DE102020211534A1 - Verfahren zum Ermitteln eines Ladezustands eines Batteriesystems, Batteriesystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Ladezustands eines Batteriesystems (10), das mindestens eine Batteriezelle (16) und einen zusätzlichen Energiespeicher (24), der seriell mit der mindestens einen Batteriezelle (16) verschaltet ist und zu- und wegschaltbar ist, aufweist. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren nachfolgende Verfahrensschritte:
- Zuschalten des zusätzlichen Energiespeichers (24);
- Messen einer Spannung des zusätzlichen Energiespeichers (24) in vorgegebenen Zeitabständen;
- Ermitteln einer Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers (24) anhand der gemessenen Spannung und einer Spannungskennlinie des zusätzlichen Energiespeichers (24);
- Ermitteln eines Ladungsdurchsatzes des zusätzlichen Energiespeichers (24) anhand der ermittelten Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers (24);
- Ermitteln des Ladezustands des Batteriesystems (10) anhand des ermittelten Ladungsdurchsatzes. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriesystem (10), das eingerichtet ist, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren durchzuführen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren durchzuführen, und/oder das das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem (10) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Ladezustands eines Batteriesystems, das mindestens eine Batteriezelle und einen zusätzlichen Energiespeicher, der seriell mit der mindestens einen Batteriezelle verschaltet ist und zu- und wegschaltbar ist, aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriesystem, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren durchzuführen.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren durchzuführen, und/oder das das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem umfasst.
  • Stand der Technik
  • Die Versorgung der sicherheitsrelevanten Komponenten, wie beispielsweise Bremsunterstützung, Lenkunterstützung, automatisches Lenken/Bremsen beim hochautomatisiertes Fahren, während der Fahrt und der Steuergeräte, die immer wieder in der Parkphase aufwachen, sind heute im Fahrzeugen meistens durch eine 12V/24V Blei-Säure-Batterie sichergestellt. Diese Blei-Säure-Batterien können zukünftig durch Lithium-Ionen-Batterien ersetzt werden. Diesen neuen Batterietyp muss die auf den Blei-Säure-Batterien gestellte Anforderung erfüllen, und zwar die Spannungslage der neuen Batterien muss in der Regel dauerhaft zwischen 9 V und 15 V liegen. Als weiteres muss die Energieverfügbarkeit für die sicherheitsrelevanten Komponenten in einer so genannten Sicherheitsmanöver mit mindestens ASIL B(D) (Automotive Safety Integrity Level) garantiert werden. Um die Spannungsanforderungen zu erfüllen, sind in der Regel vier Lithium-Eisen-Phosphate-Zellen (LFP-Zellen) seriell miteinander verschaltet. Die Lithium-Eisen-Phosphate-Zellen haben eine sehr flache Leerlaufspannungskennlinie (Open-Circuit Voltage, OCV), welche die für Energieverfügbarkeit erforderlich präzise Ladezustandsschätzung (State Of Charge, SOC) erschwert. Dieses erfordert eine kontinuierliche Stromintegration während der Fahrt und auch in der Parkphase. Nach dem Stand der Technik wird der Strom kontinuierlich als Spannungsabfall über einen Messwiderstand gemessen. Dabei muss ein Batteriemanagementsystem für die Integration und Auswertung kontinuierlich mitlaufen. Das Batteriemanagementsystem verbraucht allerdings einen Strom bis zu 10 mA, welche eine kostenintensive Überdimensionierung der 12V Lithium-Ionen-Batterie benötigt. Beispielsweise ist bei einer Langzeitparkphase von 30 Tage eine Überdimensionierung von ca. 7 Ah (90 Wh) nur für die Versorgung des Batteriemanagementsystems erforderlich. Bei einer nutzbaren Kapazität von 20 Ah ist es eine Überdimensionierung und Kostenerhöhung von ca. 30%.
  • Das Dokument JP 2016-32415 A beschreibt ein Serien-Parallel-Batteriepack und ein Verfahren zum Steuern des Serien-Parallel-Batteriepacks. Das Serien-Parallel-Batteriepack umfasst dabei mehrere wiederaufladbare Batterien.
