleich von Zellen, kann sich auf einen genauen Ladezustandswert für jede der Zellen stützen. Ein Verfahren zur Verminderung des Rechenaufwands der Ladezustandsberechnung wird entwickelt. Eine genaue Ladezustandsberechnung auf Paketebene wird implementiert und stellt den durchschnittlichen Zellenladezustand dar. Eine durchschnittliche Zellenspannung basiert auf einer Paketspannungsmessung. Eine Ladezustandsdifferenz wird für jede Zelle auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Zellenspannung und der durchschnittlichen Zellenspannung berechnet. Die Ladezustandsdifferenz nutzt den Ladezustand des Pakets und eine charakteristische Spannung und ein Ladezustandsverhältnis für die Zelle. Der Zellenladezustand ist die Summe des Paketladezustands und der Ladezustandsdifferenz.

Description

Diese Anwendung bezieht sich im Allgemeinen auf das Schätzen des Ladezustands einer Fahrbatterie.
Hybrid-Elektrofahrzeuge und reine Elektrofahrzeuge stützen sich auf eine Fahrbatterie, um Leistung für den Vortrieb bereitzustellen. Üblicherweise weist die Fahrbatterie eine Anzahl von Batteriezellen auf, die in verschiedenen Konfigurationen verbunden sind. Um einen optimalen Betrieb des Fahrzeugs zu gewährleisten, können verschiedene Eigenschaften der Fahrbatterie überwacht werden. Eine hilfreiche Eigenschaft ist der Ladezustand (State of Charge, SOC) der Batterie, der die gespeicherte Lademenge in der Batterie anzeigt. Der Ladezustand kann für die Fahrbatterie als Ganzes und für jede der Zellen berechnet werden. Der Ladezustand der Fahrbatterie stellt einen nützlichen Hinweis über die verbleibende Ladung bereit. Der Ladezustand für jede einzelne Zelle stellt Informationen bereit, die zum Ausgleichen des Ladezustands zwischen den Zellen nützlich sind. Das Ausgleichen der Zellen ist nützlich, da Differenzen im Ladezustand zwischen den Zellen dazu führen können, dass einige Zellen im Verhältnis zu den anderen Zellen überladen oder unterladen werden.
Ein Fahrzeug weist eine Fahrbatterie mit einer Mehrzahl von Zellen und wenigstens eine Steuerung auf. Die wenigstens eine Steuerung ist programmiert, um in Reaktion auf eine Differenz zwischen einer Zellenspannung und einer durchschnittlichen Zellenspannung einen Zellenladezustand basierend auf einem Spannungsversatz, der von der Differenz und im Verhältnis zu einer Bezugsspannung, die einem Ladezustand einer Fahrbatterie zugeordnet ist, abgeleitet wird, auszugeben. Die wenigstens eine Steuerung ist programmiert, um die Zellen gemäß dem Zellenladezustand der Zellen auszugleichen. Die wenigstens eine Steuerung kann ferner programmiert sein, um in Reaktion darauf, dass keine Differenz zwischen der Zellenspannung und der durchschnittlichen Zellenspannung besteht, den Zellenladezustand basierend auf der Bezugsspannung, die dem Ladezustand der Fahrbatterie zugeordnet ist, auszugeben. Die durchschnittliche Zellenspannung kann ein Quotient einer Gesamtspannung der Fahrbatterie und einer Gesamtzahl von Zellen der Fahrbatterie sein. Der Spannungsversatz kann ferner von einem Batteriestrom abgeleitet werden. Der Zellenladezustand kann ferner auf einer Leerlaufspannungsdifferenz der Zelle basieren, die von einem Zellenmodell abgeleitet ist, wobei die Differenz und ein Batteriestrom Eingabewerte in das Zellenmodell sind. Der Zellenladezustand kann ferner auf einer Leerlaufspannung und einer Ladezustandseigenschaft in der Weise basieren, dass der Zellenladezustand der Ladezustand der Fahrbatterie ist, der um eine Ladezustandsdifferenz, die der Leerlaufspannungsdifferenz zugeordnet ist, versetzt ist.
Ein Batterie-Managementsystem weist wenigstens eine Steuerung auf, die programmiert ist, um eine Fahrbatterie mit einer Mehrzahl von Zellen gemäß einem Zellenladezustand der Zellen, der auf einer Spannungsdifferenz zwischen einer Leerlaufspannung und einer durchschnittlichen Leerlaufspannung der Zelle und im Verhältnis zu einer Zellenspannung, die einem Ladezustand der Fahrbatterie zugeordnet ist, basiert, zu betreiben. Die durchschnittliche Leerlaufspannung der Zelle kann auf einer Gesamtspannung der Fahrbatterie und einer Gesamtzahl von Zellen der Fahrbatterie basieren. Die Leerlaufspannung der Zelle kann auf einer gemessenen Zellenanschlussspannung basieren. Die Spannungsdifferenz kann auf einem Batteriestrom basieren. Das Betreiben der Fahrbatterie kann das Ausgleichen der Zellen auf der Grundlage des Zellenladezustands der Zellen einschließen. Die Spannungsdifferenz kann auf einem Ausgangswert des Zellenmodells basieren, das eine Differenz zwischen einer gemessenen Zellenanschlussspannung und einer durchschnittlichen Zellenanschlussspannung als Eingangswert aufweist. Die Spannungsdifferenz kann eine Differenz zwischen einem ersten Ausgangswert des Zellenmodells mit einer gemessenen Zellenspannung als Eingangswert und einem zweiten Ausgangswert des Zellenmodells mit einer durchschnittlichen Zellenanschlussspannung als Eingangswert sein.
