DE102021211146A1 - Method and device for carrying out a charging process for a device battery - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Ladeprofils zum Aufladen einer Gerätebatterie (41) eines batteriebetriebenen Geräts (4), mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen (S1) eines Betriebsgrößenverlaufs einer oder mehrerer Betriebsgrößen einer Gerätebatterie (41);
- Ermitteln (S2, S3) einer Alterungsprädiktionsangabe basierend auf dem bereitgestellten Betriebsgrößenverlauf und einem vorgegebenen Alterungszustandsmodell, wobei das Alterungszustandsmodell ausgebildet ist, um abhängig von der einen oder den mehreren Betriebsgrößen oder dem Betriebsgrößenverlauf einen Alterungszustand der Gerätebatterie (41) zu einem bestimmten Zeitpunkt zu ermitteln;
- Anpassen (S4, S5) eines Ladeprofils, das eine Durchführung eines Ladevorgangs bestimmt, abhängig von der Alterungsprädiktionsangabe und der Garantiebedingung.

The invention relates to a method for determining a charging profile for charging a device battery (41) of a battery-operated device (4), with the following steps:
- Providing (S1) an operating variable profile of one or more operating variables of a device battery (41);
- Determination (S2, S3) of an aging prediction information based on the operating variable curve provided and a predetermined aging state model, the aging state model being designed to determine an aging state of the device battery (41) at a specific point in time depending on the one or more operating variables or the operating variable curve ;
- Adjusting (S4, S5) a charging profile that determines an implementation of a charging process, depending on the aging prediction information and the warranty condition.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft Gerätebatterien, insbesondere Fahrzeugbatterien von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, und insbesondere das Anpassen einer Ladestrategie für derartige Gerätebatterien.The invention relates to portable batteries, in particular vehicle batteries of electrically powered vehicles, and in particular to the adaptation of a charging strategy for such portable batteries.

Technischer HintergrundTechnical background

Das Laden und Entladen einer Gerätebatterie führt zu einer Degradation. Das Maß der Degradation hängt von Parametern des Ladens und Entladens ab. Während die Degradation durch einen Entladevorgang wesentlich durch die Nutzung der Gerätebatterie bestimmt wird, wird der während eines automatisierten Ladevorgangs auf die Gerätebatterie ausgeübte Stress durch Parameter bestimmt, die die Art und Weise, wie der Ladevorgang ausgeführt wird, angegeben. Die Parameter des Ladevorgangs bestimmen dadurch das Alterungsverhalten der Gerätebatterie.Charging and discharging a device battery leads to degradation. The degree of degradation depends on the parameters of charging and discharging. While the degradation from a discharge process is largely determined by the usage of the device battery, the stress exerted on the device battery during an automated charging process is determined by parameters that indicate the way in which the charging process is carried out. The parameters of the charging process thereby determine the aging behavior of the device battery.

Das Aufladen der Gerätebatterie wird in der Regel basierend auf einem vorgegebenen Ladeprofil durchgeführt. Das Ladeprofil wird in der Regel durch eine Kennlinie angegeben, die eine Abhängigkeit eines Ladestroms bzw. eines maximalen Ladestroms von einem Ladezustand bestimmt. Das Ladeprofil ist so festgelegt, dass es dabei die Ladedauer, den maximalen Ladestrom und das akzeptierte Alterungsverhalten optimiert, so dass ein Kompromiss zwischen Belastung der Gerätebatterie und der benötigten Ladezeit erreicht werden kann.The charging of the device battery is usually carried out based on a predetermined charging profile. The charging profile is generally indicated by a characteristic curve, which determines a charging current or a maximum charging current as a function of a state of charge. The charging profile is defined in such a way that it optimizes the charging time, the maximum charging current and the accepted aging behavior so that a compromise can be reached between the load on the device battery and the required charging time.

Üblicherweise wird ein Ladeprofil für eine Gerätebatterie vor Produktionsbeginn anhand umfangreicher Labormessungen ermittelt, wobei das Ladeprofil so erstellt wird, dass die Abhängigkeit der Degradation von dem Ladestrom, der Batterietemperatur und dem Ladezustand der Gerätebatterie berücksichtigt werden kann.A charging profile for a portable battery is usually determined before production begins using extensive laboratory measurements, with the charging profile being created in such a way that the dependence of the degradation on the charging current, the battery temperature and the state of charge of the portable battery can be taken into account.

Da jedes Nutzerverhalten die Gerätebatterie unterschiedlich belastet, ist der Alterungszustand nicht allein durch die kalendarische Alterung bestimmt, sondern auch durch die zyklische Belastung durch Verläufe der Lade- und Entladeströme, des Ladezustands sowie der Batterietemperatur. Da jedoch derzeit lediglich ein Ladeprofil für einen bestimmten Gerätebatterietyp für ein Normal- und ein Schnellladen zur Verfügung steht, kann der Einfluss des Ladevorgangs auf das Alterungsverhalten der Gerätebatterie nicht berücksichtigt werden.Since every user behavior puts a different load on the device battery, the state of wear is not only determined by calendar aging, but also by the cyclic load caused by charging and discharging currents, the state of charge and the battery temperature. However, since there is currently only one charging profile for a specific device battery type for normal and quick charging, the influence of the charging process on the aging behavior of the device battery cannot be taken into account.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Anpassen eines Ladeprofils an eine individuelle Nutzung einer Gerätebatterie gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch vorgesehen.According to the invention, a method for adapting a charging profile to an individual use of a device battery according to claim 1 and a device according to the independent claim are provided.

Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further developments are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Ladeprofils zum Aufladen einer Gerätebatterie eines batteriebetriebenen Geräts, mit folgenden Schritten:

• - Bereitstellen eines Betriebsgrößenverlaufs einer oder mehrerer Betriebsgrößen einer Gerätebatterie;
• - Ermitteln einer Alterungsprädiktionsangabe basierend auf dem bereitgestellten Betriebsgrößenverlauf und einem vorgegebenen Alterungszustandsmodell, wobei das Alterungszustandsmodell ausgebildet ist, um abhängig von der einen oder den mehreren Betriebsgrößen oder dem Betriebsgrößenverlauf einen Alterungszustand der Gerätebatterie zu einem bestimmten Zeitpunkt zu ermitteln;
• - Anpassen eines Ladeprofils, das eine Durchführung eines Ladevorgangs bestimmt, abhängig von der Alterungsprädiktionsangabe und der Garantiebedingung.

According to a first aspect, a method for determining a charging profile for charging a device battery of a battery-operated device, with the following steps:

• - Providing an operating variable profile of one or more operating variables of a device battery;
• - Determination of an aging prediction information based on the operating variable curve provided and a predetermined aging state model, the aging state model being designed to determine an aging state of the device battery at a specific point in time as a function of the one or more operating variables or the operating variable curve;
• - Adjusting a charging profile that determines a charging process to be carried out, depending on the aging prediction specification and the warranty condition.

