DE102016207574A1 - Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems, Batteriemanagementsystem und Batteriesystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems, welches eine Hochenergiebatterie und eine Hochleistungsbatterie umfasst, wobei eine von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung (PEM) in Abhängigkeit von einem Aufteilungsfaktor (FP) auf eine von der Hochenergiebatterie zu liefernde Leistung (PHE) und eine von der Hochleistungsbatterie zu liefernde Leistung (PHP) aufgeteilt wird, wobei der Aufteilungsfaktor (FP) aus einem Sollaufteilungsfaktor (FS) ermittelt wird, und wobei der Sollaufteilungsfaktor (FS) aus einer nutzbaren Energie (EHE) der Hochenergiebatterie und einer nutzbaren Energie (EHP) der Hochleistungsbatterie berechnet wird. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemanagementsystem zum Betrieb eines derartigen Batteriesystems, welches eine Hochenergiebatterie und eine Hochleistungsbatterie umfasst, und welches dazu eingerichtet ist, eine von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung (PEM) in Abhängigkeit von einem Aufteilungsfaktor (FP) auf eine von der Hochenergiebatterie zu liefernde Leistung (PHE) und eine von der Hochleistungsbatterie zu liefernde Leistung (PHP) aufzuteilen, wobei der Aufteilungsfaktor (FP) aus einem Sollaufteilungsfaktor (FS) ermittelbar ist, und wobei ein Sollwertgeber (SG) vorgesehen ist, welcher den Sollaufteilungsfaktor (FS) aus einer nutzbaren Energie (EHE) der Hochenergiebatterie und einer nutzbaren Energie (EHP) der Hochleistungsbatterie berechnet. Die Erfindung betrifft ferner ein Batteriesystem, welches ein erfindungsgemäßes Batteriemanagementsystem umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems, welches eine Hochenergiebatterie und eine Hochleistungsbatterie umfasst, wobei eine von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung auf eine von der Hochenergiebatterie zu liefernde Leistung und eine von der Hochleistungsbatterie zu liefernde Leistung aufgeteilt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemanagementsystem zum Betrieb eines derartigen Batteriesystems sowie ein Batteriesystem, welches ein solches Batteriemanagementsystem umfasst.
  • Stand der Technik
  • Batteriesysteme, insbesondere in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, sind so auszulegen, dass sie den Anforderungen der Automobilhersteller hinsichtlich verfügbarer Energie und abrufbarer Leistung gerecht werden. Es sind Hochenergiebatterien bekannt, welche eine verhältnismäßig große Speicherkapazität aufweisen und somit eine verhältnismäßig große Energiemenge speichern können. Ferner sind Hochleistungsbatterien bekannt, welche eine verhältnismäßig große Leistung, beispielsweise in Form eines hohen Stromes, abgeben können. Eine Hochleistungsbatterie kann beispielsweise als Kondensator ausgeführt sein.
  • Um mit solchen verfügbaren Batterien die Energieanforderungen und Leistungsanforderungen zu treffen, sind hybride Batteriesysteme bekannt, welche eine Kombination aus Hochenergiebatterien und Hochleistungsbatterien aufweisen. Solche hybride Batteriesysteme benötigen eine Betriebsstrategie zum Ansteuern der Hochenergiebatterien und der Hochleistungsbatterien, je nach aktuellem Lastfall, in einem motorischen Betrieb als auch in einem generatorischen Betrieb.
  • Batteriesysteme umfassen auch ein Batteriemanagementsystem, welches zum Ansteuern der Hochenergiebatterien und der Hochleistungsbatterien je nach aktuellem Lastfall dient. Dazu verfügt das Batteriemanagementsystem über eine entsprechende Software mit einem Verfahren zum Betrieb des entsprechenden Batteriesystems.
  • Aus der US 2014/0203633 ist ein Batteriesystem bekannt, welches eine Hochenergiebatterie und eine Hochleistungsbatterie zum Antrieb eines Fahrzeugs umfasst. Es ist auch Verfahren zum Betrieb des Batteriesystems beschrieben, wonach unter anderem ein Ladevorgang oder ein Entladevorgang der Hochleistungsbatterie in Abhängigkeit vom Ladezustand der Hochleistungsbatterie priorisiert wird.
