WO2015128190A1

WO2015128190A1 - Verfahren zur überwachung der thermischen belastung von balancing-widerständen

Info

Publication number: WO2015128190A1
Application number: PCT/EP2015/052859
Authority: WO
Inventors: Ulrich Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2015-09-03
Also published as: DE102014203606A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing-Widerständen in einer Batterievorrichtung mit einer Mehrzahl von Batteriezellen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, - dass eine Ermittlung einer thermischen Belastung TBV von Balancing- Widerständen erfolgt, verursacht durch eine Vielzahl variierender Temperarturhübe (5) auf Grund von einer in Häufigkeit (6´, 6´´, 6´´´) und Intensität variierenden Nutzung der Balancing-Widerstände für Balancing-Vorgänge, - dass eine Bestimmung einer äquivalenten Anzahl von Temperaturhüben (5) einer bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Höhe erfolgt, die auf die Balancing-Widerstände eine thermische Belastung TBA ausüben, die der zuvor ermittelten thermischen Belastung TBV entspricht und - dass ein Vergleich der äquivalenten Anzahl mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert sowie die Abgabe eines Signals bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellwerts erfolgt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Batterievorrichtung mit mehreren Batteriezellen und einer Balancing-Einrichtung, die eine Steuereinrichtung aufweist, die zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing-Widerständen eingerichtet ist sowie ein batteriegetriebenes Fahrzeug mit einer derartigen Batterievorrichtung.

Description

Beschreibung

Titel

Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing- Widerständen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing-Widerständen in einer Batterievorrichtung mit einer Mehrzahl von Batteriezellen.

Stand der Technik

Es besteht ein wachsender Bedarf an elektrischen Energiespeichersystemen, welche sowohl in stationären als auch in mobilen Anwendungen zahlreichen Einsatz finden. Als entsprechende Beispiele können u.a. Notstromsysteme oder Elektro- / Hybridfahrzeuge angeführt werden.

Der elektrische Energiespeicher ist für derartige Anwendungen zumeist als Batterie mit einer Vielzahl von Batteriezellen ausgebildet, die in Reihe und oder auch parallel elektrisch miteinander zu der Batterie verschaltet werden. Auf diese Weise können Batterien mit an die jeweilige Anwendung angepasste Leistungsund/oder Energiedaten bereit gestellt werden.

Dabei werden u.a. aufgrund von Produktionsschwankungen bei den einzelnen Batteriezellen hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften (z. B. Spannung, Kapazität, Innenimpedanz) Unterschiede beobachtet. In einer Batterie sind die einzelnen Batteriezellen daher nie identisch hinsichtlich ihres Alterungszustandes und ihrer elektrischen Leistung. Üblicherweise wird bei Batteriezellen, die in der Batterie in einem Strang, d.h. in Reihe geschaltet sind, der Entladevorgang gestoppt, sobald eine der

Batteriezellen ihre Entlade-Spannungsgrenze erreicht hat. Entsprechendes gilt für den Ladevorgang der Batterie. Der Ladevorgang stoppt, sobald die

Ladespannungsgrenze einer der Batteriezellen erreicht ist. Die schwächste Zelle ist daher die erste, die vollständig geladen oder entladen wird. Somit ist die Batterie bzw. das Batteriemodul immer nur so gut wie deren/dessen schwächste Zelle. Um eine Batterie mit gleichermaßen belastbaren Zellen bereitstellen zu können, und um darüber hinaus auch zu verhindern, dass die einzelnen Batteriezellen aufgrund unterschiedlicher Spannungszustände zusätzlich unterschiedlich stark altern, sind Methoden zum sogenannten Cell-Balancing bekannt, welche einen Ausgleich der Spannungen der einzelnen Batteriezellen zum Ziel haben.

Ohne einen derartigen Spannungs- und Ladungsausgleich driftet der

Ladezustand der unterschiedlichen Zellen im Betrieb aufgrund geringfügig unterschiedlicher Kapazitäten und geringfügig unterschiedlichen

Selbstentladungen der Zellen bzw. Module auseinander.