Ein Batteriesteuerungsverfahren beinhaltet das Betreiben, durch eine Steuerung, einer Fahrbatterie mit einer Mehrzahl von Zellen gemäß einem Zellenladezustand der Zellen auf der Grundlage eines Spannungsversatzes, der von einer Differenz zwischen einer gemessenen Zellenspannung und einer durchschnittlichen Zellenspannung und im Verhältnis zu einer Zellenbezugsspannung, die einem Ladezustand der Fahrbatterie zugeordnet ist, abgeleitet wird. Der Spannungsversatz kann ferner von einem Batteriestrom abgeleitet werden. Das Verfahren kann ferner das Ausgleichen der Zellen der Fahrbatterie gemäß dem Zellenladezustand der Zellen umfassen. Die durchschnittliche Zellenspannung kann auf einer Gesamtspannung der Fahrbatterie basieren. Der Zellenladezustand kann ferner auf einer Leerlaufspannung und einer Ladezustandseigenschaft in der Weise basieren, dass der Zellenladezustand ein durchschnittlicher Ladezustand der Fahrbatterie ist, der um einen Ladezustandsbetrag, der einer Leerlaufspannungsdifferenz der Zelle zugeordnet ist, versetzt ist.
ist eine Darstellung eines Hybridfahrzeugs, die typische Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht.
ist eine Darstellung einer möglichen Batteriepaketanordnung, die mehrere Zellen umfasst und von einem Batterieenergie-Steuermodul (Battery Energy Control Module) überwacht und gesteuert wird.
ist eine Darstellung einer beispielhaften Batteriezellen-Äquivalenzschaltung.
ist eine grafische Darstellung, die eine mögliche Beziehung zwischen Leerlaufspannung (Open-Circuit Voltage, Voc) und Ladezustand der Batterie (SOC) für eine typische Batteriezelle veranschaulicht.
ist ein Blockschaltbild, das ein mögliches Batterie-Managementsystem zum Berechnen der Zellenladezustände veranschaulicht.
ist ein Blockschaltbild, das ein mögliches Batteriezellen-Schätzsystem zum Berechnen eines Ladezustandsausgleichs für eine Batteriezelle veranschaulicht.
ist ein Blockschaltbild, das ein weiteres Batteriezellen-Schätzsystem zum Berechnen eines Ladezustandsausgleichs für eine Batteriezelle veranschaulicht.
Wie erforderlich werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch einzusehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, welche in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische, hier offenbarte Einzelheiten nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlagen, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bieten, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische, hier offenbarte strukturelle und funktionale Einzelheiten nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bieten, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen. Wie ein durchschnittlicher Fachmann verstehen wird, sind verschiedene unter Bezugnahme auf irgendeine der Abbildungen veranschaulichte und beschriebene Merkmale kombinierbar mit Merkmalen, die in einer oder mehreren anderen Abbildung(en) veranschaulicht werden, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen dar. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die im Einklang mit den Lehren dieser Offenbarung stehen, könnten jedoch für besondere Anwendungen oder Implementierungen gewünscht werden.
zeigt ein typisches Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeug (Plug-in Hybrid-Electric Vehicle, HEV). Ein typisches Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeug 12 kann eine oder mehrere Elektromaschine(n) 14 umfassen, die mechanisch mit einem Hybrid-Getriebe 16 verbunden sind. Die Elektromaschinen 14 können in der Lage sein, als ein Motor oder ein Generator zu fungieren. Weiterhin ist das Hybrid-Getriebe 16 mechanisch mit einer Kraftmaschine 18 verbunden. Das Hybrid-Getriebe 16 ist auch mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die mechanisch mit den Rädern 22 verbunden ist. Die Elektromaschinen 14 können Antriebs- und Verzögerungspotenzial bereitstellen, wenn die Kraftmaschine 18 ein- oder ausgeschaltet wird. Die Elektromaschinen 14 fungieren auch als Generatoren und können Vorteile in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bieten, indem Energie, die normalerweise als Wärme in dem Reibungsbremssystem verloren gehen würde, zurückgewonnen wird. Die Elektromaschinen 14 können außerdem die Emissionen des Fahrzeugs verringern, indem sie es ermöglichen, die Kraftmaschine 18 unter effizienteren Bedingungen (Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine) zu betreiben, und indem sie es ermöglichen, das Hybrid-Elektrofahrzeug 12 in einer elektrischen Betriebsart zu betreiben, in der die Kraftmaschine 18 unter bestimmten Bedingungen ausgeschaltet ist.
Eine Fahrbatterie oder ein Batteriepaket 24 speichert Energie, die von den Elektromaschinen 14 genutzt werden kann. Ein Batteriepaket des Fahrzeugs 24 stellt typischerweise einen Hochspannungs-Gleichstromausgang bereit. Die Fahrbatterie 24 ist elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodul(en) verbunden. Ein oder mehrere Kontaktgeber 42 kann/können in geöffnetem Zustand die Fahrbatterie 24 von anderen Komponenten isolieren und in geschlossenem Zustand die Fahrbatterie 24 mit anderen Komponenten verbinden. Das Leistungselektronikmodul 26 ist auch elektrisch mit den Elektromaschinen 14 verbunden und bietet die Möglichkeit, Energie zwischen der Fahrbatterie 24 und den Elektromaschinen 14 in beide Richtungen zu übertragen. So kann beispielsweise eine typische Fahrbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die Elektromaschinen 14 einen Dreiphasen-Wechselstrom benötigen, um ordnungsgemäß zu arbeiten. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in einen Dreiphasen-Wechselstrom, der von den Elektromaschinen 14 genutzt wird, umwandeln. In einer regenerativen Betriebsart kann das Leistungselektronikmodul 26 den Dreiphasen-Wechselstrom von den Elektromaschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die von der Fahrbatterie 24 genutzt wird. Die vorliegende Beschreibung ist gleichermaßen auf ein reines Elektrofahrzeug anwendbar. Bei einem reinen Elektrofahrzeug kann das Hybrid-Getriebe 16 als Getriebe ausgeführt sein, das mit einer Elektromaschine 14 verbunden ist, und die Kraftmaschine 18 kann nicht vorhanden sein.
