Innovationsportal

« Schutzrechte

Method for estimating the state of charge SOC of a battery assembly, corresponding apparatus for estimating the state of charge of a battery assembly and corresponding computer program

Branchen:
Automotive und Elektromobilität, Elektrotechnik, Energietechnik und Erneuerbare Energien, Mess- & Mikrosystemtechnik
Angebote:
Lizensierung, Kooperation
erstellt am:
letzte Änderung:
Die Erfindung bietet Methoden und Algorithmen, mit welchen die Bestimmung des aktuellen Ladezustandes (State of Charge) von Blei-basierten Batterien und Batterieanordnungen während des normalen Betriebes durchgeführt werden kann an. Die Energiezustände zwischen den Bestimmungspunkten mit der vorgeschlagenen Methode kann damit ausreichend genau im Vergleich zur Coloumb-Methode ermittelt werden. Darüber hinaus werden Algorithmen zum Versetzen von Batteriesträngen in einen Wartungsmodus (Maintenance Mode) vorgeschlagen, welche eine Kalibrierung der Kennlinien der Abhängigkeit der offenen Spannung der Batterie vom Entladestom im laufenden Betrieb ermöglichen und somit auch Änderungen von Batteriekapazitäten durch Alterungsprozesse der Batterien berücksichtigen.
Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:

Der Erfindung hat den Vorteil, dass die Zeit zur Bestimmung des aktuellen Ladezustands der Batterieanordnung signifikant reduziert wird. Es ist nicht mehr notwendig, die vollständige Erholung der Batterie im Leerlauf nach einer Entladephase abzuwarten. Wenn ein bestimmtes Erholungsniveau erreicht ist, wird der endgültige Ladezustand abgeschätzt, da die verbleibende Erholungsphase recht ähnlich ist, unabhängig davon, welche Entladestromstärke während der Entladephase angewandt wurde.

weitere Informationen

Hintergrund

Der Ladezustand von Bleisäure- sowie Bleigel-Batterien kann aktuell in Echtzeitanwendungen nicht ernittelt werden. Dies ist insbesondere in dezentralen Energiesystemen ein wesentliches Hindernis für den effizienten Einsatz von Blei-basierten Batterien. Nach aktuellem technischen Stand dauert die Bestimmung des Ladezustandes mehrere Stunden. Die Bestimmung aktueller Kapazitäten eines Batteriestranges kann sogar bis zu mehrere Tage dauern.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik sind die folgenden Methoden zur Messung und Schätzung des Ladezustands von Blei-basierten-Batteriesystemen bekannt:
    - Coulomb-Zählmethode (CC).
    - Innenwiderstandsmessverfahren (IRM);
    - Methode zur Messung des spezifischen Elektrolytgewichts (ESG);
    - Leerlaufspannungsmethode (OCV);
    - Ruhespannungsmethode (CCV).
 
Jede dieser Methoden hat ihre Vorteile und Grenzen und kann nicht direkt verwendet werden, wenn die Batterie für ihre Anwendung in Betrieb ist. Darüber hinaus ist für die bekannten Methoden i.d.R. spezialisiertes Messequipment notwendig.

Entwicklungsstand

Die Erfindung ist realisiert und in Betrieb im Labor der Hochschule Anhalt. Sie bietet die Verbesserung eines Verfahrens zur Abschätzung des Ladezustands einer Batterieanordnung, das die folgenden Schritte umfasst:
  • Bestimmung der Übereinstimmung zwischen der Abhängigkeit des Ladezustands einer Batterie und der Leerlaufspannung der Batterie;
  • Überwachen der Steigung einer Spannungswiederherstellungskurve in einer Ruheperiode der Batterie und Prüfen, ob die Steigung der Spannungswiederherstellungskurve unter einem vordefinierten Grenzwert liegt;
  • Schätzen des Ladezustands der Batterie durch Addieren eines festen Spannungswerts zu der  momentanen Leerlaufspannung, die für einen festen Zeitpunkt gemessen und in einem weiteren Schritt festgestellt wurde, dass die Steigung der Spannungswiederherstellungskurve unterhalb des vordefinierten Grenwerts liegt, so dass ein definierter Ladezustand zugeordnet werden kann.

Dateien


Ansprechpartner Schutzrechte