Vor dem Einsatz einer Gerätebatterie wird diese umfangreich getestet, um eine durchschnittliche Lebensdauer bei definierten Lastbedingungen zu bestimmen. Daraus ergeben sich Garantiebedingungen, die eine Änderung des Alterungszustands um einen vorbestimmten Betrag während einer vorgegebenen Nutzungszeitdauer festlegen. Beispielsweise können Garantiebedingungen vorgeben, dass die Gerätebatterie in acht Jahren einen SOH-C-Wert des Alterungszustands von 80 % nicht unterschreitet oder bei Einsatz in einem Elektrofahrzeug eine Laufleistung von 300.000 km absolvieren kann. Jedoch hängt die Alterung einer Gerätebatterie erheblich von ihrer Belastung durch die Art der Nutzung ab, wie beispielsweise durch die Höhe von Lade- und Entladeströmen, hohe Temperaturen, viele Schnellladezyklen und dergleichen. Somit hängt das Einhalten der Garantiebedingungen von der Art der Nutzung der Gerätebatterie ab, so dass das Ziel ist, die Belastung der Gerätebatterie während der Nutzung so zu beeinflussen, dass die Garantiebedingungen eingehalten werden. Diesbezüglich ist vorgesehen, basierend auf einem prädizierten Verlauf des Alterungszustands zu entscheiden, ob die Belastung der Gerätebatterie reduziert werden muss.Before a device battery is used, it is extensively tested to determine an average service life under defined load conditions. This results in guarantee conditions that specify a change in the state of aging by a predetermined amount during a predetermined period of use. For example, warranty conditions can stipulate that the device battery does not fall below a SOH-C value of 80% for its state of aging in eight years or that it can cover a mileage of 300,000 km when used in an electric vehicle. However, the aging of a portable battery depends to a large extent on the stress it is subjected to as a result of the type of use, such as the level of charging and discharging currents, high temperatures, many rapid charging cycles and the like. Compliance with the warranty conditions thus depends on the type of use of the device battery, so the aim is to influence the load on the device battery during use in such a way that the warranty conditions are met. In this regard, it is provided that a decision is made based on a predicted progression of the aging state as to whether the load on the device battery needs to be reduced.

Im oben beschriebenen Verfahren erfolgt die Reduzierung der Belastung der Gerätebatterie durch Anpassen eines vorgegebenen Ladeprofils. Das Ladeprofil wird in der Regel auf Grundlage von Tests des Batterieherstellers bestimmt und stellt eine mittlere Belastung der Gerätebatterie dar, durch die neben anderen Betriebsbedingungen ein Einhalten der Garantiebedingungen erreicht werden kann. Für Gerätebatterien werden entsprechend ein oder mehrere Ladeprofile fest vorgegeben, die entsprechend den Anforderungen, wie beispielsweise Normalladen oder Schnellladen, ausgewählt werden. Das ausgewählte Ladeprofil wird herkömmlich auf alle Gerätebatterien desselben Typs während eines Ladevorgangs angewendet.In the procedure described above, the load on the device battery is reduced by adapting a specified charging profile. The charging profile is usually determined on the basis of battery manufacturer tests and represents an average load on the device battery, which, among other operating conditions, can be used to ensure compliance with the warranty conditions. For device batteries, one or more charging profiles are specified, which are selected according to the requirements, such as normal charging or fast charging. The selected charging profile is applied conventionally to all device batteries of the same type during a charging process.

Ein übliches Ladeprofil weist einen stufenförmigen Verlauf eines maximalen Ladestroms abhängig von dem Ladezustand, d. h. der Füllung der Gerätebatterie bezüglich der Gesamtspeicherkapazität auf. Ein solches Ladeprofil begrenzt den maximalen Ladestrom und vermeidet dadurch eine übermäßige Stressbelastung der Gerätebatterie.A typical charging profile has a step-like progression of a maximum charging current depending on the state of charge, i. H. the filling of the device battery with regard to the total storage capacity. Such a charging profile limits the maximum charging current and thus avoids excessive stress on the device battery.

Durch die Reduzierung der Belastung der Gerätebatterie durch Anpassen eines vorgegebenen Ladeprofils für eine individuelle Gerätebatterie ist es möglich, direkt Einfluss auf den weiteren Verlauf der Alterung der betreffenden Gerätebatterie zu nehmen. Eine Anpassung des Ladeprofils kann erreichen, dass die Stressbelastung reduziert wird, indem maximale Ladeströme weiter reduziert werden.By reducing the load on the device battery by adapting a predetermined charging profile for an individual device battery, it is possible to directly influence the further course of the aging of the device battery in question. Adjusting the charging profile can reduce stress by further reducing maximum charging currents.

Gemäß dem obigen Verfahren wird dazu eine Alterungsprädiktionsangabe hinsichtlich des voraussichtlichen Einhaltens einer herstellerseitig vorgegebenen Garantiebedingung bewertet. Wird festgestellt, dass bei bisheriger Nutzungsart der Gerätebatterie die Garantiebedingung nicht eingehalten werden kann, so ist eine Reduzierung der Belastung durch Anpassen des Ladeprofils vorgesehen, um die Belastung während des Aufladevorgangs zu reduzieren.According to the above method, an aging prediction statement is evaluated with regard to the probable compliance with a guarantee condition specified by the manufacturer. If it is determined that the warranty conditions cannot be met with the previous type of use of the device battery, the load can be reduced by adjusting the charging profile in order to reduce the load during the charging process.

Weiterhin wird für jede Gerätebatterie der Alterungszustand regelmäßig ermittelt und mithilfe geeigneter Verfahren ein Alterungszustand bzw. Verläufe des Alterungszustands prädiziert. Insbesondere können Alterungszustände für bestimmte Prädiktionshorizonte in die Zukunft prädiziert werden oder auch ein Betriebsendezeitpunkt (Lebensdauerende) bestimmt werden, bei dem der Alterungszustand der Gerätebatterie einen vorbestimmten Betrag, wie beispielsweise 80 % des SOH-C, erreicht hat.Furthermore, the aging status is regularly determined for each device battery and an aging status or trends in the aging status are predicted using suitable methods. In particular, aging states can be predicted for specific prediction horizons in the future or an end of operation time (end of life) can be determined at which the aging state of the device battery has reached a predetermined amount, such as 80% of the SOH-C.

Die Verfahren zur Prädiktion des Alterungszustands sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden hierin als bekannt angenommen. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass die Prädiktion des Alterungszustands fehlerbehaftet ist und eine Unsicherheit der Prädiktion mit sich vergrößerndem Prädiktionshorizont ansteigt.The methods for predicting the state of health are known from the prior art and are assumed to be known herein. However, it must be taken into account that the prediction of the aging state is subject to errors and that the uncertainty of the prediction increases as the prediction horizon increases.

Gemäß obigem Verfahren ist vorgesehen, das Ladeprofil in Richtung einer geringeren Belastung der Gerätebatterie während eines Ladevorgangs anzupassen, wenn festgestellt wird, dass die Alterung voraussichtlich die Garantiebedingungen verletzt.According to the above method, provision is made for the charging profile to be adjusted in the direction of a lower load on the device battery during a charging process if it is determined that aging is likely to violate the warranty conditions.