Neben dem Bereitstellen von Energie zum Antrieb kann das Batteriepaket 24 Energie für andere Elektrosysteme im Fahrzeug bereitstellen. Ein Fahrzeug kann ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlermodul 28 aufweisen, das die Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgangsleistung der Fahrbatterie 24 in eine Niederspannungs-Gleichspannungs-Leistung umwandelt, die mit anderen Fahrzeuglasten kompatibel ist. Andere elektrische Hochspannungslasten 46, wie Kompressoren und Elektroheizelemente, können direkt mit der Hochspannung verbunden sein, ohne ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlermodul 28 zu verwenden. Die elektrischen Lasten 46 können über eine zugehörige Steuerung verfügen, die die elektrische Last 46 gegebenenfalls betreibt. Die Niederspannungssysteme können elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z.B. 12-V-Batterie) verbunden sein.
Bei dem Fahrzeug 12 kann es sich um ein Elektrofahrzeug oder um ein Steckdosen-Hybridfahrzeug handeln, in dem die Fahrbatterie 24 durch eine externe Stromquelle 36 aufgeladen werden kann. Die externe Stromquelle 36 kann als Verbindung zu einer Steckdose ausgeführt sein. Die externe Stromquelle 36 kann elektrisch mit dem Elektrofahrzeug-Ladegerät (Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE) 38 verbunden sein. Das EVSE 38 kann die Schaltungen und Steuerungen zum Regeln und Verwalten der Energieübertragung zwischen der Stromquelle 36 und dem Fahrzeug 12 bereitstellen. Die externe Stromquelle 36 kann Gleichstrom oder Wechselstrom für das EVSE 38 bereitstellen. Das EVSE 38 kann über einen Ladeverbinder 40 für das Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 verfügen. Der Ladeanschluss 34 kann jede Art von Anschluss sein, der ausgelegt ist, um Strom vom EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einem Ladegerät oder einem eingebauten Stromwandlungsmodul 32 verbunden sein. Das Stromwandlungsmodul 32 kann den vom EVSE 38 gelieferten Strom aufbereiten, um die geeigneten Spannungs- und Strompegel für die Fahrbatterie 24 bereitzustellen. Das Stromwandlungsmodul 32 kann mit dem EVSE 38 verschaltet sein, um die Stromlieferung an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Verbinder 40 kann über Stifte verfügen, die in entsprechende Aussparungen des Ladeanschlusses 34 greifen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch verbunden beschrieben werden, Strom mittels einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremse(n) 44 können für das Verlangsamen des Fahrzeugs 12 und um eine Bewegung des Fahrzeugs 12 zu verhindern bereitgestellt werden. Die Radbremsen 44 können hydraulisch, elektrisch oder durch eine Kombination dieser Verfahren betätigt werden. Die Radbremsen 44 können Teil eines Bremssystems 50 sein. Das Bremssystem 50 kann andere Komponenten umfassen, die für den Betrieb der Radbremsen 44 zusammenwirken. Der Einfachheit halber zeigt die Abbildung eine einzelne Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und einer der Radbremsen 44. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und den anderen Radbremsen 44 wird impliziert. Das Bremssystem 50 kann eine Steuerung zum Überwachen und Koordinieren des Bremssystems 50 umfassen. Das Bremssystem 50 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 44 steuern, um das Fahrzeug zu verlangsamen oder zu steuern. Das Bremssystem 50 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann außerdem autonom arbeiten, um Merkmale wie die Stabilitätskontrolle zu implementieren. Die Steuerung des Bremssystems 50 kann ein Verfahren implementieren, bei dem auf Aufforderung durch eine andere Steuerung oder Unterfunktion Bremskraft angewendet wird.
Die verschiedenen besprochenen Komponenten können über eine oder mehrere zugehörige Steuerung(en) verfügen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z.B. ein Steuerungsnetz (Controller Area Network, CAN)) oder über diskrete Leiter kommunizieren. Darüber hinaus kann eine Systemsteuerung 48 vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Eine Fahrbatterie 24 kann auf Basis verschiedener chemischer Formeln konstruiert sein. Typische chemische Zusammensetzungen der Batteriepakete können Bleisäure, Nickel-Metallhydrid (NIMH) oder Lithium-Ionen sein. zeigt ein typisches Fahrbatteriepaket 24 mit einer einfachen seriellen Anordnung von N Batteriezellen 72. Andere Batteriepakete 24 können sich jedoch aus einer beliebigen Anzahl von einzelnen Batteriezellen zusammensetzen, die in Reihe oder parallel geschaltet sind oder eine Kombination dieser Schaltungsanordnungen aufweisen. Ein typisches System kann eine oder mehrere Steuerung(en), wie zum Beispiel ein Batterieenergie-Steuerungsmodul (Battery Energy Control Module, BECM) 76, das die Leistung der Fahrbatterie 24 steuert und überwacht, aufweisen. Das BECM 76 kann mehrere Eigenschaften auf Batteriepaketebene überwachen, beispielsweise Paketstrom 78, Paketspannung 80 und Pakettemperatur 82. Das BECM 76 kann über einen nichtflüchtigen Speicher in der Weise verfügen, dass Daten erhalten bleiben können, wenn sich das BECM 76 in einen ausgeschalteten Zustand befindet. Erhalten gebliebene Daten können beim nächsten Zündzyklus verfügbar sein. Ein Batterie-Managementsystem kann aus anderen Komponenten als den Batteriezellen bestehen und kann das BECM 76, Messsensoren (78, 80, 82) und Sensormodule 74 umfassen. Die Funktion des Batterie-Managementsystems kann darin bestehen, die Fahrbatterie sicher und effizient zu betreiben.