Hinsichtlich der Methoden zum Cell-Balancing wird zwischen aktiven und passivem Cell-Balancing unterschieden, wobei bei einem aktiven Cell-Balancing mittels eines Batterie-Management-Systems ein Ladungsausgleich unter den Speichermodulen derart erfolgt, dass die Energie der zu hoch geladenen Zellen, welche die höchste Zellspannung aufweisen, auf zu niedrig geladene Zellen mit niedriger Zellspannung verteilt wird. Bei einem passiven Cell-Balancing werden gezielt diejenigen Zellen mit der höchsten Batteriespannung zum Beispiel in festen vorgegebenen Intervallen so lange entladen, bis alle Zellen die gleiche Spannung aufweisen. Die Entladung erfolgt üblicherweise über Balancing- Widerstände, so dass diese Methode auch„Resistive Balancing" genannt wird.

Dabei wird die zu entladende elektrische Energie über Balancing-Widerstände in Wärme umgesetzt.

Dabei stellen die auf Grund der entstehenden Wärme verursachten

Temperaturschwankungen eine thermische Belastung für die gesamte Batterie, „

insbesondere aber für die Balancing-Widerstände selbst dar. Diese werden über die Lebenszeit der Batterie einer Vielzahl von Temperaturwechseln ausgesetzt. Dabei variieren die Temperaturwechsel mit der Höhe der Temperarturhübe, die davon abhängig ist, ob ein oder mehrere Balancing-Widerstände gleichzeitig genutzt werden.

Die Vielzahl und die Höhe der Temperaturwechsel stellen eine nicht unerhebliche thermische Belastung für die Lötverbindungen der Balancing-Widerstände dar, so dass diese auf Grund einer Materialermüdung der Gefahr des Reißens oder Brechens unterliegen. Mit dieser Gefahr ist nicht nur die Gefahr eines Ausfalls eines Balancing-Widerstands verbunden, vielmehr kann insbesondere in bewegten Batterien, beispielsweise in Fahrzeugbatterien, ein herabfallender Balancing-Wiederstand zu erheblichen Folgeschäden wie Kurzschlüssen und Bränden führen. Es gilt daher, eine derartige Gefahr rechtzeitig vor dem Eintreten eines entsprechenden Schadens zu erkennen.

Die Dokumente US 2012/0094151 A1 und JP 201 1 -155752 A zeigen

unterschiedliche Maßnahmen zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing-Widerständen in einer Batterievorrichtung auf.

Offenbarung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing-Widerständen in einer Batterievorrichtung mit einer Mehrzahl von Batteriezellen. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine

Batterievorrichtung mit mehreren Batteriezellen und einer Balancing-Einrichtung, die eine Steuereinrichtung aufweist, die zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing-Widerständen eingerichtet ist sowie ein

batteriegetriebenes Fahrzeug mit einer derartigen Batterievorrichtung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing-Widerständen in einer Batterievorrichtung mit einer Mehrzahl von Batteriezellen vorgesehen, welches gekennzeichnet ist durch die Schritte einer Ermittlung einer thermischen Belastung TBV von Balancing-Widerständen, verursacht durch eine Vielzahl variierender Temperarturhübe auf Grund von einer in Häufigkeit und Intensität variierenden Nutzung der Balancing- Widerstände für Balancing-Vorgänge, einer Bestimmung einer äquivalenten Anzahl von Temperaturhüben einer bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Höhe, die auf die Balancing-Widerstände eine thermische Belastung TBA ausüben, die der zuvor ermittelten thermischen Belastung TBV entspricht und einem Vergleich der äquivalenten Anzahl mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert sowie Abgabe eines Signals bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellwerts. Mit anderen Worten wird die durch eine Vielzahl variierender Temperarturhübe hervorgerufene thermische Belastung TBV durch die Anzahl von Temperaturhüben einer vorgegebenen Höhe und die durch den einzelnen Temperaturhub dieser vorgegebenen Höhe hervorgerufene thermische Belastung dargestellt.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es ein Verfahren für die