Die Garantiebedingungen können in Form eines minimal zulässigen zeitlichen Verlaufs des Alterungszustands (SOH-C: basierend auf der Batteriekapazität) oder in Form eines maximal zulässigen zeitlichen Verlaufs des Alterungszustands (SOH-R: basierend auf dem Innenwiederstand er Gerätebatterie) in Form eines Referenz-Alterungszustandsverlaufs vorgegeben sein. Alternativ oder zusätzlich können die Garantiebedingungen eine minimale Gesamtlebensdauer der Gerätebatterie vorgeben. Die Gesamtlebensdauer kann als Zeitraum seit Inbetriebnahme der Gerätebatterie bestimmt sein, zu dem ein vorbestimmter Alterungszustand erreicht wird.The warranty conditions can be in the form of a minimum permissible progression of the state of health over time (SOH-C: based on the battery capacity) or in the form of a maximum permissible progression of the state of health over time (SOH-R: based on the internal resistance of the device battery) in the form of a reference progression of the state of health be predetermined. Alternatively or additionally, the warranty conditions can specify a minimum total service life for the device battery. The total service life can be determined as the period of time since the device battery was put into operation, at which point a predetermined aging state is reached.

Der Alterungszustand (SOH: State of Health) ist die Schlüsselgröße zur Angabe einer verbleibenden Batteriekapazität oder verbleibenden Batterieladung, d. h. für den verbleibenden maximalen Ladungshub einer vollständig entladenen und einer vollständig geladenen Batterie. Der Alterungszustand stellt ein Maß für die Alterung der Gerätebatterie oder eines Batterie-Moduls oder einer Batterie-Zelle dar und kann als Kapazitätserhaltungsrate (Capacity Retention Rate, SOH-C) oder als Anstieg des Innenwiderstands (SOH-R) angegeben werden. Die Kapazitätserhaltungsrate SOH-C ist als Verhältnis der gemessenen momentanen Kapazität zu einer Anfangskapazität der vollständig aufgeladenen Batterie angegeben. Die relative Änderung des Innenwiderstands SOH-R steigt mit zunehmender Alterung der Gerätebatterie an.The state of health (SOH: State of Health) is the key variable for specifying a remaining battery capacity or remaining battery charge, i. H. for the remaining maximum charge range of a fully discharged and a fully charged battery. The aging status is a measure of the aging of the device battery or a battery module or a battery cell and can be specified as a capacity retention rate (SOH-C) or as an increase in internal resistance (SOH-R). The capacity retention rate SOH-C is given as a ratio of the measured instantaneous capacity to an initial capacity of the fully charged battery. The relative change in the internal resistance SOH-R increases as the device battery ages.

Es kann vorgesehen sein, dass die Alterungsprädiktionsangabe als ein prädizierter zeitlicher Verlauf des Alterungszustands für einen vorgegebenen konstanten Prädiktionshorizont, insbesondere von zwischen drei Monaten und sechs Monaten, bestimmt wird. Insbesondere kann das Anpassen des Ladeprofils vorgenommen werden, wenn der prädizierte zeitliche Verlauf des Alterungszustands (bei Alterungszustand SOH-C) einen durch die Garantiebedingung vorgegebenen Referenz-Alterungszustandsverlauf unterschreitet oder wenn der prädizierte zeitliche Verlauf des Alterungszustands (bei Alterungszustand SOH-R) einen durch die Garantiebedingung vorgegebenen Referenz-Alterungszustandsverlauf überschreitet.Provision can be made for the aging prediction information to be determined as a predicted time profile of the aging state for a predefined constant prediction horizon, in particular of between three months and six months. In particular, the charging profile can be adjusted if the predicted progression over time of the state of health (in the case of state of health SOH-C) falls below a reference progression of the state of health specified by the guarantee condition or if the predicted progression over time of the state of health (in the case of state of aging SOH-R) exceeds one defined by the Warranty condition exceeds specified reference aging history.

Weiterhin kann das Anpassen des Ladeprofils abhängig von einer Korrekturgröße erfolgen, die sich aus einer Look-up-Tabelle ergibt, oder die abhängig von einer Zeitdauer zwischen einem Belastungszeitpunkt und einem aktuellen Zeitpunkt, bestimmt wird, wobei der Belastungszeitpunkt den Zeitpunkt angibt, zu dem der prädizierte zeitliche Verlauf des Alterungszustands den durch die Garantiebedingung vorgegebenen Referenz-Alterungszustandsverlauf schneidet.Furthermore, the charging profile can be adjusted as a function of a correction variable that results from a look-up table or that is determined as a function of a period of time between a load time and a current time, with the load time indicating the time at which the predicted progression of the state of health over time intersects the reference course of the state of health specified by the guarantee condition.

Somit kann die Alterungsprädiktionsangabe einen prädizierten zeitlichen Verlauf des Alterungszustands für einen vorgegebenen konstanten Prädiktionshorizont von z. B. 3 Monaten, 6 Monaten oder dergleichen, entsprechen.The aging prediction information can thus be a predicted time profile of the aging state for a predetermined constant prediction horizon of z. B. 3 months, 6 months or the like.

Das Verletzen der Garantiebedingung kann somit festgestellt werden, wenn der prädizierte zeitliche Verlauf des Alterungszustands innerhalb des vorgegebenen konstanten Prädiktionshorizonts den entsprechenden Referenz-Alterungszustandsverlauf unterschreitet bzw. überschreitet. Dabei entspricht die kalendarische Alterung des Beginns des prädizierten zeitlichen Verlaufs des Alterungszustands der kalendarischen Alterung des Beginns des Referenz-Alterungszustandsverlaufs.The breach of the guarantee condition can thus be determined if the predicted time profile of the state of health falls below or exceeds the corresponding reference course of the state of health within the predetermined constant prediction horizon. The calendrical aging of the start of the predicted progression over time of the aging state corresponds to the calendrical aging of the start of the reference aging state progression.

Weiterhin kann das Verletzen der Garantiebedingung festgestellt werden, wenn die prädizierte verbleibende Restlebensdauer eine durch die Garantiebedingung vorgegebene Restlebensdauer unterschreitet.Furthermore, the violation of the guarantee condition can be determined if the predicted remaining service life falls short of a remaining service life specified by the guarantee condition.

Alternativ kann die Alterungsprädiktionsangabe als eine prädizierte verbleibende Restlebensdauer bestimmt werden. Das Anpassen des Ladeprofils kann vorgenommen werden, wenn die prädizierte Restlebensdauer geringer ist als die durch die Garantiebedingung vorgegebene Restlebensdauer.Alternatively, the aging prediction indication may be determined as a predicted remaining lifetime. The charging profile can be adjusted if the predicted remaining service life is less than the remaining service life specified by the guarantee condition.

Weiterhin kann das Anpassen des Ladeprofils abhängig von einer Korrekturgröße erfolgen, die sich aus einer Look-up-Tabelle ergibt, oder die abhängig von einer Zeitdauer zwischen der prädizierten Restlebensdauer und der durch die Garantiebedingung vorgegebenen Restlebensdauer ist.Furthermore, the charging profile can be adapted as a function of a correction variable which results from a look-up table or which is dependent on a period of time between the predicted remaining service life and the remaining service life specified by the guarantee condition.

Somit kann die Alterungsprädiktionsangabe als verbleibende Restlebensdauer vorgegeben sein, die in Verbindung mit der verstrichenen Lebensdauer, d. h. den kalendarischen Alterungszustand der Gerätebatterie, die prädizierte Gesamtlebensdauer der Gerätebatterie angibt.Thus, the aging prediction indication may be specified as remaining life remaining, which may be combined with elapsed life, i. H. indicates the calendar aging status of the device battery, the predicted total service life of the device battery.