Neben den Eigenschaften auf Paketebene kann es Eigenschaften auf der Ebene der Batteriezelle 72 geben, die gemessen und überwacht werden. So können zum Beispiel die Anschlussspannung, der Strom und die Temperatur jeder Zelle 72 gemessen werden. Ein System kann ein Sensormodul 74 verwenden, um die Eigenschaften der Batteriezelle 72 zu messen. Je nach Funktionsumfang kann das Sensormodul 74 die Eigenschaften von einer oder mehreren Batteriezelle(n) 72 messen. Das Batteriepaket 24 kann bis zu N_c Sensormodule 74 nutzen, um die Eigenschaften jeder der Batteriezellen 72 zu messen. Jedes Sensormodul 74 kann die Messungen zur weiteren Verarbeitung und Koordination an das BECM 76 übertragen. Das Sensormodul 74 kann Signale in analoger oder digitaler Form an das BECM 76 übertragen. In einigen Ausführungsformen kann die Funktionalität des Sensormoduls 74 intern in das BECM 76 integriert sein. Das heißt, die Hardware des Sensormoduls 74 kann als Teil der Schaltungen in das BECM 76 integriert sein und das BECM 76 kann die Verarbeitung von Rohsignalen abwickeln.
Die Batteriezelle 72 und die Paketspannungen 80 können mit einem Spannungssensor gemessen werden. Die Spannungssensorschaltung innerhalb des Sensormoduls 74 und die Paketspannungs-Messschaltungen 80 können verschiedene elektrische Komponenten enthalten, um das Spannungssignal zu skalieren und abzutasten. Die Messsignale können zum Umwandeln in einen digitalen Wert in die Eingänge eines Analog-Digital-Wandlers im Sensormodul 74 und im BECM 76 geleitet werden. Diese Komponenten können kurzgeschlossen oder geöffnet werden, was bewirkt, dass die Spannung nicht ordnungsgemäß gemessen wird. Darüber hinaus können diese Probleme mit der Zeit in Abständen auftreten und in den gemessenen Spannungsdaten erscheinen. Das Sensormodul 74, der Paketspannungssensor 80 und das BECM 76 können Schaltungen enthalten, um den Status der Spannungsmesskomponenten zu ermitteln. Darüber hinaus kann eine Steuerung im Sensormodul 74 oder im BECM 76 Signal-Schwellwertprüfungen auf der Grundlage erwarteter Signalpegel vornehmen.
In einer Batterie, die aus vielen verbundenen Zellen besteht, kann der Ladezustand der Zellen aus vielen Gründen unausgeglichen sein, beispielsweise aufgrund von Fertigungsschwankungen, einem unterschiedlich schnellen Zellschwund aufgrund der Temperaturverteilung innerhalb der Fahrbatterie und unterschiedlich schneller interner Leckage aufgrund des Chipdesigns. Eine Unausgeglichenheit der Batteriezellen kann als Unterschied zwischen dem SOC der Zellen definiert sein. Eine Batteriesteuerung 76 kann eine Zellenausgleichsfunktion aufweisen. Zellenausgleich ist ein Prozess, der versucht den SOC der Zellen auszugleichen, indem Ladung zu den betroffenen Zellen hinzuaddiert bzw. Ladung von den betroffenen Zellen subtrahiert wird.
Verschiedene Verfahren zum Durchführen eines Zellenausgleichs sind möglich. Über jeder Batteriezelle kann ein Schalter bereitgestellt sein, der ein Schaltungselement selektiv für die Zelle umschalten kann. Das Schaltungselement kann das Entladen der Zelle erlauben. Alternativ kann ein Schalter Zellen selektiv miteinander verbinden, so dass eine Zelle entlädt, während eine andere Zelle geladen wird. Zellenausgleich kann erreicht werden, indem die Zellen der Batterie selektiv geladen und entladen werden, bis alle Zellen annähernd denselben Ladezustand haben. Die Batteriesteuerung 76 kann Schalter und Schnittstellenschaltungen umfassen, um die Schalter zu steuern und zu aktivieren. Die Batteriesteuerung 76 kann Software implementieren, um den Zellenausgleich durchzuführen. Der Wirkungsgrad des Zellenausgleichs kann verbessert werden, indem eine genaue SOC-Schätzung für jede Zelle herangezogen wird.
Eine Batteriezelle kann auf vielfältige Weise modelliert sein. Zum Beispiel kann eine Batteriezelle als eine Schaltung modelliert sein. zeigt ein mögliches Batteriezellen-Äquivalenzschaltungsmodell (Equivalent Circuit Model, ECM). Eine Batteriezelle kann als eine Spannungsquelle (Voc) 100 mit einer zugeordneten Impedanz modelliert sein. Die Impedanz kann einen oder mehrere Widerstand/Widerstände (102 und 104) und eine Kapazität 106 umfassen. Voc 100 stellt die Leerlaufspannung (Open-Circuit Voltage, OCV) der Batterie dar. Das Modell kann einen internen Widerstand, r1 102, einen Ladungsübertragungswiderstand, r2 104, und eine Doppelschichtkapazität, C 106, aufweisen. Die Spannung V1 112 ist der Spannungsabfall über den internen Widerstand 102 aufgrund des durch die Schaltung fließenden Stroms 114. Die Spannung V2 110 ist der Spannungsabfall über die parallele Kombination von r2 und C aufgrund des durch die Kombination fließenden Stroms 114. Die Spannung Vt 108 ist die Spannung an den Anschlüssen der Batterie (Anschlussspannung).