Messung einer erfolgenden oder bereits erfolgten thermischen Belastung bereitstellt, sodass der ermittelte Messwert mit einem zulässigen Grenz- oder Schwellwert vergleichbar und das Eintreten eines durch thermische Belastung hervorgerufenen Schadenfalls abwendbar ist. So ist das Verfahren

beispielsweise bei der Überwachung einer Fahrzeugbatterie dazu geeignet, einem Fahrer mitzuteilen, dass beispielsweise eine zulässiges Wartungsintervall oder eine zulässige Alterungsgrenze einer die Balancing-Widerstände

enthaltenden Steuereinheit erreicht wurde und diese gewartet oder gewechselt werden muss.

Dabei ist es ein vorteilhaftes Merkmal dieses Verfahrens, dass eine derartige Signalisierung nicht nur aufgrund beispielsweise des Ablaufs eines festen Zeitintervalls oder einer festen Anzahl von Ladezyklen, sondern in Abhängigkeit von der tatsächlichen thermischen Belastung erfolgt.

Die thermische Belastung wird durch eine Vielzahl in ihrer Höhe variierender Temperaturwechsel verursacht. Davon ist ein großer Teil zurückzuführen auf Temperaturhübe, die auf Grund der Verwendung der Balancing-Widerstände für Balancing-Vorgänge (Balancing) entstehen. Dabei ist die der Höhe der Temperarturhube, die durch das Balancing verursacht werden, davon abhängig, mit welcher Anzahl von Balancing-Widerstände das Balancing gleichzeitig durchgeführt wird.

Diese Anzahl wiederum kann je nach Batterie oder Batteriemodul deutlich streuen und hängt stark von einer Gleichverteilung von Batteriezellkennwerten der innerhalb eines Stranges betriebenen Batteriezellen ab.

Weist beispielsweise in einem Batteriemodul mit sechs Batteriezellen eine einzelne Batteriezelle eine hohe Selbstentladerate auf, so müssen die verbleibenden fünf Batteriezellen relativ häufig über ein Balancing auf denselben Entladestatus entladen werden. Somit ist relativ häufig eine Nutzung von fünf Balancing-Widerständen gleichzeitig, verbunden mit einem relativ hohen Temperaturhub, zu erwarten.

Sind die Spannungs-, Kapazitäts- und Selbstentladewerte dagegen in allen Batteriezellen nahezu identisch, so ist ein Balancing vergleichsweise selten und wahrscheinlich nur für vereinzelte Batteriezellen erforderlich. Die daraus resultierenden Temperaturhübe sind daher vergleichsweise gering und vergleichsweise selten.

Da die Batteriekennwerte auf Grund von Alterungsprozessen variieren, ist eine Prognose einer zu erwartenden, Balancing bedingten thermischen Belastung schwer zu treffen. Entsprechend vorteilhaft ist die Angabe des

erfindungsgemäße Verfahrens, welches ein Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung der Balancing-Widerstände angibt, welches die tatsächliche thermische Belastung auf Grund der Nutzung der Balancing- Widerstände für Balancing-Vorgänge berücksichtigt.

Dabei wird die in einem ersten Schritt ermittelte thermische Belastung TBV, die sich auf Grund einer Vielzahl variierender Temperarturhübe ergibt, in einem zweiten Schritt in eine äquivalenten Anzahl von Temperaturhüben einer bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren, somit also nicht variierenden sondern festen Höhe umgerechnet. Mit anderen Worten wird eine Anzahl von Temperaturhüben einer festen Höhe ermittelt, welche zu einer thermischen Belastung TBA der Balancing-Widerstände führt, die der durch die Vielzahl variierender Temperaturhübe hervorgerufenen thermischen Belastung TBV entspricht.

Der Vorteil dieses zweiten Schrittes besteht darin, dass unterschiedlichste Historien hinsichtlich der thermischen Belastung durch einen einzelnen Wert, der äquivalenten Anzahl, wiedergegeben werden können.