  • Das Dokument DE 10 2013 201 346 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands eines Energiespeichers. Dabei wird die Leerlaufspannung des Energiespeichers durch Anlegen einer zusätzlichen Gleichspannung ermittelt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Ladezustands eines Batteriesystems vorgeschlagen. Dabei weist das Batteriesystem mindestens eine Batteriezelle und einen zusätzlichen Energiespeicher auf. Der zusätzliche Energiespeicher ist dabei seriell mit der mindestens einen Batteriezelle verschaltet. Dabei ist der zusätzliche Energiespeicher zu- und wegschaltbar. Weist das Batteriesystem mehrere Batteriezellen auf, so können diese seriell oder parallel miteinander verschaltet sein. Falls die Batteriezellen an Zellebene parallel geschaltet sind, ist nur ein zusätzlicher Energiespeicher erforderlich. Falls die Batteriezellen in einen seriellen Strang verschaltet und die Stränge parallel geschaltet sind, ist vorzugsweise für jeden Strang ein zusätzlicher Energiespeicher vorgesehen.
  • Vorzugsweise ist der zusätzliche Energiespeicher wiederaufladbar. Beispielsweise kann der zusätzliche Energiespeicher als eine Sekundärbatteriezelle oder ein Kondensator ausgebildet sein. Sobald der zusätzliche Energiespeicher entladen ist, wird er wieder vollgeladen. Der zusätzliche Energiespeicher muss die Stromanforderungen in den zugeschalteten Betrieb erfüllen. Der zusätzliche Energiespeicher kann weniger Kapazität als der Batteriezellen haben und in Spannung unterscheiden. Vorzugsweise weist der zusätzliche Energiespeicher eine steile Ruhespannungskennlinie auf.
  • Erfindungsgemäß wird zunächst der zusätzliche Energiespeicher zugeschaltet. Anschließend wird eine Spannung des zusätzlichen Energiespeichers in vorgegebenen Zeitabständen gemessen. Die Häufigkeit dieser Spannungsmessung kann je nach einer Dimensionierung des zusätzlichen Energiespeichers, einem tatsachlichen Stromverbrauch des Batteriemanagementsystems und einer erforderlichen Genauigkeit der Ladezustandsermittlung zwischen mehreren Stunden und mehreren Tagen liegen.
  • Danach wird eine Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers anhand der gemessenen Spannung und einer Leerlaufspannungskennlinie (OCV-SOC-Kennlinie) des zusätzlichen Energiespeichers ermittelt. Vorzugsweise wird zusätzlich ein SOC-Schätzer-Algorithmus mit dem Ersatzschaltbildmodel der zusätzlichen Energiespeicher verwendet, wenn der Strom ungleich null ist.
  • Anschließend wird ein Ladungsdurchsatz des zusätzlichen Energiespeichers anhand der ermittelten Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers ermittelt. Danach wird das Ladezustand des Batteriesystems anhand des ermittelten Ladungsdurchsatzes ermittelt.
  • Bei der Ermittlung des Ladungsdurchsatzes des zusätzlichen Energiespeichers und des Ladezustands des Batteriesystems werden die Temperatur und die Selbstentladerate und weitere Größen des zusätzlichen Energiespeichers und der einzelnen Batteriezellen mitberücksichtigt. Die Kapazitätsänderung (in Ah) des Batteriesystems ergibt sich aus Subtraktion des Unterschieds in der Selbstentladung in der Zeitdauer zwischen dem Batteriesystem bzw. der mindestens einen Batteriezelle und dem zusätzlichen Energiespeicher von der Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers.
  • Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren umfasst vorzugsweiseweitere Verfahrensschritte. Dabei wird der zusätzliche Energiespeicher weggeschaltet. Anschließend wird der Stromverlauf des Batteriesystems über Zeit ermittelt. Der Strom kann dabei mittels eines seriell mit der mindestens einen Batteriezelle verschalteten Messwiderstands ermittelt werden. Dabei wird der Strom kontinuierlich als Spannungsabfall über den Messwiderstand ermittelt. Der Strom des Batteriesystems kann auch mittels eines Stromsensors ermittelt werden. Der Ladezustand des Batteriesystems wird danach anhand des ermittelten Stroms des Batteriesystems ermittelt. Dabei wird der Ladungsdurchsatz des Batteriesystems aus einer kontinuierlichen Integration des ermittelten Stroms über den Messwiderstand ermittelt. Anhand dieses ermittelten Ladungsdurchsatzes wird der Ladezustand des Batteriesystems ermittelt. Die Ermittlung des Ladezustands durch Integration eines Stroms wird auch als Coulomb-Counting bezeichnet.
