Titel

Verfahren zur schnellen Bestimmung des Alterungszustandes sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zur Datenverwaltung in Fahrzeugen sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium, welche insbesondere einsetzbar sind zur Steuerung oder Regelung von Prozessen, Komponenten und/oder Geräten eines Kraftfahrzeugs mit zeitabhängigen Zuständen, insbesondere von Algorithmen, die empfindlich gegen Echtzeit sind, wie z. B. Algorithmen zur Steuerung oder Regelung chemischer oder elektrochemischer Vorgänge.

Das Verfahren dient zur Verbesserung von Filteralgorithmen für Managementsysteme von Traktionsbatterien durch Einsatz einer Echtszeituhr.

Stand der Technik

Für die Zustandserkennung und Leistungsprädiktion beispielsweise von Batterien, insbesondere von Traktionsbatterien, kommen Filter und Algorithmen zum Einsatz, deren Parameter mit geeigneten Werten initialisiert werden. Unter einer Traktionsbatterie wird im Folgenden eine Batterie verstanden, welche zum Vortrieb von Fahrzeugen wie Krafträder, Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen einsetzbar ist.

Bislang können die Filter und Algorithmen nur grob und ohne Kenntnis des zeitlichen Verlaufs initialisiert werden, da derzeit in Steuergeräten in Fahrzeugen keine Echtzeit und damit keine Echtzeitinformation vorhanden ist. Ohne Kenntnis der Echtzeit oder zumindest einer kontinuierlich bereitgestellten, absoluten oder relativen, Zeitangabe kann das Managementsystem der Traktionsbatterie nicht unterscheiden, wie lange das Fahrzeug abgeschaltet war. Somit kann das Alter der vor dem Abschalten des Managementsystems dauerhaft abgespeicherten Daten nicht ermittelt und bewertet werden.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und Anordnung zur Da- tenverwaltung in Fahrzeugen sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium bereitzustellen, welche die Nachteile der bekannten Lösungen beheben sowie eine präzise Ansteuerung von Fahrzeugkomponenten oder Prozessen mit zeitabhängigen Zuständen gestatten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Ansprüchen 1 , 8 und

10-12 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht unter anderem darin, dass Filter und Al- gorithmen zur Steuerung von zeitabhängigen Prozessen oder Komponenten eines

Kraftfahrzeugs entsprechend einem zeitabhängigen Status des Prozesses bzw. Zu- standes der Fahrzeugkomponente initialisiert werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass bei dem Verfahren zur Datenverwaltung in Fahrzeugen Informationen bereitgestellt werden, die es gestatten, das Alter von Daten, welche während des Betrie- bes und Standzeiten des Fahrzeuges aufgezeichnet wurden, zu bestimmen. Bei den aufzuzeichnenden Daten handelt es sich beispielsweise um Daten, welche den Status bzw. Zustand eines Prozesses bzw. einer Fahrzeugkomponente oder -moduls beschreiben, wie beispielsweise Temperatur, Spannung, Ladung oder dergleichen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Fahrzeug- modul um eine Traktionsbatterie handelt, und dass die aufgezeichneten Daten eine

Zustandserkennung und/oder eine Leistungsprädiktion der Traktionsbatterie gestatten. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein elektrogetriebenes Fahrzeug oder um ein Fahrzeug mit Hybridantrieb handelt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiter vorgesehen, dass es sich bei den Informationen, welche es gestatten das Alter der aufgezeichneten Daten zu ermitteln, um Zeitinformationen handelt, welche vorzugsweise zusammen mit den aufgezeichneten Daten abgespeichert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Informationen durch einen Takt- oder Zeitgeber bereitgestellt werden, welcher unterbrechungsfrei aktiv ist. Bei einem solchen permanent ablaufenden Takt- oder Zeitgeber kann es sich beispielsweise um eine Uhr, insbesondere um eine Echtzeituhr, handeln. Es werden somit durch den unterbrechungsfrei laufenden Takt- oder Zeitgeber permanent aufeinanderfolgende Zeitinformationen, vorzugsweise Echtzeitinformationen, bereitgestellt. Ein permanent aktiver Taktgeber kann auch beispielsweise in regelmäßigen Abständen Taktsignale geben, welche von einem Algorithmus ausgewertet werden, um aus der Anzahl der Taktsignale die Zeit zu bestimmen, welche von einem vorgebbaren Startpunkt an verstrichen ist. In jedem Fall werden durch den permanent aktiven Takt- oder Zeitgeber Informationen bereitgestellt, aus welchen sich ein zeitlicher Abstand zwischen einem aktuellen, gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt, zu dem Daten oder ein Datensatz abgespeichert wurde, bestimmen läßt. Vorteilhafterweise dienen als Zeitinformationen Echtzeitinformationen.

