WO2014095279A1 - Method for determining a temperature of a cell in a battery, determination device and battery - Google Patents

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WO2014095279A1
WO2014095279A1 PCT/EP2013/074880 EP2013074880W WO2014095279A1 WO 2014095279 A1 WO2014095279 A1 WO 2014095279A1 EP 2013074880 W EP2013074880 W EP 2013074880W WO 2014095279 A1 WO2014095279 A1 WO 2014095279A1
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WO
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signal
deviation
cell
excitation signal
reaction
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Application number
PCT/EP2013/074880
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Wolf
Dietmar Vogt
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2217/00Temperature measurement using electric or magnetic components already present in the system to be measured
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to the field of temperature monitoring for electrical cells. It is well known that galvanic cells, especially rechargeable cells, can take temporary or permanent damage if they overheat. From DE 23 54 178 C2 it is known to use a temperature sensor to detect in particular when charging with high currents overheating of cells of a battery. However, the temperature sensors represent an additional cost factor.
  • the invention provides to determine a temperature of a cell by exciting an excitation signal with different frequency components around the cell. The resulting reaction signal is compared with the excitation signal, and there is a deviation of the reaction signal from the
  • Excitation signal determined.
  • interference factors such as harmonic distortion, time resolution or lack of linearity in the output stage, which generates the excitation signal, play no part in generating the excitation signal.
  • no phase locked loops are necessary for detecting the phase offset, as is the case with sinusoidal signals.
  • the invention enables a particularly simple generation and evaluation of the associated reaction signal or the deviation. Furthermore, no analog or quasi-analog signal processing is required. Rather, it can be done with very simple, discrete-value and / or time-discrete ones
  • Components are the temperature determined according to the method described here. Due to the low complexity that requires the method described here, integration into existing components of a battery is possible, with a realization with simple already existing
  • Circuits or processors is possible, which are in principle not suitable for the generation and evaluation of monofrequenter signals due to their low temporal resolution or lack of amplitude precision. It is possible to use signal forms which are very simple to produce, so that the circuit does not have to be adapted to the signal processing, but the method performed can be adapted to available hardware. Further advantages result from the combinability with a charge balancing device, wherein the excitation signal can be generated by a device which also serves for charge compensation. The reaction signal can be detected with acquisition and evaluation components that are also used for
  • the same lines can be used as they are used for charge equalization or for detecting a voltage or a current, which is associated with the cell or.
  • This can be realized by slightly modifying a charge compensation device and / or a voltage monitoring device, which can perform the method shown here.
  • a method is therefore described for determining a temperature of at least one cell of a battery.
  • the Tem ⁇ temperature of the cell is in this case the temperature of the cathode, the anode and / or the electrolyte. Depending on the frequency components, an approximate average temperature within the cell, the cathode temperature and / or the anode temperature can be detected.
  • the excitation signal is applied to the current collector of the cell, for example by connecting a voltage ⁇ source, for example in the form of an active power source, and / or by connecting a passive current source in the sense of a current sink, for example by (variable) connecting the current collector via a bleed resistor.
  • the excitation signal can be generated by
  • Varying the current, voltage and / or resistance of the active or passive voltage or current source or current sink Either the connection and / or the mentioned signal sources themselves generate the frequency components of the excitation signal used according to the invention.
  • the excitation signal can thus be generated actively by connecting to a current or voltage source, or passively by connecting a (negative) current source or current sink, for example in "
  • the current or voltage sources or current sinks are also separated again, either to terminate the application of the excitation signal or to generate the frequency components of the excitation signal.
  • the separation and connection is an example of the variation of the connection between current or voltage sources or current sinks on the one hand and the at least one cell on the other hand and can be provided as discrete-value, in particular binary change, or as a continuous or quasi-continuous change with at least partially continuous course
  • one of the cells may be a power source, sink, or voltage source for another of the cells.
  • the connection can be changed for example with a switch element or by a variable resistor or an electronic output stage or by a pulse width modulated connection.
  • at least a proportion of 50%, 70% or 80% of the power spectrum of the relevant pulse width modulation is more than 300, 500 or 1000 heart.
  • the current source, sink or voltage source itself may be switchable or, more generally, variable, thereby generating the excitation signal, or a connection leading from the current source, current sink or voltage source may be variably provided.
  • the reaction signal is detected, which results from the application in the cell.
  • the reaction signal can be determined as a voltage or current signal, or as a signal representing the complex, real or imaginary internal resistance of the cell in question.
  • the Reakti ⁇ onssignal results from the frequency-dependent impedance of the battery and the excitation signal.
  • the response signal occurs at the current conductors of the cell, and in the case of a current signal corresponds to the current component flowing towards or away from the cell due to the application of the excitation signal. Furthermore, a deviation of the reaction signal from the excitation signal is determined.
  • This deviation is quantitative (for example in the form of a time, a time offset, a Integ ⁇ rations founded, a cross-correlation result, a pitch or a different size), or may be specified as the quantity, for example in a qualitative difference - as a change of the time course or the history form - that can be rendered as a value or a value tuple.
  • the deviation relates in particular to the time profile of the respective signals.
  • the deviation may be determined by normalizing at least one of the signals having a value which is a scalar or representing a physical value including a physical unit.
  • the deviation is determined by means of a
  • This signal or these signals can be reproduced as a numeric value or as numerical values, for example as a binary word or binary words.
  • the reac ⁇ tion signal can be amplified prior to submitting, or as part of identifying particular.
  • the deviation can be detected by looking at the reaction signal alone (possibly also with respect to a given reference) and / or by comparing the reaction signal with the excitation signal, for example by forming a signal difference between the reaction signal and the excitation signal.
  • the reaction signal and / or the excitation signal can be reproduced in the determination of the deviation as a value or value tuple (or as a consequence).
  • the value or the value tuple reflects at least one signal property of the respective signal, in particular a property of the signal in the frequency domain and / or in the time domain.
  • the deviation or the result of the comparison or the signal ⁇ difference can also be provided as a value or value tuple (or as a consequence).
  • a temperature value is provided which represents the temperature of the cell by establishing a relationship between sigma naldifferenzen and temperature values on the deviation is averted.
  • the relationship between deviations and Tem ⁇ peratur clip is predetermined and in particular for the cell typical.
  • the dependency is characteristic in particular for cell chemistry or for the cell type. Cells having the same chemical composition of cathode and anode have the same cell type. Alternatively, it can be defined that all cells of the same cell type are the same
  • lithium-based cells may be associated with the same cell type.
  • cells for example, Li-based cells, lead-acid cells, NiMH cells or other cells can be used.
  • the battery comprising the cells is preferably designed as a traction battery of a motor vehicle (electric or hybrid vehicle, electric bicycle, electric scooter, etc.) or as a starter battery of a motor vehicle.
  • the excitation signal has several different frequency components. These can be distributed discretely or continuously. There is thus more than one frequency component which is at least 2 10%, 20% or 50% of the total power of the
  • the reaction signal represents the signal response of the at least one cell to the response signal.
  • the signal response also represents the impedance of the cell for the excitation signal, which impedance may depend on the frequency of said frequency components.
  • the signal response may thus reflect the impedance or reactance of the cell.
  • the signal response represents a unitless quantity representing a relationship between the response signal and the excitation signal.
  • the excitation signal is a current, voltage or impedance signal.
  • the response signal is a current, voltage or impedance signal.
  • the excitation signal is on Current signal
  • the response signal is a voltage signal or an impedance signal.
  • the excitation signal is a voltage signal and the response signal is a current signal or an impedance signal.
  • the reaction signal can also reflect the time course of an impedance or a reactance of the cell.
  • the changing of a resistor (switch) applied to the cell to excite it according to the method is referred to as an impedance signal and can also be understood as a current signal, since a variable current flow is generated as an excitation signal by changing the impedance.
  • the reaction signal can be measured as an impedance, in particular as an impedance curve.
  • the resistance or its connection to the cell can be changed in binary or in two stages, in several stages, quasi-continuously or continuously.
  • the switchable or variable resistor can in particular be reproduced by a transistor whose volume resistance corresponds to the (variable) resistance and whose control terminal is used to set the change or to switch.
  • the Anre ⁇ acceleration signal at least on a jump.
  • the response signal corresponds to the signal response to this at least one jump.
  • the jump corresponds approximately to a change of a first
  • Amplitude value to a second, different amplitude value may be greater or less than the second amplitude value.
  • the first or the second amplitude value may correspond to a value of zero.
  • the first and / or the second amplitude value may be positive or negative. In particular, both amplitudes can be positive or negative.
  • Particularly preferred is a jump from a first Amplitu ⁇ value greater than zero to an amplitude of zero or a jump from an amplitude of zero to a positive amplitude value.
  • An exemplary embodiment provides that the amendments ⁇ approach speed of the amplitude during the change, and in particular during the jump preferably greater than 50, 70 or 90 percent of the difference between the amplitude values based on a time period of not more than 100 ys, before ⁇ preferably not more than 50 ys particularly preferably not more than 1 is ys.
  • the rate of change and thus the time period to which the change relates can vary widely.
  • the time span may not be more than 1 s, 100 ms, or 10 ms or may not be more than 100 ns, 10 ns, or 1 ns.
  • the rate of change increases with ion mobility for different cell types.
  • the ion mobility may be defined by the ion current to an electrode or away from an electrode relative to an applied potential difference of the electrodes or based on an electric field strength at one or both electrodes or between the electrodes.
  • Such a change or jump in particular a change in the form of a jump function, automatically leads to the plurality of frequency components. Furthermore, a jump is particularly easy to generate, for example by switching.
  • This switching is preferably electronic and can be provided in particular by a semiconductor component.
  • the change may be monotonically increasing or linear, may mimic a jump function or a direct impact, may be aperiodic, or may mimic a negative-exponential function.
  • the signal difference relates to a single edge of the excitation signal.
  • This edge preferably corresponds to said jump.
  • the response signal represents a relaxation response of the at least one cell, the relaxation response in particular representing the internal electrochemical and / or electrostatic response of the cell to the jump or flank and generally to the excitation signal.
  • the signal difference refers to an excitation signal provided as a binary signal.
  • the excitation signal is a binary signal with several edges or with several Jumps, as mentioned above.
  • the step of applying the excitation signal, the step of detecting the response signal and / or the step of determining the signal difference may comprise a filtering step.
  • This filtering step corresponds to a low-pass or band-pass filters of the respective signal, that is the excitation signal, the response signal and / or the Signaldiffe ⁇ rence.
  • the filtered signal includes a plurality of discrete or continuously distributed kon ⁇ different frequency components, as described herein. If a binary signal with several jumps or edges is used for excitation, there is a greater signal energy and in particular several jumps are available for evaluation at once, so that the deviation can have a better signal to noise ratio than when using individual edges for evaluation.
  • the binary signal preferably has a periodicity which encompasses several individual edges of the binary signal, in particular more than 2, 4, 16, 64, 256 or more. If the deviation is determined as a correlation of the excitation signal and the reaction signal, the higher periodicity results in the aforementioned higher signal-to-noise ratio.
  • the excitation signal is provided as a binary signal and the signal difference refers to this binary signal, and not only to individual edges of the binary signal.
  • the binary signal may be a noise signal, in particular a pseudo noise signal.
  • the pseudo noise signal can be generated with a feedback shift register, which ensures, for example, the said periodicity.
  • at least 50%, 70%, 80% or 90% of all time intervals between two aufei ⁇ nanderjan flanks of the binary signal is not smaller than a first predetermined period of time. This time duration may be at least 1 ys, 10 ys, 100 ys, 0.5 ms, 1 ms, 2 ms, 5 ms or more in an exemplary embodiment.
  • the said time intervals are preferably not greater than a predetermined additional period of time.
  • the predetermined additional period of time may be 100 ys, 500 ys, 1 ms, 2 ms, 5 ms, 10 ms, 20 ms or 25 ms.
  • the predetermined additional period of time is preferably greater than the first predetermined period of time. In a particular embodiment this is true for substantially 100% of all time intervals, or for at least 20%, 40%, 60%, 80%, 90% or 95% of all time intervals.
  • This condition can be generated with a feedback shift register and a possibly downstream puncturing / padding device, wherein the puncturing / padding device clears edges which appear at an output of the shift register in less than 0.5 ms after the preceding edge.
  • this device can insert an edge if more than 20 or 25 ms have elapsed instead of the preceding edge which outputs the shift register.
  • the values 0.5 ms and 25 ms are only examples. Instead of 0.5 ms, values of 0.1, 0.2 or 1 ms can also be used. Instead of the value of 25 ms, values of 15, 20, 25, 30 or 35 ms can also be used.
  • Puncturing is the deliberate deletion or omission of individual pulses or groups of impulses. Padding is the deliberate insertion of individual impulses or groups of impulses into a signal or into a pulse sequence. The terms puncturing and padding are used in accordance with the term content that these terms have in the field of computer science and discrete signal processing or communications engineering.
  • the noise signal may also be generated by retrieving a look-up table which represents the amplitudes or times of occurrence of the flanks, wherein the list for generating the binary ⁇ signal can be repeatedly retrieved.
  • a shift register is merely exemplary; instead, solutions may also be provided in which a corresponding program code and an associated processor on which it runs provide this function. Due to the conditions mentioned for the time intervals between successive edges of the binary signal is achieved that the resulting signal difference is particularly meaningful for the temperature.
  • the signal difference is determined by cross-correlation of the excitation signal and the associated reaction signal or vice versa. Furthermore, the Reaction signal are correlated with a reference signal, which at least one signal property of the excitation signal as ⁇ returns.
  • the correlation result of the cross-correlation is used as the signal difference in the step of determining the temperature value. In this case, the dependency indicates a relationship between the correlation result values and the temperature value.
  • the correlation result is particularly repre ⁇ advantage by a time offset of a maximum of Korrelati ⁇ onsuccs to a zero point of the time axis, which forms the basis of the cross-correlation.
  • the amplitude of the maximum of the correlation result is used as a deviation, so that the value of the correlation maximum is offset by the dependence of a specific temperature.
  • the area of the correlation result and thus the power can be used as a signal difference, preferably the area of the correlation result up to a predetermined, maximum time offset of the correlation.
  • the maximum time offset is 10, 15, 20, 25 or 30 ms, preferably 35, 50 or 70 ms.
  • Other exemplary embodiments provide a maximum time offset of 1 ys, 10 ys, 50 ys, 100 ys or 1 ms.
  • exemplary embodiments may provide a maximum time offset of 100 ms, 1s, 2s, or more.
  • the maximum time shift can be determined by the ion mobility of the respective cell type and is preferably designed such that, within the maximum time offset, the relaxation in the cell and into ⁇ particular at the electrodes 50, 80 or 90% is finished.
  • the time lag is smaller than for cell types with lesser ion mobility compared to cell types.
  • the first-mentioned ion mobility is greater than the second-mentioned Io ⁇ nenmobiltician.
  • the deviation is determined by detecting a time offset between the excitation signal (or a time that characterizes it) on the one hand and the associated reaction signal on the other hand.
  • the time offset is at the step of determining the temperature value used as a deviation.
  • the time offset can in particular be represented by a time constant, which is formed by the intersection of a tangent of the reaction signal with the time axis. The tangent is preferably applied at a time of the response signal immediately following an edge of the response signal.
  • the time constant represents the time constant of the relaxation response.
  • the time offset may also be reproduced by the time at which the response signal at least exceeds a predetermined threshold value or un ⁇ terschreitet as set forth below.
  • the time offset can also be detected by means of a matched filter, which is designed in accordance with the excitation signal or a reference reaction signal.
  • the time difference with respect to the excitation signal or the reference reaction signal which can reflect a certain temperature, is used as a deviation to the temperature determination.
  • the deviation from the reference reaction signal corresponds to the difference between the cell temperature to be detected and the particular temperature represented by the reference reaction signal.
  • the deviation is determined by comparing the reaction result with 1, 2 or more threshold values.
  • the threshold values each correspond to an amplitude or control value.
  • Crossing the at least one threshold value by the added ⁇ impaired response signal is used as the signal difference.
  • the thresholds reflect how far the relaxation process of the cell has progressed.
  • the associated time offset reflects how long the relaxation process of the cell takes to reach a certain degree of completeness (represented by the thresholds). In a particularly simple embodiment, only one
  • Threshold used the use of two different ⁇ thresholds or more thresholds possibly allow a more precise result. If several thresholds used, then there are several time offsets. The time offsets (one time offset per threshold) are compared to a temperature value, so that the dependency assigns a threshold value to several time offsets. Alternatively, each time offset can be individually compared to a temperature, so that there are several dependencies. For each
  • Threshold results in a dependency.
  • the temperature values thus determined by a plurality of threshold values can be combined, for example by averaging or median formation or by sorting or else by means of a best-fit adaptation method which assigns the most probable temperature value to the plurality of time offsets.
  • the threshold values may be assigned to different occurrence locations of the respective temperature, since, for example, the anode temperature has a different dependence on the time offset than the cathode temperature. There may be several dependencies thereby, with each dependency being significant for a particular (other) point within the cell, for example, for the anode and for the cathode.
  • the deviation is determined by integration of the area of the reaction signal from the moment of the jump of the excitation signal.
  • the area is used as a deviation in the step of providing the temperature value.
  • the integration is a temporal integration. This can in particular be realized by adding up several amplitude values from the moment of the jump.
  • the integration can be ended when the reaction signal falls below a predetermined threshold. The latter possibility can be used to suppress noise signals at low amplitudes.
  • the aforementioned possibilities show different possibilities of realization, which can be chosen depending on the field of application. Furthermore, it can be weighed between a particularly simple realization and high precision of the method.
  • the above possibilities provide that for detecting the deviation of the response signal and optionally also the excitation signal in the time domain be ⁇ seek is or are. Thus, the time profile of the reaction signal is compared with the time profile of the excitation signal (or a reference derived therefrom).
  • Characteristics which are used to compare the two signals are here times of the response signal, or slopes of the reaction signal at different times, amplitude values of the reaction signal which are determined, for example, with at least one threshold in which the response signal has certain characteristics, such as a certain slope or a certain amplitude, or similarities in the course, which are determined by cross-correlation of excitation signal and reaction signal.
  • the excitation signal it is also possible to use a reference which reproduces at least one signal property of the excitation signal.
  • the Sig ⁇ naleigenschaft is particularly a property of Anre ⁇ supply signal in the time domain or in frequency domain.
  • Another possibility is the detection of the deviation on the basis of the spectrum of the reaction signal.
  • the Reakti ⁇ onssignal is considered in the frequency domain.
  • the reaction signal is compared with the excitation signal in the frequency domain.
  • a further embodiment therefore provides that the deviation is determined by comparing a level of at least one frequency component of the reaction signal with a level of at least one frequency component of the excitation signal of the same frequency.
  • the deviation results from the result of the comparison of the levels of the frequency components.
  • a part of the spectrum of the two signals (excitation signal and reaction signal) is picked out and the respective levels are compared with each other.
  • only a single frequency of the response signal and the excitation signal will either be ⁇ seeks or there will be a frequency range of the response signal with a corresponding frequency range of the excitation signal compared.
  • powers of the excitation signal and of the reaction signal are compared which have these for a specific frequency or for a certain frequency range (or for a plurality of frequency ranges). It is also possible to compare individual frequency components for a plurality of individual frequencies of the excitation signal and of the reaction signal.