  • Ein Offset-Fehler, der bei der Strommessung auftreten kann, wie beispielsweise bei einem A/D-Wandler (Analog-Digital-Wandler) oder einem Stromsensor, kann dabei durch regelmäßige Vollladung, unter welcher der Ladezustand des Batteriesystems größer als 95% verstanden wird, mittels simulierter Leerlaufspannung des zusätzlichen Energiespeichers und Leerlaufspannungskennlinie des zusätzlichen Energiespeichers korrigiert werden.
  • Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ferner weitere Verfahrensschritte:
    • - Wegschalten des zusätzlichen Energiespeichers;
    • - Messen der Spannung einzelner Batteriezellen;
    • -Vollladen den Batteriezellen;
    • - Korrektur des Ladezustands der einzelnen Batteriezellen anhand von gemessenen Leerlaufspannung im vollgeladenen Zustand.
  • Es wird auch ein Batteriesystem vorgeschlagen. Das Batteriesystem ist dabei eingerichtet, ein erfindungsgemäß vorgeschlagenes Verfahren durchzuführen. Das Batteriesystem umfasst dabei mindestens eine Batteriezelle und einen zusätzlichen Energiespeicher, der seriell mit der mindestens einen Batteriezelle verschaltet ist und zu- und wegschaltbar ist. Zur Überwachung und Steuerung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems weist das Batteriesystem ein Batteriemanagementsystem auf, in dem sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren als ausführbares Computerprogramm umsetzen lässt.
  • Vorzugsweise ist das Batteriemanagementsystem mit einem Schlafmodus und einem Betriebsmodus eingerichtet. Im Schlafmodus wird das Batteriemanagementsystem regelmäßig gemäß einer im Batteriemanagementsystem programmierten Software-Zykluszeit kurz gestartet. Während dieser „Wachzeit“ wird vom Batteriemanagementsystem eine Prüfung des Batteriesystems durchgeführt, um sämtliche Daten, wie beispielsweise Spannungen, Temperaturen, Ladezustand usw., auf mögliche Änderungen und Fehler zu untersuchen. Gleichzeitig kann ein Batteriemanagementsystem Maßnahmen steuern, um Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Batteriesystems zu optimieren. Das heißt beispielsweise: durch Kühlen und gegebenenfalls Beheizen für ein geeignetes Temperaturniveau zu sorgen. Das Batteriemanagementsystem ist im Schlafmodus, wenn beispielsweise ein Fahrzeug abgeschaltet ist bzw. sich in einer Parkphase befindet. Im Betriebsmodus ist das Batteriemanagementsystem wach und die Zustände des Batteriesystems, wie beispielsweise Spannung, Strom und Temperatur, stets überwacht und Maßnahmen einleitet, wenn Fehler des Batteriesystems vorliegen. Beispielsweise befindet sich das Batteriemanagementsystem im Betriebsmodus, wenn das Fahrzeug angeschaltet ist.
  • Im Schlafmodus des Batteriemanagementsystems wird der zusätzliche Energiespeicher zugeschaltet. Das Batteriemanagementsystem wacht vom Schlafmodus regelmäßig auf, d. h. das Batteriemanagementsystem geht in den Betriebsmodus, und der Ladezustand des Batteriesystems wird mittels Spannungsmessung und der Leerlaufspannungskennlinie des zusätzlichen Energiespeichers ermittelt. Wenn der zusätzliche Energiespeicher entladen ist, wird der wieder vollgeladen. Nachdem der zusätzliche Energiespeicher wieder vollgeladen wurde, geht das Batteriemoduls wieder in den Schlafmodus. Dadurch wird eine präzise Ladezustandsermittlung mit einem sehr geringeren Stromverbrauch ermöglicht. Dabei kann der zusätzliche Energiespeicher durch das Batteriesystem über Spannungsüberwachungsleitung aufgeladen werden.
  • Die Kapazität des zusätzlichen Energiespeichers ist so ausgewählt, dass das Batteriemanagementsystem lange Zeit im Schlafmodus, wie beispielsweise mehrere Stunden, im Schlafmodus bleiben kann.