  • Aus der US 2012/0025744 ist ebenfalls ein Batteriesystem bekannt, welches eine Hochenergiebatterie und eine Hochleistungsbatterie umfasst. Das Batteriesystem ist unter anderem in einer Hochenergiebetriebsart, in welcher die Hochenergiebatterie entladen wird, und in einer Hochleistungsbetriebsart, in welcher die Hochleistungsbatterie entladen wird, betreibbar. Auch sind Betriebsarten zum Laden der Hochenergiebatterie und der Hochleistungsbatterievorgesehen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems, insbesondere eines hybriden Batteriesystems, vorgeschlagen, welches eine Hochenergiebatterie und eine Hochleistungsbatterie umfasst. Dabei wird eine von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung in Abhängigkeit von einem Aufteilungsfaktor auf eine von der Hochenergiebatterie zu liefernde Leistung und eine von der Hochleistungsbatterie zu liefernde Leistung aufgeteilt. Der Aufteilungsfaktor wird dabei aus einem berechneten Sollaufteilungsfaktor ermittelt.
  • Der Aufteilungsfaktor ist vorzugsweise eine Zahl zwischen 0 und 1, wobei jeder Wert zwischen 0 und 1 für den Aufteilungsfaktor möglich ist. Ist der Aufteilungsfaktor = 1, so wird die von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung allein nur durch die Hochenergiebatterie geliefert. Der Leistungsbeitrag der Hochleistungsbatterie ist in diesem Fall Null. Ist der Aufteilungsfaktor = 0, so wird die von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung allein nur durch die Hochleistungsbatterie geliefert. Der Leistungsbeitrag der Hochenergiebatterie ist in diesem Fall Null.
  • Die Hochenergiebatterie verfügt über eine nutzbare Energie, welche durch eine Messung eines Ladezustands der Hochenergiebatterie bestimmbar ist. Ebenso verfügt die Hochleistungsbatterie über eine nutzbare Energie, welche durch eine Messung eines Ladezustands der Hochleistungsbatterie bestimmbar ist. Der Sollaufteilungsfaktor wird aus der nutzbaren Energie der Hochenergiebatterie und der nutzbaren Energie der Hochleistungsbatterie berechnet. Der Sollaufteilungsfaktor ist dabei ebenfalls eine Zahl zwischen 0 und 1, wobei jeder Wert zwischen 0 und 1 für den Sollaufteilungsfaktor möglich ist.
  • Bei der Ermittlung des Aufteilungsfaktors sind häufig Randbedingungen zu beachten, welche insbesondere von Eigenschaften der Hochenergiebatterie und der Hochleistungsbatterie abhängen. Insbesondere ist ein Aufteilungsfaktor = 1, bei welchem die von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung allein nur durch die Hochenergiebatterie geliefert wird, sowie ein Aufteilungsfaktor = 0, bei welchem die von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung allein nur durch die Hochleistungsbatterie geliefert wird, unter bestimmten Bedingungen nicht realisierbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird daher unter Berücksichtigung solcher Randbedingungen, die von Eigenschaften der Hochenergiebatterie und der Hochleistungsbatterie anhängen, ein oberer Grenzwert für den Aufteilungsfaktor und ein unterer Grenzwert für den Aufteilungsfaktor ermittelt.
  • Dabei wird dem Aufteilungsfaktor der ermittelte obere Grenzwert zugewiesen, wenn der Sollaufteilungsfaktor größer als der obere Grenzwert ist. Dem Aufteilungsfaktor wird der ermittelte untere Grenzwert zugewiesen, wenn der Sollaufteilungsfaktor kleiner als der untere Grenzwert ist. Dem Aufteilungsfaktor wird der Sollaufteilungsfaktor zugewiesen, wenn der Sollaufteilungsfaktor kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert und größer oder gleich dem unteren Grenzwert ist. Somit liegt der Aufteilungsfaktor stets zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert.
