DE102018210411A1 - Method for checking a temperature measurement value recorded in a battery system and battery system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines in einem Batteriesystem (1) erfassten Temperaturmesswertes (9), wobei das Batteriesystem (1) mindestens einen Temperatursensor (4) aufweist, umfassend die folgenden Schritte: a) Erfassen mindestens eines Temperaturmesswertes (9) mittels des mindestens einen Temperatursensors (4), b) Erfassen und/oder Empfangen mindestens eines Zustandswertes (8), c) Schätzen mindestens eines Temperaturschätzwertes (10) mittels eines Modells reduzierter Ordnung (11) auf Grundlage des erfassten und/oder empfangenen mindestens einen Zustandswertes (8), wobei das Modell reduzierter Ordnung (11) ein thermisches Verhalten des Batteriesystems (1) in Abhängigkeit des mindestens einen Zustandswertes (8) abbildet, d) Überprüfen des erfassten mindestens einen Temperaturmesswertes (9) auf Grundlage des zugehörigen geschätzten mindestens einen Temperaturschätzwertes (10) und Ableiten einer Überprüfungsinformation (12) aus dem Überprüfungsergebnis, e) Ausgeben oder Bereitstellen der Überprüfungsinformation (12). Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Batteriesystem (1).The invention relates to a method for checking a temperature measurement value (9) recorded in a battery system (1), the battery system (1) having at least one temperature sensor (4), comprising the following steps: a) Recording at least one temperature measurement value (9) by means of the at least one temperature sensor (4), b) detecting and / or receiving at least one status value (8), c) estimating at least one temperature estimate (10) by means of a reduced order model (11) on the basis of the detected and / or received at least one status value ( 8), the reduced order model (11) depicting a thermal behavior of the battery system (1) as a function of the at least one status value (8), d) checking the recorded at least one temperature measurement value (9) on the basis of the associated estimated at least one temperature estimate ( 10) and deriving verification information (12) from the verification result is, e) outputting or providing the verification information (12). The invention also relates to an associated battery system (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines in einem Batteriesystem erfassten Temperaturmesswertes und ein Batteriesystem.The invention relates to a method for checking a temperature measurement value recorded in a battery system and to a battery system.
In Elektro- und Hybridfahrzeugen kommen Batteriesysteme zum Einsatz. Im Fahrbetrieb sowie in der Ladephase dieser Batteriesysteme wird durch eine elektrische Verlustleistung in den stromführenden Bauteilen Wärme in dem Batteriesystem erzeugt. Da Lithium-Ionen-Batterien nur in einem bestimmten Temperaturbereich betrieben werden dürfen, muss die Wärme aus den Zellen des Batteriesystems abgeführt werden. Um die Funktionalität des Kühlsystems zu überprüfen, für die Anwendung der Thermomanagementstrategie und um eine Leistungsfreigabe der Zellen zu ermitteln, müssen sowohl an den Zellmodulen als auch im Kühlsystem die jeweils vorliegenden Temperaturen bestimmt werden. Auch in der Abschalteinheit (Battery Junction Box / Battery Module Control) gewinnt eine Temperaturbestimmung (z.B. am Shunt) zunehmend an Bedeutung.Battery systems are used in electric and hybrid vehicles. During driving as well as in the charging phase of these battery systems, heat is generated in the battery system by an electrical power loss in the current-carrying components. Since lithium-ion batteries may only be operated in a certain temperature range, the heat must be removed from the cells of the battery system. In order to check the functionality of the cooling system, for the application of the thermal management strategy and to determine a performance release of the cells, the respective existing temperatures must be determined both on the cell modules and in the cooling system. Temperature determination (e.g. on the shunt) is also becoming increasingly important in the shutdown unit (Battery Junction Box / Battery Module Control).