Das Anpassen des Ladeprofils kann in vielfältiger Weise erfolgen. Dabei ist darauf zu achten, dass durch die Reduzierung der Ladeströme die zeitliche Verlängerung des Aufladevorgangs innerhalb eines von einem Nutzer der Gerätebatterie tolerablen Bereichs bleibt. Da jedoch das obige Verfahren zyklisch ausgeführt wird, können bereits frühzeitig Tendenzen einer zu hohen Stressbelastung der Gerätebatterie erkannt werden. Eine geringe Anpassung des Ladeprofils der Gerätebatterie kann vorgenommen werden, die sich in der Regel nicht wesentlich in einer Verlängerung der Ladezeitdauer, insbesondere von nicht mehr als z. B. 10 %, auswirkt.The charging profile can be adjusted in many different ways. It is important to ensure that by reducing the charging currents, the lengthening of the charging process remains within a range that is tolerable for a user of the device battery. However, since the above method is carried out cyclically, tendencies towards excessive stress on the device battery can be detected at an early stage. A slight adjustment of the charging profile of the device battery can be made, which usually does not result in a significant increase in the charging time, in particular by no more than e.g. B. 10% affects.

Das Anpassen des Ladeprofils kann abhängig von Ladeprofilen anderer Gerätebatterien durchgeführt werden, wobei ein angepasstes Ladeprofil einer anderen Gerätebatterie für die Gerätebatterie übernommen wird, wenn die Garantiebedingung durch die andere Gerätebatterie bis zu deren Lebensdauerende eingehalten wurde.The charging profile can be adapted depending on the charging profiles of other device batteries, with an adapted charging profile of another device battery being adopted for the device battery if the guarantee condition has been complied with by the other device battery up to the end of its service life.

Es kann vorgesehen sein, dass das Verfahren zyklisch durchgeführt wird, und nach einem ersten Anpassen des Ladeprofils ein erneutes Anpassen des Ladeprofils nur dann durchgeführt wird, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Ladevorgängen basierend auf dem zuletzt angepassten Ladeprofil durchgeführt wurden.It can be provided that the method is carried out cyclically, and after a first adjustment of the charging profile, the charging profile is only adjusted again if a predetermined number of charging processes based on the last adjusted charging profile have been carried out.

Weiterhin können Betriebsgrößenverläufe einer Vielzahl von Gerätebatterien an eine geräteexterne Zentraleinheit übermittelt werden, wobei das Verfahren in der Zentraleinheit für jede der Gerätebatterien ausgeführt wird und die angepassten Ladeprofile an die betreffenden Gerätebatterien übermittelt werden.Furthermore, operating variable curves of a large number of device batteries can be transmitted to a device-external central unit, the method being carried out in the central unit for each of the device batteries and the adapted charge profiles being transmitted to the relevant device batteries.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens vorgesehen.According to a further aspect, a device for carrying out the above method is provided.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

• 1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Bereitstellen von fahrer- und fahrzeugindividuellen Betriebsgrößen zur fahrzeugexternen individuellen Bestimmung von Ladeprofilen für eine Fahrzeugbatterie in einer Zentraleinheit;
• 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Bestimmen eines Ladeprofils für Fahrzeuge eines bestimmten Alterungszustands und Belastungszustands;
• 3 ein Diagramm zur Darstellung eines Standard-Alterungszustandsverlaufs einer durchschnittlich genutzten Fahrzeugbatterie, eines historischen realen Alterungszustandsverlaufs und eines Referenz-Alterungszustandsverlaufs entsprechend den Garantiebedingungen des Batterieherstellers; und
• 4 eine Darstellung eines beispielhaften Ladeprofils.

Embodiments are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

• 1 a schematic representation of a system for providing driver and vehicle-specific operating variables for vehicle-external individual determination of charging profiles for a vehicle battery in a central unit;
• 2 a flowchart to illustrate a method for determining a charging profile for vehicles of a specific aging condition and load condition;
• 3 a diagram for representing a standard state of health curve of an average used vehicle battery, a historical real state of health curve and a reference curve of the state of health According to the battery manufacturer's warranty conditions; and
• 4 a representation of an example charging profile.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Fahrzeugbatterien als Gerätebatterien in einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen als gleichartige Geräte beschrieben. Das Verfahren kann in einer Zentraleinheit betrieben und zur Ermittlung von individuellen Ladeprofilen für die Fahrzeugbatterien eingesetzt werden.The method according to the invention is described below using vehicle batteries as device batteries in a large number of motor vehicles as devices of the same type. The method can be operated in a central unit and used to determine individual charging profiles for the vehicle batteries.

Das hierin beschriebene Beispiel steht stellvertretend für eine Vielzahl von stationären oder mobilen Geräten mit netzunabhängiger Energieversorgung, wie beispielsweise Fahrzeuge (Elektrofahrzeuge, Pedelecs usw.), Anlagen, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräte, IOT-Geräte und dergleichen, die über eine entsprechende Kommunikationsverbindung (z. B. LAN, Internet) mit einer geräteexternen Zentraleinheit (Cloud) in Verbindung stehen.The example described here is representative of a large number of stationary or mobile devices with a network-independent energy supply, such as vehicles (electric vehicles, pedelecs, etc.), systems, machine tools, household appliances, IOT devices and the like, which have a corresponding communication connection (e.g . LAN, Internet) with a device-external central unit (cloud).

1 zeigt ein System 1 zum Sammeln von Flottendaten in einer Zentraleinheit 2 zur Erstellung und zum Betrieb sowie zur Auswertung eines Ladeprofilermittlungsmodells und eines Alterungszustandsmodells. Das Alterungszustandsmodell dient zur Bestimmung eines Alterungszustands eines elektrischen Energiespeichers, wie z. B. einer Fahrzeugbatterie in einem Kraftfahrzeug und zur Prädiktion des Alterungszustands bzw. eines Alterungszustandsverlaufs. 1 zeigt eine Fahrzeugflotte 3 mit mehreren Kraftfahrzeugen 4. Das Ladeprofilermittlungsmodells umfasst einen Algorithmus entsprechend dem nachfolgend beschriebenen Verfahren. 1 shows a system 1 for collecting fleet data in a central unit 2 for the creation and operation as well as for the evaluation of a charging profile determination model and an aging status model. The aging state model is used to determine an aging state of an electrical energy store such. B. a vehicle battery in a motor vehicle and for predicting the aging condition or an aging condition profile. 1 shows a vehicle fleet 3 with several motor vehicles 4. The charging profile determination model includes an algorithm corresponding to the method described below.

Eines der Kraftfahrzeuge 4 ist in 1 detaillierter dargestellt. Die Kraftfahrzeuge 4 weisen jeweils eine Fahrzeugbatterie 41 als wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher, einen elektrischen Antriebsmotor 42 und eine Steuereinheit 43 auf. Die Steuereinheit 43 ist mit einem Kommunikationsmodul 44 verbunden, das geeignet ist, Daten zwischen dem jeweiligen Kraftfahrzeug 4 und einer Zentraleinheit 2 (einer sogenannten Cloud) zu übertragen.One of the motor vehicles 4 is in 1 shown in more detail. The motor vehicles 4 each have a vehicle battery 41 as a rechargeable electrical energy store, an electric drive motor 42 and a control unit 43 . The control unit 43 is connected to a communication module 44 which is suitable for transmitting data between the respective motor vehicle 4 and a central unit 2 (a so-called cloud).