  • Meist sind mehrere, voneinander nicht zwingend abhängige, Randbedingungen zur Ermittlung des Aufteilungsfaktors zu beachten. Beispielsweise betrifft eine solche Randbedingung ein Verhältnis von einer von dem Batteriesystem zu liefernden Ausgangsspannung zu einer Spannung der Hochenergiebatterie und/oder zu einer Spannung der Hochleistungsbatterie. Wenn beispielsweise die Spannung der Hochenergiebatterie kleiner ist als die von dem Batteriesystem zu liefernde Ausgangsspannung, so muss der obere Grenzwert kleiner als 1 sein. Wenn beispielsweise die Spannung der Hochleistungsbatterie kleiner ist als die von dem Batteriesystem zu liefernden Ausgangsspannung, so muss der untere Grenzwert größer als 0 sein. Es werden daher ein oberer Spannungsgrenzwert und ein unterer Spannungsgrenzwert festgelegt.
  • Eine weitere Randbedingung betrifft ein Verhältnis der von dem Batteriesystem zu liefernden Leistung zu einer von der Hochenergiebatterie lieferbaren Leistung und/oder zu einer von der Hochleistungsbatterie lieferbaren Leistung. Wenn beispielsweise die von der Hochenergiebatterie lieferbare Leistung kleiner ist als die von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung, so muss der obere Grenzwert kleiner als 1 sein. Wenn beispielsweise die von der Hochleistungsbatterie lieferbare Leistung kleiner ist als die von dem Batteriesystem zu liefernden Leistung, so muss der untere Grenzwert größer als 0 sein. Ebenso werden daher auch ein oberer Leistungsgrenzwert und ein unterer Leistungsgrenzwert festgelegt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der obere Grenzwert für den Aufteilungsfaktor als Minimalwert aus dem festgelegten oberen Spannungsgrenzwert und dem festgelegten oberen Leistungsgrenzwert ermittelt, und der untere Grenzwert für den Aufteilungsfaktor wird als Maximalwert aus dem festgelegten unteren Spannungsgrenzwert und dem festgelegten unteren Leistungsgrenzwert ermittelt.
  • Vorzugsweise werden der obere Spannungsgrenzwert und der untere Spannungsgrenzwert dabei aus der von dem Batteriesystem zu liefernden Ausgangsspannung sowie der Spannung der Hochenergiebatterie und/oder der Spannung der Hochleistungsbatterie unter Berücksichtigung der oben genannten Randbedingungen berechnet.
  • Vorzugsweise werden auch der obere Leistungsgrenzwert und der untere Leistungsgrenzwert aus der von dem Batteriesystem zu liefernden Leistung sowie der von der Hochenergiebatterie lieferbaren Leistung und/oder der von der Hochleistungsbatterie lieferbaren Leistung unter Berücksichtigung der oben genannten Randbedingungen berechnet.
  • Es wird auch ein Batteriemanagementsystem zum Betrieb eines Batteriesystems, insbesondere eines hybriden Batteriesystems, vorgeschlagen, welches eine Hochenergiebatterie und eine Hochleistungsbatterie umfasst. Das Batteriemanagementsystem ist dazu eingerichtet, eine von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung in Abhängigkeit von einem Aufteilungsfaktor auf eine von der Hochenergiebatterie zu liefernde Leistung und eine von der Hochleistungsbatterie zu liefernde Leistung aufzuteilen. Der Aufteilungsfaktor ist dabei aus einem berechneten Sollaufteilungsfaktor ermittelbar.
  • Der Aufteilungsfaktor ist vorzugsweise eine Zahl zwischen 0 und 1, wobei jeder Wert zwischen 0 und 1 für den Aufteilungsfaktor möglich ist. Ist der Aufteilungsfaktor = 1, so liefert die Hochenergiebatterie die von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung allein. Der Leistungsbeitrag der Hochleistungsbatterie ist in diesem Fall Null. Ist der Aufteilungsfaktor = 0, so liefert die Hochleistungsbatterie die von dem Batteriesystem zu liefernde Leistung allein. Der Leistungsbeitrag der Hochenergiebatterie ist in diesem Fall Null.
