DE102019104463A1

DE102019104463A1 - System und verfahren zum detektieren eines batterieüberentladungszustands

Info

Publication number: DE102019104463A1
Application number: DE102019104463.4A
Authority: DE
Inventors: Xu Wang; Xiao Guang Yang; Zhimin Yang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2019-08-29
Also published as: US20190265302A1; CN110194079A; US10809305B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren zum Detektieren eines Batterieüberentladungszustands bereit. Ein System beinhaltet Schütze, die geschlossen eine Traktionsbatterie und einen Fahrzeugbus elektrisch verbinden, und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass eine Änderungsrate der Batterietemperatur, die während einer Batterieentladung und während ein Batterieladezustand (state of charge - SOC) einen ersten Schwellenwert überschreitet gemessen wird, größer als eine vordefinierte Rate ist, einen Überentladungsalarm abzugeben und die Schütze zu öffnen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Detektieren eines Überentladungszustands einer Traktionsbatterie.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei Hybridelektro- und anderen elektrifizierten Fahrzeugen wird gespeicherte Energie für den Antrieb verwendet. Eine Traktionsbatterie kann eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen beinhalten, die über positive und negative Batterieklemmen mit einem elektrischen Leitungszentrum (bussed electrical center - BEC) verbunden sind. Die Batteriezellen können eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen und dienen dazu, elektrische Energie zur Verwendung beim Betrieb des Fahrzeugs zu empfangen und zu speichern. Energie kann während eines Ladeereignisses aus einem Stromnetz empfangen werden, z. B. bei einer Ladestation, die mit einem Versorgungsnetz verbunden ist. Ein bordeigener Elektromotor kann während Nutzbremsereignissen ebenfalls Energie erzeugen. Elektrifizierte Fahrzeuge stützen sich auf verschiedene elektrische Systeme, um Leistung zu den verschiedenen Komponenten zu verwalten und zu verteilen. Elektrifizierte Fahrzeuge verwenden oft Schütze und Schalter, um den Leistungsfluss zwischen elektrischen Hochspannungsvorrichtungen zu bewältigen.
KURZDARSTELLUNG
Ein System beinhaltet Schütze, die geschlossen eine Traktionsbatterie und einen Fahrzeugbus elektrisch verbinden, und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass eine Änderungsrate der Batterietemperatur, die während einer Batterieentladung und während ein Batterieladezustand (state of charge - SOC) einen ersten Schwellenwert überschreitet gemessen wird, größer als eine vordefinierte Rate ist, einen Überentladungsalarm abzugeben und die Schütze zu öffnen.
Ein Verfahren beinhaltet das Abgeben, durch eine Steuerung, eines Überentladungsalarms und das Befehlen, Schütze zu öffnen, die geschlossen eine Traktionsbatterie mit einem Fahrzeugbus elektrisch verbinden, als Reaktion darauf, dass eine Änderungsrate der Batterietemperatur, die während einer Batterieentladung und während ein Batterieladezustand (SOC) größer als ein Alarmschwellenwert ist gemessen wird, größer als eine vordefinierte Rate ist.
Ein System beinhaltet ein Paar von Schützen, die geschlossen eine Traktionsbatterie und einen Fahrzeugbus elektrisch verbinden, und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die Schütze als Reaktion darauf zu öffnen, dass ein Batterieladezustand (SOC) innerhalb eines vordefinierten Bereichs fällt und eine Änderungsrate der Batterietemperatur während der Entladung eine vordefinierte Rate überschreitet.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das Antriebs- und Energiespeicherkomponenten eines elektrifizierten Fahrzeugs veranschaulicht;
2 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten einer Traktionsbatterie veranschaulicht;
3A ist eine schematische Darstellung, die ein Leerlaufmodell einer Lithium-Ionen-Batteriezelle veranschaulicht;
3B ist ein Verlauf, der eine Änderung der Batteriezellenspannung in Bezug auf einen Ladezustand (state of charge - SOC) der Zelle veranschaulicht;
4 ist ein Verlauf, der eine Änderung der Zellenspannung und der Temperatur in Bezug auf die Zeit veranschaulicht; und
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zum Detektieren eines Batterieüberentladungszustands veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Eine Lithium-Ionen-Batterie erfährt einen Überentladungszustand als Reaktion darauf, dass der SOC der Batterie kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert ist. Ein Überentladungszustand kann die Batterie reversibel oder irreversibel beschädigen. In einigen Fällen, selbst falls die Batterie nach einem Auftreten eines Überentladungszustands wieder auf einen vordefinierten Spannungsbereich aufgeladen werden kann, kann sich die Kapazität und/oder die Effizienz der Batterie im Vergleich zu Batterien gleichen Alters verschlechtern. Als Reaktion auf das Detektieren eines Überentladungszustands kann eine Batteriesteuerung eine Entladungsleistungsgrenze senken und/oder Hauptschütze der Batterie öffnen. Das Öffnen der Hauptschütze kann verursachen, dass die Traktionsbatterie von einem Hochspannungsbus getrennt wird und dadurch das Hybridelektrofahrzeug ausschaltet. Demnach kann das Verhindern eines Auftretens eines falsch positiven Detektierens eines Batterieüberentladungszustands wünschenswert sein.
Wenn ein Überentladungszustand innerhalb einer Traktionsbatterie detektiert wird, kann eine Batteriesteuerung die Batterieentladungsleistungsgrenze auf 0 Kilowatt (kW) reduzieren und dann Schütze öffnen, um die Traktionsbatterie nach einem vordefinierten Zeitraum von der Last zu trennen. Zusätzlich dazu, dass ein Verfahren zur Detektion eines Batterieüberentladungszustands auf der Spannung der Traktionsbatterie und/oder dem Batterieladezustand (state of charge - SOC) basiert, kann es auch auf der Batterietemperatur basieren. Das Detektieren eines Batterieüberentladungszustands auf Grundlage der Temperatur der Traktionsbatterie kann Fälle von falsch positiven Überentladungsangaben verringern, die aufgrund eines Zellenspannungsmessfehlers und/oder SOC-Berechnungsfehlers auftreten. Der Batterie-SOC kann durch das Amperestunden-Integrationsverfahren geschätzt werden. Bei langem Fahren jedoch kann der akkumulierte Stromintegrationsfehler verursachen, dass die SOC-Schätzung von ihrem wirklichen Wert divergiert.