Die Kraftfahrzeuge 4 senden an die Zentraleinheit 2 die Betriebsgrößen F, die zumindest Größen angeben, welche den Alterungszustand der Fahrzeugbatterie 41 beeinflussen. Die Betriebsgrößen F können im Falle einer Fahrzeugbatterie Zeitreihen eines Batteriestroms, einer Batteriespannung, einer Batterietemperatur und eines Ladezustands (SOC: State of Charge), sowohl auf Pack-, Modul- und / oder Zellebene sein. Die Betriebsgrößen F werden in einem schnellen Zeitraster von 1 Hz bis 100 Hz erfasst und können in unkomprimierter und / oder komprimierter Form regelmäßig an die Zentraleinheit 2 übertragen werden.The motor vehicles 4 send the operating variables F to the central unit 2, which indicate at least variables which influence the aging state of the vehicle battery 41. In the case of a vehicle battery, the operating variables F can be time series of a battery current, a battery voltage, a battery temperature and a state of charge (SOC: State of Charge), both at pack, module and/or cell level. The operating variables F are recorded in a fast time frame from 1 Hz to 100 Hz and can be regularly transmitted to the central unit 2 in uncompressed and/or compressed form.

Weiterhin können die Zeitreihen unter Ausnutzung von Kompressions-Algorithmen zwecks Minimierung des Datenverkehrs zur Zentraleinheit 2 im Abstand von mehreren Stunden bis zu mehreren Tagen blockweise an die Zentraleinheit 2 übertragen werden.Furthermore, the time series can be transmitted in blocks to the central unit 2 at intervals of several hours up to several days, using compression algorithms for the purpose of minimizing the data traffic to the central unit 2 .

Die Zentraleinheit 2 weist eine Datenverarbeitungseinheit 21, in der das nachfolgend beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann, und eine Datenbank 22 zum Speichern von Datenpunkten, Modellparametern, Zuständen und dergleichen auf.The central unit 2 has a data processing unit 21 in which the method described below can be executed, and a database 22 for storing data points, model parameters, states and the like.

In der Zentraleinheit 2 kann ein Alterungszustandsmodell implementiert sein, das datenbasiert sein kann. Das Alterungszustandsmodell kann regelmäßig, d. h. z. B. nach Ablauf der jeweiligen Auswertungszeitdauer, verwendet werden, um basierend auf den zeitlichen Verläufen der Betriebsgrößen (jeweils seit Inbetriebnahme der jeweiligen Fahrzeugbatterie) eine Ermittlung des momentanen Alterungszustands der betreffenden Fahrzeugbatterie 41 vorzunehmen.A state of health model, which can be data-based, can be implemented in the central unit 2 . The state of health model can be regularly, i. H. e.g. B. after expiry of the respective evaluation period, to make a determination of the current state of health of the vehicle battery 41 in question based on the chronological progression of the operating variables (in each case since the respective vehicle battery was put into service).

Für die Zeitreihen können zur Übertragung Kompressions-Algorithmen zwecks Minimierung des Datenverkehrs zur Zentraleinheit 2 genutzt werden. Weiterhin kann ein eventgestütztes Übertragen stattfinden, sodass der Datentransfer ausgelöst wird und erfolgt, wenn z. B. eine stabile oder bekannte WLAN-Netzwerk-Verbindung identifiziert wurde.For the purpose of minimizing the data traffic to the central unit 2, compression algorithms can be used for the transmission of the time series. Furthermore, an event-based transmission can take place, so that the data transfer is triggered and takes place when z. B. a stable or known WiFi network connection has been identified.

2 veranschaulicht anhand eines Flussdiagramms das Verfahren zum Bestimmen eines einer Fahrzeugbatterie 41 zuzuordnendes Ladeprofils und zum Durchführen eines Ladevorgangs basierend auf dem zugeordneten Ladeprofil. Das Verfahren kann in jedem Fahrzeug oder in Verbindung mit der Zentraleinheit 2 ausgeführt werden. 2 FIG. 12 uses a flowchart to illustrate the method for determining a charging profile to be assigned to a vehicle battery 41 and for carrying out a charging process based on the assigned charging profile. The method can be carried out in any vehicle or in connection with the central unit 2.

Das Verfahren zum Anpassen eines Ladeprofils für eine Fahrzeugbatterie 41 sieht zunächst in Schritt S1 vor, die Betriebsgrößenverläufe der Vielzahl von Fahrzeugbatterien in der Zentraleinheit zu empfangen.The method for adapting a charging profile for a vehicle battery 41 initially provides, in step S1, for the operating variable profiles of the plurality of vehicle batteries to be received in the central unit.

In Schritt S2 werden die Betriebsgrößenverläufe mithilfe eines Alterungszustandsmodells ausgewertet, um für jede Fahrzeugbatterie einen aktuellen und prädizierten Alterungszustand bereitzustellen. Die Bestimmung kann alternativ in jedem Fahrzeug basierend auf einem dort implementierten Alterungszustandsmodell ausgeführt werden.In step S2, the performance variable curves are evaluated using a state of health model in order to provide a current and predicted state of health for each vehicle battery. Alternatively, the determination can be carried out in each vehicle based on a state of health model implemented there.

In Schritt S3 wird basierend auf den Betriebsgrößenverläufen der betrachteten Fahrzeugbatterien 41 in der Zentraleinheit 2 eine Alterungsprädiktion durchgeführt und eine Alterungsprädiktionsangabe bereitgestellt.In step S3, an aging prediction is made in the central unit 2 based on the performance variable profiles of the vehicle batteries 41 under consideration performed and provided an aging prediction statement.

Die Alterungsprädiktionsangabe kann einen für einen konstanten Prädiktionshorizont ermittelten prädizierten Verlauf des Alterungszustands der betreffenden Fahrzeugbatterie 41 angeben. Der Prädiktionshorizont kann hierbei drei Monate, sechs Monate oder einen sonstigen beliebigen Zeitraum umfassen, in dem eine hinreichend genaue Prädiktion möglich ist. Der Prädiktionshorizont wird fest vorgegeben und für die Durchführung des Verfahrens konstant festgelegt.The aging prediction information can specify a predicted profile of the aging state of the relevant vehicle battery 41 determined for a constant prediction horizon. In this case, the prediction horizon can comprise three months, six months or any other desired period of time in which a sufficiently precise prediction is possible. The prediction horizon is fixed and set to be constant for the implementation of the method.

In Schritt S4 wird überprüft, ob die Prädiktionstrajektorie bis zu dem vorbestimmten Prädiktionshorizont einen Referenz-Alterungszustandsverlauf unterschreitet. Der Referenz-Alterungszustandsverlauf entspricht einer vorgegebenen Garantiebedingung des Batterieherstellers und gibt an, wie der Alterungszustand (in Form eines von der Batteriekapazität abhängigen Alterungszustands SOH-R) bei einer durchschnittlichen Nutzung der Fahrzeugbatterie im schlechtestmöglichen Fall verlaufen darf, um die Garantiebedingung einer vorgegebenen Gesamtlebensdauer, wie beispielsweise von acht Jahren, bis zum Erreichen eines Alterungszustands von beispielsweise 80 % bei Lebensdauerende nicht zu verletzen.In step S4, a check is made as to whether the prediction trajectory falls below a reference aging state curve up to the predetermined prediction horizon. The reference aging status curve corresponds to a specified guarantee condition of the battery manufacturer and indicates how the aging status (in the form of a battery capacity-dependent aging status SOH-R) may develop in the worst possible case with average use of the vehicle battery in order to meet the guarantee condition of a specified total service life, such as for example eight years, until reaching an aging condition of, for example, 80% at the end of the service life.