Derzeit werden zum Erfassen der jeweiligen Temperaturen Temperatursensoren an den Zellmodulen, am Kühlsystem und am Stromsensor (Shunt) angeordnet. Aufgrund der steigenden Anforderungen müssen die mit diesen Temperatursensoren erfassten Temperaturmesswerte oftmals plausibilisiert werden, um fehlerhafte Messwerte bzw. fehlerhaft arbeitende Sensoren zu identifizieren. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass aufgrund eines fehlerhaften Temperaturmesswertes Maßnahmen durch eine Steuerung getroffen werden, die einen Betrieb des Batteriesystems unnötigerweise beeinträchtigen. Bisher geschieht eine Plausibilisierung der Temperaturmesswerte durch eine doppelte, d.h. redundante Ausführung von Temperatursensoren, wobei Temperaturmesswerte des einen Temperatursensors durch Temperaturmesswerte des anderen Temperatursensors plausibilisiert werden.Temperature sensors are currently arranged on the cell modules, on the cooling system and on the current sensor (shunt) in order to record the respective temperatures. Due to the increasing requirements, the temperature measured values recorded with these temperature sensors often have to be checked for plausibility in order to identify faulty measured values or faulty sensors. In this way it can be prevented that due to a faulty temperature measured value, measures are taken by a control which unnecessarily impair the operation of the battery system. So far, a plausibility check of the temperature measured values has been done by a double, i.e. redundant design of temperature sensors, with temperature measurements of one temperature sensor being checked for plausibility by temperature measurements of the other temperature sensor.
Wird im Rahmen dieser Plausibilisierung festgestellt, dass ein Temperatursensor fehlerhaft arbeitet, so wird unter Umständen dem Fahrer eine Störung gemeldet, z.B. mittels einer gelben oder roten Warnleuchte oder einer entsprechenden Meldung über den Bordcomputer. Im schlimmsten Fall kommt es zu einer Einschränkung oder sogar zum Abschalten des Batteriesystems, sodass ein Weiterbetrieb des Batteriesystems bzw. eines Fahrzeuges dann nur eingeschränkt oder gar nicht mehr möglich ist.If it is determined as part of this plausibility check that a temperature sensor is working incorrectly, a fault may be reported to the driver, e.g. by means of a yellow or red warning light or a corresponding message via the on-board computer. In the worst case, the battery system is restricted or even switched off, so that continued operation of the battery system or a vehicle is then only possible to a limited extent or not at all.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Überprüfen eines in einem Batteriesystem erfassten Temperaturmesswertes und ein Batteriesystem zu schaffen, bei denen ein Überprüfen von erfassten Temperaturmesswerten verbessert, insbesondere weniger aufwändig und kostensparender, durchgeführt werden kann.The invention is based on the object of providing a method for checking a temperature measurement value recorded in a battery system and a battery system in which a check of recorded temperature measurement values can be improved, in particular in a less complex and cost-saving manner.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by a method with the features of
Insbesondere wird ein Verfahren zum Überprüfen eines in einem Batteriesystem erfassten Temperaturmesswertes zur Verfügung gestellt, wobei das Batteriesystem mindestens einen Temperatursensor aufweist, umfassend die folgenden Schritte:
- a) Erfassen mindestens eines Temperaturmesswertes mittels des mindestens einen T emperatu rsenso rs,
- b) Erfassen und/oder Empfangen mindestens eines Zustandswertes,
- c) Schätzen mindestens eines Temperaturschätzwertes mittels eines Modells reduzierter Ordnung auf Grundlage des erfassten und/oder empfangenen mindestens einen Zustandswertes, wobei das Modell reduzierter Ordnung ein thermisches Verhalten des Batteriesystems in Abhängigkeit des mindestens einen Zustandswertes abbildet,
- d) Überprüfen des erfassten mindestens einen Temperaturmesswertes auf Grundlage des zugehörigen geschätzten mindestens einen Temperaturschätzwertes und Ableiten einer Überprüfungsinformation aus dem Überprüfungsergebnis,
- e) Ausgeben oder Bereitstellen der Überprüfungsinformation.
- a) detecting at least one temperature measured value by means of the at least one temperature sensor,
- b) detecting and / or receiving at least one status value,
- c) estimating at least one temperature estimate using a reduced order model on the basis of the detected and / or received at least one status value, the reduced order model representing a thermal behavior of the battery system as a function of the at least one status value,
- d) checking the recorded at least one measured temperature value on the basis of the associated estimated at least one estimated temperature value and deriving a check information from the check result,
- e) Outputting or providing the verification information.