  • Die Hochenergiebatterie verfügt über eine nutzbare Energie, welche durch eine Messung eines Ladezustands der Hochenergiebatterie bestimmbar ist. Ebenso verfügt die Hochleistungsbatterie über eine nutzbare Energie, welche durch eine Messung eines Ladezustands der Hochleistungsbatterie bestimmbar ist. Es ist ein Sollwertgeber vorgesehen, welcher den Sollaufteilungsfaktor aus der nutzbaren Energie der Hochenergiebatterie und der nutzbaren Energie der Hochleistungsbatterie berechnet. Der Sollaufteilungsfaktor ist dabei ebenfalls eine Zahl zwischen 0 und 1, wobei jeder Wert zwischen 0 und 1 für den Sollaufteilungsfaktor möglich ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Batteriemanagementsystem eine Zuweisungseinheit, welche einen oberen Grenzwert für den Aufteilungsfaktor als Minimalwert aus einem oberen Spannungsgrenzwert und einem oberen Leistungsgrenzwert ermittelt, und welche einen unteren Grenzwert für den Aufteilungsfaktor als Maximalwert aus einem unteren Spannungsgrenzwert und einem unteren Leistungsgrenzwert ermittelt.
  • Die Zuweisungseinheit weist dem Aufteilungsfaktor den oberen Grenzwert zu, wenn der Sollaufteilungsfaktor größer als der obere Grenzwert ist. Die Zuweisungseinheit weist dem Aufteilungsfaktor den unteren Grenzwert zu, wenn der Sollaufteilungsfaktor kleiner als der untere Grenzwert ist. Die Zuweisungseinheit weist dem Aufteilungsfaktor den Sollaufteilungsfaktor zu, wenn der Sollaufteilungsfaktor kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert und größer oder gleich dem unteren Grenzwert ist.
  • Das Batteriemanagementsystem umfasst dazu vorteilhaft eine Spannungsrecheneinheit, welche den oberen Spannungsgrenzwert und den unteren Spannungsgrenzwert aus einer von dem Batteriesystem zu liefernden Ausgangsspannung sowie einer Spannung der Hochenergiebatterie und/oder einer Spannung der Hochleistungsbatterie berechnet.
  • Batteriemanagementsystem umfasst ebenso vorteilhaft eine Leistungsrecheneinheit, welche den oberen Leistungsgrenzwert und den unteren Leistungsgrenzwert aus der von dem Batteriesystem zu liefernden Leistung sowie einer von der Hochenergiebatterie lieferbaren Leistung und/oder einer von der Hochleistungsbatterie lieferbaren Leistung berechnet.
  • Es wird auch ein Batteriesystem vorgeschlagen, welches ein erfindungsgemäßes Batteriemanagementsystem sowie eine Hochenergiebatterie und eine Hochleistungsbatterie umfasst. Die Hochenergiebatterie und die Hochleistungsbatterie sind vorzugsweise seriell verschaltet und mit einer Leistungselektronik verbunden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren, ein erfindungsgemäßes Batteriemanagementsystem sowie ein erfindungsgemäßes Batteriesystems finden vorteilhaft in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einem leichten Elektrofahrzeug (LEV) oder in einem E-Bike Verwendung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet einen Betrieb eines hybriden Batteriesystems, insbesondere in einem Fahrzeug, welches eine optimale Ansteuerung der Hochenergiebatterie und der Hochleistungsbatterie gewährleistet. Dadurch können insbesondere die Effizienz des Batteriesystems und damit die Reichweite des Fahrzeugs als auch die Lebensdauer des Batteriesystems erhöht werden. Dies bedeutet einen Fortschritt hinsichtlich ökonomischer und ökologischer Gesichtspunkte.
  • Das Verfahren ist dabei insbesondere für ein Batteriesystem mit einer seriellen Verschaltung der Hochenergiebatterie und der Hochleistungsbatterie in Verbindung mit einer Leistungselektronik konzipiert. Als Leistungselektronik kommt vorzugsweise ein Multilevel-Inverter mit Mittelabgriff in Frage, beispielsweise NPC-Inverter (Neutral Point Clamped Diode).