  • level means the power of the signal for the frequency or for the frequency range, by means of which the two signals are compared with one another.
  • the mentioned embodiment compares a frequency component (or an amount of frequency components) of the response signal with a frequency component or an amount of frequency components of the response signal.
  • comparing the frequency ⁇ components of the excitation signal can also be compared with reference values, reflecting the characteristics of the spectrum of the excitation signal.
  • Another possibility is to relate two frequency components of the reaction signal to one another in order to determine the deviation therefrom.
  • the reaction signal is UNMIT ⁇ nent consequence of the excitation signal and the excitation signal so that the deviation of the two signals is considered, even when only the spectrum of the response signal is considered is considered in this comparison indirectly.
  • the deviation of the by detecting Level or power difference determined by frequency components of the reaction signal. This be ⁇ particular meets two or more different fre ⁇ frequencies or frequency ranges of the reaction signal.
  • the Fre ⁇ quenzkomponenten whose level differences are detected, have different frequencies.
  • the spectral course of the reaction signal can also be evaluated in other ways, for example by comparison with spectrum profiles which are assigned to specific temperatures. With the greatest similarity of the spectrum of the reaction signal with one of the spectra, which are associated with temperatures, the spectrum with the greatest similarity to the spectrum of the reaction signal is determined and the associated, associated temperature is provided as a temperature value. As a measure of the similarity, at least one correlation result can be used, a difference or a combination of several differences, or even results of algorithms for the best possible adaptation or a method of least squares can be used.
  • the excitation signal is applied via at least one line. At least one equalizing current flows through the line for charge equalization between the cells.
  • the cable thus has a dual function, which significantly reduces the wiring, for example, compared to batteries in which each cell or some cells have a temperature sensor whose measurement signals are to be transmitted separately.
  • the equalizing current can flow away from or be supplied to a cell, for example, starting from a central current sink or current source.
  • the compensation current can flow between different cells via the line via which the excitation signal is also applied.
  • Another possibility is to transmit the reaction signal via a line through which the compensation current flows.
  • the line via which the reaction signal is transmitted can also be used to apply the excitation signal.
  • This line corresponds preference ⁇ , the line through which also flows from at least one ⁇ DC.
  • the excitation signal is generated by means of an output stage device, which also generates the compensation current for charge equalization between the cells.
  • the output stage device generates a changing current or voltage signal, the change corresponding to the here described ⁇ stimulation signal.
  • the output stage device may comprise electronic switches or (electronically) variable resistors, in particular transistors, in order to generate the compensation current as well as the excitation signal.
  • Such a power amplifier device has a dual function, as well as the previously explained line.
  • the power amplifier means may be driven by a signal source which generates a signal which is converted to the excitation signal in the end ⁇ stage means.
  • the signal source can generate a control signal that is converted by the output stage device into the compensation current.
  • the output stage device can be integrated in the signal generator.
  • the signal generator may in particular be provided by a microprocessor on which runs a corresponding program which realizes the functions described here, in particular the generation of the compensation current and the generation of the excitation signal.
  • a change in a load operated by the battery can be further considered.
  • a switching play as (or changing the requested stream) of a load can make a jump, especially a
  • an electrical load of the vehicle can be ⁇ be distinguished here (motor vehicle in particular a as disclosed herein), which is supplied from cells of the battery.
  • the resulting voltage step then corresponds to the Reakti ⁇ onssignal.
  • ⁇ nalgenerator possible to dispense with an additional Sig, as the current or voltage jumps are monitored by loads and are used as excitation signal to compare these with the resulting reaction signal.
  • a variable load can be used as a current generator to generate the stimulus. be considered transmission signal.
  • the excitation signal can be determined by means of a current sensor for detecting the cell or battery current.
  • the response signal may be detected as a change (s) in the potential of one or more cells (each).
  • the excitation signal may also be provided as a voltage change resulting from a change in a load being operated by the battery or cells.
  • the response signal corresponds to the resulting change in the current flowing through the at least one cell.
  • the excitation signal is conditioned by changes in the load conditions in the electrical system which is connected to the cells, the changes occurring through controls or regulations outside the method proposed here, as described above.
  • the excitation signal is therefore (passively) monitored and used for the temperature detection described here.
  • the application of the excitation signal can therefore be provided by specifically directing at least one load or a consumer in the electrical system directly or indirectly to a change.
  • a control signal is output, which reproduces the excitation signal or at least a time at which the excitation signal occurs or has at least one jump or pulse.
  • the control signal may be output from the signal generator described herein.
  • the control signal is implemented by a controller which controls at least one load or load supplied by the cells whose temperature is to be detected. This control or regulation can be implemented, for example, by a central control unit.
  • an electric heater can be switched on and / or off, this switching generating the excitation signal which acts on the cells.
  • a setpoint is provided, with which the load or the consumer is to be controlled, wherein the setpoint represents, for example, the power or the current or another operating parameter, it can be provided that this setpoint is modified according to an excitation signal as described here , and the load or the consumer is driven with the modified setpoint.
  • the modified setpoint does not deviate more than 50%, 20%, 10 or preferably
  • This deviation relates in particular to nominal values which are averaged over a time window.
  • a short pulse or a group of pulses may be provided, with which a predetermined setpoint is modulated, wherein the load or the load is operated with the modulated setpoint.
  • pulse modulation would only insignificantly change the operation of the heater, as long as the pulse modulation drives the heater at a power that substantially (i.e., with a deviation as mentioned above) corresponds to the predetermined power.
  • a minimum period of time may be provided, which is in particular a multiple of the duration of the application, for example a multiple of at least 10, 20, 50, 100 or 1000.
  • a change of the predetermined target value of 50% or more would not appreciably change the operation of the load if this change lasts only for a period of time which is a fraction of the time period in which the change is repeated and the excitation signal is reapplied.
  • Excitation signal is not significantly affected.
  • Loads and consumers are numerous electrical consumers, such as an electric heater, electromechanical Actuators, electric lighting or other components.
  • components are used as the load, which can not directly cause damage in case of malfunction.
  • components are preferably used as a load whose operation is not permanently or temporarily disturbed by a pulse in the control.
  • an electric heater, actuators for operating comfort units such as electrically adjustable seats and ins ⁇ particular sluggish actuators, which in a control in the range of 100, 50, 10, 5 or 1 ms no significant mechanical
  • the inertia can result in actuators by masses, which are moved by these result in electrical Temper einsijnn (such as an electric heater) by heat capacities, which are coupled with these.
  • the loads preferably have an inertia in the response which has a larger time constant than the duration of the application of the excitation signal or as the duration of pulses in the excitation signal.
  • the determining device may have an output for a signal that reflects the change of the setpoint (and thus characteristics of the excitation signal) or at least the time of the change.
  • the output is designed to be connected to a module that implements the control or regulation of the load.
  • the output may be configured to be connected to a data bus, such as a CAN bus.
  • the above-described output can be integrated in at least one further output of the determination device.
  • the outputs may be provided as a common physical element, such as a socket or other electromechanical contact unit.
  • a determination device for determining a temperature of at least one cell of a battery.
  • the temperature, as well as the cell and the battery correspond to the respective sizes or components of the method described here.
  • the determination device comprises a signal generator, in particular the signal generator described here.
  • the signal generator is set up to generate an excitation signal, in particular of the excitation signal described here with reference to the method.
  • the excitation signal, for the generation of which the signal generator is set up, has several discrete or continuously distributed different frequency components.
  • the Fre ⁇ quenzkomponenten correspond in particular to the frequency components described by the method.
  • a response signal detecting means of said determination device is adapted for detecting a reaction ⁇ signal generated by the cell.
  • This reaction signal for the detection of which the reaction signal detection device is set up, corresponds in particular to the reaction signal described here with reference to the method.
  • a deviation determination device of the determination device is set up to determine a deviation between the excitation signal and the reaction signal.
  • the deviation, based on the actual deviation determining means is adapted in particular corresponds to the deviation from ⁇ , as used with reference to the method described here.
  • the determination device comprises an imaging device, which is connected downstream of the deviation determination device.
  • the imaging device provides the image as described herein with reference to the method.
  • the imaging device is equipped with at least one predetermined dependency, typical for the cells, between signal differences and temperature values.
  • the determining device comprises an output interface, which is connected downstream of the imaging device.
  • the output interface is set up to output a temperature value, in particular in the form of an electrical signal, for example in the form of a digital signal.
  • the signal generator may be configured to output a single jump signal, for example in the form of a
  • Toggle switch or may be a binary, ternary, amplitude ⁇ discrete or amplitude continuous noise source, in particular a pseudo noise source, such as a feedback shift register or a corresponding
  • the deviation detection means may comprise a correlator which is particularly adapted for accomplishkorre ⁇ lation of the excitation signal to the associated reaction signal.
  • the deviation determination device can have a time detection unit for detecting a time offset, as described here in the context of the method.
  • the signal difference determination device can have a comparator or a plurality of comparators which have a threshold value input or which have a plurality of threshold value inputs. The thresholds of the comparator correspond to the thresholds described herein, and may be stored within the comparator or in a memory connected to the comparator.
  • the deviation determination device may comprise an integrator, wherein in a simple case the comparator may be provided as a time-discrete adder element which adds new values to a sum in a memory added. The sum corresponds to the integral and in particular the area of the reaction signal when the response signal is supplied to the integrator.
  • the deviation detecting device can operate in the frequency domain and have for example a Fourier transform ⁇ formation unit.
  • the deviation determination device can compare individual frequency components of the reaction signal and / or of the excitation signal with one another, wherein the frequency components relate to at least one discrete frequency or to at least one frequency range.
  • the deviation determination device may comprise a subtraction unit which is set up to detect the level difference described here.
  • the deviation determination device and the signal generator can be provided, in particular, as a microprocessor on which a program for realizing the functions runs.
  • a microprocessor on which a program for realizing the functions runs.
  • For the delivery of signals has a digital / analog converter unit.
  • For recording signals for example for recording the
  • the microprocessor may comprise an analog / digital converter.
  • the deviation detection device and / or the reaction signal detection device or also the signal generator may have a low-pass or a bandpass.
  • the low pass or the bandpass is a part of the detection device or the signal generator and outputs the reaction signal, the excitation signal and / or the deviation.
  • averaging device comprises a charge compensation device.
  • the charge balancing device has an output stage device that is set up to generate a compensation current for the at least one cell.
  • the equalizing current or the final stage device corresponds to the equalizing current or. the final stage, as described here by the method.
  • the Sig ⁇ nalgenerator is driving with the output stage device connected.
  • the signal generator also serves to generate the compensation signal in which the signal generator is set up to deliver a control signal in order to drive the output stage device of the compensation current.
  • the power amplifier device comprises an electronic switch, a transistor or the like, and may in particular be controlled to change the output current and turn into ⁇ particular between two levels.
  • the power amplifier or the signal generator can also in one
  • the DC / DC converter may be provided, which has an output which is connected directly or indirectly to the cells of the battery and which is in particular adapted to deliver current and / or the excitation signal to the cells.
  • the output stage device may be an output stage of the DC / DC converter, which is connected to the output of the DC / DC converter.
  • An embodiment of the determining device provides that it further comprises at least one line or measuring interface.
  • this line or measuring interface is the at least one cell with the signal generator or with the
  • the charge balancer is configured to generate a balancing current leading to or away from the at least one cell.
  • the charge balancing device corresponds in particular to the charge balancing device described here.
  • the reaction signal detecting means can be realized in particular by means of a measuring unit of the Ladungsaus ⁇ same device, via which the charge compensation device detects a current, a voltage or potential of the cell.
  • the reaction signal detection device and the measuring device of the charge balancing device can thus be formed as the same component, wherein the two functions described here (charge compensation and reaction signal detection) can be realized by different use of the signal.
  • a charge balancing device is provided with a measuring device, wherein the signals detected by the measuring device are not only used to control or regulate the charge balance, but also forwarded and further processed as described herein reaction signal as a response signal. This can be achieved by a mere tapping or by the fact that corresponding measured values are stored in the memory, which is not only retrieved from a charge equalization control, but is also retrieved by the determination device for determining the temperature described here.
  • a multi-cell battery which further includes a detection device as described herein.
  • a multi-cell battery which includes a signal generator.
  • the signal generator is arranged to generate an excitation signal comprising a plurality of discrete or continuously distributed different Fre ⁇ quenzkomponenten has.
  • the signal generator may in particular correspond to the signal generator described here on the basis of the determination device.
  • the signal generator is connected via lines to the cells. These lines lead in particular to the current conductors of the cells.
  • the battery further comprises a reaction Yale detection ⁇ device, in particular as described herein with reference to the Determined ⁇ averaging device.
  • the response signal detecting means is arranged to detect a response signal generated by the cell.
  • the reaction signal detection device is connected to the lines for detecting the reaction signal.
  • the battery further comprises a deviation-determining ⁇ device, in particular as described here on the basis of Ermitt ⁇ treatment device.
  • the deviation determination device is set up for determining a deviation of the reaction signal from the excitation signal and in particular a deviation between the excitation signal and the reaction signal, for all cells, for at least one subgroup of cells or for individual cells.
  • the reaction signal can originate from several cells at the same time, so that the reaction signal reproduces the common relaxation response of the several cells.
  • the battery further comprises an imaging device, which in particular corresponds to the imaging device, as described here on the basis of the determination device.
  • the imaging device is connected downstream of the dependence detection device.
  • the imaging device is equipped with a dependency between deviations and temperature values, the dependencies being predetermined and being in particular typical for the type of cell.
  • the type of cell is determined by the composition of the cathode and the anode and in particular by the main component, for example lithium.
  • the battery further comprises an output interface, in particular ⁇ an output interface, as described here on the basis of the determination device.
  • the output interface is connected downstream of the imaging device.
  • the output interface is arranged to output a temperature value, in particular the temperature value that is output by the imaging device.
  • the battery has an evaluation device.
  • This is the imaging device downstream.
  • the evaluation device comprises a comparator as well as a temperature limit value or at least one input at which a tempera ⁇ turgrenzwert can be received, in particular a memory, which can be present in the battery.
  • the evaluation device is set up to output an error signal.
  • the Auswer ⁇ processing device is preferably adapted to release the off ⁇ error signal to a current limiting device of the battery, such as a microcontroller and / or to a contactor within the power bus of the battery or to trigger devices which drives the contactor.
  • the evaluation device is set up to output an error signal and preferably to output it only when a temperature value output by the imaging device (or by the output interface) exceeds the temperature limit value.
  • An embodiment of the battery provides that it further comprises a charge balancing device.
  • the charge balancing device corresponds in particular to the charge balancing device described here on the basis of the determination device.
  • the charge balancing device is connected to the cells, preferably via the lines described here.
  • the leads lead to taps between the cells with each other or between the cells and a power bus of the battery.
  • the charge balancing device has an output stage device, in particular the output stage device described here on the basis of the determination device.
  • the output stage device is arranged to generate a compensation current for charge equalization between the cells.
  • the output stage device is further configured to generate the excitation signal which is applied to the cells. In this case, the output stage device is used for two functions, namely for charge compensation and for generating the excitation signal.
  • the lines are also used for two functions, namely the transmission of the compensation current for charge equalization and for the application of the excitation signal.
  • reaction signal detection device is connected to the cells via these lines, that the function of transmitting the reaction signal is also realized by these lines.
  • the charge balancing device may further comprise a measuring device, which is preferably connected to the cells via said lines.
  • the measuring device can also be used as a reaction signal detecting device, wherein the measuring device and the Reakti ⁇ onssignal detection device are provided as the same measuring device or detection device.
  • the method described here can be realized by a computer ⁇ program which is executed on a processor, wherein the processor has in particular the interfaces described herein.
  • the processing of the reaction signal and / or the excitation signal described here can also be realized in front of the microprocessor in combination with the computer program.
  • sub-steps or sub-functions may be realized by a non-hard-wired circuit, which may be digital or analog.
  • ⁇ sondere filtering may be provided by means of a firmly anchored circuit, the expansion joints and / or
  • Figure 1 shows an embodiment of a battery and a detection device as described herein;
  • Figures 2a-2d show embodiments of a deviation detecting device as described herein;
  • FIGS. 3a, 3b show further embodiments of the present invention
  • 4a 4g show embodiments of the signal generator described herein, as well as exporting ⁇ approximately forms of reaction signals as be used according to the method described here;
  • FIG. 5 shows embodiments of dependencies as described herein and
  • FIG. 6 shows reaction responses or reaction signals for a more detailed explanation of embodiments of the objects described here.
  • the determination device 30 includes a signal generator 40.
  • the signal generator 40 is directed ⁇ for generating an excitation signal, as is described herein.
  • the determination device 30 further comprises a reaction signal detection device 50.
  • the reaction detection device 50 is followed by a deviation determination device 60.
  • the determination device 30 comprises an imaging device 70, which is connected downstream of the deviation determination device 60.
  • the determination device 30 finally comprises an output interface 80, which is connected downstream of the imaging device 70.
  • FIG. 1 Further optional components of the determination device (and thus of the battery) shown in FIG. 1 are a charge balancing device 90, which is equipped with an output stage device 92, and an evaluation device 96, which is followed by an optional current limiting device 98.
  • the cells 10 are connected in series. Each cell has two current conductors which are connected in series in a known manner for voltage addition. It is also possible for several cells connected in parallel to be connected in series with one another. For the serial connection of the cells 10 are their
  • the cells 10 are connected to the detection device 30.
  • an electrical interface can be provided, for example a plug contact interface via which the lines 14 connect the cells 10 to the determination device 30.
  • the signal generator 40 is connected to at least one of these lines.
  • the signal generator 40 may be directly connected to all lines 40 or may be connected to the lines via a multiplexer or select switch to select one or more lines for connection to the signal generator 40.
  • the signal generator 40 is configured to generate an excitation signal, the transmission direction being represented by an arrow leading away from the signal generator 40.
  • the signal generator 40 can itself generate the excitation signal that is applied to the cells 10, or can generate a signal that generates via excitation stages or drivers or output stages the excitation signal, which is then sent to the Cells 10 is created. Since the waveform and the purpose are the same, no further distinction is made between an excitation signal directly generated by the signal generator 40 and applied to the cells 10 and a signal generated by the signal generator 40 and amplified to the cells 10 is created.
  • the signal generator 40 is an electronic toggle switch that generates the excitation signal (s) for one or more cells. The signal generator 40 shown in FIG.
  • Power source with variable current output can be considered.
  • the signal generator 40 may be a voltage source that is variable in the output voltage.
  • the signal generator transmits via the power 14 (and optionally via a multiplexer and / or at least one output stage), the excitation signal to the cells 40.
  • a common excitation signal can be used, wherein at a different contact, as it is about Figure 1 also several different excitation signals can be generated by the signal generator 40, which are each applied to the cells individually.
  • the reaction signal detection ⁇ device 50 is also connected directly or indirectly.
  • the Sig- nalraum the response signal is provides with an arrow Darge ⁇ that leads to the response detection means 50 (in particular starting from the lines 14).
  • the Reakti ⁇ onssignal may be a voltage signal or a current signal. In the case of a voltage signal, the response signal corresponds to the level (amplified, attenuated and / or filtered) applied to the
  • Lines 14 is applied or applied to the individual current conductors of the cells 10.