Aufgrund der Batteriezellenimpedanz ist die Anschlussspannung, Vt 108, unter Umständen nicht identisch mit der Leerlaufspannung, Voc 100. Die Leerlaufspannung, Voc 100, kann nicht leicht messbar sein, da nur die Anschlussspannung 108 der Batteriezelle für Messungen zugänglich ist. Wenn kein Strom 114 für einen ausreichend langen Zeitraum fließt, kann die Anschlussspannung 108 mit der Leerlaufspannung 100 identisch sein. Ein ausreichend langer Zeitraum kann erforderlich sein, damit die interne Dynamik der Batterie einen statischen Zustand erreichen kann. Wenn Strom 114 fließt, kann Voc 100 nicht leicht messbar sein, und der Wert muss gegebenenfalls auf Basis des SOC abgeleitet werden, wie in dargestellt. Die Parameterwerte, r1, r2 und C können bekannt oder unbekannt sein. Der Wert der Parameter kann vom Zellendesign und den chemischen Eigenschaften der Batterie abhängen.
Bei einer typischen Lithium-Ionen-Batteriezelle besteht ein Verhältnis zwischen dem SOC und der Leerlaufspannung (Voc) in der Weise, dass Voc = f(SOC). zeigt eine typische Kurve 124, die die Leerlaufspannung Voc als eine Funktion von SOC darstellt. Das Verhältnis zwischen SOC und Voc kann durch eine Analyse der Batterieeigenschaften oder durch Prüfen der Batteriezellen bestimmt werden. Die genaue Form der Kurve 124 kann auf der Grundlage der genauen Formulierung der Lithium-Ionen-Batterie variieren. Die Spannung Voc ändert sich durch das Laden und Entladen der Batterie.
Ein mögliches Modell kann das Äquivalenzschaltungsmodell aus sein. Die bestimmenden Gleichungen für das Äquivalenzmodell können wie folgt ausformuliert werden:
V_oc = V_t + V₂ + r₁·i (2) wobei gilt: i ist der Strom und V .₂ ist die zeitbasierte Ableitung von V2. Das Modell kann eine einzelne Zelle oder die Fahrbatterie als Ganzes (z.B. Reihenschaltung zahlreicher Zellen) darstellen. Die verschiedenen Impedanzwerte (r1, r2 und C) des Modells können geschätzte oder vorab festgelegte Werte sein. Verschiedene Impedanzparameter-Schätzsysteme können genutzt werden.
Bezugnehmend auf das Modell aus können verschiedene Spannungs- und Stromwerte pro Zelle oder für das gesamte Paket gemessen werden. So kann beispielsweise die Anschlussspannung, Vt 108, für jede Zelle der Fahrbatterie gemessen werden. Der Strom, i 114, kann für die gesamte Fahrbatterie gemessen werden, da derselbe Strom durch jede Zelle fließen kann. Unterschiedliche Paketkonfigurationen können unterschiedliche Kombinationen von Messungen nutzen.
Anhand des Modells kann ein Verhältnis oder eine Funktion bestimmt werden, das/die die Anschlussspannung mit der Leerlaufspannung in Beziehung setzt. Die Anschlussspannung kann als Vt = g(Voc, i) ausgedrückt werden. Eine Umkehrfunktion kann bestimmt werden, die die Leerlaufspannung 100 mit der Anschlussspannung 108 in Beziehung setzt. Diese Leerlaufspannung 100 kann als Voc = g^–1(Vt, i) beschrieben werden. Die vorstehende Funktion und Umkehrfunktion hängen von den gewählten Modellgleichungen ab. Das Beispiel aus ist ein mögliches Modell, und die beschriebenen Verfahren sind nicht auf dieses bestimmte Modell beschränkt.
Der Wert des Batterieladezustands kann zum Schätzen der nutzbaren Batterieenergie und der Leistungsfähigkeit der Batterie herangezogen werden. Mit zunehmender Genauigkeit des SOC-Wertes kann sich auch die Genauigkeit der Batteriesteuerungsoperationen erhöhen. Ein genauer SOC-Wert kann den Zellenausgleich verbessern, was zu einer Erhöhung der nutzbaren Batterieenergie und Verringerung potentieller Risiken bei übermäßigem Batteriebetrieb führen kann.
Ein Verfahren zum Berechnen des SOC nach dem bisherigen Stand der Technik ist die Stromintegration, auch bekannt als Amperestundenintegration oder Coulomb-Zählung. Dieser Ansatz erfordert sehr genaue Stromsensoren, um eine gewünschte Genauigkeit der SOC-Schätzung zu gewährleisten. Jedes Messrauschen kann zu ungenauen SOC-Schätzungen führen. Anspruchsvollere Verfahren mit erhöhter Genauigkeit können ebenfalls genutzt werden. Andere Ansätze können Spannungsinformationen zum Schätzen des SOC verwenden. Derartige Ansätze können auf komplexe Batteriemodelle und Identifizierungssysteme angewiesen sein. Einige SOC-Schätzsysteme können auf die Durchführung eines anspruchsvollen Identifizierungsmodells für jede Zelle des Batteriepakets angewiesen sein. Die Durchführung dieser zeitintensiven Algorithmen für jede Batteriezelle kann aufgrund begrenzter Rechenleistung und Hardwareressourcen außerhalb der Kapazität des Batterie-Managementsystems liegen.