Spannung, die an den Klemmen einer Traktionsbatterie gemessen wird, kann dem SOC dieser Batterie entsprechen. Zum Beispiel kann eine Erhöhung des Batterie-SOC für einen gegebenen Strombetrag einem Anstieg der Klemmenspannung der Traktionsbatterie entsprechen. Der Innenwiderstand einer Lithium-Ionen-Batterie bei einem niedrigeren SOC kann größer als der Innenwiderstand einer gleichen Batterie bei einem höheren SOC sein. Aufgrund von Entropie in reversibler Wärme, wenn die Lithium-Ionen-Batterie bei niedrigem SOC entladen wird, kann die Batterie auch zusätzliche Wärme freisetzen, die größer als die Wärme ist, die durch den Widerstand der Batterie generiert wird. In einigen Fällen kann ein Batterieverwaltungssystem dazu konfiguriert sein, Batterieüberentladung auf Grundlage der Batteriespannung/des Batterie-SOC zu detektieren. In einigen anderen Fällen kann die Detektion des Lithium-Ionen-Batterieüberentladungszustands sowohl auf der Batteriespannung/dem Batterie-SOC als auch auf einer Änderungsrate der Batterietemperatur basieren.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes elektrifiziertes Fahrzeug (hiernach Fahrzeug) 100, das dazu ausgestattet ist, Energie zwischen einer elektrischen Maschine 106 und einer Traktionsbatterie 102 zu übertragen. In einigen Fällen ist die Traktionsbatterie 102 dazu konfiguriert, elektrische Ladung über einen Ladevorgang zu empfangen, z. B. an einer Ladestation, die mit einem Stromnetz verbunden ist. Eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen (nicht veranschaulicht) der Traktionsbatterie 102 kann über positive und negative Klemmen 110 mit einem elektrischen Leistungszentrum (bussed electrical center - BEC) 104 verbunden sein. Die Batteriezellen können jede geeignete Konfiguration aufweisen und dazu dienen, elektrische Energie zur Verwendung beim Betrieb des Fahrzeugs 100 zu empfangen und zu speichern. Als ein Beispiel kann jede Zelle einen gleichen oder anderen Nennspannungspegel bereitstellen. Als ein anderes Beispiel können die Batteriezellen in einer bzw. einem oder mehreren Anordnungen, Abschnitten oder Modulen angeordnet sein, die ferner in Reihe oder parallel verbunden sind. Während die Traktionsbatterie 102 der Beschreibung nach zum Beispiel elektrochemische Batteriezellen beinhaltet, werden auch andere Arten von Umsetzungen von Energiespeichervorrichtungen, wie etwa Kondensatoren, in Betracht gezogen.
Das Fahrzeug 100 kann ferner eine oder mehrere elektrische Maschinen 106 umfassen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe verbunden sind, das wiederum mechanisch mit einem oder mehreren eines Verbrennungsmotors und einer Antriebswelle verbunden ist, welche Räder antreibt. Die elektrischen Maschinen 106 können dazu konfiguriert sein, als ein Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. In einigen Fällen können die elektrischen Maschinen 106 unter Verwendung von Energie, die in der Traktionsbatterie 102 gespeichert ist, eine Antriebs- und Abbremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor an- oder ausgeschaltet wird. In anderen Beispielen fungieren die elektrischen Maschinen 106 auch als Generatoren und können Vorteile hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise als Wärme im Reibungsbremssystem verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 106 können auch reduzierte Schadstoffemissionen bereitstellen, da das Fahrzeug 100 unter bestimmten Bedingungen in einem Elektromodus betrieben werden kann.
Die Traktionsbatterie 102 stellt typischerweise eine Hochspannungsgleichstrom(direct current - DC-)-Ausgabe bereit. Die Traktionsbatterie 102 kann elektrisch mit einer Wechselrichtersystemsteuerung (inverter system controller - ISC) 108 verbunden sein. Die ISC 108 ist elektrisch mit den elektrischen Maschinen 106 verbunden und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 102 und den elektrischen Maschinen 106 zu übertragen. In einem Elektromotormodus kann die ISC 108 die DC-Ausgabe, die von der Traktionsbatterie 102 bereitgestellt wird, in einen Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) umwandeln, wie es für eine ordnungsgemäße Funktionalität der elektrischen Maschinen 106 erforderlich sein kann. In einem Regenerationsmodus kann die ISC 108 die Dreiphasen-AC-Ausgabe aus den elektrischen Maschinen 106, die als Generatoren fungieren, in die DC-Eingabe umwandeln, die durch die Traktionsbatterie 102 gefordert wird. Während das Fahrzeug 100 aus 1 als ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug beschrieben ist, ist die Beschreibung hierin gleichermaßen auf ein rein elektrisches Fahrzeug anwendbar. Für ein rein elektrisches Fahrzeug, z. B. ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV), kann das Hybridgetriebe ein Getriebekasten sein, der mit den elektrischen Maschinen 106 verbunden ist, und der Verbrennungsmotor könnte nicht vorhanden sein.
Neben dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann die Traktionsbatterie 102 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Zum Beispiel kann die Traktionsbatterie 102 Energie auf Hochspannungslasten, wie etwa unter anderem einen Verdichter einer Klimaanlage (air conditioning - A/C) und eine elektrische Heizung, übertragen. In einem anderen Beispiel kann die Traktionsbatterie 102 Niederspannungslasten, wie etwa unter anderem eine Hilfsbatterie mit 12 V, mit Energie versorgen. In einem derartigen Beispiel kann das Fahrzeug 100 einen DC/DC-Wandler (nicht veranschaulicht) beinhalten, der dazu konfiguriert ist, die Hochspannungs-DC-Ausgabe der Traktionsbatterie 102 in eine Niederspannungs-DC-Zufuhr umzuwandeln, die mit den Niederspannungslasten kompatibel ist. Die unterschiedlichen erläuterten Komponenten können eine oder mehrere zusammenhängende Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. ein Controller Area Network (CAN)) oder über separate Leiter kommunizieren.