  • Zum Zu- und Wegschalten des zusätzlichen Energiespeichers kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem ein einpoliger Wechselschalter aufweisen. Alternativ kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem eine Schalteinrichtung zum Zu- und Ab-Schalten des zusätzlichen Energiespeichers aufweisen. Die Schalteinrichtung umfasst dabei einen ersten Schalter, mit dem der zusätzliche Energiespeicher abgeschaltet und über eine Umgehungsleitung, in der ein zweiter Schalter aufgenommen ist, überbrückt werden kann.
  • Zum Ermitteln des Stroms des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems kann dieses einen Messwiderstand, der seriell mit der mindestens einen Batteriezelle verschaltet ist, aufweisen. Anhand eines Spannungsabfalls an dem Messwiderstand wird der Strom ermittelt. Denkbar ist auch, dass das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem ein Stromsensor zur Erfassung des Stroms des Batteriesystems umfasst.
  • Vorteilhaft ist der zusätzliche Energiespeicher als eine Sekundärbatteriezelle, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausgebildet. Diese Sekundärbatteriezelle muss eine steile Leerlaufspannungskennlinie haben, wie beispielsweise Li-lonen-Batteriezelle mit z. B. NMC-, NCA-, LTO-Chemie.
  • Alternativ kann der zusätzliche Energiespeicher als ein Kondensator ausgebildet sein. Beispielsweise kann der zusätzliche Energiespeicher als ein Superkondensator ausgebildet sein.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren durchzuführen, und/oder das das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem umfasst. Dabei kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren so ausgeführt werden, dass bei einer Fahrt des Fahrzeugs der zusätzliche Energiespeicher weggeschaltet wird und der Ladezustand des erfindungsgemäß vorgeschlagen Batteriesystems durch Ermitteln des Stroms des erfindungsgemäß vorgeschlagen Batteriesystems ermittelt wird, während in einer Parkphase des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Fahrzeugs der zusätzliche Energiespeicher zugeschaltet wird und der Ladezustand des erfindungsgemäß vorgeschlagen Batteriesystems mittels Spannungsmessungen sowie der Leerlaufspannungskennlinie des zusätzlichen Energiespeichers ermittelt wird.
  • Vorteile der Erfindung
  • Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird der Stromverbrauch eines Batteriemanagementsystems in Parkphasen eines Fahrzeugs deutlich reduziert. Somit kann das Batteriemanagementsystem in einer längeren Zeit im Schlafmodus bleiben. Als weiteres ermöglicht das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren mindestens eine ASIL B mit der Ladezustandsermittlung bei einem geringeren Stromverbrauch.
  • Des Weiteren kann ein ASIL C mit geringeren Kosten ermöglicht werden, da aufgrund eines Batterieeigenverbrauchs nur eine geringere Überdimensionierung des Batteriesystems erforderlich ist.
  • Ferner kann die Verfügbarkeit des Batteriesystems mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erhöht werden.
  • Darüber hinaus wird eine höhere nutzbare Energie des Batteriesystems erreicht, da mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kein zusätzlicher Kapazitätsvorhalt für Ladezustandsermittlung erforderlich ist.
  • Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann der Ladezustand des Batteriesystems zuverlässig ermittelt werden, wodurch ein sichererer Betrieb und Energieversorgung von fahrtsicherheitsrelevanten Komponenten ermöglicht wird.
  • Weiterhin kann der Ladezustand eines Batteriesystems mit einer flachen Leerlaufspannungskennlinie, wie beispielsweise eines Batteriesystems mit LFP-Zellen, mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren genauer ermittelt werden.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Batteriesystems mit einem zusätzlichen Energiespeicher, der weggeschaltet ist,
    • 2 eine schematische Darstellung des Batteriesystems, wobei der zusätzliche Energiespeicher zugeschaltet ist, und
    • 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs zum Ermitteln des Ladezustands des Batteriesystems.
  • 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 zur Energieversorgung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines 12V-Bordnetzes. Das Batteriesystem 10 ist dabei eingerichtet, das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren durchzuführen.