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: eine schematische Darstellung eines Batteriesystems und
  • 2: eine schematische Darstellung von Abläufen in einem Batteriemanagementsystem.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriesystems 10, welches mit einer Leistungselektronik 23 verbunden ist. Die Leistungselektronik 23 ist vorliegend als Multilevel-Inverter mit Mittelabgriff ausgestaltet. Mittels der Leistungselektronik 23 ist ein dreiphasiger Motor 25 eines Fahrzeugs ansteuerbar. Das Batteriesystem 10 ist in einem Motorbetrieb, in welchem das Batteriesystem 10 Energie an den Motor 25 abgibt, und in einem Generatorbetrieb, in welchem das Batteriesystem 10 Energie von dem Motor 25 aufnimmt, betreibbar.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst eine Hochenergiebatterie 12 und eine Hochleistungsbatterie 14, welche seriell verschaltet und mit der Leistungselektronik 23 verbunden sind. Die Hochenergiebatterie 12 weist eine verhältnismäßig große Speicherkapazität auf, und die Hochleistungsbatterie 14 kann eine verhältnismäßig große Leistung, insbesondere in Form eines hohen Stromes, abgeben.
  • Ferner umfasst das Batteriesystem 10 ein Batteriemanagementsystem 20 zum Betrieb des Batteriesystems 10. Das Batteriemanagementsystem 20 ist dabei ebenfalls mit der Leistungselektronik 23, beispielsweise über einen CAN-Bus, verbunden. Das Batteriemanagementsystem 20 steuert und überwacht das Batteriesystem 10.
  • Im Motorbetrieb benötigt der Motor 25 eine von dem Batteriesystem 10 zu liefernde Leistung PEM. Die von dem Batteriesystem 10 zu liefernde Leistung PEM stammt dabei von der Hochenergiebatterie 12 und von der Hochleistungsbatterie 14. Die von dem Batteriesystem 10 zu liefernde Leistung PEM ist dabei die Summe aus einer von der Hochenergiebatterie 12 zu liefernden Leistung PHE und einer von der Hochleistungsbatterie 14 zu liefernden Leistung PHP: PEM = PHE + PHP
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung von Abläufen in dem Batteriemanagementsystem 20. Die von dem Batteriesystem 10 zu liefernde Leistung PEM wird dabei in Abhängigkeit von einem Aufteilungsfaktor FP auf die von der Hochenergiebatterie 12 zu liefernde Leistung PHE und die von der Hochleistungsbatterie 14 zu liefernde Leistung PHP folgendermaßen aufgeteilt. PHE = FP·PEM PHP = (1 – FP)·PEM
  • Der Aufteilungsfaktor FP ist somit eine Zahl zwischen 0 und 1, wobei jeder Wert zwischen 0 und 1 für den Aufteilungsfaktor FP möglich ist.
    Ist der Aufteilungsfaktor FP = 1, so gilt: PHE = PEM und PHP = 0
    Ist der Aufteilungsfaktor FP = 1/2, so gilt: PHE = PEM/2 und PHP = PEM/2
    Ist der Aufteilungsfaktor FP = 0, so gilt: PHE = 0 und PHP = PEM
  • Mittels nicht dargestellter Sensoren wird ein Ladezustand SOC-HE der Hochenergiebatterie 12 und ein Ladezustand SOC-HP der Hochleistungsbatterie 14 ermittelt. Aus dem Ladezustand SOC-HE der Hochenergiebatterie 12 wird eine nutzbare Energie EHE der Hochenergiebatterie 12 bestimmt. Aus dem Ladezustand SOC-HP der Hochleistungsbatterie 14 wird eine nutzbare Energie EHP der Hochleistungsbatterie 14 bestimmt.