  • the signal detected by the reaction detector 50 corresponds to a current representing the current flowing between the cells 10 and the signal generator 40 (or its output stages).
  • a shunt resistor, a Hall sensor, an inductive tap on the lines 14 or another current sensor be used for picking up the reaction signal on the lines 14.
  • the signal resulting from these current detection components is amplified, attenuated and / or filtered forwarded to the reaction signal detection means 50.
  • the response signal can be processed, for example by Ver strengthen ⁇ , vapors, filtering or by analog / digital conversion or by other signal processing processes.
  • Reaction signal detecting means 50 outputs a signal corresponding to the response signal. Since the signal output from the response signal detection means 50 corresponds to the signal originally output from the cells 10, no distinction is made hereinafter between these signals. For example, in the case of a response signal, which is reproduced as a voltage, the reaction signal detection device 50 can also be a simple forwarding, if necessary with or without attenuation or else amplification. There would be a substantial identity between the signal output from the cells 10 via the lines 14 and the signal supplied to the signal difference detection means 60 as a response signal.
  • the determination device shown in FIG. 1 further comprises a signal difference determination device. This is designed to determine the deviation of the reaction signal from the excitation signal (or a corresponding predetermined reference) and in particular to determine a signal difference between the excitation signal and the reaction signal, which can be regarded as a deviation.
  • the response signal is supplied from the response signal detecting means 50 to the deviation detecting means 60.
  • the excitation signal is also supplied to the signal difference detection means 60, preferably from the signal generator 40.
  • the deviation determination device 60 is followed by the imaging device 70.
  • the imaging device 70 receives the deviation from the deviation detection device, preferably in the form of a value or in the form of several values or else in the form of a signal that can be digital or analog. At least one dependency is provided in the imaging device 70, between deviations and temperatures, in particular between deviations or signal differences and temperature values.
  • the mapping may be provided as a parameter set, the parameters defining the dependency, for example in the form of an approximation function. Furthermore, the mapping can be provided by a look-up table, in which signal differences are compared with temperature values . Imager 70 may have multiple dependencies or a multi-dimensional dependency that not only compares signal differences and temperature values, but also represents the relationship between the temperature values and signal differences depending on the cell type or type of battery. Furthermore, several dependencies can be provided between the signal difference and the temperature, the dependencies being predetermined for different states of charge or aging states of the battery or of the cell (or also for different cell types or cell designs).
  • the dependencies for multiple states of charge, aging states or cell types, or cell designs may be multidimensional It can be summarized that there is no distinction between multiple dependencies and a multi-dimensional dependency.
  • Cell designs may be defined by a nominal capacitance, a rated peak output current, rated peak charging current, a rated continuous output current, a rated continuous charging current, a nominal internal resistance, a
  • Nominal temperature range by a nominal temperature limit, by an application range and / or by a
  • the determination device 30 shown in FIG. 1 also has an output interface 80. This may be as a separate electromechanical interface (such as a plug connection element ⁇ ) or logical interface provided, or as an internal interface of an overall system arrangement in which the detecting device is integrated 30th.
  • Interface may be provided as a space Ar ⁇ beits Grandes in particular, in which a value is written.
  • the output interface 80 is connected downstream of the imaging device 70 and is configured to output the temperature value of one or more cells.
  • the information output by the output interface 80 is shown as a left arrow originating at the output interface.
  • the data can thus be supplied to external devices.
  • a data bus may be provided, such as a CAN bus, which transmits the information.
  • the imaging device 70 can be set up to output a temperature value to an evaluation device 96.
  • the evaluation device 96 comprises a comparator 97, which receives a temperature limit value 98, and a temperature value from the imaging device 70.
  • the comparator compares the temperature value with the temperature limit value 98 and outputs an overtemperature signal when it is exceeded.
  • This can be supplied to a display, can be supplied to a general control unit, or can be supplied to a current-limiting device 99.
  • the current limiting device 99 is Preferably, provided in the battery 20, approximately within the power bus ⁇ 12a of the cells 10 and the battery 20.
  • the connection between the evaluation device 96 and current limiting device 99 is shown with a dashed line.
  • the determination device 30 comprises a charge balancing device 90.
  • the charge balancing device 90 comprises a power amplifier device 92.
  • This is driven by a charge ⁇ balancing control unit 93 of the load balancer 90.
  • the load balancing control unit 93 is arranged to switch the power amplifier means 92 and in particular is further adapted to current and / or to detect voltage values of the cells 10, in particular evaluated and in particular Also according to the evaluation to control a charge balance via the output stage device 92.
  • the signal generator 40 is also drivingly connected to the final stage device 92 for driving it to generate an excitation signal as described herein.
  • the signal generator 40 and the charge balance control unit 93 may be provided by a common unit that performs both the charge equalization and the generation of the excitation signal.
  • this unit can be a microprocessor, which can also have further functions, for example cell monitoring with regard to current, voltage, aging and / or charge state. If the output stage device 92 also assumes the generation or conversion of the excitation signal, no lines 14 between the cells and the signal generator are necessary, since the output stage device 92 implements the excitation signal.
  • the signal generator 40 and / or the output stage device 92 or the charge balance control unit 93 can thus directly or indirectly beat a plurality of cells 10 via the lines 14 with all together or with individual excitation signals.
  • these can be applied to the cells 10 together via the lines, or a multiplexer can be provided which applies an excitation signal alternately to different cells 10 to the lines 14.
  • the connection of the lines 14 shown as a signal bus should also be understood, these individual lines may be via which individual excitation signals are excited (or reaction signals are detected) or it may be a multiplexer provided via a line Receives excitation signal and the cells 10 on.
  • a demultiplexer can be provided, which detects the reaction signals successively or simultaneously and this time buffered or unbuffered to the reaction ⁇ signal detection device 50 individually or subgroups passes.
  • the reaction signal detection device 50 is also integrated in the charge balancing device 90.
  • the reaction signal detection device 50 may be provided in a uniform manner with a cell state detection device which monitors the signals transmitted via the lines 14 with regard to the charge state and / or health of the cells 10. These signals are transmitted by the cells 10 via the lines.
  • FIG. 1 also shows the battery 20, in which the cells 10 and the components described above with reference to FIG. 1 are integrated, preferably in a common housing.
  • the charge balance device 90 and the signal generator may be provided in the same housing.
  • the charge balancing device 90 can furthermore be provided together with the reaction signal detection device 50 and / or with the deviation determination device 60 and possibly also with the imaging device 70 in a common housing be in which the cells are located.
  • Such a housing has on the one hand a current interface for the power buses 12a, b, and optionally an interface 80.
  • the output interface 80 may also Auswer ⁇ processing device may be provided 96, which is provided preferably also integrated in a common housing with the batteries 10 is.
  • the current limiting device 99 may be provided in a common housing with the cells 10.
  • An interface of the evaluation device 96 can be provided, which can deliver the signal of the evaluation device 96 to external devices.
  • a further embodiment provides that no separate signal generator is provided for temperature detection, but the current emitted by the cells is detected as an excitation signal. A change of this current corresponds to the excitation signal. The change can be generated by a change in the load supplied by the cells.
  • an excitation signal detection device may be provided which monitors these changes in the indicated current of the cells and detects the current changes in the load as an excitation signal.
  • Such ⁇ An excitation signal detecting apparatus would be connected to the deviation detecting means 60, such as via the dashed lines shown overall compound, which leads to the of the deviation ⁇ deviation detecting means 60th
  • the excitation signal detection device would appear in a corresponding representation.
  • no excitation signal detecting device is shown explicitly in FIG. 1, wherein the rectangle with reference numeral 40 may represent an excitation signal detecting device for explaining the embodiment of this paragraph.
  • a load change can occur as a load step, with the associated change due to the shape of the jump automatically leads to an excitation signal having different frequency ⁇ components, as described here.
  • Figures 2a - d show various exemplary deviate ⁇ chung-detecting means are illustrated.
  • the deviation determination device 60a of FIG. 2a comprises a correlator 62 having a first input 64a for receiving the excitation signal and a second input 65a for detecting the reaction signal.
  • the correlator 62 further comprises an output 66a, which outputs the correlation result of the reaction signal and the excitation signal, preferably to the nachge ⁇ switched imaging device 70.
  • the correlation result at the output 66a forms the deviation.
  • filters may be provided, which are shown in Figure 2 as dashed rectangles. These filters are preferably low pass or band pass filters. In one exemplary embodiment, the low-pass filters have a cut-off frequency of 10, 20, 50 or even 100, 150, 200, 250 or 300 Hz.
  • the cut-off frequency can be 500, 1000, 5000, 10000 or even 100 or 200 or even 500 kHz.
  • the upper limit of the bandpass filter may correspond to the cutoff frequency of the lowpass filter and the lower cutoff frequency of the bandpass filter may or may not be 0.5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz or 40 Hz in an exemplary embodiment at 50 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1 kHz, or even at 2 kHz, 5 kHz, 10 kHz, 50 kHz or 100 kHz.
  • the cutoff frequencies are adapted to the ion mobility in the cell or at the electrodes and are preferably selected such that changes in the reaction signal that reflect a relaxation process under normal conditions (such as cell temperature 20 ° C.) have a frequency spectrum which is at least to 10%, 20%, 50% or 80% fall within the passband of the filter.
  • the cutoff frequencies and the time periods and spectra specified here must be adapted to the ion mobilities that lie in a temperature measurement window for the respective cell type.
  • Another embodiment of a deviation-Discovery ⁇ device 60b with a subtractor 62b which has two inputs 64b, 65b. The Reakti ⁇ onssignal and the excitation signal applied to the said inputs.
  • the subtracter 62b forms the difference between these two signals and outputs the difference to an integrator 66b.
  • the integrator 66b integrates the difference between the excitation signal and the Refe rence ⁇ signal and outputs the third signal as a deviation in the form of a signal or a value from.
  • filters and / or damping or reinforcing elements which are shown in Figure 2b with dashed rectangles.
  • at least one of the inputs 64b, 65b may include an attenuation circuit or an amplification circuit to equalize the levels of the two signals before they are delivered to the subtractor 62b.
  • a filter may be provided between the subtractor 62b and the integrator 66b and / or a damping element.
  • this filter has properties such as the filters shown in FIG. 2a.
  • Subtractor 62b subtracts the response signal from the excitation signal, or vice versa.
  • 66b of the integrator is preferably reset when the deviation from ⁇ been fully determined or when the temperature was ⁇ turwert provided by applying the dependence.
  • Figure 2c shows another possible deviation-Discovery ⁇ device 60c 62c with a skew-sensing device.
  • This has two inputs 64c, 65c, to which the excitation signal and the reaction signal are applied.
  • 64c, 65c instead of the excitation signal, it is also possible to apply a trigger signal which reproduces at least one time of the occurrence of an edge or a change in the excitation signal.
  • 62c may be provided in the Zeitver ⁇ rate detecting device, a counter and a clock generator which determines the time offset based on a count value.
  • the time offset-detection device ⁇ a unit with which the occurrence time of the response signal and in particular the time of occurrence of a certain amplitude or slope, or a Zeitsig- Nalverlaufs the reaction signal can be detected.
  • a certain course can be compared with the reaction signal by means of a match filter or the like.
  • the skew detection device 62c has an output 66c at which a value is output or a signal representing the time lag between the excitation signal and the response signal.
  • a trigger signal may be provided which represents a time of occurrence of a change in the excitation signal, or which may be a time of a
  • the command is a time information of the excitation signal again.
  • the excitation signal is generated by the varying load, so that the occurrence of the command directly Anre ⁇ supply signal.
  • the timing of the command reflects the change that defines the excitation signal.
  • a previously known time offset between occurrence of the command and the resulting load change is taken into account in determining the deviation of the reaction signal from the excitation signal.
  • 2b shows a further deviation detecting apparatus 60b, which can be considered as a specific embodiment of the deviation ⁇ chung-determining device 60c of Figure 2c.
  • the excitation signal is input via a first input 64d. Instead of the excitation signal can also be
  • Trigger signal or a timing signal may be provided that reflects the time of the occurrence of the excitation signal.
  • the signal difference determination device 60d can also be clocked, so that the input 64d, as shown in FIG. 2, can be dispensed with.
  • the deviation-determining device 60d of FIG. 2d further comprises a comparator 62d with an amplitude limit value 63d. If the amplitude limit 63d is not a property of the comparator 62d or is stored in this, this can in one Memory cell to be stored, which is connected to the comparator. The latter possibility is shown in Figure 2d with ge ⁇ dot broken line.
  • a time offset detection device 64d detects the time difference between the exit time of the excitation signal, cf. optional input 64d, at the time the comparator 62d detects that the threshold 63d has been exceeded or undershot by the response signal. The detected time difference is output as a signal difference at an output 66d.
  • the deviation determination device 60d illustrated in FIG. 2d comprises further comparators 62d 62d xx with associated threshold values 63d 63d xx .
  • the threshold values 63d x and 63d xx differ from each other and from the threshold value 63d. Also the
  • Detect comparators 62d x and 62d xx when the reaction signal, which is present at the input 65d of the deviation determining device 60d, exceeds or falls below the respective threshold value 63d 63d xx .
  • the deviation detection means may comprise a comparator 62d, two comparators 62d and 62d x or a plurality of comparators. By means of the one or more comparators is detected when a certain amplitude value or range of the reaction signal is reached, so that these times reflect characteristics of the waveform of the reaction signal. Since the course of the excitation signal predetermined or known to the ex ⁇ deviation detection device must be supplied this does not necessarily. Rather, the response signal is already the deviation to ⁇ excitation signal, so that the reaction signal may reflect the difference or deviation of the response signal relative to the excitation signal again alone against the.
  • the skew detection device 64d preferably outputs, for each comparator, a time value or a time signal which indicates when the comparator has detected the overshoot or undershoot of the associated threshold value.
  • the per ⁇ stays awhile time offset is output from the output 66d or other outputs, as shown in Figure 2b by dashed lines.
  • the further optional time outputs, which are shown in dashed lines, are merely illustrative of the basic approach and do not represent physical implementation.
  • a dependence of the signal difference (that is to say the time offset) for each comparator and / or comparator can be determined.
  • a temperature value can be assigned for each threshold.
  • the dependency can be multi-dimensional and provide for each comparator its own sub-dependence between time offset and temperature.
  • the skew detection device 64b may output at least one skew between at least two comparators as a signal difference. As already mentioned, for each of the signal differences one can
  • the temperatures resulting for the various dependencies can be combined with one another, for example by selection or averaging, in particular by weighted averaging or also by median formation. Further, in the use of a plurality of deviations, a set of several variations may be associated with only one temperature value, so that the dependence has a more ⁇ dimensional input variable and having the individual temperature only a single output size.
  • FIGS. 2a-d show deviation detection devices which operate in the time domain.
  • FIGS. 3 a and 3 b show deviation determination devices that are active in the frequency domain.
  • BEITEN This shows that the reaction signal in the time domain and equally in the frequency domain can be processed according to the invention.
  • the illustrated in Figure 3a deviation detecting means comprises two inputs 60e and 64e 65e, one for the Reakti ⁇ onssignal and one for the excitation signal. The input for the excitation signal is optional and therefore shown in dashed lines.
  • the signal difference detection means 60e includes a spectrum analyzer which converts the response signal at the input 65e or frequency components thereof into the frequency domain.
  • the excitation signal can be applied to the spectrum comparator 63e at an input 64e.
  • the information about the spectrum of the excitation signal is already present in the signal difference detecting means 60e, and only spectral information of the response signal is evaluated against predetermined values (representing the excitation signal).
  • the spectrum comparator 63e compares individual frequency components or a frequency range of the spectrum as provided by the spectrum analyzer 62e with known values. It can be the entire spectrum of the reaction signal in the
  • Spectrum comparator 63e are used for the evaluation. Alternatively, only individual frequencies or at least one frequency range of the reaction signal from the spectrum comparator 63e are used for the evaluation. It can be used a frequency range for the reaction signal and possibly also for the excitation signal. Further, two or more frequencies or frequency ranges may be used for evaluation (i.e., for detecting the deviation).
  • a filter may be provided in the input 64e, which is shown as a dashed rectangle in FIG. 3a.
  • the filter may have the properties of the filters, as shown in Figures 2a - 2d.
  • the filter can also Have attenuation or gain characteristics to match the level of the excitation signal to the level of the response signal. These properties can be combined with the properties of one of the filters described here.
  • a corresponding filter may precede the spectral analyzer 62e.
  • the spectral analyzer may be configured as a device configured to perform a Fourier transformation.
  • the spectrum comparator 63e is a band-pass or has the behavior of a plurality of band-pass filters with different cut-off frequencies or frequency ranges passage, so as to use one frequency or frequency ⁇ components from the reaction signal for detection.
  • the level of the response signal is used by the spectrum comparator 63e, which results for the individual frequency bands of the filter. If a filter is used as the spectrum analyzer 62e, it has a bandpass characteristic with a lower cut-off frequency, as mentioned above, and an upper cutoff frequency, as also mentioned for the filters of FIGS. 2a-d.
  • the width of the bandpass (defined by a drop in performance by a power loss of 1 / V2 of the maximum gain of the filter) may also be narrowed, for example, with a width of 5, 10, 20 or 100 Hz between the upper and lower cutoff frequencies.
  • the deviation determination device 60f illustrated in FIG. 3b comprises a spectral analyzer 60f which reproduces the power of the reaction signal in this frequency range or for these frequencies for at least two frequencies or frequency ranges f1, f2.
  • the multiple outputs of the spectral analyzer 62f thus represent different levels, each representing the signal strength for certain frequencies fl, f2 or for certain frequency ranges. These levels can be labeled A and B.
  • a spectrum comparator 63f which is connected downstream of the spectrum analyzer 62f, the levels of different frequencies Fl, F2 or different frequency range are related to each other, for example by a ratio formation or by a difference.
  • the resulting comparison value of the spectrum comparator 63f is output at an output of the signal difference detecting means 60f as a deviation. Previously, the comparison result of
  • Spectrum comparator 63f may also be compared to a predetermined value (i.e., to a reference) or to a corresponding comparison value that results for the excitation signal, see spectral analyzer and spectrum comparator of Figure 3b, shown in dashed line.
  • a difference generator 64f detects the difference between the ratio of the frequency components of the response signal and the corresponding ratio for the excitation signal. For multiple frequencies or frequency ranges, several differences can be determined. The differences can be as
  • Deviation between the reaction signal and the excitation signal can be used.
  • the relevant values for the excitation signal can be predetermined, since this is generated according to specifications and is thus known.
  • the spectrum analyzer 62f of FIG. 3b outputs values for a plurality of frequencies or frequency ranges
  • Deviations and is designed for example as a bandpass with multiple passbands.
  • FIGS. 4a-4g show embodiments for signal generators and the associated excitation signals for the generation of which the relevant signal generators are designed.
  • the signal generator 40a generates a single voltage or current jump. This may be directed downward or upward ge ⁇ directed. Further, it may extend from a zero level to a certain positive level or to a negative level. In specific embodiments, the signal generated by the signal generator 40a extends from a negative to a positive level, which may in particular be symmetrical to the zero line. In the simplest case, however, the signal generator 40a is set up to generate a first level of zero and a positive level or also a negative level.