3 zeigt schematisch ein Diagramm mit einem Standard-Alterungszustandsverlauf SAV einer durchschnittlich genutzten Fahrzeugbatterie, einem historischen realen Alterungszustandsverlauf AV und dem Referenz-Alterungszustandsverlauf RAV entsprechend den Garantiebedingungen des Batterieherstellers. Weiterhin wird ausgehend von dem realen Alterungszustandsverlauf AV ein prädizierter Alterungszustandsverlauf PAV mindestens bis zu dem Prädiktionshorizont H fortgeschrieben. Der Prädiktionshorizont H bestimmt den Zeitraum der Prädiktion ausgehend von einem aktuellen Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t2, dem Ende des Prädiktionshorizonts H. 3 shows a schematic diagram with a standard aging progression SAV of an average used vehicle battery, a historical real aging progression AV and the reference aging progression RAV according to the warranty conditions of the battery manufacturer. Furthermore, starting from the real aging state curve AV, a predicted aging state curve PAV is updated at least up to the prediction horizon H. The prediction horizon H determines the period of the prediction starting from a current point in time t1 to a point in time t2, the end of the prediction horizon H.

Die in 3 gezeigten Alterungszustandsverläufe beziehen sich auf den als SOH-C angegebenen Alterungszustand.In the 3 The aging conditions shown relate to the aging condition specified as SOH-C.

Im Falle eines Alterungszustands, der als SOH-R, d.h. mit Bezug auf eine Änderung des Innenwiderstands der Batterie angegeben ist, wird in Schritt S4 überprüft, ob die Prädiktionstrajektorie bis zu dem vorbestimmten Prädiktionshorizont H einen Referenz-Alterungszustandsverlauf RAV, der einen Verlauf eines maximal zulässigen Alterungszustands angibt, überschreitet.In the case of an aging state that is specified as SOH-R, i.e. with reference to a change in the internal resistance of the battery, it is checked in step S4 whether the prediction trajectory up to the predetermined prediction horizon H has a reference aging state curve RAV, which has a curve of a maximum permissible state of aging indicates exceeds.

Aus der Prädiktion des Alterungszustands innerhalb des vorgegebenen Prädiktionshorizonts H ergibt sich ein prädizierter Alterungszustandsverlauf PAV, der sich ausgehend von dem aktuellen Alterungszustand der betreffenden Fahrzeugbatterie 41 erstreckt. Wird in Schritt S4 festgestellt, dass der prädizierte Alterungszustandsverlauf PAV den Referenz-Alterungszustandsverlauf RAV schneidet oder unterschreitet (bei SOH-C) oder überschreitet (bei SOH-C) (Alternative: Ja), so wird dadurch festgestellt, dass die Betriebsweise der Fahrzeugbatterie 41 bzw. dessen Nutzungsart diese überdurchschnittlich belastet und eine Maßnahme ergriffen werden sollte, um die Belastung der Fahrzeugbatterie 41 anzupassen, so dass die Garantiebedingung eingehalten werden kann. Das Verfahren wird entsprechend mit Schritt S5 fortgesetzt. Andernfalls (Alternative: Nein) wird das Verfahren mit Schritt S1 fortgesetzt.From the prediction of the aging state within the predefined prediction horizon H, a predicted aging state profile PAV results, which extends from the current aging state of the relevant vehicle battery 41 . If it is determined in step S4 that the predicted state of health progression PAV intersects or falls below (at SOH-C) or exceeds (at SOH-C) (at SOH-C) the reference progression of the state of health RAV (alternative: yes), then it is determined that the operating mode of the vehicle battery 41 or whose type of use causes an above-average load and a measure should be taken to adjust the load on the vehicle battery 41 so that the guarantee condition can be met. The method continues accordingly with step S5. Otherwise (alternative: no), the method continues with step S1.

Im Fall, dass der prädizierte Alterungszustandsverlauf PAV den Referenz-Alterungszustandsverlauf RAV unterschreitet (SOH-C) bzw. überschreitet (SOH-R) (Alternative: Ja), wird in Schritt S5 eine Anpassung des Ladeprofils vorgenommen.If the predicted state of health profile PAV falls below (SOH-C) or exceeds (SOH-R) the reference state of health profile RAV (alternative: yes), the charging profile is adjusted in step S5.

Das Ladeprofil für eine Fahrzeugbatterie 41 gibt abhängig von einem Ladezustand jeweils einen maximalen Ladestrom vor. Übliche Ladeprofile sind stufenförmig, wie beispielsweise in 4 dargestellt, und geben jeweils einen maximalen Ladestrom abhängig von einem Ladezustand, d. h. der gespeicherten nutzbaren Ladung der Fahrzeugbatterie 41, an. Zur Reduzierung einer Belastung der Fahrzeugbatterie 41 wird das Ladeprofil derart angepasst, dass zumindest abschnittsweise der maximale Ladestrom reduziert wird. Dies kann im einfachsten Fall dadurch erfolgen, dass das Ladeprofil, d. h. die dort zugeordneten maximalen Ladeströme, mit einem Korrekturfaktor kleiner 1 beaufschlagt wird, um so durch die Reduzierung der Strombelastung der Fahrzeugbatterie 41 während eines Ladevorgangs die Belastung der Fahrzeugbatterie 41 insgesamt zu reduzieren.The charging profile for a vehicle battery 41 specifies a maximum charging current depending on a state of charge. Common loading profiles are stepped, such as in 4 shown, and each indicate a maximum charging current depending on a state of charge, ie the stored usable charge of the vehicle battery 41 on. In order to reduce the load on the vehicle battery 41, the charging profile is adapted in such a way that the maximum charging current is reduced at least in sections. In the simplest case, this can be done by applying a correction factor of less than 1 to the charging profile, ie the maximum charging currents assigned there, in order to reduce the overall load on the vehicle battery 41 by reducing the current load on the vehicle battery 41 during a charging process.

Die Ermittlung des Korrekturfaktors kann beispielsweise durch eine Lookup-Tabelle erfolgen, die Korrekturfaktoren in geeigneter Weise dem prädizierten Alterungsverlauf zuordnet.The correction factor can be determined, for example, using a lookup table that assigns correction factors to the predicted aging curve in a suitable manner.