Ferner wird ein Batteriesystem geschaffen, welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen, umfassend mindestens einen Temperatursensor zum Erfassen mindestens eines Temperaturmesswertes, wobei das Batteriesystem insbesondere dazu eingerichtet ist, mindestens einen Zustandswert zu erfassen und/oder zu empfangen, mindestens einen Temperaturschätzwert mittels eines Modells reduzierter Ordnung auf Grundlage des erfassten und/oder empfangenen mindestens einen Zustandswertes zu schätzen, wobei das Modell reduzierter Ordnung ein thermisches Verhalten des Batteriesystems in Abhängigkeit des mindestens einen Zustandswertes abbildet, und den erfassten mindestens einen Temperaturmesswert auf Grundlage des zugehörigen geschätzten mindestens einen Temperaturschätzwertes zu überprüfen und eine Überprüfungsinformation aus dem Überprüfungsergebnis abzuleiten und auszugeben oder bereitzustellen.Furthermore, a battery system is created which is set up to carry out the method, comprising at least one temperature sensor for recording at least one temperature measured value, the battery system being set up in particular to record and / or receive at least one status value, at least one temperature estimate using a model estimate the reduced order on the basis of the detected and / or received at least one status value, the reduced order model representing a thermal behavior of the battery system as a function of the at least one status value, and the recorded at least one temperature measurement value on the basis of the associated estimated at least one To check the estimated temperature value and to derive and provide or provide verification information from the verification result.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Verfahren in einer Steuerung des Batteriesystems, insbesondere in einem Batteriemanagementsystem (BMS), durchgeführt wird. Die Steuerung ist entsprechend dazu eingerichtet, dass Verfahren durchzuführen.In particular, it can be provided that the method is carried out in a control of the battery system, in particular in a battery management system (BMS). The controller is set up accordingly to carry out the method.
Die Erfindung sieht somit vor, dass mindestens ein Temperaturmesswert im Batteriesystem mittels eines Temperatursensors erfasst wird. Beispielsweise kann an jedem Modul ein Temperatursensor angeordnet sein, der jeweils einen Temperaturmesswert für das zugehörige Modul erfasst und bereitstellt. Ferner wird mindestens ein Zustandswert erfasst oder empfangen, beispielsweise kann dies ein aktuell fließender Strom oder eine aktuell gelieferte Leistung des Batteriesystems sein. Auf Grundlage des mindestens einen erfassten oder empfangenen Zustandswertes wird mindestens ein Temperaturschätzwert mittels eines Modells reduzierter Ordnung geschätzt, wobei das Modell reduzierter Ordnung ein thermisches Verhalten des Batteriesystems in Abhängigkeit des mindestens einen Zustandswertes abbildet. Im vorgenannten Beispiel wird dann für jeden der an den Modulen erfassten Temperaturmesswerte ein für den jeweiligen Betriebsort geschätzter Temperaturschätzwert bereitgestellt. Der erfasste mindestens eine Temperaturmesswert wird mittels des geschätzten mindestens eine Temperaturschätzwertes überprüft, d.h. er kann über diesen plausibilisiert werden. So kann beispielsweise überprüft werden, ob eine Abweichung zwischen dem Temperaturmesswert und dem zugehörigen Temperaturschätzwert unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt. Liegt die Abweichung unterhalb des Schwellenwertes, wird der Temperaturmesswert als plausibel beurteilt, liegt die Abweichung hingegen oberhalb des Schwellenwertes, wird der Temperaturmesswert als nicht plausibel beurteilt.The invention therefore provides that at least one temperature measured value in the battery system is recorded by means of a temperature sensor. For example, a temperature sensor can be arranged on each module, each of which detects and provides a measured temperature value for the associated module. Furthermore, at least one status value is detected or received, for example this can be a current flowing current or a current delivered power of the battery system. On the basis of the at least one detected or received status value, at least one temperature estimate is estimated using a reduced order model, the reduced order model depicting a thermal behavior of the battery system as a function of the at least one status value. In the aforementioned example, an estimated temperature value for the respective operating location is then provided for each of the measured temperature values recorded on the modules. The at least one measured temperature value recorded is checked by means of the estimated at least one estimated temperature value, i.e. it can be checked for plausibility. For example, it can be checked whether a deviation between the measured temperature value and the associated estimated temperature value lies below a predetermined threshold value. If the deviation is below the threshold value, the temperature measurement value is assessed as plausible, whereas if the deviation is above the threshold value, the temperature measurement value is assessed as not plausible.