  • Dabei umfasst das Batteriesystem 10 eine positive Batterieklemme 12 und eine negative Batterieklemme 14. Das Batteriesystem 10 umfasst ferner vier seriell miteinander verschaltete Batteriezellen 16 und ein Batteriemanagementsystem 18 zur Überwachung und Steuerung des Batteriesystems 10.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst weiterhin einen Sicherheitstrennschalter 20 zum Trennen des Batteriesystems 10 von dem Bordnetz des Fahrzeugs. Dabei ist das Batteriemanagementsystem 18 eingerichtet, den Sicherheitstrennschalter 20 zu steuern.
  • Zum Ermitteln eines Stroms des Batteriesystems 10 weist das Batteriesystem 10 einen Messwiderstand 22 auf. Dabei ist das Batteriemanagementsystem 18 eingerichtet, einen Spannungsabfall an dem Messwiderstand 22 zu messen und der Strom des Batteriesystems 10 zu ermitteln.
  • Das Batteriesystem 10 weist ferner einen seriell mit den Batteriezellen 16 verschalteten zusätzlichen Energiespeicher 24 auf, der vorliegend in 1 durch einen einpoligen Wechselschalter 26, welcher von dem Batteriemanagementsystem 18 gesteuert ist, von den Batteriezellen 16 weggeschaltet ist. Der zusätzliche Energiespeicher 24 kann dabei als eine Sekundärbatteriezelle, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, oder als ein Kondensator, beispielsweise ein Superkondensator, ausgebildet sein.
  • Das Batteriesystem 10 weist auch eine Sicherung 28 zum Schutz des Batteriesystems 10 vor Überstrom und eine Kommunikationsschnittstelle 30 zur Kommunikation mit anderen Komponenten des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Fahrzeugsteuereinheit (Vehicle Control Unit, VCU), auf.
  • Vorliegend in 1 ist das Batteriesystem 10 in einem Betriebsmodus nach Anschalten des Fahrzeugs bzw. bei einer Fahrt des Fahrzeugs dargestellt. Das Batteriemanagementsystem 18 ist dabei eingerichtet, der Ladezustand des Batteriesystems 10 aus einer kontinuierlichen Integration des ermittelten Stroms des Batteriesystems 10 zu ermitteln.
  • Ein Offset-Fehler kann dabei durch regelmäßige Vollladung, unter welcher der Ladezustand des Batteriesystems größer als 95% verstanden wird, mittels simulierter Leerlaufspannung des zusätzlichen Energiespeichers und Leerlaufspannungskennlinie des zusätzlichen Energiespeichers korrigiert werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Batteriesystems 10 in 1, wobei der zusätzliche Energiespeicher 24 durch den einpoligen Wechselschalter 26 zu den Batteriezellen 16 zugeschaltet ist.
  • Vorliegend in 2 ist das Batteriesystem 10 in einem Schlafmodus nach dem Abschalten des Fahrzeugs bzw. in einer Parkphase des Fahrzeugs dargestellt. Dabei ist das Batteriemanagementsystem 18 eingerichtet, die Spannung des zusätzlichen Energiespeichers 24 in vorgegebenen Zeitabständen zu messen. Die Häufigkeit dieser Spannungsmessung kann je nach einer Dimensionierung des zusätzlichen Energiespeichers 24, einem tatsachlichen Stromverbrauch des Batteriemanagementsystems 18 und einer erforderlichen Genauigkeit der Ladezustandsermittlung zwischen mehreren Stunden und mehreren Tagen liegen. Das Batteriemanagementsystem 18 ist dabei ebenfalls eingerichtet, anhand der gemessenen Spannung und der Spannungskennlinie des zusätzlichen Energiespeichers 24 unter Berücksichtigung der Temperatur und Selbstentladerate des zusätzlichen Energiespeichers 24, usw. den Ladungsdurchsatz des zusätzlichen Energiespeichers 24 zu ermitteln und den Ladezustand des Batteriesystems 10 zu berechnen.
  • Sobald der zusätzliche Energiespeicher 24 entladen ist, wacht das Batteriemanagementsystem 18 auf, d. h. das Batteriemanagementsystem 18 geht in den Betriebsmodus, und lädt den zusätzlichen Energiespeicher 24 wieder voll. Nachdem der zusätzliche Energiespeicher 24 vollgeladen wurde, geht das Batteriemanagementsystem 18 wieder in den Schlafmodus.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs 100 zum Ermitteln des Ladezustands des Batteriesystems 10.