Eine Fahrbatterie kann aus Batteriezellen mit denselben oder ausreichend ähnlichen Eigenschaften bestehen. Die Batteriedynamik kann für jede Zelle den anderen Batteriezellen des Batteriepakets ähnlich sein. Da die Zellen ähnlich sein können, können die für jede Zelle durchgeführten Rechenprozesse zu denselben oder ähnlichen Werten führen. Das Durchführen derselben Rechenprozesse kann redundant und nicht erforderlich sein, wenn die Eingangswerte ähnliche Werte aufweisen. Ein effizienteres Rechenverfahren kann das Schätzen eines Zellen-SOC aus einem geschätzten Bezugs-SOC sein, der einem durchschnittlichen Batteriezellen-SOC und einer SOC-Differenz zwischen jeder Zelle und dem Bezugsladezustand entspricht.
Ein Vorteil dieses Verfahrens kann eine Verringerung der Rechenkomplexität sein. Die Schätzung des Bezugs-SOC kann anspruchsvolle und rechenintensive Verfahren verwenden, während die Schätzung jedes Zellen-SOC einfache und schnell durchgeführte Anweisungen nutzt. Dies vermindert die Komplexität, da das rechenintensive Verfahren nur durchgeführt wird, um den Bezugs-SOC zu berechnen und nicht für jede Zelle wiederholt wird. Jeder Zellen-SOC kann in Abhängigkeit vom Bezugs-SOC unter Verwendung von weniger rechenintensiven Verfahren eingestellt werden.
zeigt ein Blockschaltbild einer Ladezustands-Schätzfunktion 200 eines Batterie-Managementsystems zum Berechnen des Ladezustands für jede der Zellen 72 der Fahrbatterie. Die Ladezustands-Schätzlogik 200 kann als eine Funktion in einer Batteriesteuerung durchgeführt werden. Die Ladezustands-Schätzlogik 200 kann eine SOC-Schätzfunktion 202 für das Batteriepaket umfassen. Die SOC-Schätzfunktion 202 für das Paket kann bekannte Verfahren zum genauen Berechnen eines SOC auf Paketebene verwenden. Um den SOC des Pakets zu schätzen, kann die SOC-Schätzfunktion verschiedene Messwerte verwenden. Die SOC-Schätzfunktion 202 für das Paket kann eine Batteriestrommessung 214 und eine Paketspannungsmessung 220 verwenden, um einen Paket-SOC 222 zu berechnen und auszugeben. Um eine große Genauigkeit zu erreichen, können anspruchsvolle Modellierungs- und Identifizierungssysteme zum Schätzen des Paket-SOC herangezogen werden.
Der Paket-SOC 222 kann als eine Kombination der SOC-Werte von jeder der Zellen angesehen werden. Der Paket-SOC 222 kann als ein durchschnittlicher Zellen-SOC-Wert angesehen werden. Wenn die Zellen präzise ausgeglichen sind, können die Ladezustände der Zellen und der Gesamtladezustand des Pakets denselben Wert haben. In der Praxis jedoch gibt es Schwankungen in den Zellenladezuständen, die durch Zellenschwankungen und Betriebsbedingungen verursacht werden können.
Die Batteriesteuerung kann eine Paketspannung 220 messen. Die Paketspannung 220 kann die Spannung über den Anschlüssen des Batteriepakets sein. Die Paketspannung 220 kann die Summe der Batteriezellenspannungen 72 sein, wobei angenommen wird, dass die Batteriezellen 72 in Reihe geschaltet sind. Nicht dargestellt in sind die Hardwareschaltungen, die vorhanden sein können, um die Messung der Paketspannung 220 zu skalieren und zu filtern. Zusätzlich zum Messen der Paketspannung 220 kann die Batteriesteuerung die Spannung über jeder Zelle 72 des Batteriepakets messen. zeigt eine Batterie mit N Batteriezellen 72. Jede Zellenspannung kann gemessen und in das Ladezustands-Untersystem 200 eingegeben werden. So kann beispielsweise die Spannungsmessung der k-ten Zelle 218 gemessen und eingegeben werden. Das Schätzsystem kann für jede Zelle des Batteriepakets wiederholt werden.
Eine durchschnittliche Zellenspannung 224 kann der Quotient der Paketspannung 220 dividiert durch die Anzahl der Batteriezellen, N, sein. Dies wird durch Anwenden einer Verstärkung 206 von 1/N auf die Paketspannung 220 dargestellt. Eine Spannungsdifferenz 226 zwischen der durchschnittlichen Zellenspannung 224 und der k-ten Zellenspannung 218 kann berechnet werden. Dieser Vorgang ist durch das Differenzelement 208 aus dargestellt. Die Berechnung der durchschnittlichen Zellenspannung 224 kann basierend auf der speziellen Konfiguration in dem Fall, dass die Zellen nicht in Reihe geschaltet sind, angepasst werden.
Die Steuerung kann ein ΔSOC-Schätzverfahren 210 zum Berechnen einer Abweichung des Ladezustands vom durchschnittlichen SOC 222 für jede Zelle durchführen. Eine Zellenladezustandsdifferenz 228 kann für jede Zelle bezüglich des durchschnittlichen Ladezustands für alle Zellen berechnet werden. Die Zellenladezustandsdifferenz 228 kann zum Gesamtpaket-SOC 222 addiert werden, um einen Zellen-SOC 216 für die Zelle zu erhalten. Dieser Vorgang kann durch folgende Gleichung beschrieben werden: SOC_cell,k = SOC_pack + ∆SOC_cell,k (3)
Dieser Vorgang ist durch einen zweiten Summierpunkt 212 in dargestellt. Dieses Verfahren kann für jede Zelle der Fahrbatterie wiederholt werden. Jede Fahrbatterie kann eine zugeordnete Ladezustandsdifferenz aufweisen.