Das Verfahren und das Batteriesystem haben den Vorteil, dass insbesondere die Notwendigkeit zu einer redundanten Sensorauslegung entfällt, um einen Temperaturmesswert eines Temperatursensors zu plausibilisieren. Die für die Plausibilisierung notwendigen Temperaturwerte können mit Hilfe des Modells reduzierter Ordnung geschätzt werden. In der Folge ist es beispielsweise ausreichend, jeweils nur einen einzigen Temperatursensor an jedem der Zellen oder Module des Batteriesystems anzuordnen. Die jeweils von den Temperatursensoren erfassten Temperaturmesswerte werden dann durch die mittels des Verfahrens jeweils geschätzten Temperaturschätzwerte überprüft und plausibilisiert. Hierdurch kann die Anzahl an Temperatursensoren verringert werden und in der Folge können Kosten und Gewicht eingespart werden.The method and the battery system have the advantage that, in particular, there is no need for a redundant sensor design in order to plausibility check of a temperature measurement value of a temperature sensor. The temperature values necessary for the plausibility check can be estimated using the reduced order model. As a result, it is sufficient, for example, to arrange only a single temperature sensor on each of the cells or modules of the battery system. The temperature measurement values recorded by the temperature sensors are then checked and checked for plausibility by the temperature estimated values respectively estimated by the method. As a result, the number of temperature sensors can be reduced and, as a result, costs and weight can be saved.
Ein weiterer Vorteil ist, dass neben einer Plausibilisierung der Temperaturmesswerte eines Temperatursensors auch eine Störung des Temperatursensors detektiert werden kann, ohne dass hierfür ein weiterer Temperatursensor notwendig ist, da die Überprüfung des Temperaturmesswertes anhand des zugehörigen geschätzten Temperaturschätzwertes erfolgen kann.A further advantage is that, in addition to a plausibility check of the temperature measurement values of a temperature sensor, a fault in the temperature sensor can also be detected without an additional temperature sensor being necessary, since the temperature measurement value can be checked using the associated estimated temperature estimate.
Ferner können bei Störung eines Temperatursensors auf Grundlage des Temperaturschätzwertes Ersatzwerte für eine Temperatur an dem entsprechenden Ort in dem Batteriesystem bereitgestellt werden. Diese Ersatzwerte können dann dazu dienen, einen Betrieb des Batteriesystems ohne Einschränkung und ohne Abschaltung zu ermöglichen.Furthermore, if a temperature sensor malfunctions, substitute values for a temperature at the corresponding location in the battery system can be provided on the basis of the temperature estimate. These substitute values can then be used to enable the battery system to be operated without restriction and without being switched off.
Das Verfahren und das zugehörige Batteriesystem können somit dazu verwendet werden, sowohl vorhandene Temperatursensoren zu ersetzen als auch diese zusätzlich abzusichern.The method and the associated battery system can thus be used both to replace existing temperature sensors and to additionally secure them.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Verfahren und das Batteriesystem in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden.In particular, it can be provided that the method and the battery system are used in a vehicle, in particular in a motor vehicle.
Für das Modell reduzierter Ordnung (englisch Reduced Order Model, ROM) werden komplexe und rechenintensive mehrdimensionale Simulationen ausgewertet und anschließend hinsichtlich ihrer Ordnung reduziert. Nach der Reduktion ist das Modell reduzierter Ordnung mit sehr geringer Rechenleistung bereits echtzeitfähig, was mit herkömmlichen Modellen entweder nicht möglich oder zu ungenau ist. Dem Fachmann sind verschiedene Verfahren zum Erstellen des Modells reduzierter Ordnung bekannt.For the reduced order model (ROM), complex and computationally intensive multidimensional simulations are evaluated and then reduced in order. After the reduction, the reduced order model with very low computing power is already real-time capable, which is either not possible or too imprecise with conventional models. Various methods for creating the reduced order model are known to the person skilled in the art.
Der mindestens eine Zustandswert sollte insbesondere bereits unabhängig von dem Verfahren von einer Einrichtung erfasst, berechnet und/oder bereitgestellt werden, insbesondere als Signal in einem Fahrzeug oder einer Batteriesteuerung (z.B. von einem Batteriemanagementsystem, BMS).In particular, the at least one status value should already be recorded, calculated and / or provided by a device independently of the method, in particular as a signal in a vehicle or a battery control system (e.g. from a battery management system, BMS).