Dieser Wert wird in einem dritten Schritt mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert verglichen, bei dessen Erreichen oder Überschreiten ein Signal abgegeben wird. Dabei kann der Schwellwert beispielsweise derart gewählt sein, dass das Signal abgegeben wird bei einer thermischen Belastung TBA von 90% einer thermischen Belastung TBmax, bei der ein Reißen oder Brechen der Lötverbindung zu erwarten ist. In dem Beispiel der Verwendung des Verfahrens zur Überwachung einer Fahrzeugbatterie kann dies bedeuten, dass der Fahrer, beispielsweise über eine Anzeige im Dashboard, informiert wird, dass eine erlaubte Balancebelastung der Steuereinheit zu 90% verbraucht ist und dass sie getauscht werden muss.

Vorteilhaft erfolgt die Ermittlung der thermischen Belastung TBV der Balancing- Widerstände derart, dass eine Ermittlung einer Verteilungsfunktion über die Höhe der Temperaturhübe erfolgt, die auf Grund einer Nutzung der Balancing- Widerstände erfolgen, so dass die thermische Belastung TBV durch die

Verteilungsfunktion beschreibbar ist.

Durch eine derartige Verteilungsfunktion ist die Häufigkeit von Temperaturhüben einer jeweiligen Höhe beschreibbar, kumuliert beschreibt sie die auf Grund des Balancings entstandene thermische Belastung TBV.

Vorteilhaft erfolgt dabei die Ermittlung der Verteilungsfunktion über die Höhe der Temperaturhübe derart, dass eine Ermittlung von Anzahl und Häufigkeit der Nutzung der Balancing-Widerstände erfolgt und daraus eine Berechnung einer Verteilungsfunktion über die Höhe der Temperaturhübe anhand einer

vorgegebenen Erwärmungsfunktion erfolgt, die die Abhängigkeit der _

Temperaturhübe von der Anzahl der gleichzeitig genutzten Balancing- Widerstände beschreibt.

Eine derartige Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass für die Ermittlung der Verteilungsfunktion über die Temperaturhübe keine Temperaturdaten erhoben werden müssen. Vielmehr werden die Temperaturhübe anhand zumeist verfügbarer Daten über die erfolgten Balancing-Vorgänge berechnet, wozu die Anzahl der Balancing-Vörgänge sowie die Anzahl der daran beteiligten

Batteriezellen respektive der zugehöriger Balancing-Widerstände erforderlich ist. Diese Daten können beispielsweise aus einem Speicher der Steuereinrichtung, auch Felddatenerfassungseinrichtung genannt, verfügbar sein.

Über eine Erwärmungsfunktion ist eine Zuordnung von Temperaturhüben zu einer vorgegebenen Anzahl gleichzeitig am Balancing beteiligter Balancing- Widerstände angebbar, so dass anhand der Daten der Steuereinrichtung die

Verteilungsfunktion über die Temperaturhübe gebildet werden kann.

Vorteilhaft erfolgt dabei als Zwischenschritt bei oder nach der Ermittlung von Anzahl und Häufigkeit der Nutzung der Balancing-Widerstände zunächst eine Klasseneinteilung bezüglich der Anzahl gleichzeitig genutzter Balancing- Widerstände. Vorteilhaft erfolgt eine derartige Klasseneinteilung derart, dass Klassen für die gleichzeitige Nutzung von bis zu 5, von 6 bis 10, von 1 1 bis 20 und von über 20 Balancing-Widerständen gebildet werden. Eine derartige Klasseneinteilung hilft, die Komplexität des Verfahrens zu verringern.

Vorteilhaft wird die Erwärmungsfunktion durch die Steuereinrichtung, zumeist zweiteilig als Cell Supervision Circuit CSC und Batterie Contol Unit BCU ausgeführt, in der Batterievorrichtung während einer Nutzung der Balancing- Widerstände gemessen und/oder gespeichert. Dabei kann eine Messung der Erwärmungsfunktion einmalig bei einer Erstinbetriebnahme erfolgen. Alternativ kann die Erwärmungsfunktion auch vorprogrammiert sein oder über in der Regel vorhandene Schnittstellen in die Steuereinrichtung eingespeist werden.