  • Das Batteriemanagementsystem 20 weist einen Sollwertgeber SG auf. In dem Sollwertgeber SG wird aus der nutzbaren Energie EHE der Hochenergiebatterie 12 und der nutzbaren Energie EHP der Hochleistungsbatterie 14 ein Sollaufteilungsfaktor FS folgendermaßen berechnet. FS = EHE/(EHE + EHP)
  • Der Sollaufteilungsfaktor FS ist somit ebenfalls eine Zahl zwischen 0 und 1, wobei jeder Wert zwischen 0 und 1 für den Sollaufteilungsfaktor FS möglich ist. Der berechnete Sollaufteilungsfaktor FS dient zur Ermittlung des Aufteilungsfaktors FP.
  • Das Batteriemanagementsystem 20 umfasst auch eine Spannungsrecheneinheit URE, welche einen oberen Spannungsgrenzwert UMax und einen unteren Spannungsgrenzwert UMin berechnet. Mittels nicht dargestellter Sensoren wird dabei eine Spannung UHE der Hochenergiebatterie 12 und eine Spannung UHP der Hochleistungsbatterie 14 gemessen. Aus der Spannung UHE der Hochenergiebatterie 12 und der Spannung UHP der Hochleistungsbatterie 14 sowie einer von dem Batteriesystem 10 für den Motor 25 zu liefernden Ausgangsspannung UEM werden der obere Spannungsgrenzwert UMax und der untere Spannungsgrenzwert UMin folgendermaßen berechnet:
    Figure DE102016207574A1_0002
  • Das Batteriemanagementsystem 20 umfasst auch eine Leistungsrecheneinheit LRE, welche einen oberen Leistungsgrenzwert LMax und einen unteren Leistungsgrenzwert LMin berechnet. In dem Batteriemanagementsystem 20 sind dazu eine von der Hochenergiebatterie 12 lieferbare Leistung PLHE und eine von der Hochleistungsbatterie 14 lieferbare Leistung PLHP bekannt. Aus der von dem Batteriesystem 10 zu liefernden Leistung PEM sowie der von der Hochenergiebatterie 12 lieferbaren Leistung PLHE und der von der Hochleistungsbatterie 14 lieferbaren Leistung PLHP werden der obere Leistungsgrenzwert LMax und der untere Leistungsgrenzwert LMin folgendermaßen berechnet: LMax = 1 wenn PLHE > PEM > 0 (im Motorbetrieb) LMax = PLHE / PEM wenn PEM > 0 (im Motorbetrieb) LMax = 1 wenn PEM = 0 LMax = PLHE / PEM wenn PEM < 0 (im Generatorbetrieb) LMax = 1 wenn PLHE < PEM < 0 (im Generatorbetrieb) LMin = 0 wenn PLHP > PEM > 0 (im Motorbetrieb) LMin = 1 – ( PLHP / PEM ) wenn PEM > 0 (im Motorbetrieb) LMin = 0 wenn PEM = 0 LMin = 1 – (PLHP / PEM ) wenn PEM < 0 (im Generatorbetrieb) LMin = 0 wenn PLHP < PEM < 0 (im Generatorbetrieb)
  • Der obere Leistungsgrenzwert LMax und der untere Leistungsgrenzwert LMin sind somit ebenfalls jeweils eine Zahl zwischen 0 und 1, wobei jeder Wert zwischen 0 und 1 für den oberen Leistungsgrenzwert LMax und für den unteren Leistungsgrenzwert LMin möglich ist.
  • Das Batteriemanagementsystem 20 umfasst ferner eine Zuweisungseinheit ZE, welche einen ersten Maximumoperator Max1, einen zweiten Maximumoperator Max2, einen ersten Minimumoperator Min1 und zweiten Minimumoperator Min2 aufweist.