  • the signal generator 40a can be active and therefore represent its own current or voltage source, or can be passive, for example in the form of a switchable resistor or in the form of a variable resistor, for example in the form of the passage resistance of a transistor.
  • the signal generator 40a preferably comprises a driver circuit or an end stage device, wherein the output stage device can be identical to the unit which generates the signal form.
  • the signal generator of FIG. 4a particularly preferably corresponds to a unit which can be used to generate a compensation current for at least one cell.
  • the signal generator of Figure 4b with the reference numeral 40b generates a sequence of voltage or current jumps as an excitation signal. These can in terms of their amplitude be turned off, such as the voltage or current jumps generated by the signal generator 40a. Preferably, all voltage jumps generated by the signal generator 40b have the same upper and lower level (or amplitude value).
  • the signal generators 40a and 40b are arranged in simple embodiments only to bring about two different levels, wherein one of these levels can be zero. Also, the signal generator 40b may be configured active or passive, wherein in the case of passive embodiment, a switchable resistor may be provided as a signal generator. This is also true for other signal generators that produce only a variable or switchable current that leads away from the cell.
  • FIG. 4c shows a signal generator 40c which generates an ascending edge as an excitation signal, in which case the amplitude does not jump as fast as possible from a lower value to an upper value, but instead generates a targeted progression.
  • This can be caused for example by a low-pass filtering, for example with a
  • the signal generator 40c may be provided with a switching element and a filter.
  • the signal generator 40c generates a single pulse per detection step, but may also be modified to generate a plurality of signal pulses per detection step, such as the signal generator 40b.
  • the signal generator 40d of Figure 4d is arranged to generate only a single pulse per detection step, like the signal generators 40a and 40c.
  • the signal generator 40d is provided for generating a single triangular pulse, for example a symmetrical triangular pulse or also an asymmetric sawtooth pulse. Again, the signal may start from a zero level, or may be shifted in the amplitude direction with respect to the time axis.
  • the slope or Slopes of the pulse generated by the signal generator 40d include Spectrum whose power is at least 30, 50, 80 or 90% within a given frequency range.
  • the frequency range in an exemplary embodiment has a lower limit of 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200 or 500 Hz or even 1 kHz, 2kHz, 5 kHz or 10 kHz and a upper limit of 10, 20, 30, 50, 100, 200, 500 Hz or even 1 kHz, 2kHz, 5 kHz, 10 kHz, 20 kHz, 50 kHz, 100 kHz, 200 kHz or 500 kHz.
  • An exemplary embodiment provides a lower limit of 10, 20, 30, 40, 50 or 80 Hz and an upper limit of 120, 150, 180, 200, 250, 300, 350 or 400 Hz or even 600, 800 or 1200 Hz
  • the limits are preferably matched to the relaxation rate that results from the cell type.
  • the relaxation may be dependent on the Ionenmo ⁇ bility.
  • the signal generator may include a bandpass or low pass filter (as shown in Figures 2a-d) to filter the generated signal before the output frequency.
  • the signal generated by such a filter has a spectrum as mentioned above.
  • FIG. 4e shows a further signal generator 40e, which generates a value- and / or time-discrete signal. It is a feedback shift register (only schematically indicated in FIG. 4e), which generates several pulses per determination step, in particular a multiplicity of pulses.
  • the signal generator may 40e generate a number of pulses corresponding to at least the periodicity of the feedback shift register per Determined ⁇ treatment step.
  • the feedback shift register may be followed by a puncturing / padding device, which suppresses a pulse too close to a preceding pulse, or which adds a pulse if too much time has elapsed since the previous pulse or since the last past edge , This ensures that two consecutive edges are at least 0.5 ms apart and not more than 25 ms apart.
  • the spectrum may be adjusted by providing the signal generator 40e with a bandpass or low pass filter, as described herein.
  • the Sig ⁇ nalgenerator 40e generates a binary signal, ie a signal with exactly two different levels, apart from short and therefore negligible transition phases.
  • the signal generator can basically also generate a ternary signal instead of a binary signal. For the edges of the ternary signal, the same conditions arise as for the signal described here, which is generated by the signal generator 40e.
  • FIG. 4f shows a signal generator 40f configured to generate a signal sequence, in particular a series of direct pulses. The time interval between the individual
  • Pulses may be constant or may be at least 0.5 ms and not more than 25 ms.
  • the signal sequence can be generated by retrieving a list of values representing the exit times of the respective pulses, this list being read cyclically.
  • the pulse generator may be followed by a low pass or a bandpass having the characteristics of the filters, as shown in Figures 2a - 2d. Instead of a low-pass or band pass, a puncturing / padding device may be provided, as described here. This can be represented by the right, inner rectangle of Figure 40f, which is nachge ⁇ switched to the left inner rectangle of the figure.
  • the left inner rectangle may be a pulse generator that generates pulses as described above.
  • the pulse generator can generate pulses, some of which are not more than 0, 5 ms and / or more than 25 ms apart, the filter and in particular the puncturing / Padding Rhein the
  • the signal generator 40g of FIG. 4g generates a signal having an upper limit frequency fg.
  • the spectrum is distributed continuously. Within the spectrum, two frequency ranges 41a, b can be provided, which are also used for evaluating the reaction time. be used onssignals.
  • Another alternative signal of the signal generator 40g comprises a spectrum 42 that up to the upper limit frequency fg ⁇ extends from a former, the lower limit frequency fu.
  • the spectrum 42 extends at least 10, 20 or 25 Hz up to a maximum of 150, 200 or 300 Hz.
  • the spectra can be generated in particular by bandpass filtering or low-pass filtering.
  • a noise signal can be used, in particular a wertkontinu ⁇ ierliches noise signal that low pass or band-pass filtered in order to reach one of the spectra, as represented by Figure 4g.
  • the respective low pass or bandpass has a transfer function which corresponds to one of the spectra shown in FIG. 40g.
  • FIG. 5 shows several dependencies 100, 110, 120 between a deviation and the temperature.
  • the dependencies 100, 110 are exemplary of several different cell types, but the dependencies 100 and 110 may be set for different charge states or aging states (or other properties) of the battery.
  • the dependency 120 is discrete in value, in contrast to the continuous value dependencies 100, 110, and comprises several areas in which a constant temperature is provided for certain of the signal differences.
  • the dependency 120 may be deposited by a number of values wl, w2, etc. which certain individual Tempera ⁇ turire are compared.
  • the dependency 120 in the direction of the temperature axis can have equidistant temperature values, which are each compared with a value w of the signal difference.
  • the temperature interval can be, for example, 0.1, 0.5, 1, 2 or 5 Kelvin.
  • the deviations applied individually on the abscissa are shown below one another at the end of the abscissa in FIG.
  • the deviations can reproduce a difference value between a detected excitation signal and a detected reaction signal.
  • the excitation signal is known and thus also the relevant reference for the reaction signal. Therefore, instead of the excitation signal a known value, such as a predefined reference, can be used to form the deviation.
  • the excitation signal may already be present in the reaction signal, for example if the spectrum of the reaction signal is considered, which is based on the spectrum of the excitation signal and is changed by the cell (s). A value that reflects a property of only the reaction signal can be regarded as a deviation since the time profile and the spectrum of the reaction signal are fundamentally based on the excitation signal.
  • the deviation can be provided as a time shift ⁇ , which results from correlation of the reaction signal with the excitation signal.
  • the quantity ⁇ is the time shift at which a specific feature occurs in the cross-correlation signal of the excitation and the reaction signal , for example a peak or a maximum.
  • the deviation thus relates to a correlation result.
  • the response signal can be correlated with a predefined reference.
  • the reference may be constant for a given dependency, with different, preferably constant Refe ⁇ narrow be used at more than a function or a multidimensional dependence.
  • the reference may change with the cell type, state of charge, aging condition of the battery or cell (or for different cell types or cell designs). Cell designs may be defined by a nominal capacitance, a rated peak output current, rated peak charging current, a rated continuous output current, a rated continuous charging current, a
  • Nominal internal resistance a nominal temperature range, by a nominal temperature limit, by an application range and / or by a nominal output voltage.
  • an imaging function between at least one of these quantities and the reference can be specified.
  • the deviation may also be a time offset At between the excitation signal and the associated response signal.
  • a time offset ⁇ t can be detected by detection the time that elapses between the beginning or an edge of the excitation signal and the beginning or an edge of the Reakti ⁇ onssignals.
  • a special filter may be used (for example, a matched filter arranged to detect the edge) or a comparator included in the
  • the deviation can be represented by a time offset ⁇ 1, which represents a time offset between the current of the excitation signal and the crossing of the at least one threshold value by the reaction signal.
  • a plurality of values may be provided as a time offset if a plurality of threshold values are predetermined, for example, a first time offset ⁇ 1, which until crossing a first time offset ⁇ 1
  • Threshold elapses and a time offset ⁇ 2, which passes until crossing another, to different threshold.
  • the values ⁇ 1 and ⁇ 2 etc. can be combined at a single time offset, for example by weighted averaging or median formation, to be applied to the dependence. Instead, however, it is also possible to provide a plurality of dependencies, preferably a dependency for each threshold value, such as a plurality of values corresponding to a respective one
  • Time offset of an individual threshold reflect allocate an associated dependence and each achieve a Tempe ⁇ raturwert per dependency.
  • the respective Tem ⁇ peraturhong are to be regarded as intermediate values and can also be combined into a temperature value as the output size again.
  • the combination can be provided by (possibly weighted) averaging or median formation.
  • the deviation may also be provided by integrating the area of the reaction signal, in particular the area from
  • Such an area gives the power ⁇ under the Time course again and can be considered as a deviation, especially when the excitation signal has a jump, which also leads (integrable) course of the resulting reaction signal.
  • This power can be considered ⁇ .
  • a power for a frequency range can be selected, whereby this power can be referred to as ⁇ .
  • the power ⁇ is related to a power representing the power of the excitation signal so that ⁇ can be a ratio value and therefore represented dimensionless.
  • the signal difference may be the ratio between the magnitude of a frequency component in the excitation signal Sa for a frequency f1 relative to a signal strength Sr of the response signal for the same frequency f1.
  • the resulting deviation can be represented by Sa (fl) / Sr (fl), wherein Sa is the signal strength or level of strength or power of the on ⁇ excitation signal for the frequency fl, and Sr, the corresponding signal strength or power of the response signal for the same Frequency f1.
  • the reciprocal Sr / Sa can also be used. If the signal strengths are used for a frequency range, Sa and Sr refer to the same frequency range.
  • the deviation can be determined by detecting the level difference of frequency components of the reaction signal, wherein the frequency components relate to different fre ⁇ frequencies or frequency ranges.
  • the level difference of frequency components of the excitation signal can also be detected or predetermined.
  • the deviation results from the comparison, ie by a ratio formation or a difference formation of the level difference, which results for the reaction signal, based on the level difference, which is for the excitation signal, wherein for the excitation signal, the same frequencies or frequency ranges be used.
  • the ratio of the levels for different frequency components of the respective signals partially reflects their spectrum, so that changes in this spectrum can be directly deduced from the temperature.
  • a slope can be used as a deviation, either a gradient course or a slope at at least one specific time, which results, for example, from a specific predetermined amplitude value of the reaction signal.
  • the slope for a specific time tl of the reaction signal sr (t) (in the time ⁇ range ) is derived according to the time, so that sr (t) / dt results. It can be used as a signal difference of the time course of this derivative, the slope at certain times or only at a certain time tl. When using the time course of the slope, this can be compared with a predetermined course, the comparison result to the given course reflects the deviation.
  • the deviation is determined on the basis of the time profile, but not on the basis of the course of the reaction signal itself, but on the basis of the profile of the slope of the reaction signal. If the slope is used at a certain time tl, then results in a particularly simple evaluation.
  • This time may be a predetermined time, for example, a time of a predetermined period of time after the beginning or after
  • this time t1 can also reflect a time at which the reaction signal passes a certain predetermined threshold.
  • t1 may occur at the beginning of an edge of the response signal at which the relaxation response of the at least one cell begins, or the time t1 may be provided at a time when the relaxation response has already advanced to a certain degree, such as a component of the relaxation response to capture, which has a greater time constant than other components of the relaxation ⁇ onsantwort.
  • FIG. 6 can be used to obtain an example of the relaxation response with respect to the deviation.
  • Figure 6 shows the time course of a reaction signal sr (t), giving the basic principle of relaxing response ⁇ again.
  • Curves 200-230 show different relaxation responses for different relaxation time constants.
  • the time constants are plotted for the curves 200, 210 and 230 on the right side of the diagram.
  • the curve 200 corresponds to the sum of the curves 200 and 210, normalized by the factor 0.5.
  • the slope line 212 of the curve 210 and the slope line 202 of the curve 200 at the time t 1 represent different speeds of relaxation.
  • a larger slope means a higher temperature here.
  • Either the slope of the straight lines 202 and / or 212 can be used as a deviation, or their intersection with the t-axis can be used, since this also reflects the time constant of the relaxation.
  • the area 250 represents the integral of the curve 210 for a period of time 252. This surface 250 alone can be used as a deviation, in particular since a falling current of the excitation signal was used for the excitation, which is reflected in the reaction signals.
  • an area 260 may be provided which integrates the curve 210 after the time t for a further time period 262.
  • this surface 260 can be used alone as a signal difference.
  • the ratio of the surfaces 252-262 can also be used. It should be noted that in FIG. 6 the time intervals 262 and 252 do not overlap and in particular are temporally spaced apart. For example, in an imaginary comparison with ent ⁇ speaking surfaces of the curve 200 is immediately apparent that there are other values in both the single value consideration as well as the ratio of viewing, so it is clear that the temperature may result directly from these quantities. Further, reference is made to a comparison of curves 230 and 220, where curve 230 represents a single time constant, and curve 220 represents the sum of two relaxation responses having different time constants (0,1, 0,3).
  • the gradients are detected at different times, in this case t2 and t3, it is directly apparent that the gradients (shown by a dotted line) at the time t2 differ in a different way than at the time t3. While at the time t2 small time constants dominate dominate at the time t3, which is significantly after the time t2, larger time ⁇ constant. Since the different time constants of the same reaction signal can be attributed to different locations of the cell, for example the anode and the cathode, a deviation value can be detected in each case by observing the slope at different times. Each of these values may be assigned to an individual temperature value according to the method described herein. This results in so different temperature values for different ⁇ sector organizations throughout within the cell.
  • Embodiments are described herein that are not limited to the embodiments shown in the figures and which provide that the deviation is determined on the basis of the reaction signal or on the basis of the reaction signal and the excitation signal, in particular on the basis of a comparison of FIG.
  • a determination based on a signal comprises a determination on the basis of at least one property of the signal, in particular of a property which characterizes the course or the time of occurrence of the signal. It can all the properties that the Or only all properties which characterize the course, but only individual properties, or only one property such as a slope at a predetermined amplitude value or time or the time of occurrence of one or more amplitude values is determined Deviation used.
  • the deviation of the reaction signal from a predetermined reference can be considered.
  • the reference corresponds to a standard reaction signal that results in a cell under normal conditions, the deviation from this standard being used to provide or determine the temperature value of the cell (s). Since that
  • the Normalbe ⁇ conditions include a predetermined temperature value (about 10 ° C 20 ° C, 40 ° C, 60 ° C) and / or other parameters of the cell in question, such as the cell type, the state of charge and / or the aging state of the cell and / or at least one size of the cell design described herein.
  • the reference preferably refers to the same cell type, which also corresponds to the cell whose temperature is detected.
  • Different references can be used for different cell types, aging states, states of charge or for other parameters of the cell (for example at least one size of the cell design described here).
  • the reference or references can be obtained from empirical studies, electrochemical or electrical models or simulations, which preferably relate to the cell type (furthermore: aging state or state of charge or another size of the cell design described here), which the cell also has, its temperature value is detected.
  • the cell whose temperature value is to be detected is excited with an excitation signal to obtain the reference. This can then be stored, for example in a memory of the determination device, and used for future determinations of the temperature, in particular for determining the deviation.
  • the reference can furthermore be corrected before the deviation is determined, depending on deviations of the cell from at least one parameter of the standard conditions.
  • a dependency may be provided that associates at least one correction value used for correction with one or more deviations in at least one parameter defining the normal condition. This dependence, which is used for the correction, can also be determined empirically or by means of models or simulations. Parameters defining the normal condition or the cell, for example, cell type, in particular the cell ⁇ chemistry, aging status, charging status, capacity or other variables which define the cell design as described herein. Reference sign list
  • reaction signal detecting means 50 reaction signal detecting means

Abstract

The invention relates to a method for determining a temperature (ϑ) of at least one cell (10) in a battery (20). The method provides the following steps: applying an excitation signal (sa) to the cell (10); detecting a reaction signal (sr) generated in the cell (10) by the application of the excitation signal; and determining a deviation between the excitation signal (sa) and the reaction signal (sr). A temperature value that reflects the temperature (ϑ) is provided by using a predetermined dependency (100-120), typical of the cell, between deviations and temperature values to the deviation. The excitation signal (sa) has a plurality of discretely or continuously distributed different frequency components. The reaction signal (sr) reflects the signal response of the at least one cell (10) to the reaction signal (sr). A corresponding determination device (30) and a battery (20) that are suitable for performing the method are additionally provided.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur einer Zelle einer Batterie, Ermittlungsvorrichtung und Batterie A method of determining a temperature of a cell of a battery, detecting device and battery
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Temperaturüberwachung für elektrische Zellen. Es ist bekannt, dass galvanische Zellen, insbesondere aufladbare Zellen, temporären oder dauerhaften Schaden nehmen können, wenn sie sich überhitzen. Aus der DE 23 54 178 C2 ist bekannt, einen Temperatursensor zu verwenden, um insbesondere beim Laden mit hohen Strömen eine Überhitzung von Zellen einer Batterie zu erkennen. Die Temperatursensoren stellen jedoch einen zusätzlichen Kostenfaktor dar. The invention relates to the field of temperature monitoring for electrical cells. It is well known that galvanic cells, especially rechargeable cells, can take temporary or permanent damage if they overheat. From DE 23 54 178 C2 it is known to use a temperature sensor to detect in particular when charging with high currents overheating of cells of a battery. However, the temperature sensors represent an additional cost factor.