Das ΔSOC-Schätzverfahren 210 kann eine zusätzliche Logik, wie in dargestellt, umfassen. Die Spannungsdifferenz 226 zwischen der Zellenspannung und der durchschnittlichen Zellenspannung kann herangezogen werden, um eine Leerlaufspannungsdifferenz 254 der Zelle zwischen einer Leerlaufspannung der Zelle und einer durchschnittlichen Leerlaufspannung der Zellen zu berechnen. Ein Verhältnis zwischen einer Anschlussspannungsdifferenz und der Leerlaufspannungsdifferenz kann auf der Grundlage des gewählten Modells bekannt sein. Um die Leerlaufspannungsdifferenz 254 der Zelle zu erzeugen, kann ein inverses Dynamikmodell 250 verwendet werden. Das Modell 250 kann auch den Batteriestrom 214 nutzen. Das Modell kann wie in gezeigt aussehen und durch die Gleichungen (1) und (2) dargestellt werden. Das Modell kann in der Steuerung ausgeführt werden, und der Ausgangswert kann die Leerlaufspannungsdifferenz 254 der Zelle sein. Zu beachten ist, dass andere Modelle mit ähnlichen Ergebnissen herangezogen werden können.
Die Leerlaufspannungsdifferenz 254 kann in eine inverse SOC-Kurve oder Funktion 252 eingegeben werden. Die inverse SOC-Funktion 252 kann die Kurve oder Funktion der Batteriecharakteristik 256 nutzen. Die Charakteristik ist der in beschriebenen Kurve ähnlich. Ein zusätzlicher Eingabewert in die inverse SOC-Funktion 252 kann der geschätzte SOC 222 des Pakets sein. Der Vorgang der inversen SOC-Funktion 252 kann unter Bezugnahme auf die Kennlinie 256 verstanden werden.
Ein Ausgangspunkt 260 auf der Kurve 258, die dem Paket-SOC 222 zugeordnet ist, kann bestimmt werden. Der Ausgangspunkt 260 kann eine Bezugsspannung der Zelle definieren, die dem Paket- oder durchschnittlichen Zellen-SOC 222 zugeordnet ist. Der Bezugsspannungswert am Ausgangspunkt 260 kann die durchschnittliche Leerlaufspannung für Zellen sein. Die Leerlaufspannungsdifferenz 254 kann als ein Spannungsversatz genutzt werden, um eine Zellenleerlaufspannung zu bestimmen. Durch Anwenden der Leerlaufspannungsdifferenz 254 kann eine Zellenleerlaufspannung bestimmt werden. Die Zellenleerlaufspannung kann als eine Summe der durchschnittlichen Leerlaufspannung und der Leerlaufspannungsdifferenz 254 definiert werden. Die resultierende Zellenleerlaufspannung kann einen Punkt 262 auf der Kurve 258 mit einem zugeordneten Zellenladezustand 264 definieren. Die Änderung des SOC 228 kann als die Differenz zwischen dem Zellenladezustand 264 und dem durchschnittlichen SOC 222 definiert werden.
Ein alternatives ΔSOC-Schätzsystem 210’ ist in dargestellt. In diesem Beispiel wird die Leerlaufspannungsdifferenz nicht direkt eingegeben. In dem alternativen Beispiel werden die Zellenspannung 218 und die durchschnittliche Zellenspannung 224 getrennt dem inversen Dynamikblock 250 zugeführt. Die Ausgaben sind eine Leerlaufspannung 282 für die Zelle und eine durchschnittliche Leerlaufspannung 280 für alle Zellen. Die Leerlaufspannungsdifferenz 254 kann dann die Differenz zwischen der Zellenleerlaufspannung 282 und der durchschnittlichen Leerlaufspannung 280 sein. Die Leerlaufspannungsdifferenz 254 kann dann in die inverse SOC-Funktion 252 eingegeben werden wie vorstehend beschrieben.
Das vorstehend erwähnte Verfahren kann in einer Batteriesteuerung als Teil eines Batterie-Managementsystems implementiert werden. Die Zellenladezustandswerte können zum Ausgleichen der Zellen oder Betreiben der Fahrbatterie genutzt werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es weniger rechenintensiv als andere Verfahren sein kann. Ein sehr genaues Paket-SOC-Schätzsystem kann implementiert werden. Jeder Zellen-SOC wird dann mit weniger rechenintensiven Modellen berechnet. Die Genauigkeit der Zellen-SOC-Werte bleibt erhalten, da das Verfahren sich auf die sehr genaue Paket-SOC-Schätzung stützt, um die Zellen-SOC-Werte zu bestimmen.