Weiterhin vorteilhaft ist das Verfahren derart ausgebildet, dass vor der

Bestimmung einer äquivalenten Anzahl vorgegebener oder vorgebbarer Temperaturhübe zu der thermischen Belastung TBV, verursacht durch die Nutzung der Balancing-Widerstande, eine Grundlast hinzugefügt wird. Vorteilhaft erfolgt dies, indem vor der Umrechnung der vorgenannten Verteilungsfunktion auf eine äquivalente Anzahl vorgegebener oder vorgebbarer Temperaturhübe zu der Verteilungsfunktion eine die Grundlast wiedergebende Verteilungsfunktion hinzugefügt wird. Vorteilhaft entspricht dabei dieser Grundlast die Zahl der Temperaturhübe auf Grund des Wechsels der Umgebungstemperatur und/oder von Steuereinrichtungs-Einschaltperioden. Auf diese Weise wird bei der

Bestimmung der thermischen Belastung TBV das gesamte Lastkollektiv von Temperaturwechseln berücksichtigt.

In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens ist dieses dadurch

gekennzeichnet, dass die Bestimmung einer äquivalenten Anzahl von

Temperaturhüben einer bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Höhe, die auf die Balancing-Widerstände eine thermische Belastung TBA ausüben, die der zuvor ermittelten thermischen Belastung TBV entspricht, über geeignete

Alterungs- und/oder Beschleunigungsgesetze, insbesondere Coffin-Manson, erfolgt.

Eine derartige Ausführung des Verfahrens ermöglicht eine gute Beschreibung und Umrechnung der aufgrund der Temperaturwechsel erfolgenden

Materialermüdung in den Lötverbindungen, welche keiner linearen, sondern exponentieller Abhängigkeit unterliegt.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Batterievorrichtung mit mehreren Batteriezellen und einer Balancing-Einrichtung, die eine Steuereinrichtung und Balancing-Widerstände zum Balancing der Batteriezellen aufweist, und wobei durch die Steuereinrichtung eine Überwachung der thermischen Belastung der Balancing-Widerstände nach einem Verfahren der vorherigen Ansprüche erfolgt, sowie ein batteriegetriebenes Fahrzeug mit einer derartigen Batterievorrichtung.

Eine derartige Batterievorrichtung bietet auf Grund der Überwachung ein hohes Maß an Betriebssicherheit wie sie insbesondere in der Automobilindustrie gefordert wird. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Beispiele von Verteilungsfunktionen der Balancing-Anzahl n über der Anzahl N von Balancing-Widerständen

Fig. 2 ein Beispiel einer Erwärmungsfunktion

Fig. 3 Beispiele von Verteilungsfunktionen der Anzahl n' von

Temperaturhüben über deren Höhe AT

Fig. 4 Beispiele einer durch Transformation der Verteilungsfunktion TBV bestimmten äquivalenten Anzahl A

Fig. 1 zeigt drei Beispiele von Verteilungsfunktionen 1 1 , 21 , 31 der Balancing- Anzahl n über der Anzahl N von Balancing-Widerständen. Mit anderen Worten beschreiben die drei Verteilungsfunktionen 1 1 , 21 , 31 für drei

Batterievorrichtungen (Batterievorrichtung 1 , Batterievorrichtung 2,

Batterievorrichtung 3), wie häufig ein Balancing mit einer Anzahl von N

Balancing-Widerständen durchgeführt wurde. Dabei kennzeichnen die drei Verteilungsfunktionen 1 1 , 21 , 31 drei baugleiche Batterievorrichtungen, im Weiteren auch als Batterien bezeichnet, wobei jedoch die Batteriezellkennwerte der innerhalb der Batterien in Reihe geschalteten Batteriezellen produktions- und oder alterungsbedingt voneinander abweichen. Dies äußert sich in

unterschiedlichen Lade-/ Entlade-Effizienzen der Batteriezellen, die ein mehr oder weniger häufiges Balancing mit mehr oder weniger beteiligten Batteriezellen bedingen. Entscheidend für die Häufigkeit eines Balancings mit vielen

Batteriezellen ist die maximale Selbstentladedifferenz zwischen den

Batteriezellen einer Batterie.