Aus der US 2012/0155507 AI ist bekannt, dass die Innentemperatur einer wiederaufladbaren Lithium-Ionenzelle gemessen werden kann, indem ein Sinusstrom an eine Zelle angelegt wird, und der Phasenversatz der sich ergebenden Sinusspannung erfasst wird. Die Temperatur ergibt sich aus einem bekannten Zusammenhang zwischen einer Anoden- oder Kathodentemperatur, der Frequenz des Sinusstroms und dem Phasensatz zwischen dem Sinusstromsignal und dem Sinusspannungsignal. Sowohl eine Sinusstromquelle als auch eine Vorrichtung zur Erfassung des Phasenversatzes erfordern jedoch einen hohen Schaltungsaufwand und hochpräzise Bauele¬ mente . Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der die Temperatur einer Zelle einer Batterie auf einfache Weise erfasst werden kann. It is known from US 2012/0155507 A1 that the internal temperature of a rechargeable lithium ion cell can be measured by applying a sine current to a cell and detecting the phase offset of the resulting sine voltage. The temperature results from a known relationship between an anode or cathode temperature, the frequency of the sinusoidal current and the phase set between the sinusoidal current signal and the sinusoidal voltage signal. However, both a sine current source and a device for detecting the phase offset require a high circuit complexity and high-precision compo ¬ elements. It is therefore an object of the invention to provide a way by which the temperature of a cell of a battery can be detected in a simple manner.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren, durch die Ermitt- lungsvorrichtung und durch die Batterie gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst . Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüchen. Die Erfindung sieht vor, eine Temperatur einer Zelle zu ermitteln, indem ein Anregungssignal mit unterschiedlichen Frequenzkomponenten um die Zelle anzuregen. Das sich ergebende Reaktionssignal wird dem Anregungssignal gegenübergestellt, und es wird eine Abweichung des Reaktionssignals gegenüber demThis object is achieved by the method, by the determination device and by the battery according to the independent claims. Preferred embodiments emerge with the features of the subclaims. The invention provides to determine a temperature of a cell by exciting an excitation signal with different frequency components around the cell. The resulting reaction signal is compared with the excitation signal, and there is a deviation of the reaction signal from the
Anregungssignal ermittelt. Die Abweichung und insbesondere die Stärke der Abweichung lassen sich unmittelbar auf die Temperatur abbilden, da die Abhängigkeit zwischen Abweichung und Temperatur vorbekannt ist und sich beispielsweise aus Versuchen ermitteln lässt. Es wurde erkannt, dass sich eine ausreichende Genauigkeit bei der Temperaturerfassung ergibt, wenn verteilte Frequenzkomponenten im Anregungssignal vorgesehen sind, so dass das Anregungssignal deutlich einfacher als ein monofrequentes Signal (= ein Sinussignal) erzeugen lässt. Insbesondere spielen bei der Erzeugung des Anregungssignals Störfaktoren wie Klirrfaktor, zeitliche Auflösung oder mangelnde Linearitäten in der Endstufe, welche das Anregungssignal erzeugt, keine Rolle. Ferner sind keine Phasenregelkreise zur Erfassung des Phasenversatzes notwendig, wie es bei Sinussignalen der Fall ist. Excitation signal determined. The deviation and, in particular, the intensity of the deviation can be mapped directly to the temperature, since the dependence between deviation and temperature is previously known and can be determined, for example, from experiments. It has been recognized that there is sufficient accuracy in the temperature detection, if distributed frequency components are provided in the excitation signal, so that the excitation signal much easier than a monofrequent signal (= a sinusoidal signal) can generate. In particular, interference factors such as harmonic distortion, time resolution or lack of linearity in the output stage, which generates the excitation signal, play no part in generating the excitation signal. Furthermore, no phase locked loops are necessary for detecting the phase offset, as is the case with sinusoidal signals.
Stattdessen ermöglicht die Erfindung eine besonders einfache Erzeugung und Auswertung des zugehörigen Reaktionssignals beziehungsweise der Abweichung. Ferner ist keine analoge oder quasi-analoge Signalverarbeitung erforderlich. Vielmehr kann mit sehr einfachen, wertdiskreten und/oder zeitdiskretenInstead, the invention enables a particularly simple generation and evaluation of the associated reaction signal or the deviation. Furthermore, no analog or quasi-analog signal processing is required. Rather, it can be done with very simple, discrete-value and / or time-discrete ones
Komponenten die Temperatur gemäß dem hier beschriebenen Verfahren ermittelt werden. Durch die geringe Komplexität, die das hier beschriebene Verfahren erfordert, ist eine Integration in bereits bestehende Komponenten einer Batterie möglich, wobei auch eine Realisierung mit einfachen bereits bestehendenComponents are the temperature determined according to the method described here. Due to the low complexity that requires the method described here, integration into existing components of a battery is possible, with a realization with simple already existing
Schaltungen oder Prozessoren möglich ist, die sich aufgrund ihrer geringen zeitlichen Auflösung oder mangelnden Amplitudenpräzision grundsätzlich nicht für die Erzeugung und Auswertung monofrequenter Signale eignen. Es können Signalformen verwendet werden, die sehr einfach herzustellen sind, so dass die Schaltung nicht an die Signalverarbeitung angepasst werden muss, sondern das durchgeführte Verfahren an bereitstehende Hardware angepasst werden kann. Weitere Vorteile ergeben sich durch die Kombinierbarkeit mit einer Ladungsausgleichseinrichtung, wobei das Anregungssignal von einer Einrichtung erzeugt werden kann, die auch zum Ladungsausgleich dient. Das Reaktionssignal kann mit Erfassungs- und Auswertungskomponenten erfasst werden, die auch zur Circuits or processors is possible, which are in principle not suitable for the generation and evaluation of monofrequenter signals due to their low temporal resolution or lack of amplitude precision. It is possible to use signal forms which are very simple to produce, so that the circuit does not have to be adapted to the signal processing, but the method performed can be adapted to available hardware. Further advantages result from the combinability with a charge balancing device, wherein the excitation signal can be generated by a device which also serves for charge compensation. The reaction signal can be detected with acquisition and evaluation components that are also used for
Überwachung des Ladungsausgleichs oder zur Spannungserfassung dienen. Zudem können auch die gleichen Leitungen verwendet werden, wie sie auch zum Ladungsausgleich oder zur Erfassung einer Spannung oder eines Stroms verwendet werden, die be- ziehungsweise der mit der Zelle verknüpft ist. Damit lässt sich durch leichtes Modifizieren einer Ladungsausgleichsvorrichtung und/oder einer Spannungsüberwachung eine Vorrichtung realisieren, die das hier dargestellte Verfahren ausführen kann. Es wird daher ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur mindestens einer Zelle einer Batterie beschrieben. Die Tem¬ peratur der Zelle ist hierbei die Temperatur der Kathode, der Anode und/oder des Elektrolyts. Abhängig von den Frequenzkomponenten kann eine angenäherte Durchschnittstemperatur innerhalb der Zelle, die Kathodentemperatur und/oder die Anodentemperatur erfasst werden. Monitoring the charge balance or voltage detection. In addition, the same lines can be used as they are used for charge equalization or for detecting a voltage or a current, which is associated with the cell or. This can be realized by slightly modifying a charge compensation device and / or a voltage monitoring device, which can perform the method shown here. A method is therefore described for determining a temperature of at least one cell of a battery. The Tem ¬ temperature of the cell is in this case the temperature of the cathode, the anode and / or the electrolyte. Depending on the frequency components, an approximate average temperature within the cell, the cathode temperature and / or the anode temperature can be detected.
Es ist vorgesehen, das Anregungssignal an die Zelle anzulegen. Hierbei wird das Anregungssignal an die Stromableiter der Zelle angelegt, beispielsweise durch Zuschalten einer Spannungs¬ quelle, beispielsweise in Form einer aktiven Stromquelle, und/oder durch Zuschalten einer passiven Stromquelle im Sinne einer Stromsenke, beispielsweise durch das (veränderliche) Verbinden der Stromableiter über einen Ableitungswiderstand. Insbesondere kann das Anregungssignal erzeugt werden durchIt is intended to apply the excitation signal to the cell. In this case, the excitation signal is applied to the current collector of the cell, for example by connecting a voltage ¬ source, for example in the form of an active power source, and / or by connecting a passive current source in the sense of a current sink, for example by (variable) connecting the current collector via a bleed resistor. In particular, the excitation signal can be generated by
Variieren des Stroms, der Spannung und/oder des Widerstands der aktiven oder passiven Spannung- oder Stromquelle oder Stromsenke. Entweder das Zuschalten und/oder die genannten Signalquellen selbst erzeugen die erfindungsgemäß verwendeten Frequenzkomponenten des Anregungssignals. Das Anregungssignal kann somit aktiv durch Verbinden mit einer Strom- beziehungsweise Spannungsquelle erzeugt werden, oder passiv durch Zuschalten einer (negativen) Stromquelle bzw. Stromsenke beispielsweise in „ Varying the current, voltage and / or resistance of the active or passive voltage or current source or current sink. Either the connection and / or the mentioned signal sources themselves generate the frequency components of the excitation signal used according to the invention. The excitation signal can thus be generated actively by connecting to a current or voltage source, or passively by connecting a (negative) current source or current sink, for example in "
Form eines Widerstands. Zum Erzeugen der Frequenzkomponenten werden die Strom- beziehungsweise Spannungsquellen beziehungsweise Stromsenken auch wieder getrennt, entweder zum Beenden des Anlegens des Anregungssignals oder zum Erzeugen der Frequenzkomponenten des Anregungssignals. Form of a resistance. To generate the frequency components, the current or voltage sources or current sinks are also separated again, either to terminate the application of the excitation signal or to generate the frequency components of the excitation signal.
Das Trennen und Verbinden ist ein Beispiel für die Variation der Verbindung zwischen Strom- oder Spannungsquellen oder Stromsenken einerseits und der mindestens einen Zelle andererseits und kann als wertdiskrete, insbesondere binäre Veränderung vorgesehen werden, oder als kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Veränderung mit zumindest abschnittsweise stetigem Verlauf . Zudem kann eine der Zellen für eine andere der Zellen eine Stromquelle, Stromsenke oder Spannungsquelle darstellen. Die Verbindung kann beispielsweise mit einem Schalterelement verändert werden oder durch einen veränderlichen Widerstand bzw. einer elektronischen Endstufe oder auch durch eine pulsweitenmodulierte Verbindung. In einer beispielhaften Ausführungsform liegt zumindest ein Anteil von 50%, 70% oder 80% des Leistungsspektrum der betreffenden Pulsweitenmodulation über 300, 500 oder 1000 Herz. Ferner kann die Stromquelle, Stromsenke oder Spannungsquelle selbst schaltbar oder - allgemeiner - variierbar sein, wodurch das Anregungssignal erzeugt wird, oder eine von der Stromquelle, Stromsenke oder Spannungsquelle weg führende Verbindung kann variierbar vorgesehen sein. The separation and connection is an example of the variation of the connection between current or voltage sources or current sinks on the one hand and the at least one cell on the other hand and can be provided as discrete-value, in particular binary change, or as a continuous or quasi-continuous change with at least partially continuous course , In addition, one of the cells may be a power source, sink, or voltage source for another of the cells. The connection can be changed for example with a switch element or by a variable resistor or an electronic output stage or by a pulse width modulated connection. In an exemplary embodiment, at least a proportion of 50%, 70% or 80% of the power spectrum of the relevant pulse width modulation is more than 300, 500 or 1000 heart. Further, the current source, sink or voltage source itself may be switchable or, more generally, variable, thereby generating the excitation signal, or a connection leading from the current source, current sink or voltage source may be variably provided.
Weiterhin wird das Reaktionssignal erfasst, welches sich durch das Anlegen in der Zelle ergibt. Das Reaktionssignal kann als Spannungs- oder Stromsignal ermittelt werden, oder auch als Signal, das den komplexen, reellen oder den imaginären Innenwiderstand der betreffenden Zelle wiedergibt. Das Reakti¬ onssignal ergibt sich aus der frequenzabhängigen Impedanz der Batterie und dem Anregungssignal. Das Reaktionssignal tritt an den Stromableitern der Zelle auf, und entspricht im Falle eines Stromsignals der Stromkomponente, die aufgrund des Anlegens des Anregungssignals zur Zelle hin, oder von dieser wegfließt. Ferner wird eine Abweichung des Reaktionssignals gegenüber dem Anregungssignal ermittelt. Diese Abweichung ist quantitativ (etwa in Form einer Zeit, eines Zeitversatzes, einer Integ¬ rationsfläche, eines Kreuzkorrelationsergebnisses, einer Steigung oder einer anderen Größe) oder kann als Quantität angegeben werden, beispielsweise bei einer qualitativen Abweichung - etwa eine Änderung des zeitlichen Verlaufs bzw. der Verlaufsform -, die als ein Wert oder ein Wertetupel wiedergegeben werden kann. Die Abweichung betrifft insbesondere den zeitlichen Verlauf der jeweiligen Signale. Die Abweichung kann ermittelt werden, indem zumindest eines der Signale normiert wird mit einem Wert, der ein Skalar ist, oder der einen physikalischen Wert einschließlich einer physikalischen Einheit wiedergibt. Vorzugsweise wird die Abweichung ermittelt anhand eines Furthermore, the reaction signal is detected, which results from the application in the cell. The reaction signal can be determined as a voltage or current signal, or as a signal representing the complex, real or imaginary internal resistance of the cell in question. The Reakti ¬ onssignal results from the frequency-dependent impedance of the battery and the excitation signal. The response signal occurs at the current conductors of the cell, and in the case of a current signal corresponds to the current component flowing towards or away from the cell due to the application of the excitation signal. Furthermore, a deviation of the reaction signal from the excitation signal is determined. This deviation is quantitative (for example in the form of a time, a time offset, a Integ ¬ rationsfläche, a cross-correlation result, a pitch or a different size), or may be specified as the quantity, for example in a qualitative difference - as a change of the time course or the history form - that can be rendered as a value or a value tuple. The deviation relates in particular to the time profile of the respective signals. The deviation may be determined by normalizing at least one of the signals having a value which is a scalar or representing a physical value including a physical unit. Preferably, the deviation is determined by means of a
Reaktionssignals und ggf. weiterhin anhand eines Reaction signal and possibly continue on the basis of a
Anregungsignals . Excitation signal.
Dieses Signal bzw. diese Signale können als numerischer Wert oder als numerische Werte wiedergegeben sein, beispielsweise als Binärwort oder Binärworte. Zudem kann insbesondere das Reak¬ tionssignal vor dem Übermitteln oder im Rahmen des Ermitteins verstärkt werden. Die Abweichung kann erfasst werden anhand der Betrachtung des Reaktionssignals alleine (ggf. auch gegenüber einer vorgegebenen Referenz) und/oder anhand eines Vergleichs des Reaktionssignals mit dem Anregungssignal, beispielsweise durch bilden einer Signaldifferenz zwischen dem Reaktionssignal und dem Anregungssignal. Das Reaktionssignal und/oder das Anregungssignal können bei der Ermittlung der Abweichung als Wert oder Wertetupel (oder auch als Folge) wiedergegeben sein. Der Wert bzw. das Wertetupel gibt zumindest eine Signaleigenschaft des jeweiligen Signals wieder, insbesondere eine Eigenschaft des Signals im Frequenzbereich und/oder im Zeitbereich. Die Abweichung bzw. das Ergebnis des Vergleichs oder die Signal¬ differenz können ebenso als Wert oder Wertetupel (oder auch als Folge) vorgesehen sein. This signal or these signals can be reproduced as a numeric value or as numerical values, for example as a binary word or binary words. In addition, the reac ¬ tion signal can be amplified prior to submitting, or as part of identifying particular. The deviation can be detected by looking at the reaction signal alone (possibly also with respect to a given reference) and / or by comparing the reaction signal with the excitation signal, for example by forming a signal difference between the reaction signal and the excitation signal. The reaction signal and / or the excitation signal can be reproduced in the determination of the deviation as a value or value tuple (or as a consequence). The value or the value tuple reflects at least one signal property of the respective signal, in particular a property of the signal in the frequency domain and / or in the time domain. The deviation or the result of the comparison or the signal ¬ difference can also be provided as a value or value tuple (or as a consequence).
Es wird ferner ein Temperaturwert vorgesehen, der die Temperatur der Zelle wiedergibt, indem eine Abhängigkeit zwischen Sig- naldifferenzen und Temperaturwerten auf die Abweichung abgewendet wird. Die Abhängigkeit zwischen Abweichungen und Tem¬ peraturwerten ist vorgegeben und insbesondere für die Zelle typisch. Die Abhängigkeit ist insbesondere für die Zellchemie oder für den Zelltyp kennzeichnend. Zellen, die die gleiche chemische Zusammensetzung von Kathode und Anode aufweisen, haben den gleichen Zelltyp. Alternativ kann definiert sein, dass alle Zellen des gleichen Zelltyps sind, die das gleiche Furthermore, a temperature value is provided which represents the temperature of the cell by establishing a relationship between sigma naldifferenzen and temperature values on the deviation is averted. The relationship between deviations and Tem ¬ peraturwerten is predetermined and in particular for the cell typical. The dependency is characteristic in particular for cell chemistry or for the cell type. Cells having the same chemical composition of cathode and anode have the same cell type. Alternatively, it can be defined that all cells of the same cell type are the same
Haupt-Reduktionsmittel oder Haupt-Oxidationsmittel aufweisen. Beispielsweise können alle Lithium-basierten Zellen dem gleichen Zelltyp zugeordnet sein. Als Zellen können beispielsweise Li-basierte Zellen, Blei-Säure-Zellen, NiMH-Zellen oder auch andere Zellen verwendet werden. Die Batterie, welche die Zellen umfasst, ist vorzugsweise als Traktionsbatterie eines Kraft- fahrzeugs (Elektro- oder Hybridfahrzeug, Elektrofahrrad, Elektroroller, usw.) oder auch als Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet. Having major reducing agent or major oxidizing agent. For example, all lithium-based cells may be associated with the same cell type. As cells, for example, Li-based cells, lead-acid cells, NiMH cells or other cells can be used. The battery comprising the cells is preferably designed as a traction battery of a motor vehicle (electric or hybrid vehicle, electric bicycle, electric scooter, etc.) or as a starter battery of a motor vehicle.
Das Anregungssignal weist mehrere unterschiedliche Frequenz- komponenten auf. Diese können diskret oder kontinuierlich verteilt sein. Es gibt somit mehr als eine Frequenzkomponente, die mindestens 2 10%, 20% oder 50% der Gesamtleistung desThe excitation signal has several different frequency components. These can be distributed discretely or continuously. There is thus more than one frequency component which is at least 2 10%, 20% or 50% of the total power of the
Spektrums des Anregungssignals entspricht. Das Reaktionssignal gibt die Signalantwort der mindestens einen Zelle auf das Reaktionssignal wieder. Die Signalantwort gibt ferner die Impedanz der Zelle für das Anregungssignal wieder, wobei diese Impedanz von der Frequenz der genannten Frequenzkomponenten abhängen kann. Die Signalantwort kann somit die Impedanz oder Reaktanz der Zelle wiedergeben. Alternativ gibt die Signalantwort eine einheitslose Größe wieder, welche eine Beziehung zwischen dem Reaktionssignal und dem Anregungssignal wiedergibt . Schließlich kann vorgesehen sein, dass das Anregungssignal ein Strom-, Spannungs- oder Impedanzsignal ist. Ebenso ist das Reaktionssignal ein Strom-, Spannungs- oder Impedanzsignal. In spezifischen Ausführungsformen ist das Anregungssignal ein Stromsignal, und das Reaktionssignal ist ein Spannungssignal oder ein Impedanzsignal. In weiteren Ausführungsformen ist das Anregungssignal ein Spannungssignal und das Reaktionssignal ist ein Stromsignal oder ein Impedanzsignal. In beiden Fällen kann das Reaktionssignal auch den zeitlichen Verlauf einer Impedanz oder einer Reaktanz der Zelle wiedergeben. Das Ändern eines Widerstands (schalten oder ansteuern) , der an der Zelle angelegt ist, um diese verfahrensgemäß anzuregen, wird als Impedanzsignal bezeichnet und kann auch als Stromsignal aufgefasst werden, da durch Ändern der Impedanz ein veränderlicher Stromfluss als Anregunssignal erzeugt wird. Das Reaktionssignal kann als Impedanz gemessen werden, insbesondere als Impedanzverlauf. Spectrum of the excitation signal corresponds. The reaction signal represents the signal response of the at least one cell to the response signal. The signal response also represents the impedance of the cell for the excitation signal, which impedance may depend on the frequency of said frequency components. The signal response may thus reflect the impedance or reactance of the cell. Alternatively, the signal response represents a unitless quantity representing a relationship between the response signal and the excitation signal. Finally, it can be provided that the excitation signal is a current, voltage or impedance signal. Likewise, the response signal is a current, voltage or impedance signal. In specific embodiments, the excitation signal is on Current signal, and the response signal is a voltage signal or an impedance signal. In further embodiments, the excitation signal is a voltage signal and the response signal is a current signal or an impedance signal. In both cases, the reaction signal can also reflect the time course of an impedance or a reactance of the cell. The changing of a resistor (switch) applied to the cell to excite it according to the method is referred to as an impedance signal and can also be understood as a current signal, since a variable current flow is generated as an excitation signal by changing the impedance. The reaction signal can be measured as an impedance, in particular as an impedance curve.