In einem Beispiel ermöglicht das Schließen von einem oder mehreren der Schütze 112, 114 und 118 in einigen Fällen Leistungsfluss zu den elektrischen Maschinen 106 und/oder den Hochspannungslasten, wie etwa Verdichter und elektrische Heizungen, über eine Verbindung mit den Leitern, die sich zwischen einem entsprechenden des Schützes 112, 114 und 118 und der ISC 108 erstrecken. In noch einem anderen Beispiel kann das Schließen von einem oder mehreren der Schütze 112, 114 und 118 eine Energieübertragung zu und aus den Niederspannungslasten, wie etwa einer Hilfsbatterie mit 12 V, über den DC/DC-Wandler ermöglichen, der mit Leitungen von elektrischen Leitern verbunden ist, die sich zwischen der ISC 108 und der positiven und negativen Klemme 110a, 110b erstrecken. In einem Beispiel können die Hauptschütze 112, 114 in Kombination mit der Vorladeschaltung 116 verwendet werden, um die Traktionsbatterie 102 zu laden 122, wie etwa über eine Verbindung mit einer Ladestation. In einem anderen Beispiel kann die Batteriesteuerung 124 dazu konfiguriert sein, das Öffnen und Schließen von einem oder mehreren AC- und/oder DC-Ladeschützen (nicht veranschaulicht) zu befehlen, als Reaktion auf das Empfangen eines Signals, das eine Anforderung dazu, das Laden der Traktionsbatterie 102 einzuleiten, angibt.
2 veranschaulicht eine beispielhafte Anordnung 200 der Traktionsbatterie 102. Die Traktionsbatterie 102 kann eine Vielzahl von Batteriezellen 202 umfassen, z.B. elektrochemische Zellen, die elektrisch mit dem BEC 104 verbunden sind. Die Vielzahl von Verbindern und Schaltern des BEC 104 ermöglichen die Zufuhr und Entnahme elektrischer Energie zu und aus den Batteriezellen 202. In einem Beispiel beinhaltet das BEC 104 einen positiven Hauptschütz, der elektrisch mit einer positiven Klemme der Batteriezellen 202 verbunden ist, und einen negativen Hauptschütz, der elektrisch mit einer negativen Klemme der Batteriezellen 202 verbunden ist. Das Schließen des positiven und negativen Hauptschützes kann den Fluss von elektrischer Energie zu und aus den Batteriezellen 202 ermöglichen. Während die Traktionsbatterie 102 der Beschreibung nach elektrochemische Zellen beinhaltet, werden auch andere Arten von Umsetzungen von Energiespeichervorrichtungen, wie etwa Kondensatoren, in Betracht gezogen.
Eine Batteriesteuerung 124 ist elektrisch mit dem BEC 104 verbunden und steuert den Energiefluss zu und aus den Batteriezellen 202 über das BEC 104. Die Batteriesteuerung 124 kann zum Beispiel dem BEC 104 als Reaktion darauf, dass ein oder mehrere Betriebsparameter der Traktionsbatterie 102 und/oder der Batteriezellen 202 einen vorbestimmten Schwellenwert erreichen, befehlen, einen oder mehrere Schalter zu öffnen oder zu schließen. In einem anderen Beispiel kann die Batteriesteuerung 124 mit einer oder mehreren anderen Fahrzeugsteuerungen, wie etwa einer Antriebsstrangsteuerung, einer Karosseriesteuerung, einer Klimasteuerungsverwaltungssteuerung usw., elektrisch verbunden sein und mit diesen in Kommunikation stehen und kann dem BEC 104 befehlen, einen oder mehrere Schalter als Reaktion auf ein vorbestimmtes Signal von den anderen Fahrzeugsteuerungen zu öffnen oder zu schließen.
Die Batteriesteuerung 124 kann die Leistung der Traktionsbatterie 102 überwachen und steuern. Die Batteriesteuerung 124 kann verschiedene Parameter überwachen, die den Betrieb der Traktionsbatterie 102 angeben, wie etwa den Traktionsbatteriestrom I_BATT, der durch einen Stromsensor 204 gemessen wird, die Traktionsbatteriespannung V_BATT, die durch einen Spannungssensor 206 gemessen wird, und die Traktionsbatterietemperatur T_BATT, die durch einen Temperatursensor 208 gemessen wird. In einem Beispiel kann eine tatsächliche Kapazität C_actual der Traktionsbatterie 102, die als ein Prozentsatz einer Gesamtbatteriekapazität C_total ausgedrückt ist, wie etwa die Kapazität der Batterie 102, wenn die Traktionsbatterie 102 vollständig geladen ist, eine Schätzung der Batteriekapazität C und einen Batterieladezustand (SOC) angeben.
Zusätzlich zu den Betriebsparametern der Traktionsbatterie kann die Batteriesteuerung 124 Betriebsparameter einer oder mehrerer Batteriezellen 202 messen und überwachen, wie etwa unter anderem die Klemmenspannung und die Temperatur der Batteriezelle. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 124 dazu konfiguriert sein, ein Signal von Zellensensoren 210 zu empfangen, das Betriebsparameter der einen oder der mehreren Batteriezellen 202 angibt. Die Betriebsparameter können unter anderem die Klemmenspannung, die Temperatur, das Alter, die Anzahl von Lade-/Entladezyklen usw. der Batteriezelle beinhalten. Die Batteriesteuerung 124 kann einen nichtflüchtigen Speicher beinhalten, sodass der Batteriepegel und/oder die Pegeldaten der Batteriezelle beibehalten werden können, wenn die Batteriesteuerung 124 ausgeschaltet ist. In einem Beispiel können die beibehaltenen Daten bei dem nächsten Zündzyklus verfügbar sein.
Typischerweise messen die Zellensensoren 210 die Klemmenspannung der Batteriezellen 202. Die Zellensensoren 210 können dazu konfiguriert sein, ein Signal an die Batteriesteuerung 124 zu übermitteln, das die gemessene Klemmenspannung der Batteriezellen 202 angibt. In einem Beispiel können die Zellensensoren 50 nicht dazu konfiguriert sein, Strom der Batteriezellen 202 direkt zu messen, die Konfiguration und/oder die Anordnung der einen oder der mehreren Batteriezellen 202 der Traktionsbatterie 102, z.B. serielle Anordnung, kann jedoch einen Strom durch die eine oder die mehreren Batteriezellen 202 als den Strom der Traktionsbatterie definieren, der durch den Stromsensor 204 gemessen wird.