Aus dem Alter der aufgezeichneten Daten und der Kenntnis der aktuellen Zeit können nun in Abhängigkeit des Alters der aufgezeichneten Daten Prozesse, Filter oder Algorithmen gesteuert und/oder initialisiert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in Abhängigkeit des Alters von Datensätzen optimierte Initialisierungswerte für Filter und Algorithmen der Zustandserkennung und der

Leistungsprädiktion von Transaktionsbatterien berechnet und verwendet werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass unter Einsatz der ununterbrochen ablaufenden Taktoder Zeitgeber, insbesondere einer Echtzeituhr, präzise Daten zur Diagnose und Fehlererkennung des Traktionsbatteriesystems ermittelt werden, wie z. B.:

- der genaue zeitliche Temperaturverlauf der Traktionsbatterie,

- der genaue zeitliche Spannungsverlauf der Traktionsbatterie und/oder

- der Verlauf der Selbstentladung der Traktionsbatterie. Eine Anordnung nach der Erfindung weist mindestens einen Chip und/oder Prozessor auf und ist derart eingerichtet, dass ein Verfahren zur Datenverwaltung in Fahrzeugen ausführbar ist, wobei Informationen bereitgestellt werden, anhand derer das Alter von Daten, welche während des Betriebs des Fahrzeugs aufgezeichnet wurden, bestimmbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung mit einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise mit einem elektrogetriebenem Kraftfahrzeug, kombiniert bzw. in dieses Fahrzeug integriert. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, dass die Anordnung einen permanent aktiven Takt- oder Zeitgeber umfasst, welcher die Informationen bereitstellt, anhand derer das Alter von abgespeicherten Daten/Datensätzen bestimmbar ist.

Ein solcher permanent aktiver Takt- oder Zeitgeber kann beispielsweise in Form eines Halbleiterchips, welcher (in Automotive-Anwendungen) als Echtzeituhr bekannt ist, in Modulen und/oder Geräten eines (elektrogetriebenen) Fahrzeugs verwendet werden. Ein solcher permanent aktiver Takt- oder Zeitgeber, wie z.B. ein Halbleiterchip, müsste dauerhaft mit einer Spannungsversorgung verbunden sein, um den ununterbrochenen Betrieb des Takt- oder Zeitgebers zu gewährleisten.

Ein Computerprogramm zur Datenverwaltung in Fahrzeugen ermöglicht es einer Datenverarbeitungseinrichtung, nachdem das Computerprogramm dem Speichermittel der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, Daten zu verwalten, wobei Informationen bereitgestellt werden, anhand derer das Alter der Daten, welche während des Betriebs des Fahrzeugs aufgezeichnet wurden, bestimmbar ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Computerprogramm modular aufgebaut ist, wobei einzelne Module auf verschiedenen Datenverarbeitungseinrichtungen installiert sind.

Vorteilhafte Ausführungsformen sehen zusätzlich Computerprogramme vor, durch welche weitere in der Beschreibung angegebene Verfahrensschritte oder Verfahrensabläufe ausgeführt werden können. Solche Computerprogramme können beispielsweise (gegen Gebühr oder unentgeltlich, freizugänglich oder passwortgeschützt) downloadbar in einem Daten- oder Kommunikationsnetz bereitgestellt werden. Die so bereitgestellten Computerprogramme können dann durch ein Verfahren nutzbar gemacht werden, bei dem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 aus einem elektronischen Datennetz, wie beispielsweise aus dem Internet, auf eine an das Datennetz angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung herunter geladen wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Computerprogramm sieht vor, dass das Computerprogramm Codesequenzen umfasst, welche (Zeit-

Informationen von einem ununterbrochen aktiven Takt- oder Zeitgeber, insbesondere von einer Echtzeituhr, abruft oder empfängt.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Computer- programms ist vorgesehen, dass das Computerprogramm Codesequenzen umfasst, welche bei einem Reset des permanent aktiven Takt- oder Zeitgebers, insbesondere von einer Echtzeituhr, Filter und/oder Algorithmen in einen definierten Anfangszustand setzen bzw. die Auswertung der Zeitinformation unterbinden. Das Rücksetzen der Filter und/oder Algorithmen und/oder das Unterbinden der Auswertung der Zeitinformati- on kann beispielsweise durch Versenden oder Austausch entsprechender Nachrichten über ein Bussystem des Fahrzeugs erfolgen.

Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Datenverwaltung in Fahrzeugen auszuführen, ist vorgesehen, ein computerlesbares Speichermedium einzusetzen, auf dem ein Programm gespeichert ist, dass es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, Daten zu verwalten, wobei Informationen bereitgestellt werden, anhand derer das Alter von Daten, welche während des Betriebs eines Fahrzeugs aufgezeichnet wurden, bestimmbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in größerem Detail beschrieben. Obwohl die Erfindung beispielhaft für ein Batteriemanagementsystem einer Traktionsbatterie beschrieben wird, ist die Erfindung nicht auf dieses spezielle Beispiel eingeschränkt, sondern umfasst vielmehr auch andere Verfahren, Anordnungen, Computerprogramme und computerlesbare Speichermedien zur Datenverwaltung, solange diese nur die Merkmale der unabhängigen Ansprüche aufweisen.

Zur Initialisierung von Filtern und Algorithmen einer Traktionsbatterie werden geeignete Werte verwendet, die aus Aufzeichnung von Daten während vergangener Fahrten des Fahrzeugs stammen. Die aus der Aufzeichnung der geeigneten Traktionsbatterieparameter während der Fahrt gewonnenen Filterinitialisierungen werden jedoch nicht als solche interpretiert, sondern unter Berücksichtigung ihres Alters, also der Echtzeit zu der sie gewonnen wurden. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Echtzeitinformationen zusammen mit den geeigneten Daten aufgezeichnet.

So macht es beispielsweise für eine Traktionsbatterie und dadurch für deren Management einen Unterschied ob ein Elektrof ahrzeug oder Hybridfahrzeug nach einer zwei Minuten dauernden Unterbrechung weiter betrieben wird, oder nach einer Ruhepause von acht Stunden (typischerweise über Nacht). Nach einer Unterbrechung von zwei Minuten sind die einzelnen Batteriezellen chemisch noch nicht in Ruhe bzw. im chemischen Gleichgewicht. Nach einer Unterbrechung von acht Stunden ist das chemische Gleichgewicht sehr wohl erreicht.

Nach einer kurzen Unterbrechung können die Filter und Algorithmen mit den zum letzten, kurze Zeit zurückliegenden Abschaltzeitpunkt, im nichtflüchtigen Speicher abgelegten Parameter initialisiert werden. Demegenüber sind nach einer langen Unterbrechung des Betriebs andere Parameter als Initialwerte besser geeignet.

Durch Kenntnis des Alters der Datensätze ist es möglich, optimierte Initialisierungswerte für Filter und/oder Algorithmen der Zustandserkennung und/oder Leistungsprädiktion der Traktionsbatterie zu errechnen und zu verwenden. Darüber hinaus können durch den Einsatz einer Echtzeituhr präzise Daten zur Diagnose und Fehlererkennung des Traktionsbatteriesystems ermittelt werden, wie beispielsweise der genaue zeitliche Temperatur- oder Spannungsverlauf oder der genaue zeitliche Verlauf der Selbstentladung der Traktionsbatterie.

Die Erfindung vermeidet somit, dass durch die Annahme, dass sich alle Zellen der Traktionsbatterie zum Zeitpunkt des Wiedereinschaltens nach einer Unterbrechung im chemischen Gleichgewicht befinden, Module und/oder Geräte des Fahrzeugs beschä- digt werden. Diese Annahme ist in einem erheblichen Teil der Betriebsfälle nicht korrekt und kann insbesondere zu mangelhafter Batteriezustandserkennung und daraus resultierend zu einer kürzeren Lebensdauer der Traktionsbatterie oder zu einer nicht optimalen Leistungsvorhersage der Traktionsbatterie führen.

Diese Fehlannahme tritt besonders bei Fahrzeugen auf, die zeitlich sehr kurze Fahrzyklen haben, z.B. bei Fahrzeugen, die zur Auslieferung von Postsendungen an Privathaushalte verwendet werden. Diese Fahrzeuge werden vorzugsweise als Hybridoder Elektrofahrzeuge eingesetzt, d.h. von einer Traktionsbatterie angetrieben.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in der zusätzlichen Erfassung der Echtzeit, zu der ein Satz geeigneter Parameter der Traktionsbatterie ermittelt wurde, und in der nichtflüchtigen Speicherung der Kombination aus geeignetem Datensatz von Traktionsbatterieparametern und der Echtzeit, zu der die Daten erfasst wurden.

Nach Wiederinbetriebnahme des Fahrzeuges nach einer Fahrunterbrechung verfügt das Managementsystem der Traktionsbatterie unter Zuhilfenahme der dann aktuellen Echtzeit über die Information, wie alt die aus dem nichtflüchtigen Speicher verfügbaren Datensätze sind. Mit Kenntnis des Alters der Datensätze lassen sich die Initialisierungswerte für Filter und Algorithmen optimieren bzw. geeignet wählen und damit die Qualität von Zustandserkennung und Leistungsprädiktion der Traktionsbatterie verbessern.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf die vorstehend ange- gebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Anordnung, dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Computerprogramm und dem erfindungsgemäßen computerlesbaren Speichermedien auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.