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der mindestens eine Zustandswert mindestens einen der folgenden umfasst: einen am Shunt des Batteriesystems ermittelten elektrischen Strom, eine am Shunt des Batteriesystems ermittelte elektrische Leistung, einen Fluidmassenstrom in einer Kühleinrichtung des Batteriesystems, eine Einlasstemperatur eines Fluids in einer Kühleinrichtung des Batteriesystems, eine Auslasstemperatur eines Fluids in einer Kühleinrichtung des Batteriesystems, eine an einem Modul des Batteriesystems erfasste Temperatur, einen Innenwiderstand des Batteriesystems, einen Innenwiderstand eines Moduls und/oder einer Zelle des Batteriesystems, eine Umgebungstemperatur, eine vor einer Benutzung des Batteriesystems erfasste oder bereitgestellte Starttemperatur des Batteriesystems.In particular, it can be provided that the at least one status value comprises at least one of the following: an electrical current determined at the shunt of the battery system, an electrical power determined at the shunt of the battery system, a fluid mass flow in a cooling device of the battery system, an inlet temperature of a fluid in a cooling device of the battery system, an outlet temperature of a fluid in a cooling device of the battery system, a temperature detected on a module of the battery system, an internal resistance of the battery system, one Internal resistance of a module and / or a cell of the battery system, an ambient temperature, a starting temperature of the battery system that is detected or provided before the battery system is used.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Zustandswert von einer Steuerung eines Fahrzeugs bereitgestellt wird. Beispielsweise kann eine als Zustandswert verwendete Umgebungstemperatur mittels eines Temperatursensors des Fahrzeugs erfasst und ein zugehöriger Temperaturmesswert über einen Controller Area Network (CAN)-Bus des Fahrzeugs bereitgestellt werden.In one embodiment it is provided that at least one status value is provided by a control system of a vehicle. For example, an ambient temperature used as a status value can be detected by means of a temperature sensor of the vehicle and an associated temperature measurement value can be provided via a controller area network (CAN) bus of the vehicle.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Modell reduzierter Ordnung auf Grundlage eines das Batteriesystem abbildenden Simulationsmodells höherer Ordnung erzeugt wird, wobei im Simulationsmodell der mindestens eine Zustandswert als Randbedingung verwendet wird.In one embodiment it is provided that the reduced order model is generated on the basis of a higher-order simulation model that depicts the battery system, the at least one status value being used as a boundary condition in the simulation model.
In einer weiterbildenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass zum Erzeugen des Modells reduzierter Ordnung ein transientes Verhalten des Simulationsmodells höherer Ordnung mittels eines rekursiven Ansatzes ausgewertet wird. Durch die Anwendung des rekursiven Ansatzes für transiente Modelle reduzierter Ordnung ist es möglich, die Gesamtheit hochdynamischer Lastszenarien des Batteriesystems abzubilden. Hierbei werden als Eingangsparameter für das Modell reduzierter Ordnung idealerweise nur die Zustandswerte wie z.B. ein Strom und/oder eine Umgebungstemperatur des Batteriesystems verwendet, die ohnehin bereits in einer Steuerung des Batteriesystems ausgewertet werden.In a further embodiment, it is provided that in order to generate the reduced order model, a transient behavior of the higher order simulation model is evaluated by means of a recursive approach. By using the recursive approach for transient models of reduced order, it is possible to map the total of highly dynamic load scenarios of the battery system. Ideally, only the status values such as e.g. a current and / or an ambient temperature of the battery system are used, which are already evaluated in a control of the battery system anyway.