Der Stromsensor 204 kann dazu konfiguriert sein, Lade- und/oder Entladestrom der Traktionsbatterie 102 zu messen. Der Stromsensor 204 kann dazu konfiguriert sein, Strom direkt, d. h. einen Spannungsabfall zu messen, der mit einem Strom assoziiert ist, der durch eine passive elektrische Komponente, wie etwa einen Widerstand, fließt, oder indirekt zu messen, d. h. ein Magnetfeld zu messen, das einen Leiter umgibt, durch den der Strom fließt. In einem Beispiel kann der Stromsensor 204 ein Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis sein, der Rückkopplungssteuerung verwendet, um eine Ausgabe bereitzustellen, die mit einem gemessenen Strom proportional ist. In einem anderen Beispiel kann der Stromsensor 204 ein Stromsensor mit offenem Regelkreis sein, wie etwa ein Hallsensor, der in einer Luftlücke eines magnetischen Kerns montiert ist, der eine Ausgabe bereitstellt, die nicht auf Rückkopplungssteuerung angewiesen ist.
Der Spannungssensor 206 kann dazu konfiguriert sein, die Spannung der Batterie 102 zu messen und ein Signal an die Batteriesteuerung 124 zu senden, das die detektierte Spannung der Batterie 102 angibt. Der Stromsensor 204 kann dazu konfiguriert sein, den Strom der Batterie 102 zu messen und ein Signal an die Batteriesteuerung 124 zu senden, das den detektierten Strom der Batterie 102 angibt. In einem Beispiel kann ein negativer Batteriestrom I_{BATT_N} einen Ladestrom I_CHRG der Traktionsbatterie 102 angeben. In einem anderen Beispiel kann ein positiver Batteriestrom I_{BATT_P} einen Entladestrom I_DISCH der Traktionsbatterie 102 angeben.
3A veranschaulicht ein beispielhaftes Schaltungsmodell 300-A mindestens einer der Batteriezellen 202. In einem Beispiel kann das Schaltungsmodell 300-A eine ideale Spannungsquelle 302 mit einer Spannung V_OC 304 und einer assoziierten Impedanz Z beinhalten. Die Impedanz Z kann einen oder mehrere Widerstände (im Allgemeinen als ein Widerstand 306 angegeben) umfassen. Die Spannung Voc 304 kann zum Beispiel eine Leerlaufspannung Voc mindestens einer der Batteriezellen 202 darstellen, wie etwa eine Spannung der Batteriezelle 202 unter Gleichgewichtsbedingungen, d. h., wenn kein Strom in die oder aus der Batterie 102 und/oder den Batteriezellen 202 fließt. Während das Schaltungsmodell 300-A in Bezug auf 3A auf eine Batteriezelle 202 gerichtet ist, wird auch eine Anwendung des Modells auf eine beliebige Kombination der Batteriezellen 202 in Betracht gezogen. Werte der Parameter, die mit dem Schaltungsmodell 300-A assoziiert sind, können demnach für die Werte von zwei Batteriezellen 202, drei Batteriezellen 202 usw. repräsentativ sein. So kann in verschiedenen Konfigurationen des Modells die Leerlaufspannung Voc 54 zum Beispiel die Leerlaufspannung von einer, zwei oder jeder anderen beliebigen Anzahl der Vielzahl von Batteriezellen 202 darstellen.
Der Widerstand 306 kann einen Innenwiderstand R der Batteriezelle 202 und/oder der Traktionsbatterie 102 darstellen, einschließlich des Widerstands eines Kabelbaums für eine Batterie und anderer Komponenten, die mit der Traktionsbatterie 102 assoziiert sind. In einigen Fällen kann das Schaltungsmodell 300-A einen Leerlaufbetrieb einer Vielzahl der Batteriezellen 202 angeben und der Widerstand 306 kann eine Summe von Innenwiderständen R dieser Batteriezellen 202 angeben. Die Spannung V₁ 308 kann einen Spannungsabfall über dem Widerstand 306 angeben, der durch den Strom I 310 verursacht wird, der durch den Widerstand 306 fließt. Die Klemmenspannung V_t 312 kann eine Spannung über der positiven und der negativen Klemme 110 der Batteriezelle 202 angeben. Die Klemmenspannung V_t 312 kann sich von der Leerlaufspannung Voc 54 infolge des Innenwiderstands R unterscheiden, der mit der Batteriezelle 38 und/oder der einen oder den mehreren Komponenten der Traktionsbatterie 102 assoziiert ist.
Werte des Innenwiderstands R und anderer Parameter der Traktionsbatterie 102 und/oder der Batteriezellen 202 können von der Batteriechemie abhängen. Die Parameter können ferner auf Grundlage der Betriebsbedingungen der Traktionsbatterie 102 variieren. Die Werte der Parameter können auch in Abhängigkeit von der Batterietemperatur variieren. Der Innenwiderstand R kann sich zum Beispiel verringern, wenn die Temperatur ansteigt usw. Die Parameterwerte können auch von dem SOC der Traktionsbatterie 102 abhängen.
Werte der Parameter der Traktionsbatterie 102 können sich auch über eine Lebensdauer der Traktionsbatterie 102 ändern. In einem Beispiel kann der Innenwiderstand R über die Lebensdauer der Traktionsbatterie 102 ansteigen. Der Anstieg des Innenwiderstands R kann ferner in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder dem SOC während der Lebensdauer der Traktionsbatterie 102 variieren. Das Betreiben der Traktionsbatterie 102 bei höheren Temperaturen und/oder einem höheren SOC kann zum Beispiel einen größeren Anstieg des Innenwiderstands R der Traktionsbatterie 102 über einen vorbestimmten Zeitraum derart verursachen, dass der Innenwiderstand R der Traktionsbatterie 102, die für einen vorbestimmten Zeitraum bei 80 °C betrieben wird, stärker ansteigen kann als der Innenwiderstand R der Traktionsbatterie 102, die über einen ähnlichen Zeitraum bei 50 °C betrieben wird, und/oder der Innenwiderstand R der Traktionsbatterie 102, die bei 90 % SOC betrieben wird, kann stärker ansteigen als der Innenwiderstand R der Traktionsbatterie 102, die bei gleicher Temperatur und 50 % SOC betrieben wird. Diese Beziehungen können ferner von der Chemie der Batterie 102 abhängen.