Der Widerstand oder dessen Verbindung zur Zelle kann binär oder auch in zwei Stufen, in mehreren Stufen, quasikontinuierlich oder kontinuierlich geändert werden. Der schaltbare oder veränderbare Widerstand kann insbesondere von einem Transistor wiedergegeben werden, dessen Durchgangswiderstand dem (veränderlichen) Widerstand entspricht, und dessen Steueranschluss zum Einstellen der Änderung bzw. zum Schalten verwendet wird. The resistance or its connection to the cell can be changed in binary or in two stages, in several stages, quasi-continuously or continuously. The switchable or variable resistor can in particular be reproduced by a transistor whose volume resistance corresponds to the (variable) resistance and whose control terminal is used to set the change or to switch.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Anre¬ gungssignal mindestens einen Sprung auf. Das Reaktionssignal entspricht der Signalantwort auf diesen mindestens einen Sprung. Der Sprung entspricht etwa einem Wechsel von einem erstenAccording to one embodiment of the method, the Anre ¬ acceleration signal at least on a jump. The response signal corresponds to the signal response to this at least one jump. The jump corresponds approximately to a change of a first
Amplitudenwert auf einen zweiten, anderen Amplitudenwert. Der erste Amplitudenwert kann größer oder kleiner als der zweite Amplitudenwert sein. Der erste oder der zweite Amplitudenwert können einem Wert von Null entsprechen. Ferner kann der erste und/oder der zweite Amplitudenwert positiv oder negativ sein. Insbesondere können beide Amplituden positiv oder negativ sein. Besonders bevorzugt ist ein Sprung von einem ersten Amplitu¬ denwert größer Null auf eine Amplitude von Null oder ein Sprung von einer Amplitude von Null auf einen positiven Amplitudenwert. Amplitude value to a second, different amplitude value. The first amplitude value may be greater or less than the second amplitude value. The first or the second amplitude value may correspond to a value of zero. Furthermore, the first and / or the second amplitude value may be positive or negative. In particular, both amplitudes can be positive or negative. Particularly preferred is a jump from a first Amplitu ¬ value greater than zero to an amplitude of zero or a jump from an amplitude of zero to a positive amplitude value.
Eine beispielhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Ände¬ rungsgeschwindigkeit der Amplitude während der Änderung und insbesondere während des Sprungs vorzugsweise größer als 50, 70 oder 90 Prozent der Differenz zwischen den Amplitudenwerten bezogen auf eine Zeitspanne von nicht mehr als 100 ys, vor¬ zugsweise nicht mehr als 50 ys besonders bevorzugt von nicht mehr als 1 ys ist. Je nach Zellentyp können die Änderungsge- schwindigkeit und somit auch die Zeitspanne, auf die sich die Änderung bezieht, stark variieren. Die Zeitspanne kann beispielsweise auch nicht mehr als ls, 100ms, oder 10 ms betragen oder kann auch nicht mehr als 100 ns, 10 ns oder 1 ns betragen. Die Änderungsgeschwindigkeit steigt insbesondere mit der Io- nenmobilität für unterschiedliche Zelltypen. Die Ionenmobilität kann durch den Ionenstrom zu einer Elektrode oder von einer Elektrode weg bezogen auf einen angelegten Potentialunterschied der Elektroden oder bezogen auf eine elektrische Feldstärke an einer oder an beiden Elektroden bzw. zwischen den Elektroden definiert werden. An exemplary embodiment provides that the amendments ¬ approach speed of the amplitude during the change, and in particular during the jump preferably greater than 50, 70 or 90 percent of the difference between the amplitude values based on a time period of not more than 100 ys, before ¬ preferably not more than 50 ys particularly preferably not more than 1 is ys. Depending on the type of cell, the rate of change and thus the time period to which the change relates can vary widely. For example, the time span may not be more than 1 s, 100 ms, or 10 ms or may not be more than 100 ns, 10 ns, or 1 ns. In particular, the rate of change increases with ion mobility for different cell types. The ion mobility may be defined by the ion current to an electrode or away from an electrode relative to an applied potential difference of the electrodes or based on an electric field strength at one or both electrodes or between the electrodes.
Eine derartige Änderung bzw. Sprung, insbesondere eine Änderung in Form einer Sprungfunktion, führt automatisch zu den mehreren Frequenzkomponenten. Ferner ist ein Sprung besonders einfach zu erzeugen, beispielsweise durch Schalten. Dieses Schalten ist vorzugsweise elektronisch und kann insbesondere von einem Halbleiterbauelement vorgesehen werden. Die Änderung kann monoton steigend oder linear sein, kann eine Sprungfunktion oder einen Diracstoß nachbilden, kann aperiodisch sein, oder kann eine negativ-exponentielle Funktion nachbilden. Such a change or jump, in particular a change in the form of a jump function, automatically leads to the plurality of frequency components. Furthermore, a jump is particularly easy to generate, for example by switching. This switching is preferably electronic and can be provided in particular by a semiconductor component. The change may be monotonically increasing or linear, may mimic a jump function or a direct impact, may be aperiodic, or may mimic a negative-exponential function.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Signaldifferenz auf eine einzelne Flanke des Anregungssignals. Diese Flanke entspricht vorzugsweise dem genannten Sprung. Das Reaktionssignal gibt eine Relaxationsantwort der mindestens einen Zelle wieder, wobei die Relaxationsantwort insbesondere die innere elektrochemische und/oder elektrostatische Reaktion der Zelle auf den Sprung bzw. auf die Flanke und allgemein auf das Anregungssignal wiedergibt. According to a further embodiment, the signal difference relates to a single edge of the excitation signal. This edge preferably corresponds to said jump. The response signal represents a relaxation response of the at least one cell, the relaxation response in particular representing the internal electrochemical and / or electrostatic response of the cell to the jump or flank and generally to the excitation signal.
Alternativ bezieht sich die Signaldifferenz auf ein als Binärsignal vorgesehenes Anregungssignal. Das Anregungssignal ist hierbei ein Binärsignal mit mehreren Flanken bzw. mit mehreren Sprüngen, wie sie vorangehend genannt sind. Der Schritt des Anlegens des Anregungssignals, der Schritt des Erfassens des Reaktionssignals und/oder der Schritt des Ermitteins der Signaldifferenz können einen Filterungsschritt aufweisen. Alternatively, the signal difference refers to an excitation signal provided as a binary signal. The excitation signal is a binary signal with several edges or with several Jumps, as mentioned above. The step of applying the excitation signal, the step of detecting the response signal and / or the step of determining the signal difference may comprise a filtering step.
Dieser Filterungsschritt entspricht einen Tiefpass- oder Bandpassfiltern des betreffenden Signals, d. h. des Anregungssignals, des Reaktionssignals und/oder der Signaldiffe¬ renz. Das gefilterte Signal weist mehrere diskret oder kon¬ tinuierlich verteilte unterschiedliche Frequenzkomponenten auf, wie es hierin beschrieben ist. Wenn zur Anregung ein Binärsignal mit mehreren Sprüngen oder Flanken verwendet wird, steht eine größere Signalenergie und insbesondere stehen mehrere Sprünge zur Auswertung auf einmal bereit, so dass die Abweichung einen besseren Störsignalabstand haben kann als bei der Verwendung von einzelnen Flanken zur Auswertung. Das Binärsignal weist vorzugsweise eine Periodizität auf, die mehrere einzelne Flanken des Binärsignals umgreift, insbesondere mehr als 2, 4, 16, 64, 256 oder mehr. Wenn die Abweichung als Korrelation von Anregungssignal und Reaktionssignal ermittelt wird, ergibt sich durch die höhere Periodizität der genannte höhere Störabstand. This filtering step corresponds to a low-pass or band-pass filters of the respective signal, that is the excitation signal, the response signal and / or the Signaldiffe ¬ rence. The filtered signal includes a plurality of discrete or continuously distributed kon ¬ different frequency components, as described herein. If a binary signal with several jumps or edges is used for excitation, there is a greater signal energy and in particular several jumps are available for evaluation at once, so that the deviation can have a better signal to noise ratio than when using individual edges for evaluation. The binary signal preferably has a periodicity which encompasses several individual edges of the binary signal, in particular more than 2, 4, 16, 64, 256 or more. If the deviation is determined as a correlation of the excitation signal and the reaction signal, the higher periodicity results in the aforementioned higher signal-to-noise ratio.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Anregungssignal als Binärsignal vorgesehen ist und sich die Signaldifferenz auf dieses Binärsignal bezieht, und nicht nur auf einzelne Flanken des Binärsignals. Das Binärsignal kann ein Rauschsignal sein, insbesondere ein Pseudorauschsignal . Insbesondere kann das Pseudorauschsignal mit einem rückgekoppelten Schieberegister erzeugt werden, das beispielsweise die genannte Periodizität gewährleistet. Ferner ist vorgesehen, dass mindestens 50 %, 70 %, 80 % oder 90 % aller Zeitintervalle zwischen zwei aufei¬ nanderfolgenden Flanken des Binärsignals nicht kleiner als eine erste vorgegebene Zeitdauer ist. Diese Zeitdauer kann in einer beispielhaften Ausführungsform mindestens 1 ys, 10 ys, 100 ys, 0,5 ms, 1 ms, 2 ms, 5 ms oder mehr betragen. Ferner sind die genannten Zeitintervalle vorzugsweise nicht größer als eine vorgegebene weitere Zeitdauer. Die vorgegebene weitere Zeitdauer kann 100 ys, 500 ys, 1 ms, 2 ms, 5 ms, 10 ms, 20 ms oder 25 ms betragen. Die vorgegebene weitere Zeitdauer ist vorzugsweise größer als die erste vorgegebene Zeitdauer. In einer besonderen Ausführungsform trifft dies für im Wesentlichen 100 % aller Zeitintervalle zu, oder für zumindest 20%, 40%, 60%, 80%, 90% oder 95% aller Zeitintervalle. Diese Bedingung kann mit einem rückgekoppelten Schieberegister und einer ggf. nachgeschalteten Puncturing-/Paddingeinrichtung erzeugt werden, wobei die Puncturing-/Paddingeinrichtung Flanken löscht, die in weniger als 0,5 ms nach der vorangehenden Flanke an einem Ausgang des Schieberegisters erscheinen. Ferner kann diese Einrichtung eine Flanke einfügen, wenn statt der vorangehenden Flanke, die das Schieberegister ausgibt, mehr als 20 oder 25 ms vergangen sind. Die Werte 0,5 ms und 25 ms sind lediglich beispielhaft. Statt 0,5 ms können auch Werte von 0,1, 0,2 oder 1 ms verwendet werden. Anstatt des Werts von 25 ms können auch Werte von 15, 20, 25, 30 oder 35 ms verwendet werden. Als Puncturing wird das gezielte Löschen oder Auslassen von einzelnen Impulsen oder von Impulsgruppen bezeichnet. Als Padding wird das gezielte Einfügen einzelner Impulse oder von Impulsgruppen in ein Signal bzw. in eine Impulsfolge bezeichnet. Die Begriffe Puncturing und Padding werden gemäß dem Begriffsinhalt verwendet, den diese Begriffe auf dem Gebiet der Informatik und der diskreten Signalverarbeitung bzw. der Nachrichtentechnik haben. A further embodiment provides that the excitation signal is provided as a binary signal and the signal difference refers to this binary signal, and not only to individual edges of the binary signal. The binary signal may be a noise signal, in particular a pseudo noise signal. In particular, the pseudo noise signal can be generated with a feedback shift register, which ensures, for example, the said periodicity. Further, it is provided that at least 50%, 70%, 80% or 90% of all time intervals between two aufei ¬ nanderfolgenden flanks of the binary signal is not smaller than a first predetermined period of time. This time duration may be at least 1 ys, 10 ys, 100 ys, 0.5 ms, 1 ms, 2 ms, 5 ms or more in an exemplary embodiment. Furthermore, the said time intervals are preferably not greater than a predetermined additional period of time. The predetermined additional period of time may be 100 ys, 500 ys, 1 ms, 2 ms, 5 ms, 10 ms, 20 ms or 25 ms. The predetermined additional period of time is preferably greater than the first predetermined period of time. In a particular embodiment this is true for substantially 100% of all time intervals, or for at least 20%, 40%, 60%, 80%, 90% or 95% of all time intervals. This condition can be generated with a feedback shift register and a possibly downstream puncturing / padding device, wherein the puncturing / padding device clears edges which appear at an output of the shift register in less than 0.5 ms after the preceding edge. Furthermore, this device can insert an edge if more than 20 or 25 ms have elapsed instead of the preceding edge which outputs the shift register. The values 0.5 ms and 25 ms are only examples. Instead of 0.5 ms, values of 0.1, 0.2 or 1 ms can also be used. Instead of the value of 25 ms, values of 15, 20, 25, 30 or 35 ms can also be used. Puncturing is the deliberate deletion or omission of individual pulses or groups of impulses. Padding is the deliberate insertion of individual impulses or groups of impulses into a signal or into a pulse sequence. The terms puncturing and padding are used in accordance with the term content that these terms have in the field of computer science and discrete signal processing or communications engineering.