  • In einem Verfahrensschritt 101 wird das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren gestartet. Gleichzeitig wird ein Zustand des Batteriemanagementsystems 18 in einem Verfahrensschritt 102 erkannt. Dabei wird erkannt, ob das Batteriemanagementsystem 18 in einem Schlafmodus oder in einem Betriebsmodus ist.
  • Wenn das Batteriemanagementsystem 18 in einem Schlafmodus ist, wird der zusätzliche Energiespeicher 24 in einem Verfahrensschritt 103 zugeschaltet. Danach wird in einem Verfahrensschritt 104 die Spannung des zusätzlichen Energiespeichers 24 in vorgegebenen Zeitabständen gemessen.
  • Anhand der gemessenen Spannung und der Spannungskennlinie des zusätzlichen Energiespeichers 24 wird eine Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers 24 in einem Verfahrensschritt 105 ermittelt.
  • Folgend wird in einem Verfahrensschritt 106 ein Ladungsdurchsatz des zusätzlichen Energiespeichers 24 anhand der Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers 24 ermittelt.
  • In einem Verfahrensschritt 107 wird anhand des Ladungsdurchsatzes des zusätzlichen Energiespeichers 24 der Ladezustand des Batteriesystems 10 ermittelt. Dabei werden die Temperatur und die Selbstentladerate und weitere Größen des zusätzlichen Energiespeichers 24 mitberücksichtigt.
  • Wenn das Batteriemanagementsystem 18 in einem Betriebsmodus ist, wird der zusätzliche Energiespeicher 24 in einem Verfahrensschritt 108 weggeschaltet. Danach wird in einem Verfahrensschritt 109 ein Strom des Batteriesystems 10 kontinuierlich ermittelt. Dabei kann ein Messwiderstand oder ein Stromsensor eingesetzt werden.
  • Anhand des ermittelten Storms des Batteriesystems 10 wird der Ladezustand des Batteriesystems 10 in einem Verfahrensschritt 110 aus einer kontinuierlichen Integration des Stroms ermittelt.
  • 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
    • JP 2016032415 A [0004]
    • DE 102013201346 A1 [0005]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Ermitteln eines Ladezustands eines Batteriesystems (10), das mindestens eine Batteriezelle (16) und einen zusätzlichen Energiespeicher (24), der seriell mit der mindestens einen Batteriezelle (16) verschaltet ist und zu- und wegschaltbar ist, aufweist, umfassend nachfolgende Verfahrensschritte: - Zuschalten des zusätzlichen Energiespeichers (24); - Messen einer Spannung des zusätzlichen Energiespeichers (24) in vorgegebenen Zeitabständen; - Ermitteln einer Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers (24) anhand der gemessenen Spannung und einer Spannungskennlinie des zusätzlichen Energiespeichers (24); - Ermitteln eines Ladungsdurchsatzes des zusätzlichen Energiespeichers (24) anhand der ermittelten Kapazitätsänderung des zusätzlichen Energiespeichers (24); - Ermitteln des Ladezustands des Batteriesystems (10) anhand des ermittelten Ladungsdurchsatzes.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend ferner nachfolgende Verfahrensschritte: - Wegschalten des zusätzlichen Energiespeichers (24); - Ermitteln des Stromverlaufs des Batteriesystems (10) über Zeit; - Ermitteln des Ladezustands des Batteriesystems (10) anhand des ermittelten Ladungsdurchsatzes des Batteriesystems (10).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend ferner nachfolgende Verfahrensschritte: - Wegschalten des zusätzlichen Energiespeichers (24); - Messen der Spannung einzelner Batteriezellen (16); -Vollladen den Batteriezellen (16); - Korrektur des Ladezustands der einzelnen Batteriezellen (16) anhand von gemessenen Leerlaufspannung im vollgeladenen Zustand.
  4. Batteriesystem (10), das eingerichtet ist, ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 durchzuführen.
  5. Batteriesystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Energiespeicher (24) als eine Sekundärbatteriezellen ausgebildet ist.
  6. Batteriesystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Energiespeicher (24) als ein Kondensator ausgebildet ist.
  7. Batteriesystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Energiespeicher (24) als ein Superkondensator ausgebildet ist.
  8. Fahrzeug, das eingerichtet ist, ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 durchzuführen, und/oder das ein Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6 umfasst.
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