Die Batteriesteuerung 124 kann dazu konfiguriert sein, den Innenwiderstand R und andere Betriebsparameter, die mit der Traktionsbatterie 102 assoziiert sind, auf Grundlage einer oder mehrerer gemessener und/oder geschätzter Eigenschaften der Traktionsbatterie 102 zu bestimmen. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 124 dazu konfiguriert sein, den Innenwiderstand R der Traktionsbatterie 102 auf Grundlage von gemessenen und geschätzten Eigenschaften, wie etwa unter anderem des Batterie-SOC, der Batterietemperatur, des Batteriealters usw., zu bestimmen. In einem anderen Beispiel kann die Batteriesteuerung 124 dazu konfiguriert sein, den Innenwiderstand eines Abschnitts der Traktionsbatterie 102, z. B. einer oder mehrerer Batteriezellen 202, -module usw., auf Grundlage einer oder mehrerer gemessener und/oder geschätzter Eigenschaften zu bestimmen, die mit dem Abschnitt assoziiert sind.
Das Schaltungsmodell 300-A kann unter Verwendung der Gleichung (1) ausgedrückt werden: $V_{t} = V_{o c} - I R .$
Die Batteriesteuerung 124 kann dazu konfiguriert sein, ein Signal zu empfangen, das die Klemmenspannung V_t 312 der Batteriezelle 202 angibt, wie etwa über ein Signal, das durch den Zellensensor 210 generiert wird. Die Leerlaufspannung V_OC 304 kann von dem Batteriezellen-SOC abhängig sein, d. h. V_OC = f (SOC) derart, dass die Leerlaufspannung Voc 304 abhängig vom Laden und Entladen der Batteriezelle 202 variieren kann. Während das Schaltungsmodell 300-A, das in Bezug auf 3A beschrieben ist, eine einzelne Batteriezelle 202 veranschaulicht, kann das Modell 300-A auch auf eine Vielzahl von Batteriezellen 202 und/oder alle Zellen 202 der Batterie 102 angewendet werden. In einigen Fällen kann die Leerlaufspannung Voc der Batterie von dem Batterie-SOC abhängig sein, d. h. V_{OC_BATT} = f(SOC_BATT) derart, dass die Leerlaufspannung V_{OC_BATT} der Batterie abhängig vom Laden und Entladen der Traktionsbatterie 102 variieren kann.
3B veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf 300-B eines Beispiels für eine relative Beziehung zwischen der Leerlaufspannung V_OC 304 und dem SOC von mindestens einer der Batteriezellen 202 (oder die Voc-SOC-Kurve 314 der Zelle). Die Beziehung zwischen dem SOC und der Leerlaufspannung V_OC 304 kann auf einer oder mehreren Eigenschaften der Batteriezelle 202 basieren. Die genaue Form der Voc-SOC-Kurve 314 der Zelle kann auf Grundlage einer chemischen Formulierung und anderer Variablen variieren, die mit der mindestens einen der Batteriezellen 202 assoziiert sind. Eine V_OC-SOC-Kurve der Batterie kann unter Verwendung einer Beziehung zwischen der Leerlaufspannung Voc der Batterie und dem Batterie-SOC_BATT abgeleitet werden. In einigen Fällen kann die genaue Form der Voc-SOC-Kurve der Batterie auf Grundlage einer oder mehrerer Variablen variieren, die mit der Traktionsbatterie 102 assoziiert sind.
In einem Beispiel können die V_OC-SOC-Kurven der Batteriezellen 202 unter Verwendung von Tests bestimmt werden. Die Batteriesteuerung 124 kann dazu konfiguriert sein, Daten in dem nichtflüchtigen Speicher beizubehalten, die mit dem Innenwiderstand R, dem SOC und/oder der Leerlaufspannung V_OC 304 der Batteriezellen 202 assoziiert sind. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 124 als Reaktion auf das Schätzen des Batteriezellen-SOC die Leerlaufspannung V_OC 304 unter Verwendung der V_OC-SOC-Kurve, z. B. der Kurve 314, bestimmen.
Die Batteriesteuerung 124 kann dazu konfiguriert sein, den Batterie-SOC SOC_est zu schätzen. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 124 den Batterie-SOC auf Grundlage der Leerlaufspannung Voc schätzen. Zum Beispiel $S O C = f (V_{o c}) = f (V_{t} + I \cdot R) .$
Nach Gleichung (2) kann die Leerlaufspannung V_OC der Zelle 202 und/oder der Batterie 102 auf gemessenen Werten der Klemmenspannung V_t , dem gemessenen oder geschätzten Innenwiderstand R und dem gemessenen Strom / basieren. Der geschätzte SOC der Batterie 102 kann dann unter Verwendung des Voc-SOC-Verlaufs, z. B. des Verlaufs 300-B, bestimmt werden. Somit kann die Gleichung (2) ein lastkompensiertes SOC-Berechnungsverfahren sein.
Wenn der Batterie-SOC kleiner als ein vordefinierter SOC-Schwellenwert ist, kann der Widerstand der Zellen größer als ein vordefinierter Widerstandsschwellenwert sein und dadurch eine zusätzliche Menge an Wärme generieren. Zusätzlich oder alternativ, wenn die Batterie 102 bei einem SOC entladen wird, der kleiner als ein vordefinierter SOC-Schwellenwert ist, z.B. bei SOC <10 % entladen wird, können die Komponenten der Batterie 102 eine Menge an Wärme zusätzlich zu der Wärme, die durch den Widerstand generiert wird, aufgrund des Extropiephänomens reversibler Wärme generieren.