Das Rauschsignal kann ferner erzeugt werden durch Abrufen einer Wertetabelle, welche die Amplituden oder AuftrittZeitpunkte der Flanken wiedergibt, wobei die Liste zur Erzeugung des Binär¬ signals wiederholt abgerufen werden kann. Die Verwendung eines Schieberegisters ist lediglich beispielhaft, stattdessen können auch Lösungen vorgesehen sein, bei der ein entsprechender Programmcode und ein zugehöriger Prozessor, auf denen dieser abläuft, diese Funktion vorsehen. Durch die genannten Bedingungen für die Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Flanken des Binärsignals wird erreicht, dass die sich ergebende Signaldifferenz besonders aussagekräftig für die Temperatur ist. The noise signal may also be generated by retrieving a look-up table which represents the amplitudes or times of occurrence of the flanks, wherein the list for generating the binary ¬ signal can be repeatedly retrieved. The use of a shift register is merely exemplary; instead, solutions may also be provided in which a corresponding program code and an associated processor on which it runs provide this function. Due to the conditions mentioned for the time intervals between successive edges of the binary signal is achieved that the resulting signal difference is particularly meaningful for the temperature.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Signaldifferenz ermittelt durch Kreuzkorrelation des Anregungssignals und des zugehörigen Reaktionssignals oder umgekehrt. Ferner kann das Reaktionssignal mit einem Referenzsignal korreliert werden, das zumindest eine Signaleigenschaft des Anregungssignals wie¬ dergibt . Das Korrelationsergebnis der Kreuzkorrelation wird beim Schritt des Ermitteins des Temperaturwerts als Signaldifferenz verwendet. Hierbei gibt die Abhängigkeit einen Zusammenhang zwischen Korrelationsergebniswerten und den Temperaturwert wieder. Das Korrelationsergebnis wird insbesondere repräsen¬ tiert durch einen Zeitversatz eines Maximums des Korrelati¬ onsergebnisses zu einem Nullpunkt der Zeitachse, die die Basis der Kreuzkorrelation bildet. Alternativ wird die Amplitude des Maximums des Korrelationsergebnisses als Abweichung verwendet, so dass der Wert des Korrelationsmaximums durch die Abhängigkeit einer bestimmten Temperatur gegenübergestellt ist. Weiterhin kann die Fläche des Korrelationsergebnisses und somit die Leistung als Signaldifferenz verwendet werden, vorzugsweise die Fläche des Korrelationsergebnisses bis zu einem vorgegebenen, maximalen Zeitversatz der Korrelation. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der maximalen Zeitversatz 10, 15, 20, 25 oder 30 ms beträgt, bevorzugt 35, 50 oder 70 ms. Weitere beispielhafte Ausführungsformen sehen einen maximalen Zeitversatz von 1 ys, 10 ys, 50 ys, 100 ys oder 1 ms vor. Zudem können beispielhafte Ausführungsformen einen maximalen Zeitversatz von 100 ms, ls, 2s oder mehr vorsehen. Der maximale Zeitversatz kann sich nach der Ionenmobilität des betreffenden Zellentyps richten und ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass innerhalb des maximalen Zeitversatzes die Relaxation in der Zelle und ins¬ besondere an den Elektroden zu 50, 80 oder 90 % abgeschlossen ist. Bei Zelltypen mit hoher Ionenmobilität bei Normalbedingungen (etwa: bei einer Temperatur von 20°C) ist der Zeitversatz kleiner als bei Zelltypen mit im Vergleich hierzu geringerer Ionenmobilität. Hierbei ist unter anderem relevant, dass die erstgenannte Ionenmobilität größer als die zweitgenannte Io¬ nenmobilität ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Abweichung ermittelt wird durch Erfassen eines Zeitversatzes zwischen dem Anregungssignal (oder einem Zeitpunkt, der dieses kennzeichnet) einerseits und dem zugehörigen Reaktionssignal andererseits. Der Zeitversatz wird beim Schritt des Ermitteins (bzw. Vorsehens) des Temperaturwerts als Abweichung verwendet. Der Zeitversatz kann insbesondere wiedergegeben sein durch eine Zeitkonstante, die sich durch den Schnitt einer Tangente des Reaktionssignals mit der Zeitachse bildet. Die Tangente wird vorzugsweise an einem Zeitpunkt des Reaktionssignals angelegt, der unmittelbar auf eine Flanke des Reaktionssignals folgt. Die Zeitkonstante gibt die Zeitkonstante der Relaxationsantwort wieder. Der Zeitversatz kann ferner wiedergegeben sein durch den Zeitpunkt, an dem das Reaktionssignal zumindest einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt oder un¬ terschreitet, wie im Folgenden dargelegt ist. Der Zeitversatz kann ferner erfasst werden mittels eines Matched-Filters , das gemäß dem Anregungssignal oder einem Referenz-Reaktionssignal ausgebildet ist. Die zeitliche Abweichung gegenüber dem Anregungssignal bzw. dem Referenz-Reaktionssignal, welches eine bestimmte Temperatur wiederspiegeln kann, wird als Abweichung zur Temperaturermittlung verwendet. Die Abweichung gegenüber dem Referenz-Reaktionssignal entspricht der Differenz zwischen der zu erfassenden Zellentemperatur und der bestimmten Temperatur, die von dem Refe- renz-Reaktionssignal repräsentiert wird. In a further embodiment, the signal difference is determined by cross-correlation of the excitation signal and the associated reaction signal or vice versa. Furthermore, the Reaction signal are correlated with a reference signal, which at least one signal property of the excitation signal as ¬ returns. The correlation result of the cross-correlation is used as the signal difference in the step of determining the temperature value. In this case, the dependency indicates a relationship between the correlation result values and the temperature value. The correlation result is particularly repre ¬ advantage by a time offset of a maximum of Korrelati ¬ onsergebnisses to a zero point of the time axis, which forms the basis of the cross-correlation. Alternatively, the amplitude of the maximum of the correlation result is used as a deviation, so that the value of the correlation maximum is offset by the dependence of a specific temperature. Furthermore, the area of the correlation result and thus the power can be used as a signal difference, preferably the area of the correlation result up to a predetermined, maximum time offset of the correlation. In an exemplary embodiment, the maximum time offset is 10, 15, 20, 25 or 30 ms, preferably 35, 50 or 70 ms. Other exemplary embodiments provide a maximum time offset of 1 ys, 10 ys, 50 ys, 100 ys or 1 ms. In addition, exemplary embodiments may provide a maximum time offset of 100 ms, 1s, 2s, or more. The maximum time shift can be determined by the ion mobility of the respective cell type and is preferably designed such that, within the maximum time offset, the relaxation in the cell and into ¬ particular at the electrodes 50, 80 or 90% is finished. For cell types with high ion mobility under normal conditions (such as at a temperature of 20 ° C), the time lag is smaller than for cell types with lesser ion mobility compared to cell types. Here is relevant inter alia, that the first-mentioned ion mobility is greater than the second-mentioned Io ¬ nenmobilität. Furthermore, it can be provided that the deviation is determined by detecting a time offset between the excitation signal (or a time that characterizes it) on the one hand and the associated reaction signal on the other hand. The time offset is at the step of determining the temperature value used as a deviation. The time offset can in particular be represented by a time constant, which is formed by the intersection of a tangent of the reaction signal with the time axis. The tangent is preferably applied at a time of the response signal immediately following an edge of the response signal. The time constant represents the time constant of the relaxation response. The time offset may also be reproduced by the time at which the response signal at least exceeds a predetermined threshold value or un ¬ terschreitet as set forth below. The time offset can also be detected by means of a matched filter, which is designed in accordance with the excitation signal or a reference reaction signal. The time difference with respect to the excitation signal or the reference reaction signal, which can reflect a certain temperature, is used as a deviation to the temperature determination. The deviation from the reference reaction signal corresponds to the difference between the cell temperature to be detected and the particular temperature represented by the reference reaction signal.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Abweichung ermittelt wird durch Vergleichen des Reaktionsergebnisses mit 1, 2 oder mehreren Schwellwerten. Die Schwellwerte entsprechen jeweils einen Amplituden- bzw. Regelwert. Der mindestens eine Zeit¬ versatz zwischen dem Sprung des Anregungssignals und dem Furthermore, it can be provided that the deviation is determined by comparing the reaction result with 1, 2 or more threshold values. The threshold values each correspond to an amplitude or control value. The at least one time ¬ offset between the jump of the excitation signal and the
Überqueren des mindestens einen Schwellwerts durch das zuge¬ hörige Reaktionssignal wird als Signaldifferenz verwendet. Die Schwellwerte geben wieder, wie weit der Relaxationsprozess der Zelle fortgeschritten ist. Der zugehörige Zeitversatz gibt wieder, wie lange der Relaxationsprozess der Zelle benötigt, um einen bestimmten Grad an Vollständigkeit (wiedergegeben durch die Schwellwerte) zu erreichen. In einer besonders einfachen Ausführungsform wird nur einCrossing the at least one threshold value by the added ¬ impaired response signal is used as the signal difference. The thresholds reflect how far the relaxation process of the cell has progressed. The associated time offset reflects how long the relaxation process of the cell takes to reach a certain degree of completeness (represented by the thresholds). In a particularly simple embodiment, only one
Schwellwert verwendet, wobei die Verwendung von zwei unter¬ schiedlichen Schwellwerten oder mehreren Schwellwerten ggf. ein präziseres Ergebnis ermöglichen. Wenn mehrere Schwellwerte verwendet werden, dann ergeben sich mehrere Zeitversätze. Die Zeitversatze (pro Schwellwert ein Zeitversatz) werden einem Temperaturwert gegenübergestellt, so dass die Abhängigkeit einen Schwellwert mehrere Zeitversatze zuordnet. Alternativ kann jeder Zeitversatz einzeln einer Temperatur gegenüber gestellt werden, so dass sich mehrere Abhängigkeiten ergeben. Für jeden Threshold used, the use of two different ¬ thresholds or more thresholds possibly allow a more precise result. If several thresholds used, then there are several time offsets. The time offsets (one time offset per threshold) are compared to a temperature value, so that the dependency assigns a threshold value to several time offsets. Alternatively, each time offset can be individually compared to a temperature, so that there are several dependencies. For each
Schwellwert ergibt sich eine Abhängigkeit. Die so durch mehrere Schwellwerte ermittelten Temperaturwerte können kombiniert werden, beispielsweise durch Mittelwert- oder Medianbildung oder durch Sortieren oder auch mittels eines Best-fit-Anpassungs- verfahren, das den wahrscheinlichsten Temperaturwert den mehreren Zeitversätzen zuordnet. Weiterhin können bei der Verwendung von mehreren Schwellwerten die Schwellwerte unterschiedlichen Auftrittsorten der jeweiligen Temperatur zu- geordnet sein, da beispielsweise die Anodentemperatur eine andere Abhängigkeit von dem Zeitversatz aufweist, als die Kathodentemperatur. Es können dadurch mehrere Abhängigkeiten vorgesehen sein, wobei jede Abhängigkeit für einen bestimmten (anderen) Punkt innerhalb der Zelle beispielsweise für die Anode und für die Kathode, signifikant ist. Threshold results in a dependency. The temperature values thus determined by a plurality of threshold values can be combined, for example by averaging or median formation or by sorting or else by means of a best-fit adaptation method which assigns the most probable temperature value to the plurality of time offsets. Furthermore, when using a plurality of threshold values, the threshold values may be assigned to different occurrence locations of the respective temperature, since, for example, the anode temperature has a different dependence on the time offset than the cathode temperature. There may be several dependencies thereby, with each dependency being significant for a particular (other) point within the cell, for example, for the anode and for the cathode.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Abweichung ermittelt wird durch Integration der Fläche des Reaktionssignals ab dem Zeitpunkt des Sprungs des Anregungssignals. Die Fläche wird beim Schritt des Vorsehens des Temperaturwerts als Abweichung verwendet. Die Integration ist eine zeitliche Integration. Diese kann insbesondere realisiert werden mittels Aufsummieren mehrerer Amplitudenwerte ab dem Zeitpunkt des Sprungs. Die Integration kann beendet werden, wenn das Reaktionssignal einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Die letztgenannte Möglichkeit kann zur Unterdrückung von Rauschsignalen bei geringen Amplituden dienen. Furthermore, it can be provided that the deviation is determined by integration of the area of the reaction signal from the moment of the jump of the excitation signal. The area is used as a deviation in the step of providing the temperature value. The integration is a temporal integration. This can in particular be realized by adding up several amplitude values from the moment of the jump. The integration can be ended when the reaction signal falls below a predetermined threshold. The latter possibility can be used to suppress noise signals at low amplitudes.
Die vorangehend genannten Möglichkeiten zeigen unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten auf, die je nach Anwendungsbereich gewählt werden können. Ferner kann abgewogen werden zwischen besonders einfacher Realisierung und hoher Präzision des Verfahrens. Die vorangehend genannten Möglichkeiten sehen vor, dass zur Erfassung der Abweichung das Reaktionssignal und gegebenenfalls auch das Anregungssignal im Zeitbereich be¬ trachtet wird bzw. werden. Es wird somit der zeitliche Verlauf des Reaktionssignals mit dem zeitlichen Verlauf des Anre- gungssignals (oder einer daraus abgeleiteten Referenz) verglichen. Merkmale, die zum Vergleich der beiden Signale verwendet werden, d. h. die zum Ermitteln der Abweichung verwendet werden, sind hierbei die Steigung des Reaktionssignals, oder Steigungen des Reaktionssignals an verschiedenen Zeitpunkten, Amplitu- denwerte des Reaktionssignals die beispielsweise mit mindestens einem Schwellwert ermittelt werden, Zeitpunkte, an denen das Reaktionssignal bestimmte Merkmale aufweist, etwa eine bestimmte Steigung oder eine bestimmte Amplitude, oder Ähnlichkeiten im Verlauf, die durch Kreuzkorrelation von Anregungssignal und Reaktionssignal ermittelt werden. Anstatt des Anregungssignals kann auch eine Referenz verwendet werden, die zumindest eine Signaleigenschaft des Anregungssignals wiedergibt. Die Sig¬ naleigenschaft ist insbesondere eine Eigenschaft des Anre¬ gungssignals im Zeitbereich oder in Frequenzbereich. The aforementioned possibilities show different possibilities of realization, which can be chosen depending on the field of application. Furthermore, it can be weighed between a particularly simple realization and high precision of the method. The above possibilities provide that for detecting the deviation of the response signal and optionally also the excitation signal in the time domain be ¬ seek is or are. Thus, the time profile of the reaction signal is compared with the time profile of the excitation signal (or a reference derived therefrom). Characteristics which are used to compare the two signals, ie which are used to determine the deviation, are here times of the response signal, or slopes of the reaction signal at different times, amplitude values of the reaction signal which are determined, for example, with at least one threshold in which the response signal has certain characteristics, such as a certain slope or a certain amplitude, or similarities in the course, which are determined by cross-correlation of excitation signal and reaction signal. Instead of the excitation signal, it is also possible to use a reference which reproduces at least one signal property of the excitation signal. The Sig ¬ naleigenschaft is particularly a property of Anre ¬ supply signal in the time domain or in frequency domain.
Eine weitere Möglichkeit ist die Erfassung der Abweichung anhand des Spektrums des Reaktionssignals. Hierbei wird das Reakti¬ onssignal im Frequenzbereich betrachtet. Insbesondere wird das Reaktionssignal mit dem Anregungssignal im Frequenzraum ver- glichen. Another possibility is the detection of the deviation on the basis of the spectrum of the reaction signal. Here, the Reakti ¬ onssignal is considered in the frequency domain. In particular, the reaction signal is compared with the excitation signal in the frequency domain.
Eine weitere Ausführungsform sieht daher vor, dass die Abweichung ermittelt wird durch Vergleichen eines Pegels mindestens einer Frequenzkomponente des Reaktionssignals mit einem Pegel min- destens einer Frequenzkomponente des Anregungssignals der gleichen Frequenz. Die Abweichung ergibt sich aus dem Resultat des Vergleichs der Pegel der Frequenzkomponenten. Hierbei wird ein Teil des Spektrums der beiden Signale (Anregungssignal und Reaktionssignal) herausgegriffen und die jeweiligen Pegel werden miteinander verglichen. Hierbei wird entweder nur eine einzelne Frequenz des Reaktionssignals und des Anregungssignals be¬ trachtet oder es wird ein Frequenzbereich des Reaktionssignals mit einem entsprechenden Frequenzbereich des Anregungssignals verglichen. Es werden insbesondere Leistungen des Anregungs¬ signals und des Reaktionssignals verglichen, die diese für eine bestimmte Frequenz oder für einen bestimmten Frequenzbereich (oder für mehrere Frequenzbereiche) aufweisen. Es können auch einzelne Frequenzkomponenten für mehrere, einzelne Frequenzen des Anregungssignals und des Reaktionssignals verglichen werden. Mit Pegel wird insbesondere die Leistung des Signals für die Frequenz oder für den Frequenzbereich bezeichnet, anhand dessen die beiden Signale miteinander verglichen werden. Die genannte Ausführungsform vergleicht eine Frequenzkomponente (oder eine Menge von Frequenzkomponenten) des Reaktionssignals mit einer Frequenzkomponente oder einer Menge von Frequenzkomponenten des Reaktionssignals. Anstatt des Vergleichs mit den Frequenz¬ komponenten des Anregungssignals kann auch mit Referenzwerten vergleichen werden, die Eigenschaften des Spektrums des Anregungssignals wiedergeben. A further embodiment therefore provides that the deviation is determined by comparing a level of at least one frequency component of the reaction signal with a level of at least one frequency component of the excitation signal of the same frequency. The deviation results from the result of the comparison of the levels of the frequency components. In this case, a part of the spectrum of the two signals (excitation signal and reaction signal) is picked out and the respective levels are compared with each other. In this case, only a single frequency of the response signal and the excitation signal will either be ¬ seeks or there will be a frequency range of the response signal with a corresponding frequency range of the excitation signal compared. In particular, powers of the excitation signal and of the reaction signal are compared which have these for a specific frequency or for a certain frequency range (or for a plurality of frequency ranges). It is also possible to compare individual frequency components for a plurality of individual frequencies of the excitation signal and of the reaction signal. In particular, level means the power of the signal for the frequency or for the frequency range, by means of which the two signals are compared with one another. The mentioned embodiment compares a frequency component (or an amount of frequency components) of the response signal with a frequency component or an amount of frequency components of the response signal. Instead of comparing the frequency ¬ components of the excitation signal can also be compared with reference values, reflecting the characteristics of the spectrum of the excitation signal.
Eine weitere Möglichkeit ist es, zwei Frequenzkomponenten des Reaktionssignals in Beziehung zueinander zu setzen, um daraus die Abweichung zu ermitteln. (Da das Reaktionssignal die unmit¬ telbare Folge des Anregungssignals ist, wird bei diesem Vergleich indirekt auch das Anregungssignal berücksichtigt, so dass die Abweichung der beiden Signale betrachtet wird, auch wenn nur das Spektrum des Reaktionssignals betrachtet wird.) Die Abweichung wird durch Erfassen des Pegel- oder Leistungsunterschiedes von Frequenzkomponenten des Reaktionssignals ermittelt. Dies be¬ trifft insbesondere zwei oder auch mehrere verschiedene Fre¬ quenzen oder Frequenzbereiche des Reaktionssignals. Die Fre¬ quenzkomponenten, deren Pegelunterschiede erfasst werden, weisen unterschiedliche Frequenzen auf. Es wird der Pegelun¬ terschied für bestimmte Frequenzkomponenten des Reaktions¬ signals mit einem entsprechenden Pegelunterschied der Fre¬ quenzkomponenten dieser Frequenzen im Anregungssignal verglichen (oder mit Werten, die Eigenschaften dieser Frequenz- komponenten des Anregungssignals oder auch entsprechende Re¬ ferenzen wiedergeben) . Da die Pegel und die Pegelunterschiede der Frequenzkomponenten im Anregungssignal bekannt sind, kann dieses Vergleichen auch vorgesehen werden durch Betrachten des Pegelunterschieds des Reaktionssignals alleine. Another possibility is to relate two frequency components of the reaction signal to one another in order to determine the deviation therefrom. (Since the reaction signal is UNMIT ¬ nent consequence of the excitation signal and the excitation signal so that the deviation of the two signals is considered, even when only the spectrum of the response signal is considered is considered in this comparison indirectly.) The deviation of the by detecting Level or power difference determined by frequency components of the reaction signal. This be ¬ particular meets two or more different fre ¬ frequencies or frequency ranges of the reaction signal. The Fre ¬ quenzkomponenten whose level differences are detected, have different frequencies. It is the Pegelun ¬ terschied for certain frequency components of the reaction ¬ signal with a corresponding level difference of the Fre ¬ quenzkomponenten of these frequencies in the excitation signal is compared (or with values, the characteristics of these frequency components of the excitation signal or corresponding Re ¬ preferences reflect). Since the levels and the level differences of the frequency components in the excitation signal are known, this can Comparisons may also be made by looking at the level difference of the response signal alone.
Ferner kann der Spektralverlauf des Reaktionssignals auch auf andere Weise ausgewertet werden, beispielsweise durch Ver¬ gleichen mit Spektrumsverläufen, die bestimmten Temperaturen zugeordnet sind. Bei der größten Ähnlichkeit des Spektrums des Reaktionssignals mit einem der Spektren, die Temperaturen zugeordnet sind, wird das Spektrum mit der größten Ähnlichkeit zum Spektrum des Reaktionssignals ermittelt und die zugehörige, damit verknüpfte Temperatur wird als Temperaturwert vorgesehen. Als Maß der Ähnlichkeit kann mindestens ein Korrelationsergebnis verwendet werden, eine Differenz oder eine Kombination mehrerer Differenzen, oder auch Ergebnisse von Algorithmen zur best- möglichen Anpassung oder eine Methode der kleinsten Fehlerquadrate verwendet werden. Furthermore, the spectral course of the reaction signal can also be evaluated in other ways, for example by comparison with spectrum profiles which are assigned to specific temperatures. With the greatest similarity of the spectrum of the reaction signal with one of the spectra, which are associated with temperatures, the spectrum with the greatest similarity to the spectrum of the reaction signal is determined and the associated, associated temperature is provided as a temperature value. As a measure of the similarity, at least one correlation result can be used, a difference or a combination of several differences, or even results of algorithms for the best possible adaptation or a method of least squares can be used.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Anregungssignal über mindestens eine Leitung angelegt. Über die Leitung fließt auch mindestens ein Ausgleichsstrom zum Ladungsausgleich zwischen den Zellen. Die Leitung erhält damit eine doppelte Funktion, wodurch sich die Verkabelung deutlich verringert, beispielsweise im Vergleich zu Batterien, in denen jede Zelle oder einige Zellen einen Temperatursensor aufweisen, dessen Messsignale getrennt zu übertragen sind. Der Ausgleichsstrom kann von einer Zelle abfließen oder dieser zugeführt werden, beispielsweise ausgehend von einer zentralen Stromsenke oder Stromquelle. Alternativ oder in Kombination hierzu kann der Ausgleichsstrom über die Leitung, über welche auch das Anre- gungssignal angelegt wird, zwischen verschiedenen Zellen fließen. Eine weitere Möglichkeit ist es, das Reaktionssignal über eine Leitung zu übertragen, über die auch der Ausgleichsstrom fließt. Insbesondere kann die Leitung, über die das Reaktionssignal übertragen wird, auch dazu verwendet werden, das Anregungssignal anzulegen. Diese Leitung entspricht vorzugs¬ weise der Leitung, über die auch der mindestens eine Aus¬ gleichsstrom fließt. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Anregungssignal erzeugt wird mittels einer Endstufeneinrichtung, die auch den Ausgleichsstrom zum Ladungsausgleich zwischen den Zellen erzeugt. Die Endstufeneinrichtung erzeugt ein sich änderndes Strom- oder Spannungssignal, wobei die Änderung dem hier be¬ schriebenen Anregungssignal entspricht. Die Endstufenein¬ richtung kann elektronische Schalter oder (elektronisch) veränderliche Widerstände umfassen, insbesondere Transistoren, um den Ausgleichsstrom sowie das Anregungssignal zu erzeugen. Somit weist auch eine derartige Endstufeneinrichtung eine doppelte Funktion auf, wie auch die vorangehend erläuterte Leitung. Die Endstufeneinrichtung kann von einer Signalquelle angesteuert werden, die ein Signal erzeugt, das in der End¬ stufeneinrichtung zum Anregungssignal umgewandelt wird. Ferner kann die Signalquelle ein Steuersignal erzeugen, dass von der Endstufeneinrichtung in den Ausgleichsstrom gewandelt wird. Die Endstufeneinrichtung kann in dem Signalgenerator integriert sein. Der Signalgenerator kann insbesondere von einem Mikroprozessor vorgesehen sein, auf dem ein entsprechendes Programm abläuft, das die hier beschriebenen Funktionen realisiert, insbesondere das Erzeugen des Ausgleichsstroms und das Erzeugen des Anregungssignals. According to a further embodiment, the excitation signal is applied via at least one line. At least one equalizing current flows through the line for charge equalization between the cells. The cable thus has a dual function, which significantly reduces the wiring, for example, compared to batteries in which each cell or some cells have a temperature sensor whose measurement signals are to be transmitted separately. The equalizing current can flow away from or be supplied to a cell, for example, starting from a central current sink or current source. Alternatively or in combination with this, the compensation current can flow between different cells via the line via which the excitation signal is also applied. Another possibility is to transmit the reaction signal via a line through which the compensation current flows. In particular, the line via which the reaction signal is transmitted can also be used to apply the excitation signal. This line corresponds preference ¬, the line through which also flows from at least one ¬ DC. A further embodiment provides that the excitation signal is generated by means of an output stage device, which also generates the compensation current for charge equalization between the cells. The output stage device generates a changing current or voltage signal, the change corresponding to the here described ¬ stimulation signal. The output stage device may comprise electronic switches or (electronically) variable resistors, in particular transistors, in order to generate the compensation current as well as the excitation signal. Thus, such a power amplifier device has a dual function, as well as the previously explained line. The power amplifier means may be driven by a signal source which generates a signal which is converted to the excitation signal in the end ¬ stage means. Furthermore, the signal source can generate a control signal that is converted by the output stage device into the compensation current. The output stage device can be integrated in the signal generator. The signal generator may in particular be provided by a microprocessor on which runs a corresponding program which realizes the functions described here, in particular the generation of the compensation current and the generation of the excitation signal.