Der Korrekturfaktor kann abhängig von einem Belastungszeitpunkt innerhalb des Prädiktionshorizonts t2-t1 bestimmt werden, der sich aus dem Schnittpunkt des prädizierten Alterungszustandsverlaufs mit dem Referenz-Alterungszustandsverlauf ergibt. Je weiter der Belastungszeitpunkt des Verlassens der Garantiebedingung, d. h. der Zeitpunkt, zu dem der prädizierte Alterungszustandsverlauf den Referenz-Alterungszustandsverlauf schneidet, ausgehend von dem aktuellen Zeitpunkt in der Zukunft liegt, desto geringer kann die Reduzierung der Belastung durch das Ladeprofil erfolgen. Dies wird durch die Wahl des Korrekturfaktors berücksichtigt, der umso näher an 1 liegen kann, je weiter der Belastungszeitpunkt tb zeitlich von dem aktuellen Zeitpunkt t1 in der Zukunft liegt. Beispielsweise kann sich der Korrekturfaktor K ergeben als $$\text{K}=1-\left(\text{tb}-\text{t}1\right)/\left(\text{t}2-\text{t}1\right)*\mathrm{0,1}$$

The correction factor can be determined as a function of a load time within the prediction horizon t2-t1, which results from the intersection of the predicted aging state curve with the reference aging state curve. The further the load time of leaving the guarantee condition, ie the point in time at which the predicted state of health profile intersects the reference state of health profile, is in the future from the current point in time, the less the load can be reduced by the charging profile. This is taken into account by the selection of the correction factor, which can be closer to 1 the further in the future the load time tb is from the current time t1. For example, the correction factor K can result as $$\text{K}=1-\left(\text{tb}-\text{t}1\right)/\left(\text{<figure-callout id="2" label="t" filenames="DE102021211146A1\_0002.png" state="{{state}}">t</figure-callout>}2-\text{t}1\right)*0.1$$

In Schritt S6 wird das korrigierte Ladeprofil für einen oder mehrere darauffolgende Ladevorgänge angewendet, bevor durch Rücksprung zu Schritt S1 eine erneute Überprüfung anhand des Alterungsprädiktionsangabe erfolgt.In step S6, the corrected charging profile is used for one or more subsequent charging processes before a renewed check based on the aging prediction information is carried out by returning to step S1.

Somit ist vorgesehen, dass das Verfahren zyklisch durchgeführt wird. Vorzugsweise wird das obige Verfahren dann durchgeführt, wenn eine Auswertung der Alterungszustände der Fahrzeugbatterien erfolgt und eine Prädiktion des Alterungszustandsverlaufs bis zum Prädiktionshorizont vorgenommen werden kann.It is therefore provided that the method is carried out cyclically. The above method is preferably carried out when the aging states of the vehicle batteries are evaluated and the course of the aging state can be predicted up to the prediction horizon.

Eine alternative Alterungsprädiktionsangabe kann durch die verbleibende Restlebensdauer bis zum Erreichen eines Lebensdauerendes angegeben sein. Dies kann in Verbindung mit dem kalendarischen Betriebsalter der betreffenden Fahrzeugbatterie eine Gesamtlebensdauer ergeben.An alternative aging prediction information can be given by the remaining service life until reaching the end of a service life. In conjunction with the calendar operating age of the vehicle battery in question, this can result in an overall service life.

In einer alternativen Ausführungsform kann die verbleibende Restlebensdauer als Alterungsprädiktionsangabe ausgewertet werden und gemeinsam mit der kalendarischen Betriebszeit der Fahrzeugbatterie 41 eine prädizierte Gesamtlebensdauer bestimmt werden. Liegt diese unter einer durch die Garantiebedingung vorgegebenen Referenzgesamtlebensdauer von beispielsweise acht Jahren, so kann eine entsprechende Anpassung des Ladeprofils zur Verringerung der Belastung während des Ladevorgangs vorgenommen werden. Die Höhe bzw. das Maß der Anpassung mit dem Korrekturfaktor kann von der Länge der Zeitdauer zwischen der durch die Garantiebedingung vorgegebenen Gesamtlebensdauer und der prädizierten Gesamtlebensdauer abhängen, insbesondere durch Differenzbildung.In an alternative embodiment, the remaining service life can be evaluated as aging prediction information and a predicted total service life can be determined together with the calendar operating time of the vehicle battery 41 . If this is below the total reference service life of eight years specified by the guarantee conditions, for example, the charging profile can be adjusted accordingly to reduce the load during the charging process. The extent or extent of the adjustment with the correction factor can depend on the length of time between the total service life specified by the guarantee condition and the predicted total service life, in particular by calculating the difference.

Bei der Anpassung des Ladeprofils können alternativ zu der Anwendung des Korrekturfaktors Daten von Fahrzeugbatterien mit älteren kalendarischen Betriebsdauern verwendet werden, die die Garantiebedingungen durch Anpassung eines Ladeprofils eingehalten haben. Insbesondere wird überprüft, welche der Fahrzeugbatterien eine Anpassung des Ladeprofils vorgenommen haben und anstelle einer sukzessiven Korrektur des Ladeprofils gleich dasjenige Ladeprofil bzw. denjenigen Korrekturfaktor bereits beim ersten Auftreten des Falls, dass der Referenz-Alterungszustandsverlauf durch den prädizierten Alterungszustandsverlauf unterschritten (SOH-C) bzw. überschritten (SOH-R) wird, dasjenige Ladeprofil der Vergleichsfahrzeugbatterie zugeordnet wird, das die größte Belastungsreduzierung während der Ladevorgänge bewirkt hat. Auf diese Weise kann das sukzessive Anpassen der Ladeprofile vermieden werden, insbesondere in den Fällen, in denen nach einer Belastungsreduzierung durch Anpassung des betreffenden Ladeprofils eine Verbesserung des prädizierten Alterungszustandsverlaufs (im Sinne eines Erreichens eines Einhaltens der Garantiebedingung nach aufgetretenem Unterschreiten/Überschreiten des Referenz-Alterungszustandsverlaufs) nicht erreicht wurde.When adapting the charging profile, data from vehicle batteries with older calendar operating times that have complied with the warranty conditions by adapting a charging profile can be used as an alternative to using the correction factor. In particular, it is checked which of the vehicle batteries have made an adjustment to the charging profile and instead of successively correcting the charging profile, that charging profile or that correction factor is immediately applied the first time the event occurs that the reference state of health curve is undershot by the predicted state of health curve (SOH-C) or is exceeded (SOH-R), that charge profile is assigned to the comparative vehicle battery which has brought about the greatest reduction in load during the charging process. In this way, the successive adjustment of the charging profiles can be avoided, especially in cases where, after a load reduction by adjusting the relevant charging profile, an improvement in the predicted state of health history (in the sense of achieving compliance with the guarantee condition after falling below/exceeding the reference state of health history ) was not reached.

Nachdem eine Anpassung des Ladeprofils in der Zentraleinheit 2 vorgenommen wurde, wird das betreffende Ladeprofil entsprechend parametrisiert an das jeweilige Fahrzeug übertragen, um dort bei einem nächsten Ladevorgang wieder angewendet zu werden. Ein Zyklus zur Anpassung des Ladeprofils sollte für jede Fahrzeugbatterie nur dann durchgeführt werden, wenn eine vorbestimmte Anzahl von einem oder mehreren Ladevorgängen seit der letzten Anpassung des Ladeprofils vorgenommen worden ist, um den Effekt der Anpassung des Ladeprofils berücksichtigen zu können.After the charging profile has been adjusted in the central unit 2, the charging profile in question is correspondingly parameterized and transmitted to the respective vehicle in order to be used there again during the next charging process. A charge profile adjustment cycle should be performed for each vehicle battery only after a predetermined number of one or more charges have been made since the last charge profile adjustment, in order to account for the effect of the charge profile adjustment.