4 veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf 400 einer Änderung der Temperatur 402 einer gegebenen Zelle 202 in Bezug auf eine Änderung der Spannung 408 dieser Zelle über einen gleichen Zeitraum 404. Eine Temperaturkurve 406 des Verlaufs 400 gibt eine Änderung der Zellentemperatur 402 in Bezug auf die Zeit 404 an. Eine Spannungskurve 410 des Verlaufs 400 gibt eine Änderung der Zellenspannung 408 in Bezug auf die Zeit 404 an. Der durch die Zeitachse 404 veranschaulichte Zeitraum kann derart chronologisch von links nach rechts verlaufen, dass ein Abschnitt der Achse 404 auf der linken Seite einer gegebenen Zeit t eine chronologisch vorangehende Zeit angibt und ein Abschnitt der Achse 404 auf der rechten Seite der Zeit t eine chronologisch nachfolgende Zeit angibt.
Als ein Beispiel kann die Spannungskurve 410 zwischen einer ersten Zeit t₁ und einer zweiten Zeit t₂ eine nichtnegative Steigung, z. B. eine positive Steigung oder eine Nullsteigung, aufweisen und dadurch angeben, dass der Spannungswert der Zelle 202 entweder ansteigt oder gleich bleibt. Als ein anderes Beispiel kann die Spannungskurve 410 zwischen der zweiten Zeit t₂ und einer dritten Zeit t₃ eine negative Steigung aufweisen und dadurch angeben, dass der Spannungswert der Zelle 202 sich verringert. In einigen Fällen kann der Zeitraum zwischen der ersten und der zweiten Zeit t₁ und t₂ als Ladezeitraum bezeichnet werden und der Zeitraum zwischen der zweiten und der dritten Zeit t₂ und t₃ kann als Entladezeitraum bezeichnet werden.
In einem Beispiel kann die Zellenspannung während des Ladens der Zelle 202, z. B. zwischen der ersten Zeit t₁ und der zweiten Zeit t₂ , sich von der Spannung V₁ bei t₁ zu der Spannung V₂ bei t₂ ändern, wobei V₂ > V₁. In einem anderen Beispiel kann die Zellenspannung während des Entladens der Zelle 202, z. B. zwischen der zweiten Zeit t₂ und der dritten Zeit t₃ , sich von der Spannung V₂ bei t₂ zu der Spannung V₃ bei t₃ ändern, wobei V₃ < V₂.
Die Batteriesteuerung 124 kann dazu konfiguriert sein, zu detektieren, dass die Spannung der Zelle 202 während des Entladens, z. B. bei einem oder mehreren Fällen während des Zeitraums zwischen der zweiten und der dritten Zeit t₂ und t₃ , kleiner als ein vordefinierter Spannungsschwellenwert V_threshold ist. Wie zum Beispiel in 4 veranschaulicht, ist die Spannung V_aa der Zelle 202 zu einer Zeit t_aa kleiner als der Spannungsschwellenwert V_threshold, d. h. V_aa < V_threshold. Zusätzlich oder alternativ kann die Batteriesteuerung 124 dazu konfiguriert sein, zu detektieren, dass der SOC der Zelle 202 während des Entladens kleiner als ein vordefinierter SOC-Schwellenwert SOC_threshold ist. Die Batteriesteuerung 124 kann zum Beispiel den SOC der Zelle/Batterie auf Grundlage der aktuellen Spannung der Zelle/Batterie unter Verwendung eines entsprechenden Voc-SOC-Verlaufs eines Leerlaufmodells usw. bestimmen.
In noch anderen Beispielen vor dem Vergleichen der aktuellen Spannung der Batterie/Zelle und/oder des aktuellen SOC der Batterie/Zelle mit einem entsprechenden von dem Spannungsschwellenwert V_threshold und dem SOC-Schwellenwert SOC_threshold kann die Batteriesteuerung 124 dazu konfiguriert sein, zu detektieren, ob die Spannung und/oder der SOC der Zelle 202 während des Entladens kleiner oder gleich einem Überentladung-Spannungsschwellenwert V_{overdischarge} und einem Überentladung-SOC-Schwellenwert SOC_{overdischarge} ist, wobei der Überentladung-Spannungsschwellenwert V_{overdischarge} kleiner als der Spannungsschwellenwert V_threshold ist, d. h. V_{overdischarge} < V_threshold, und/oder wobei der Überentladung-SOC-Schwellenwert SOC_{overdischarge} kleiner als der SOC-Schwellenwert ist, d. h. SOC_{overdischarge} < SOC_threshold.
Als Reaktion darauf, dass die Spannung der Zelle 202 kleiner als der Spannungsschwellenwert V_threshold ist und/oder der SOC der Zelle/Batterie kleiner als der SOC-Schwellenwert SOC_threshold ist, kann die Batteriesteuerung 124 dazu konfiguriert sein, eine Änderung der Temperatur T in Bezug auf die Zeit t oder $\frac{d T}{d t}$
zu bestimmen. In einigen Fällen kann die Batteriesteuerung 124 dazu konfiguriert sein, zu detektieren, ob eine Änderung der Temperatur T in Bezug auf die Zeit t, d. h. eine Ableitung der Temperatur T, größer als eine vordefinierte Temperaturrate des Änderungsschwellenwerts, z. B. größer als $\frac{d T_{t h r e s h h o l d}}{d t},$
ist.
Die Batteriesteuerung 124 kann ferner dazu konfiguriert sein, einen Alarm abzugeben, der einen Überentladungszustand angibt, als Reaktion auf das Detektieren, dass die Änderung der Temperatur in Bezug auf die Zeit, die als Reaktion darauf gemessen wird, dass die Spannung (und/oder der SOC) der Zelle/Batterie kleiner als der Spannungsschwellenwert V_threshold ist, größer als ein Schwellenwert für die Änderung der Temperaturrate $\frac{d T_{t h r e s h h o l d}}{d t}$
ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Batteriesteuerung 124 vor dem Detektieren, ob die Temperaturrate der Änderung $\frac{d T}{d t}$
größer als der Schwellenwert für die Änderung der Temperaturrate $\frac{d T_{t h r e s h h o l d}}{d t}$
ist, einem Alarm abgeben, der einen Überentladungszustand als Reaktion auf das Detektieren angibt, dass die Spannung und/oder der SOC der Zelle 202 während des Entladens kleiner oder gleich einem Überentladung-Spannungsschwellenwert V_{overdischarge} und einem Überentladung-SOC-Schwellenwert SOC_{overdischarge} ist, wobei V_{overdischarge} < V_threshold bzw. SOC_{overdischarge} < SOC_threshold.