Zudem lässt sich mittels des Modells reduzierter Ordnung eine Temperatur nicht nur an einer einzelnen Position erfassen bzw. schätzen, sondern ein Temperaturfeld über das komplette Batteriesystem. Hierdurch lassen sich beispielsweise auch Bereiche sehr hoher Temperaturen (Hotspots) lokalisieren, die von einzelnen Temperatursensoren nicht erkannt werden können. Außerdem lassen sich weitere Bauteile (z.B. Hochvolt-Komponenten in einer Abschaltvorrichtung oder in Steuerungen), für die eine Temperaturmessung nicht umsetzbar oder zu kostenintensiv wäre, thermisch in dem Modell abbilden. Es kann vorgesehen sein, dass eine fortlaufende Diagnose durchgeführt wird, z.B. durch Auswerten von Mittelwerten und/oder Spreizungen eines geschätzten Temperaturfeldes.In addition, the reduced order model can be used not only to record or estimate a temperature at a single position, but also a temperature field across the entire battery system. In this way, for example, areas of very high temperatures (hotspots) can also be located that cannot be detected by individual temperature sensors. In addition, other components (e.g. high-voltage components in a shutdown device or in controls) for which a temperature measurement would not be feasible or too cost-intensive can be thermally mapped in the model. It can be provided that a continuous diagnosis is carried out, e.g. by evaluating mean values and / or spreading an estimated temperature field.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schätzen des mindestens einen Temperaturschätzwertes mittels des Modells reduzierter Ordnung in einer Batteriesteuerung des Batteriesystems durchgeführt wird (z.B. in einem Batteriemanagementsystem). Hierdurch können Temperaturschätzwerte direkt in der Batteriesteuerung geschätzt und weiterverarbeitet werden, ohne dass zusätzliche Einrichtungen notwendig sind.In one embodiment it is provided that the estimation of the at least one temperature estimated value is carried out by means of the reduced order model in a battery control of the battery system (e.g. in a battery management system). As a result, temperature estimates can be estimated and processed directly in the battery control without the need for additional equipment.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schätzen des mindestens einen Temperaturschätzwertes mittels des Modells reduzierter Ordnung außerhalb des Batteriesystems durchgeführt wird. Ist das Batteriesystem beispielsweise in einem Fahrzeug verbaut, so kann das Schätzen in einer Steuerung des Fahrzeugs durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Temperaturschätzwert beispielsweise auch von einem zentralen Server geschätzt werden und dem Batteriesystem über eine Kommunikationsverbindung zur Verfügung gestellt werden.In another embodiment it is provided that the estimation of the at least one temperature estimated value is carried out outside the battery system by means of the reduced order model. If the battery system is installed in a vehicle, for example, the estimation can be carried out in a control of the vehicle. As an alternative or in addition, the temperature estimate can also be estimated, for example, by a central server and made available to the battery system via a communication link.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Batteriesteuerung das Batteriesystem auf Grundlage der ausgegebenen oder bereitgestellten Überprüfungsinformation steuert. Insbesondere kann auf Grundlage der Überprüfungsinformation durch die Batteriesteuerung beispielsweise zuverlässiger entschieden werden, ob das Batteriesystem gegebenenfalls nur eingeschränkt betrieben werden darf und ob das Batteriesystem abgeschaltet werden muss oder nicht.In one embodiment it is provided that a battery controller controls the battery system on the basis of the checking information that is output or provided. In particular, on the basis of the checking information, the battery control system can, for example, make a more reliable decision as to whether the battery system may only be operated to a limited extent and whether the battery system must be switched off or not.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Zustandswert derart ausgewählt ist oder wird, dass dieser einen vollständigen Raum an Betriebszuständen des Batteriesystems abbildet, welche sich auf eine Temperaturverteilung innerhalb des Batteriesystems auswirken können. Hierdurch wird ein verbessertes Abbild des thermischen Verhaltens des Batteriesystems in Abhängigkeit des mindestens einen Zustandswertes erreicht. Insbesondere können hierdurch detailliertere Aussagen über vorliegende Temperaturen an verschiedenen Positionen des Batteriesystems getroffen werden, was beispielsweise bei der Vorhersage und/oder Lokalisierung von besonders stark erwärmten Bereichen im Batteriesystem (Hotspots) vorteilhaft ist.In a further embodiment it is provided that the at least one status value is or is selected such that it maps a complete space of operating conditions of the battery system which can have an effect on a temperature distribution within the battery system. As a result, an improved image of the thermal behavior of the battery system is achieved as a function of the at least one status value. In particular, this makes it possible to make more detailed statements about the temperatures present at various positions in the battery system, which is advantageous, for example, when predicting and / or localizing particularly hot areas in the battery system (hotspots).