Das obige Verfahren wird vorzugsweise in der Zentraleinheit ausgeführt und das jeweils ermittelte Ladeprofil kann nach jeder Anpassung vorzugsweise in parametrisierter Form an die jeweiligen ausgewählten Kraftfahrzeuge übertragen werden. Alternativ kann das Verfahren in den Fahrzeugen durchgeführt werden, wobei dort dann Alterungszustandsmodelle zur Ermittlung von aktuellen und prädizierten Alterungszuständen implementiert sein müssen.The above method is preferably carried out in the central unit and the charging profile determined in each case can be transmitted to the respective selected motor vehicles after each adjustment, preferably in parameterized form. Alternatively, the method can be carried out in the vehicles, in which case aging state models must then be implemented there to determine current and predicted aging states.

Claims (13)

Verfahren zum Bestimmen eines Ladeprofils zum Aufladen einer Gerätebatterie (41) eines batteriebetriebenen Geräts (4), mit folgenden Schritten: - Bereitstellen (S1) eines Betriebsgrößenverlaufs einer oder mehrerer Betriebsgrößen einer Gerätebatterie (41); - Ermitteln (S2, S3) einer Alterungsprädiktionsangabe basierend auf dem bereitgestellten Betriebsgrößenverlauf und einem vorgegebenen Alterungszustandsmodell, wobei das Alterungszustandsmodell ausgebildet ist, um abhängig von der einen oder den mehreren Betriebsgrößen oder dem Betriebsgrößenverlauf einen Alterungszustand der Gerätebatterie (41) zu einem bestimmten Zeitpunkt zu ermitteln; - Anpassen (S4, S5) eines Ladeprofils, das eine Durchführung eines Ladevorgangs bestimmt, abhängig von der Alterungsprädiktionsangabe und der Garantiebedingung.Method for determining a charging profile for charging a device battery (41) of a battery-operated device (4), with the following steps: - Providing (S1) an operating variable profile of one or more operating variables of a device battery (41); - Determination (S2, S3) of an aging prediction information based on the operating variable curve provided and a predetermined aging state model, the aging state model being designed to determine an aging state of the device battery (41) at a specific point in time depending on the one or more operating variables or the operating variable curve ; - Adjusting (S4, S5) a charging profile that determines an implementation of a charging process, depending on the aging prediction information and the warranty condition. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Alterungsprädiktionsangabe als ein prädizierter zeitlicher Verlauf des Alterungszustands (PAV) für einen vorgegebenen konstanten Prädiktionshorizont, insbesondere von zwischen drei Monaten und sechs Monaten, bestimmt wird.procedure after claim 1 , wherein the aging prediction information is determined as a predicted time profile of the aging state (PAV) for a predetermined constant prediction horizon, in particular of between three months and six months. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Anpassen des Ladeprofils vorgenommen wird, wenn der prädizierte zeitliche Verlauf des Alterungszustands (PAV) einen durch die Garantiebedingung vorgegebenen Referenz-Alterungszustandsverlauf (RAF) schneidet, insbesondere erstmalig schneidet.procedure after claim 2 , wherein the charging profile is adjusted when the predicted time profile of the state of health (PAV) intersects a reference state of health curve (RAF) specified by the guarantee condition, in particular intersects for the first time. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Anpassen des Ladeprofils abhängig von einer Korrekturgröße erfolgt, die sich aus einer Look-up-Tabelle ergibt, oder die abhängig von einer Zeitdauer zwischen einem Belastungszeitpunkt und einem aktuellen Zeitpunkt, bestimmt wird, wobei der Belastungszeitpunkt den Zeitpunkt angibt, zu dem der prädizierte zeitliche Verlauf des Alterungszustands (PAV) den durch die Garantiebedingung vorgegebenen Referenz-Alterungszustandsverlauf (RAV) schneidet.procedure after claim 3 , wherein the charging profile is adjusted as a function of a correction variable which results from a look-up table or which is determined as a function of a period of time between a loading time and a current time, the loading time indicating the time at which the predicted time curve of the state of health (PAV) intersects the reference state of health curve (RAV) specified by the guarantee condition. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Alterungsprädiktionsangabe als eine prädizierte verbleibende Restlebensdauer bestimmt wird.procedure after claim 1 , wherein the aging prediction indication is determined as a predicted remaining lifetime. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Anpassen des Ladeprofils vorgenommen wird, wenn die prädizierte Restlebensdauer geringer ist als die durch die Garantiebedingung vorgegebene Restlebensdauer.procedure after claim 5 , wherein the charging profile is adjusted if the predicted remaining service life is less than the remaining service life specified by the guarantee condition. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Anpassen des Ladeprofils abhängig von einer Korrekturgröße erfolgt, die sich aus einer Look-up-Tabelle ergibt, oder die abhängig von einer Zeitdauer zwischen der prädizierten Restlebensdauer und der durch die Garantiebedingung vorgegebenen Restlebensdauer ist.procedure after claim 6 , wherein the charging profile is adapted as a function of a correction variable which results from a look-up table or which is dependent on a period of time between the predicted remaining service life and the remaining service life specified by the guarantee condition. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Anpassen des Ladeprofils abhängig von Ladeprofilen anderer Gerätebatterien (41) durchgeführt wird, wobei ein angepasstes Ladeprofil einer anderen Gerätebatterie für die Gerätebatterie (41) übernommen wird, wenn die Garantiebedingung durch die andere Gerätebatterie bis zu deren Lebensdauerende eingehalten wurde.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , wherein the adjustment of the charging profile is carried out depending on charging profiles of other device batteries (41), wherein an adapted charging profile of another device battery is adopted for the device battery (41) if the guarantee condition has been complied with by the other device battery up to the end of its service life. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren zyklisch durchgeführt wird, und nach einem ersten Anpassen des Ladeprofils ein erneutes Anpassen des Ladeprofils nur dann durchgeführt wird, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Ladevorgängen basierend auf dem zuletzt angepassten Ladeprofil durchgeführt wurden.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , wherein the method is carried out cyclically, and after a first adjustment of the charging profile, a new adjustment of the charging profile is only carried out if a predetermined number of charging processes based on the last adjusted charging profile have been carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 wobei Betriebsgrößenverläufe einer Vielzahl von Gerätebatterien (41) an eine geräteexterne Zentraleinheit (2) übermittelt werden, wobei das Verfahren in der Zentraleinheit (2) für jede der Gerätebatterien ausgeführt wird und die angepassten Ladeprofile an die betreffenden Gerätebatterien übermittelt werden.Procedure according to one of Claims 1 until 9 operating variable profiles of a large number of device batteries (41) being transmitted to a device-external central unit (2), the method being carried out in the central unit (2) for each of the device batteries and the adapted charge profiles being transmitted to the relevant device batteries. Vorrichtung zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Device for carrying out one of the methods according to one of Claims 1 until 10 . Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung diese veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.Computer program product comprising instructions which, when the program is executed, cause at least one data processing device to carry out the steps of the method according to one of the Claims 1 until 10 to execute. Maschinenlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung diese veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.Machine-readable storage medium, comprising instructions which, when executed by at least one data processing device, cause the latter to carry out the steps of the method according to one of Claims 1 until 10 to execute.

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