In einigen Fällen kann ein Phänomen einer reversiblen entropischen Wärme S die Gesamtwärmegenerierung der Zelle 202 beeinflussen, wenn der SOC der Zelle 202 kleiner als ein vordefinierter SOC-Schwellenwert ist, z. B. wenn der SOC der Zelle 202 kleiner oder gleich 10 % ist. In einigen anderen Fällen, bei einem vordefinierten Strom I, kann die Menge an entropischer Wärme (ΔS ∗ T ∗ I) größer als die Menge der Wärme sein, die aufgrund des Innenwiderstands der Zelle/Batterie (I²R) generiert wird.
Der Savitzky-Golay-Filter kann ein beispielhafter digitaler Filter sein, der angewendet wird, um die Ableitung der Temperatur der Batterie 102 in Bezug auf die Zeit unter Verwendung der Gleichung (3) zu bestimmen: $\begin{array}{l} d T (k) / d t = [4 * T (k + 4) + 3 * T (k + 3) + 2 * T (k + 2) + \\ T (k + 1) + T (k) - T (k - 1) - 2 * T (k - 2) - 3 * T (k - \\ 3) - 4 * T (k - 4)] / (60 * h), \end{array}$
wobei h ein Parameter ist, der einen Erfassungszeitraum angibt, k eine Variable ist, die einen Zeitindex für den Erfassungspunkt angibt, T ein Parameter ist, der eine gemessene Temperatur der Batterie angibt, und $\frac{d T}{d t}$
ein Parameter ist, der eine Änderungsrate, d. h. eine Ableitung, der Temperatur der Batterie 102 in Bezug auf die Zeit angibt. Während der Savitzky-Golay-Filter als ein beispielhafter digitaler Filter beschrieben ist, werden auch andere digitale oder analoge Filter in Betracht gezogen.
5 veranschaulicht einen beispielhaften Prozess 500 zum Detektieren eines Überentladungszustands für die Batterie 102. Der Prozess 500 kann bei Vorgang 502 beginnen, wo die Batteriesteuerung 124 detektiert, dass sich die Batterie 102 in einem Entladungszustand befindet. In einem Beispiel kann die Batterie 102 in einem Entladungsbetriebszustand sein, wenn die Spannung und/oder der SOC der Batterie 102 sich verringert. Bei Vorgang 504 detektiert die Batteriesteuerung 124, ob der SOC der Batterie 102 kleiner als ein Überentladung-SOC-Schwellenwert SOC_{overdischarge} ist. Die Batteriesteuerung 124 kann den aktuellen SOC der Batterie unter Verwendung einer Korrelation zwischen der Leerlaufspannung Voc der Batterie 102 und dem SOC der Batterie 102 bestimmen, wobei die Leerlaufspannung V_OC der Batterie wiederum auf Grundlage von einem oder mehreren von Batteriestrom I, Batterieklemmenspannung V_t und tatsächlichem oder geschätztem Innenwiderstand R der Batterie 102, die durch einen oder mehrere entsprechende Batteriesensoren detektiert werden und/oder unter Verwendung eines oder mehrerer Algorithmen, z. B. eines Kalman-Filters, geschätzt werden, bestimmt wird.
Bei Vorgang 510 gibt die Batteriesteuerung 124 einen Alarm, der einen Batterieüberentladungszustand angibt, als Reaktion auf das Detektieren ab, dass der SOC der Batterie 102 kleiner als ein Überentladung-SOC-Schwellenwert SOC_{overdischarge} ist. Falls der SOC der Batterie 102 größer als der Überentladung-SOC-Schwellenwert SOC_{overdischarge} ist, kann die Batteriesteuerung 124 zu Vorgang 506 übergehen.
Bei Vorgang 506 detektiert die Batteriesteuerung 124, ob der SOC der Batterie 102 kleiner als ein vordefinierter SOC-Schwellenwert SOC_threshold ist. In einigen anderen Fällen kann der SOC-Schwellenwert SOC_threshold größer als der Überentladung-SOC-Schwellenwert SOC_{overdischarge} sein. Als Reaktion darauf, dass der SOC der Batterie 102 größer als ein vordefinierter SOC-Schwellenwert SOC_threshold ist, kehrt die Batteriesteuerung 124 zu Vorgang 502 zurück, wobei die Batteriesteuerung 124 detektiert, dass sich die Batterie 102 in einem Entladungsbetriebszustand befindet.
Als Reaktion darauf, dass der SOC der Batterie 102 kleiner als ein vordefinierter SOC-Schwellenwert SOC_threshold ist, detektiert die Batteriesteuerung 124 bei Vorgang 508, ob die Änderungsrate der Temperatur der Batterie 102 $\frac{d T}{d t}$
größer als ein vordefinierter Schwellenwert für die Änderung der Temperaturrate $\frac{d T_{t h r e s h o l d}}{d t}$
ist. Bei Vorgang 512 verhindert die Batteriesteuerung 124 das Abgeben eines Alarms, der als Reaktion darauf, dass die Änderungsrate der Temperatur der Batterie 102 $\frac{d T}{d t}$
kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert für die Änderung der Temperaturrate $\frac{d T_{t h r e s h o l d}}{d t}$
ist, einen Batterieüberentladungszustand angibt. Die Batteriesteuerung 124 kann ferner das Öffnen der Hauptschütze 112, 114 verhindern, falls die Änderungsrate der Temperatur der Batterie 102 $\frac{d T}{d t}$
kleiner als ein vordefinierter Schwellenwert für die Änderung der Temperaturrate $\frac{d T_{t h r e s h o l d}}{d t}$
ist.
Als Reaktion darauf, dass die Änderungsrate der Temperatur der Batterie 102 $\frac{d T}{d t}$
größer als ein vordefinierter Schwellenwert für die Änderung der Temperaturrate $\frac{d T_{t h r e s h o l d}}{d t}$
ist, gibt die Batteriesteuerung 124 eine Benachrichtigung ab, die einen Batterieüberentladungszustand angibt. In einigen Fällen kann der Schwellenwert für die Änderung der Temperaturrate $\frac{d T_{t h r e s h o l d}}{d t}$
auf einer generierten Menge von reversibler entropischer Wärme im Vergleich zu einer Menge an Wärme basieren, die aufgrund des Innenwiderstands der Batterie 102 generiert wird.