  • Der erste Maximumoperator Max1 ermittelt einen unteren Grenzwert Fmin für den Aufteilungsfaktor FP als Maximalwert aus dem unteren Spannungsgrenzwert UMin und dem unteren Leistungsgrenzwert LMin. Fmin = Maximum(UMin, LMin)
  • Der erste Minimumoperator Min1 ermittelt einen oberen Grenzwert Fmax für den Aufteilungsfaktor FP als Minimalwert aus dem oberen Spannungsgrenzwert UMax und dem oberen Leistungsgrenzwert LMax. Fmax = Minimum(UMax, LMax)
  • Der zweite Minimumoperator Min2 ermittelt einen Zwischenwert ZW als Minimalwert aus dem oberen Grenzwert Fmax und dem Sollaufteilungsfaktor FS. ZW = Minimum(Fmax, FS)
  • Der zweite Maximumoperator Max2 ermittelt den Aufteilungsfaktor FP als Maximalwert aus dem unteren Grenzwert Fmin und dem Zwischenwert ZW. FP = Maximum(Fmin, ZW)
  • Die Zuweisungseinheit ZE weist also dem Aufteilungsfaktor FP den oberen Grenzwert Fmax zu, wenn der Sollaufteilungsfaktor FS größer als der obere Grenzwert Fmax ist. Die Zuweisungseinheit ZE weist dem Aufteilungsfaktor FP den unteren Grenzwert Fmin zu, wenn der Sollaufteilungsfaktor FS kleiner als der untere Grenzwert (Fmin) ist. Die Zuweisungseinheit ZE weist dem Aufteilungsfaktor FP den Sollaufteilungsfaktor FS zu, wenn der Sollaufteilungsfaktor FS kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert Fmax und größer oder gleich dem unteren Grenzwert Fmin ist. FP = Fmax wenn FS > Fmax FP = Fmin wenn FS < Fmin FP = FS wenn Fmin ≤ FS ≤ Fmax
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • 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
    • US 2014/0203633 [0005]
    • US 2012/0025744 [0006]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems (10), welches eine Hochenergiebatterie (12) und eine Hochleistungsbatterie (14) umfasst, wobei eine von dem Batteriesystem (10) zu liefernde Leistung (PEM) in Abhängigkeit von einem Aufteilungsfaktor (FP) auf eine von der Hochenergiebatterie (12) zu liefernde Leistung (PHE) und eine von der Hochleistungsbatterie (14) zu liefernde Leistung (PHP) aufgeteilt wird, wobei der Aufteilungsfaktor (FP) aus einem Sollaufteilungsfaktor (FS) ermittelt wird, und wobei der Sollaufteilungsfaktor (FS) aus einer nutzbaren Energie (EHE) der Hochenergiebatterie (12) und einer nutzbaren Energie (EHP) der Hochleistungsbatterie (14) berechnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein oberer Grenzwert (Fmax) für den Aufteilungsfaktor (FP) und ein unterer Grenzwert (Fmin) für den Aufteilungsfaktor (FP) ermittelt werden, wobei dem Aufteilungsfaktor (FP) der obere Grenzwert (Fmax) zugewiesen wird, wenn der Sollaufteilungsfaktor (FS) größer als der obere Grenzwert (Fmax) ist, und dem Aufteilungsfaktor (FP) der untere Grenzwert (Fmin) zugewiesen wird, wenn der Sollaufteilungsfaktor (FS) kleiner als der untere Grenzwert (Fmin) ist, und dem Aufteilungsfaktor (FP) der Sollaufteilungsfaktor (FS) zugewiesen wird, wenn der Sollaufteilungsfaktor (FS) kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert (Fmax) und größer oder gleich dem unteren Grenzwert (Fmin) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der obere Grenzwert (Fmax) für den Aufteilungsfaktor (FP) als Minimalwert aus einem oberen Spannungsgrenzwert (UMax) und einem oberen Leistungsgrenzwert (LMax) ermittelt wird, und wobei der untere Grenzwert (Fmin) für den Aufteilungsfaktor (FP) als Maximalwert aus einem unteren Spannungsgrenzwert (UMin) und einem unteren Leistungsgrenzwert (LMin) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der obere Spannungsgrenzwert (UMax) und der untere Spannungsgrenzwert (UMin) aus einer von dem Batteriesystem (10) zu liefernden Ausgangsspannung (UEM) sowie einer Spannung (UHE) der Hochenergiebatterie (12) und/oder einer Spannung (UHP) der Hochleistungsbatterie (14) berechnet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei der obere Leistungsgrenzwert (LMax) und der untere Leistungsgrenzwert (LMin) aus der von dem Batteriesystem (10) zu liefernden Leistung (PEM) sowie einer von der Hochenergiebatterie (12) lieferbaren Leistung (PLHE) und/oder einer von der Hochleistungsbatterie (14) lieferbaren Leistung (PLHP) berechnet werden.