So gehört die Verteilungsfunktion 1 1 zu einer Batterie, deren Batteriezellen geringe Selbstentladedifferenzen von 0,15 mV/Tag aufweisen. Die geringe Selbstentladedifferenz erfordert nur geringe Korrekturen am Ladezustand der einzelnen Batteriezellen, am Häufigsten ist daher nur eine einzelne Batteriezelle beteiligt. Ein Balancing mit vielen Batteriezellen ist selten oder nie erforderlich.

Die Verteilungsfunktion 21 gehört zu einer Batterie, deren Batteriezellen mittlere Selbstentladedifferenzen von 0,3mV/Tag aufweisen. Auf Grund der größeren

Abweichungen der Ladezustände untereinander sind am Häufigsten zwei Batteriezellen mit ihren jeweiligen Balancing-Widerständen am Balancing beteiligt. Die Verteilungsfunktion 31 gehört zu einer Batterie, deren Batteriezellen hohe

Selbstentladedifferenzen von 0,5 mV/Tag aufweisen. Dies bedeutet, dass aufgrund beispielsweiser einer einzelnen sehr schlechten Batteriezelle alle anderen relativ häufig über ihre Balancing-Widerstände entladen werden müssen. Der häufigste Wert 6^"' ergibt sich bei der Verteilungsfunktion 31 für die gleichzeitige Nutzung von einer hohen Anzahl 4 von beteiligten Balancing-

Widerständen.

Die Nutzung einer hohen Anzahl 4 von Balancing-Widerständen erfolgt mit den zugehörigen Häufigkeitswerten 6^' und 6^" für die Verteilungsfunktionen 1 1 und 21 entsprechend seltener. Die Daten zur Erstellung der Verteilungsfunktionen sind einer Felddatenerfassungseinrichtung einer Steuereinrichtung entnehmbar, welche aus einer BCU und einem CSC besteht.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Erwärmungsfunktion in einem Graphen, bei dem die Anzahl N der Balancing-Widerstände über einem Temperaturanstieg aufgetragen ist. Dieser Erwärmungsfunktion ist für eine Anzahl 4 von beteiligten Balancing-Widerständen ein zugehöriger Temperaturanstieg 5 zu entnehmen. Die Kennlinie ist nicht linear, der Temperaturanstieg steigt überproportional mit zunehmender Anzahl gleichzeitig genutzter Balancing-Widerstände.

Fig. 3 zeigt drei Beispiele einer Verteilungsfunktion 12, 22, 32, die die Häufigkeit 6^', 6^", 6^"' eines Temperaturhubs 5 beschreiben. Mit zunehmender

Selbstentladedifferenz 7 steigt die Häufigkeit (bzw. Anzahl n') hoher

Temperaturhübe. Die Verteilungsfunktionen 12, 22, 32 zur Beschreibung der Häufigkeiten von Temperaturhüben sind über die Erwärmungsfunktion in Fig. 2 aus den Verteilungsfunktionen 1 1 , 21 , 31 in Fig. 1 ermittelbar. Sie geben an, welcher thermischen Belastung TBV die Balancing-Widerstande auf Grund deren Nutzung unterliegen. Fig. 4 zeigt drei Beispiele einer äquivalenten Anzahl A 13, 23, 33 welche über

Coffin-Manson aus den drei in Fig. 3 gezeigten Verteilungsfunktionen 12, 22, 32 abgeleitet werden. Dazu werden die thermischen Belastungen zu jeder

Temperatur gemäß den Gleichungen von Coffin-Manson in eine entsprechende Belastung bei einer vorgegebenen Temperatur transformiert und summiert. Eine Einteilung in Temperaturklassen respektive eine Klasseneinteilung der Anzahl am Balancing beteiligter Widerstände reduziert den damit verbunden

Berechnungsaufwand. Die äquivalente Anzahl A 13, 23, 33, welche die thermische Belastung der Balancing-Widerstände TBV repräsentiert, ist zu deren Überwachung mit einem Schwellwert 8 vergleichbar.