Die hier offenbarten Vorgänge, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein oder davon umgesetzt werden, die bzw. der eine bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit aufweisen kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent auf nichtbeschreibbaren Speichermedien wie etwa ROM-Vorrichtungen gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, ausgeführt werden können. Die Vorgänge, Verfahren oder Algorithmen können zudem in einem von Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (application specific integrated circuits - ASIC), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (field-programmable gate arrays - FPGA), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. beinhalten. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Schütze aufweist, die geschlossen eine Traktionsbatterie und einen Fahrzeugbus elektrisch verbinden; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass eine Änderungsrate der Batterietemperatur, die während einer Batterieentladung und während ein Batterieladezustand (SOC) einen ersten Schwellenwert überschreitet gemessen wird, größer als eine vordefinierte Rate ist, einen Überentladungsalarm abzugeben und die Schütze zu öffnen.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgen das Abgeben und das Öffnen ferner als Reaktion darauf, dass der SOC kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der größer als der erste ist.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der SOC auf einem von Batterieklemmenspannung, Batteriestrom und Batterieinnenwiderstand.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der SOC ferner auf einer Batterieleerlaufspannung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batterieentladung durch ein Verringern eines des SOC und der Batteriespannung definiert.
Gemäß einer Ausführungsform unterbricht das Öffnen der Schütze zum einen die Batterieentladung und trennt zum anderen die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Bus.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren das Abgeben, durch eine Steuerung, eines Überentladungsalarms und das Befehlen, Schütze zu öffnen, die geschlossen eine Traktionsbatterie mit einem Fahrzeugbus elektrisch verbinden, als Reaktion darauf, dass eine Änderungsrate der Batterietemperatur, die während einer Batterieentladung und während ein Batterieladezustand (SOC) größer als ein Alarmschwellenwert ist gemessen wird, größer als eine vordefinierte Rate ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch das Abgeben und das Öffnen als Reaktion darauf gekennzeichnet, dass der SOC kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der größer als der erste ist.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der SOC auf einem von Batterieklemmenspannung, Batteriestrom und Batterieinnenwiderstand.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der SOC ferner auf einer Batterieleerlaufspannung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batterieentladung durch ein Verringern eines des SOC und der Batteriespannung definiert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Öffnen der Schütze zum einen das Unterbrechen der Batterieentladung und zum anderen das Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der Batterie und dem Bus.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Paar von Schützen, die geschlossen eine Traktionsbatterie und einen Fahrzeugbus elektrisch verbinden; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die Schütze als Reaktion darauf zu öffnen, dass ein Batterieladezustand (SOC) innerhalb eines vordefinierten Bereichs fällt und eine Änderungsrate der Batterietemperatur während der Entladung eine vordefinierte Rate überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der SOC auf einem von Batterieklemmenspannung, Batteriestrom und Batterieinnenwiderstand.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der SOC ferner auf einer Batterieleerlaufspannung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Entladung durch ein Verringern eines des SOC und der Batteriespannung definiert.
Gemäß einer Ausführungsform unterbricht das Öffnen der Schütze zum einen die Entladung und trennt zum andern die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Bus.

Claims

System, umfassend: Schütze, die geschlossen eine Traktionsbatterie und einen Fahrzeugbus elektrisch verbinden; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass eine Änderungsrate der Batterietemperatur, die während einer Batterieentladung und während ein Batterieladezustand (state of charge - SOC) einen ersten Schwellenwert überschreitet gemessen wird, größer als eine vordefinierte Rate ist, einen Überentladungsalarm abzugeben und die Schütze zu öffnen.
System nach Anspruch 1, wobei das Abgeben und das Öffnen ferner als Reaktion darauf erfolgen, dass der SOC kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der größer als der erste ist.
System nach Anspruch 1, wobei der SOC auf einem von Batterieklemmenspannung, Batteriestrom und Batterieinnenwiderstand basiert.
System nach Anspruch 3, wobei der SOC ferner auf einer Batterieleerlaufspannung basiert.
System nach Anspruch 1, wobei die Batterieentladung durch ein Verringern eines des SOC und der Batteriespannung definiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Öffnen der Schütze zum einen die Batterieentladung unterbricht und zum anderen die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Bus trennt.
Verfahren, umfassend: Abgeben, durch eine Steuerung, eines Überentladungsalarms und Befehlen, Schütze zu öffnen, die geschlossen eine Traktionsbatterie mit einem Fahrzeugbus elektrisch verbinden, als Reaktion darauf, dass eine Änderungsrate der Batterietemperatur, die während einer Batterieentladung und während ein Batterieladezustand (state of charge - SOC) größer als ein Alarmschwellenwert ist gemessen wird, größer als eine vordefinierte Rate ist.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner das Abgeben und das Öffnen als Reaktion darauf umfassend, dass der SOC kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, der größer als der erste ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der SOC auf einem von Batterieklemmenspannung, Batteriestrom und Batterieinnenwiderstand basiert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der SOC ferner auf einer Batterieleerlaufspannung basiert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Batterieentladung durch ein Verringern eines des SOC und der Batteriespannung definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Öffnen der Schütze zum einen das Unterbrechen der Batterieentladung und zum anderen das Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der Batterie und dem Bus beinhaltet.
System, umfassend: ein Paar von Schützen, die geschlossen eine Traktionsbatterie und einen Fahrzeugbus elektrisch verbinden; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die Schütze als Reaktion darauf zu öffnen, dass ein Batterieladezustand (state of charge - SOC) innerhalb eines vordefinierten Bereichs fällt und eine Änderungsrate der Batterietemperatur während der Entladung eine vordefinierte Rate überschreitet.
System nach Anspruch 13, wobei der SOC auf einem von Batterieklemmenspannung, Batteriestrom und Batterieinnenwiderstand und einer Batterieleerlaufspannung basiert.
System nach Anspruch 13, wobei die Entladung durch ein Verringern eines des SOC und der Batteriespannung definiert ist.