  6. Batteriemanagementsystem (20) zum Betrieb eines Batteriesystems (10), welches eine Hochenergiebatterie (12) und eine Hochleistungsbatterie (14) umfasst, und welches dazu eingerichtet ist, eine von dem Batteriesystem (10) zu liefernde Leistung (PEM) in Abhängigkeit von einem Aufteilungsfaktor (FP) auf eine von der Hochenergiebatterie (12) zu liefernde Leistung (PHE) und eine von der Hochleistungsbatterie (14) zu liefernde Leistung (PHP) aufzuteilen, wobei der Aufteilungsfaktor (FP) aus einem Sollaufteilungsfaktor (FS) ermittelbar ist, und wobei ein Sollwertgeber (SG) vorgesehen ist, welcher den Sollaufteilungsfaktor (FS) aus einer nutzbaren Energie (EHE) der Hochenergiebatterie (12) und einer nutzbaren Energie (EHP) der Hochleistungsbatterie (14) berechnet.
  7. Batteriemanagementsystem (20) nach Anspruch 6, umfassend eine Zuweisungseinheit (ZE), welche einen oberen Grenzwert (Fmax) für den Aufteilungsfaktor (FP) als Minimalwert aus einem oberen Spannungsgrenzwert (UMax) und einem oberen Leistungsgrenzwert (LMax) ermittelt, und welche einen unteren Grenzwert (Fmin) für den Aufteilungsfaktor (FP) als Maximalwert aus einem unteren Spannungsgrenzwert (UMin) und einem unteren Leistungsgrenzwert (LMin) ermittelt, und welche dem Aufteilungsfaktor (FP) den oberen Grenzwert (Fmax) zuweist, wenn der Sollaufteilungsfaktor (FS) größer als der obere Grenzwert (Fmax) ist, und welche dem Aufteilungsfaktor (FP) den unteren Grenzwert (Fmin) zuweist, wenn der Sollaufteilungsfaktor (FS) kleiner als der untere Grenzwert (Fmin) ist, und welche dem Aufteilungsfaktor (FP) den Sollaufteilungsfaktor (FS) zuweist, wenn der Sollaufteilungsfaktor (FS) kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert (Fmax) und größer oder gleich dem unteren Grenzwert (Fmin) ist.
  8. Batteriemanagementsystem (20) nach Anspruch 7, umfassend eine Spannungsrecheneinheit (URE), welche den oberen Spannungsgrenzwert (UMax) und den unteren Spannungsgrenzwert (UMin) aus einer von dem Batteriesystem (10) zu liefernden Ausgangsspannung (UEM) sowie einer Spannung (UHE) der Hochenergiebatterie (12) und/oder einer Spannung (UHP) der Hochleistungsbatterie (14) berechnet.
  9. Batteriemanagementsystem (20) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, umfassend eine Leistungsrecheneinheit (LRE), welche den oberen Leistungsgrenzwert (LMax) und den unteren Leistungsgrenzwert (LMin) aus der von dem Batteriesystem (10) zu liefernden Leistung (PEM) sowie einer von der Hochenergiebatterie (12) lieferbaren Leistung (PLHE) und/oder einer von der Hochleistungsbatterie (14) lieferbaren Leistung (PLHP) berechnet.
  10. Batteriesystem (10), umfassend ein Batteriemanagementsystem (20) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, sowie eine Hochenergiebatterie (12) und eine Hochleistungsbatterie (14), welche seriell verschaltet sind.
  11. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder eines Batteriemanagementsystems (20) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 und/oder eines Batteriesystems (10) nach Anspruch 10 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einem leichten Elektrofahrzeug (LEV) oder in einem E-Bike.
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