Die in dieser Patentanmeldung offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können für eine Verarbeitungsvorrichtung, eine Steuerung oder einen Computer bereitstellbar sein bzw. von dieser/diesem implementiert werden, wobei diese eine beliebige vorhandene, programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dezidierte elektronische Steuereinheit einschließen können. In gleicher Weise können Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die von einer Steuereinheit oder einem Computer in vielfältigen Formen ausgeführt werden können, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf dauerhaft auf einem nichtbeschreibbaren Speichermedium, etwa ROM-Geräten (Read-only Memory, Festwertspeicher), gespeicherte Informationen oder veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Geräten (Random Access Memory, Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und anderen magnetischen und optischen Datenträgern gespeicherte Informationen. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen insgesamt oder teilweise mit geeigneten Hardwarekomponenten ausgeführt sein, wie etwa anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICS), feldprogrammierbare Gate Arrays (FPGAS), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder sonstige Hardwarekomponenten oder -vorrichtungen oder eine Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche abgedeckt werden. Die in dieser Spezifikation verwendeten Ausdrücke sind lediglich Ausdrücke beschreibender Art und beinhalten keinerlei Einschränkung. Es ist einzusehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist und Schutzbereich der Offenbarung zu verlassen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die hier nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt werden. Auch wenn verschiedene Ausführungsformen als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen gemäß dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaft(en) hätten beschrieben werden können, erkennen Durchschnittsfachleute, dass für ein(e) oder mehrere Merkmal(e) oder Eigenschaft(en) Kompromisse möglich sind, um erwünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der jeweiligen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Kosten, Stärke, Dauerhaftigkeit, Lebenszykluskosten, Marktgängigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Gebrauchsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage etc. Als solche befinden sich Ausführungsformen, die als in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften weniger wünschenswert gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen gemäß dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Fahrbatterie mit einer Mehrzahl von Zellen; und wenigstens eine Steuerung, die programmiert ist, um in Reaktion auf eine Differenz zwischen einer Zellenspannung und einer durchschnittlichen Zellenspannung einen Zellenladezustand basierend auf einem Spannungsversatz, der von der Differenz und im Verhältnis zu einer Bezugsspannung, die dem Ladezustand einer Fahrbatterie zugeordnet ist, abgeleitet wird, auszugeben und die Zellen gemäß dem Zellenladezustand der Zellen auszugleichen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Steuerung ferner programmiert ist, um in Reaktion darauf, dass keine Differenz zwischen der Zellenspannung und der durchschnittlichen Zellenspannung besteht, den Zellenladezustand basierend auf der Bezugsspannung, die dem Ladezustand der Fahrbatterie zugeordnet ist, auszugeben.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die durchschnittliche Zellenspannung ein Quotient einer Gesamtspannung der Fahrbatterie und einer Gesamtzahl von Zellen der Fahrbatterie ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Spannungsversatz ferner von einem Batteriestrom abgeleitet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Zellenladezustand ferner auf einer Leerlaufspannungsdifferenz der Zelle basiert, die anhand eines Zellenmodells geschätzt wird, wobei die Differenz und ein Batteriestrom Eingaben in das Zellenmodell sind.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Zellenladezustand ferner auf einer Leerlaufspannung und einer Ladezustandseigenschaft in der Weise basiert, dass der Zellenladezustand der Ladezustand der Fahrbatterie ist, der um eine Ladezustandsdifferenz, die der Leerlaufspannungsdifferenz der Zelle zugeordnet ist, versetzt ist.
Batterie-Managementsystem, umfassend: wenigstens eine Steuerung, die programmiert ist, um eine Fahrbatterie mit einer Mehrzahl von Zellen gemäß einem Zellenladezustand der Zellen, der auf einer Spannungsdifferenz zwischen einer Leerlaufspannung der Zelle und einer durchschnittlichen Leerlaufspannung der Zelle und im Verhältnis zu einer Zellenspannung, die einem Ladezustand der Fahrbatterie zugeordnet ist, basiert, zu betreiben.
Batterie-Managementsystem nach Anspruch 7, wobei die durchschnittliche Leerlaufspannung der Zelle auf einer Gesamtspannung der Fahrbatterie und einer Gesamtzahl von Zellen der Fahrbatterie basiert.
Batterie-Managementsystem nach Anspruch 7, wobei die Leerlaufspannung der Zelle auf einer gemessenen Zellenanschlussspannung basiert.
Batterie-Managementsystem nach Anspruch 7, wobei die Spannungsdifferenz auf einem Batteriestrom basiert.
Batterie-Managementsystem nach Anspruch 7, wobei das Betreiben der Fahrbatterie das Ausgleichen der Zellen auf der Grundlage des Zellenladezustands der Zellen umfasst.
Batterie-Managementsystem nach Anspruch 7, wobei die Spannungsdifferenz auf einem Ausgangswert des Zellenmodells basiert, der eine Differenz zwischen einer gemessenen Zellenanschlussspannung und einer durchschnittlichen Zellenanschlussspannung als Eingangswert aufweist.
Batterie-Managementsystem nach Anspruch 7, wobei die Spannungsdifferenz auf einem ersten Ausgangswert des Zellenmodells mit einer gemessenen Zellenspannung als Eingangswert und einem zweiten Ausgangswert des Zellenmodells mit einer durchschnittlichen Zellenanschlussspannung als Eingangswert basiert.
Batteriesteuerungsverfahren, umfassend: Betreiben, durch eine Steuerung, einer Fahrbatterie mit einer Mehrzahl von Zellen gemäß einem Zellenladezustand der Zellen auf der Grundlage eines Spannungsversatzes, der von einer Differenz zwischen einer gemessenen Zellenspannung und einer durchschnittlichen Zellenspannung und im Verhältnis zu einer Zellenbezugsspannung, die einem Ladezustand der Fahrbatterie zugeordnet ist, abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Spannungsversatz ferner von einem Batteriestrom abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 14 ferner umfassend das Ausgleichen der Zellen der Fahrbatterie gemäß dem Zellenladezustand der Zellen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die durchschnittliche Zellenspannung auf einer Gesamtspannung der Fahrbatterie basiert.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Zellenladezustand ferner auf einer Leerlaufspannung und einer Ladezustandseigenschaft in der Weise basiert, dass der Zellenladezustand ein durchschnittlicher Ladezustand der Fahrbatterie ist, der um einen Ladezustandsbetrag, der einer Leerlaufspannungsdifferenz der Zelle zugeordnet ist, versetzt ist.