Claims

Ansprüche

1 . Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung von Balancing- Widerständen in einer Batterievorrichtung mit einer Mehrzahl von

Batteriezellen, gekennzeichnet durch die Schritte

Ermittlung einer thermischen Belastung TBV von Balancing-Widerständen, verursacht durch eine Vielzahl variierender Temperarturhube (5) auf Grund von einer in Häufigkeit (6^', 6^", 6^{" '}) und Intensität variierenden Nutzung der Balancing-Widerstände für Balancing-Vorgänge,

Bestimmung einer äquivalenten Anzahl (13, 23, 33) von Temperaturhüben (5) einer bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Höhe, die auf die Balancing-Widerstände eine thermische Belastung TBA ausüben, die der zuvor ermittelten thermischen Belastung TBV entspricht,

Vergleich der äquivalenten Anzahl (13, 23, 33) mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert (8) und Abgabe eines Signals bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellwerts (8).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der thermischen Belastung TBV der Balancing-Widerstände eine

Ermittlung einer Verteilungsfunktion (12, 22, 32) über die Höhe der

Temperaturhübe (5) erfolgt, die auf Grund einer Nutzung der Balancing- Widerstände erfolgen, wobei die thermische Belastung TBV durch die Verteilungsfunktion (12, 22, 32) beschreibbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Verteilungsfunktion (12, 22, 32) über die Höhe der Temperaturhübe (5) zunächst eine Ermittlung von Anzahl und Häufigkeit (1 1 , 21 , 31 ) der Nutzung der Balancing-Widerstände erfolgt und eine

Berechnung einer Verteilungsfunktion (12, 22, 32) über die Höhe der Temperaturhübe (5) anhand einer vorgegebenen Erwärmungsfunktion erfolgt, die die Abhängigkeit der Temperaturhübe (5) von der Anzahl (4) der gleichzeitig genutzten Balancing-Widerstände beschreibt.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenschritt bei oder nach der Ermittlung von Anzahl und Häufigkeit (1 1 , 21 , 31 ) der Nutzung der Balancing-Widerstände zunächst eine Klasseneinteilung bezüglich der Anzahl (4) gleichzeitig genutzter Balancing-Widerstände erfolgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsfunktion durch eine Steuereinrichtung in der Batterievorrichtung während einer Nutzung der Balancing-Widerstände gemessen und/oder gespeichert wird.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bestimmung einer äquivalenten Anzahl (13, 23, 33) vorgegebener oder vorgebbarer Temperaturhübe (5) zu der thermischen Belastung TBV, verursacht durch die Nutzung der Balancing-Widerstände, eine Grundlast hinzugefügt wird.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundlast die Zahl der Temperaturhübe (5) auf Grund des Wechsels der

Umgebungstemperatur und/oder von Steuereinrichtungs-Einschaltperioden entspricht.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung einer äquivalenten Anzahl (13, 23, 33) von

Temperaturhüben (5) einer bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Höhe, die auf die Balancing-Widerstände eine thermische Belastung TBA ausüben, die der zuvor ermittelten thermischen Belastung TBV entspricht, über geeignete Alterungs- und/oder Beschleunigungsgesetze, insbesondere Coffin-Manson, erfolgt.

9. Batterievorrichtung mit mehreren Batteriezellen und einer Balancing- Einrichtung, die eine Steuereinrichtung und Balancing-Widerstände zum Balancing der Batteriezellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist eine Überwachung der thermischen Belastung der Balancing-Widerstände nach einem Verfahren der vorherigen Ansprüche durchzuführen.

10. Batteriegetriebenes Fahrzeug mit einer Batterievorrichtung nach Anspruch 9.