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf Grundlage der ausgegebenen oder bereitgestellten Überprüfungsinformation eine Zustandsinformation des mindestens einen Temperatursensors erzeugt und ausgegeben wird. So kann beispielswiese auf Grundlage der Überprüfungsinformation entschieden werden, ob eine Störung oder ein Defekt des zum Erfassen verwendeten Temperatursensors vorliegt oder ob dieser fehlerfrei arbeitet. Dies erfolgt beispielsweise durch Vergleich der Überprüfungsinformation mit vorgegebenen Kriterien, die für einen fehlerfreien Betrieb des Temperatursensors eingehalten werden müssen. Umfasst die Überprüfungsinformation beispielsweise eine festgestellte Abweichung zwischen einem Temperaturmesswert und einem zugehörigen Temperaturschätzwert, so kann auf Grundlage des Betrags der Abweichung entschieden werden, ob der Temperatursensor gewartet oder ausgetauscht werden muss. Dieses Ergebnis wird mittels der Zustandsinformation dann ausgegeben. Auf diese Weise können sämtliche im Batteriesystem vorhandenen Temperatursensoren fortlaufend auf ihre Funktionsfähigkeit hin überwacht werden.In one embodiment it is provided that on the basis of the output or provided check information, status information of the at least one temperature sensor is generated and output. For example, on the basis of the checking information, a decision can be made as to whether there is a malfunction or a defect in the temperature sensor used for the detection, or whether it is working correctly. This is done, for example, by comparing the checking information with predefined criteria that must be adhered to in order for the temperature sensor to operate correctly. The verification information includes, for example, a discrepancy between a temperature measured value and an associated temperature estimate, it can be decided on the basis of the amount of the deviation whether the temperature sensor needs to be serviced or replaced. This result is then output using the status information. In this way, all the temperature sensors in the battery system can be continuously monitored for their functionality.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf Grundlage des Modells reduzierter Ordnung zusätzlich mindestens ein weiterer Temperaturschätzwert für eine Position in dem Batteriesystem geschätzt und ausgegeben wird, an der kein Temperatursensor angeordnet ist. Hierdurch können beispielsweise zusätzlich Schätzungen für Temperaturen an Positionen bereitgestellt werden, an denen üblicherweise keine Temperatursensoren angeordnet sind bzw. eine solche Anordnung nicht möglich ist. Solche Positionen können sich beispielsweise an einer Abschalteinheit, innerhalb eines Kühlmediums oder an Steuerungen der einzelnen Batteriezellen befinden.In a further embodiment it is provided that, based on the reduced order model, at least one further temperature estimate is additionally estimated and output for a position in the battery system at which no temperature sensor is arranged. In this way, for example, additional estimates can be provided for temperatures at positions at which no temperature sensors are usually arranged or where such an arrangement is not possible. Such positions can be located, for example, on a shutdown unit, within a cooling medium or on controls of the individual battery cells.
Die einzelnen Ausführungsformen des Verfahrens lassen sich entsprechend in der Vorrichtung umsetzen, wobei die Vorrichtung dann jeweils dazu eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Die Vorteile entsprechender Ausführungsformen der Vorrichtung sind hierbei die gleichen wie entsprechende Ausführungsformen des Verfahrens.The individual embodiments of the method can be implemented accordingly in the device, the device then being set up to carry out the method. The advantages of corresponding embodiments of the device are the same as corresponding embodiments of the method.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Batteriesystems in einem Kraftfahrzeug; -
2 ein schematisches Ablaufdiagramm für das Erstellen eines Modells reduzierter Ordnung.
-
1 a schematic representation of an embodiment of the battery system in a motor vehicle; -
2 a schematic flow diagram for creating a model of reduced order.
In
Es kann vorgesehen sein, dass auch eine Temperatur an einem Kühlsystem (nicht gezeigt) des Batteriesystems
Mittels der Temperatursensoren
Die Batteriesteuerung
Die Batteriesteuerung
Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Batteriesteuerung
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Batteriesteuerung
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Batteriesteuerung
Teile des Batteriesystems
In
Es werden nun auf diese Weise diverse Kombinationen aus transienten Verläufen der Zustandswerte
Ist das Modell reduzierter Ordnung nach der Offline-Phase
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Batteriesystembattery system
- 22
- Zellecell
- 33
- Modulmodule
- 44
- Temperatursensortemperature sensor
- 55
- Batteriesteuerungbattery control
- 66
- Messwertreading
- 77
- CAN-BusCAN bus
- 88th
- Zustandswertstate value
- 99
- TemperaturmesswertTemperature reading
- 1010
- TemperaturschätzwertTemperature estimate
- 1111
- Modell reduzierter OrdnungReduced order model
- 1212
- ÜberprüfungsinformationCheck information
- 5050
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 100100
- Offline-PhaseOffline phase
- 101101
- Schrittstep
- 102102
- Schrittstep
- 103103
- Randbedingungboundary condition
- 104104
- Simulationsergebnissesimulation results
- 105105
- Schrittstep
- 200200
- Online-/Onboard-PhaseOnline / onboard phase
- 201201
- Eingangsparameterinput parameters
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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