Als Anregungssignal kann ferner eine Änderung einer Last be- trachtet werden, die von der Batterie betrieben wird. Bei¬ spielsweise ein Zuschalten (oder ein Ändern des angeforderten Stroms) einer Last kann einen Sprung, insbesondere ein As an excitation signal, a change in a load operated by the battery can be further considered. In ¬ a switching play as (or changing the requested stream) of a load can make a jump, especially a
Stromsprung erzeugen. Als Last kann hierbei eine Komponente des Bordnetzes oder allgemein eine elektrische Last des Fahrzeugs (insbesondere eines wie hier offenbarten Kraftfahrzeugs) be¬ zeichnet werden, die von Zellen der Batterie versorgt wird. Der sich ergebende Spannungssprung entspricht dann dem Reakti¬ onssignal. Auf diese Weise kann auf einen zusätzlichen Sig¬ nalgenerator verzichtet werden, da die Strom- oder Span- nungssprünge von Lasten überwacht werden und als Anregungssignal verwendet werden, um diese mit dem sich ergebenden Reaktionssignal zu vergleichen. Mit anderen Worten kann eine veränderliche Last als Stromgenerator zur Erzeugung des Anre- gungssignals betrachtet werden. Das Anregungssignal kann mittels eines Stromsensors zur Erfassung des Zellen- oder Batteriestroms ermittelt werden. Das Reaktionssignal kann als Veränderung (en) des Potentials einer oder mehrerer Zellen (jeweils) erfasst werden. Das Anregungssignal kann ferner als Spannungsänderung vorgesehen werden, dass von einer Änderung einer Last stammt, die von der Batterie bzw. den Zellen betrieben wird. Das Reaktionssignal entspricht der sich ergebenden Änderung des Stroms, der durch die mindestens eine Zelle fließt. Generate current jump. As a load component of the electrical system or in general an electrical load of the vehicle can be ¬ be distinguished here (motor vehicle in particular a as disclosed herein), which is supplied from cells of the battery. The resulting voltage step then corresponds to the Reakti ¬ onssignal. In this way ¬ nalgenerator possible to dispense with an additional Sig, as the current or voltage jumps are monitored by loads and are used as excitation signal to compare these with the resulting reaction signal. In other words, a variable load can be used as a current generator to generate the stimulus. be considered transmission signal. The excitation signal can be determined by means of a current sensor for detecting the cell or battery current. The response signal may be detected as a change (s) in the potential of one or more cells (each). The excitation signal may also be provided as a voltage change resulting from a change in a load being operated by the battery or cells. The response signal corresponds to the resulting change in the current flowing through the at least one cell.
Es kann somit vorgesehen sein, dass das Anregungssignal durch Änderungen der Lastverhältnisse im Bordnetz, das an die Zellen angeschlossen ist, bedingt sind, wobei die Änderungen durch Steuerungen oder Regelungen außerhalb des hier vorgeschlagenen Verfahrens auftreten, wie vorangehend beschrieben ist. Das Anregungssignal wird daher (passiv) überwacht und zur hier beschriebenen Temperaturerfassung verwendet. It can thus be provided that the excitation signal is conditioned by changes in the load conditions in the electrical system which is connected to the cells, the changes occurring through controls or regulations outside the method proposed here, as described above. The excitation signal is therefore (passively) monitored and used for the temperature detection described here.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Änderungen der Lastverhältnisse im Bordnetz gezielt durch das hier beschriebene Verfahren hervorgerufen werden. Das Anlegen des Anregungssignals kann daher vorgesehen werden, indem gezielt zumindest eine Last oder ein Verbraucher im Bordnetz direkt oder indirekt zu einer Änderung veranlasst wird. In diesem Fall wird ein Steuersignal abgegeben, das das Anregungssignal wiedergibt oder zumindest einen Zeitpunkt, an dem das Anregungssignal auftritt bzw. zumindest einen Sprung oder Impuls aufweist. Das Steuersignal kann von dem hier beschriebenen Signalgenerator abgegeben werden. Das Steuersignal wird von einer Steuerung oder Regelung umgesetzt, das zumindest einen Verbraucher oder Last ansteuert, der bzw. die von den Zellen versorgt wird, deren Temperatur zu erfassen ist. Diese Steuerung oder Regelung kann beispielsweise von einer zentralen Steuerungseinheit umgesetzt werden. Als Beispiel kann eine elektrische Heizung an- und/oder ausge- schaltet werden, wobei dieses Schalten das Anregungssignal erzeugt, welches auf die Zellen wirkt. Wenn ein Sollwert vorgesehen ist, mit dem die Last oder der Verbraucher angesteuert werden soll, wobei der Sollwert etwa die Leistung oder den Strom oder einen anderen Betriebsparameter wiedergibt, kann vorgesehen sein, dass dieser Sollwert gemäß einem Anregungssignal wie es hier beschrieben ist, abgeändert wird, und die Last oder der Verbraucher mit dem abgeänderten Sollwert angesteuert wird. Vorzugsweise weicht der abgeänderte Sollwert nicht mehr als 50 %, 20 %, 10 oder vorzugsweiseHowever, it can also be provided that changes in the load conditions in the electrical system are specifically caused by the method described here. The application of the excitation signal can therefore be provided by specifically directing at least one load or a consumer in the electrical system directly or indirectly to a change. In this case, a control signal is output, which reproduces the excitation signal or at least a time at which the excitation signal occurs or has at least one jump or pulse. The control signal may be output from the signal generator described herein. The control signal is implemented by a controller which controls at least one load or load supplied by the cells whose temperature is to be detected. This control or regulation can be implemented, for example, by a central control unit. As an example, an electric heater can be switched on and / or off, this switching generating the excitation signal which acts on the cells. If a setpoint is provided, with which the load or the consumer is to be controlled, wherein the setpoint represents, for example, the power or the current or another operating parameter, it can be provided that this setpoint is modified according to an excitation signal as described here , and the load or the consumer is driven with the modified setpoint. Preferably, the modified setpoint does not deviate more than 50%, 20%, 10 or preferably
2 % oder 1 % von dem vorgegebenen Sollwert ab. Diese Abweichung bezieht sich insbesondere auf Sollwerte, die über ein Zeitfenster gemittelt werden. So kann beispielsweise ein kurzer Impuls oder eine Gruppe von Impulsen vorgesehen sein, mit denen ein vorgegebener Sollwert moduliert wird, wobei der Verbraucher bzw. die Last mit dem modulierten Sollwert betrieben wird. Im Falle einer elektrischen Heizung würde eine Pulsmodulation den Betrieb der Heizung nur unwesentlich ändern, sofern die Pulsmodulation die Heizung mit einer Leistung ansteuert, die im Wesentlichen (d.h. mit einer Abweichung wie oben genannt) der vorgegebenen Leistung entspricht . 2% or 1% of the specified value. This deviation relates in particular to nominal values which are averaged over a time window. Thus, for example, a short pulse or a group of pulses may be provided, with which a predetermined setpoint is modulated, wherein the load or the load is operated with the modulated setpoint. In the case of electrical heating, pulse modulation would only insignificantly change the operation of the heater, as long as the pulse modulation drives the heater at a power that substantially (i.e., with a deviation as mentioned above) corresponds to the predetermined power.
Auch kann zwischen aufeinander folgenden Schritten des Anlegens des Anregungssignals ein MindestZeitdauer vorgesehen sein, die insbesondere ein Vielfaches der Dauer des Anlegens ist, etwa ein Vielfaches von mindestens 10 , 20, 50, 100 oder 1000. Dadurch würde auch bei Abweichungen von nicht mehr als 50% oder 20% während dem Anlegen des Anregungssignales der Betrieb der Last nicht we¬ sentlich geändert werden. Auch eine Änderung des vorgegebenen Sollwerts von 50 % oder mehr würde nicht merklich den Betrieb des Last ändern, wenn diese Änderung nur eine Zeitdauer andauert, die ein Bruchteil der Zeitdauer ist, in der sich die Änderung wiederholt und das Anregungssignal erneut angelegt wird. Also, between successive steps of application of the excitation signal, a minimum period of time may be provided, which is in particular a multiple of the duration of the application, for example a multiple of at least 10, 20, 50, 100 or 1000. As a result, even with deviations of not more than 50 % or 20% during the application of the excitation signal, the operation of the load are not changed we ¬ sentlich. Also, a change of the predetermined target value of 50% or more would not appreciably change the operation of the load if this change lasts only for a period of time which is a fraction of the time period in which the change is repeated and the excitation signal is reapplied.
Als Last oder Verbraucher, deren vorgegebener Sollwert zum Anlegen des Anregungssignals geändert wird, eignen sich Lasten und Verbraucher, deren Betrieb durch die Änderung gemäß demAs a load or consumer whose predetermined setpoint is changed to apply the excitation signal, loads and consumers whose operation by the change in accordance with the
Anregungssignal nicht wesentlich beeinflusst wird. Als Lasten und Verbraucher eignen sich zahlreiche elektrische Verbraucher, beispielsweise eine elektrische Heizung, elektromechanische Aktuatoren, elektrische Beleuchtung oder andere Komponenten. Vorzugsweise werden als Last Komponenten verwendet, die bei Fehlfunktion nicht unmittelbare zu Schaden führen können. Ferner werden vorzugsweise Komponenten als Last verwendet, deren Betrieb durch einen Impuls in der Ansteuerung nicht dauerhaft oder temporär gestört wird. Im Falle von Fahrzeugen eignen sich als Last eine elektrische Heizung, Aktuatoren zur Bedienung von Komforteinheiten wie elektrisch verstellbare Sitze und ins¬ besondere träge Aktuatoren, die bei einer Ansteuerung im Bereich von 100, 50, 10, 5 oder 1 ms keine wesentliche mechanischeExcitation signal is not significantly affected. Loads and consumers are numerous electrical consumers, such as an electric heater, electromechanical Actuators, electric lighting or other components. Preferably, components are used as the load, which can not directly cause damage in case of malfunction. Further, components are preferably used as a load whose operation is not permanently or temporarily disturbed by a pulse in the control. In the case of vehicles are suitable as a load, an electric heater, actuators for operating comfort units such as electrically adjustable seats and ins ¬ particular sluggish actuators, which in a control in the range of 100, 50, 10, 5 or 1 ms no significant mechanical
Veränderung bewirken, die Innenbeleuchtung, ein elektrischer Traktionsantrieb, oder andere Lasten, insbesondere mit einem trägen Reaktionsverhalten, deren Betrieb bei Änderungen im genannten Millisekundenbereich im Wesentlichen unverändert bleibt. Die Trägheit kann sich bei Aktuatoren durch Massen ergeben, die von diesen bewegt werden, bei elektrischen Temperierungselementen (etwa eine elektrische Heizung) durch Wärmekapazitäten ergeben, die mit diesen gekoppelt sind. Die Lasten weisen vorzugsweise eine Trägheit im Ansprechverhalten auf, die eine größere Zeitkonstante aufweist, als die Dauer des Anlegens des Anregungssignals bzw. als die Dauer von Impulsen im Anregungssignal . Change effect, the interior lighting, an electric traction drive, or other loads, in particular with a sluggish reaction behavior, the operation of which remains essentially unchanged for changes in the millisecond range. The inertia can result in actuators by masses, which are moved by these result in electrical Temperierungselementen (such as an electric heater) by heat capacities, which are coupled with these. The loads preferably have an inertia in the response which has a larger time constant than the duration of the application of the excitation signal or as the duration of pulses in the excitation signal.
Die Ermittlungsvorrichtung kann einen Ausgang für ein Signal aufweisen, das die Änderung des Sollwerts (und somit Merkmale des Anregungssignals) oder zumindest den Zeitpunkt der Änderung wiedergibt. Der Ausgang ist eingerichtet, an ein Modul, das die Steuerung oder Regelung der Last realisiert, angeschlossen zu werden. Der Ausgang kann eingerichtet sein, an einen Datenbus wie etwa einen CAN-Bus angeschlossen zu werden. Der vorangehend beschriebene Ausgang kann in zumindest einem weiteren Ausgang der Ermittlungsvorrichtung integriert sein. Die Ausgänge können als ein gemeinsames körperliches Element vorgesehen sein, etwa eine Steckbuchse oder eine andere elektromechanische Kontakteinheit. The determining device may have an output for a signal that reflects the change of the setpoint (and thus characteristics of the excitation signal) or at least the time of the change. The output is designed to be connected to a module that implements the control or regulation of the load. The output may be configured to be connected to a data bus, such as a CAN bus. The above-described output can be integrated in at least one further output of the determination device. The outputs may be provided as a common physical element, such as a socket or other electromechanical contact unit.
Es kann ein gemeinsames Anregungssignal an mehrere oder an alle Zellen angelegt werden, während mehrere Reaktionssignale jeweils an einer oder an mehreren Zellen individuell erfasst werden. Den zellenspezifischen Reaktionssignalen wird jeweils das gemeinsame Anregungssignal (oder entsprechende Referenzen) ge¬ genübergestellt. Es kann somit ein Signalgenerator vorgesehen sein, der für alle oder für eine Untergruppe der Zellen ein gemeinsames Anregungssignal erzeugt. It is possible to apply a common excitation signal to several or to all cells, while several reaction signals are detected individually at one or more cells. The cell specific response signals is in each case the common excitation signal (or corresponding references) ge ¬ genübergestellt. It can thus be provided a signal generator which generates a common excitation signal for all or for a subset of the cells.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Ermittlungsvorrichtung zur Ermittlung einer Temperatur mindestens einer Zelle einer Batterie vorgeschlagen. Die Temperatur, sowie die Zelle und die Batterie entsprechen den jeweiligen Größen bzw. Komponenten des hier beschriebenen Verfahrens. Die Ermittlungsvorrichtung umfasst einen Signalgenerator, insbesondere den hier beschriebenen Signalgenerator. Der Signalgenerator ist eingerichtet zur Erzeugung eines Anregungssignals, insbesondere des hier anhand des Verfahrens beschriebenen Anregungssignals. Das Anregungssignal, zu dessen Erzeugung der Signalgenerator eingerichtet ist, weißt mehrere diskret oder kontinuierlich verteilte unterschiedliche Frequenzkomponenten auf. Die Fre¬ quenzkomponenten entsprechen insbesondere den anhand des Verfahrens beschriebenen Frequenzkomponenten. According to a further aspect, a determination device for determining a temperature of at least one cell of a battery is proposed. The temperature, as well as the cell and the battery correspond to the respective sizes or components of the method described here. The determination device comprises a signal generator, in particular the signal generator described here. The signal generator is set up to generate an excitation signal, in particular of the excitation signal described here with reference to the method. The excitation signal, for the generation of which the signal generator is set up, has several discrete or continuously distributed different frequency components. The Fre ¬ quenzkomponenten correspond in particular to the frequency components described by the method.
Eine Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung der Ermittlungsvorrichtung ist eingerichtet zum Erfassen eines Reaktions¬ signals, das von der Zelle erzeugt wird. Dieses Reaktionssignal, zu dessen Erfassung die Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung eingerichtet ist, entspricht insbesondere dem hier anhand des Verfahrens beschriebenen Reaktionssignals. A response signal detecting means of said determination device is adapted for detecting a reaction ¬ signal generated by the cell. This reaction signal, for the detection of which the reaction signal detection device is set up, corresponds in particular to the reaction signal described here with reference to the method.
Eine Abweichung-Ermittlungseinrichtung der Ermittlungsvor- richtung ist eingerichtet zur Ermittlung einer Abweichung zwischen dem Anregungssignal und dem Reaktionssignal. Die Abweichung, zu dessen Ermittlung die Abweichung-Ermittlungseinrichtung eingerichtet ist, entspricht insbesondere der Ab¬ weichung, wie sie anhand des hier beschriebenen Verfahrens verwendet wird. A deviation determination device of the determination device is set up to determine a deviation between the excitation signal and the reaction signal. The deviation, based on the actual deviation determining means is adapted in particular corresponds to the deviation from ¬, as used with reference to the method described here.
Die Ermittlungsvorrichtung umfasst eine Abbildungseinrichtung, die der Abweichung-Ermittlungseinrichtung nachgeschaltet ist. Die Abbildungseinrichtung sieht die Abbildung vor, wie sie hier anhand des Verfahrens beschrieben wird. Die Abbildungsein¬ richtung ist mit mindestens einer vorgegebenen, für die Zellen typischen Abhängigkeit zwischen Signaldifferenzen und Tempe- raturwerten ausgestattet. The determination device comprises an imaging device, which is connected downstream of the deviation determination device. The imaging device provides the image as described herein with reference to the method. The imaging device is equipped with at least one predetermined dependency, typical for the cells, between signal differences and temperature values.
Schließlich umfasst die Ermittlungsvorrichtung eine Ausgabeschnittstelle, die der Abbildungseinrichtung nachgeschaltet ist. Die Ausgabeschnittstelle ist zur Ausgabe eines Tempera- turwertes eingerichtet, insbesondere in Form eines elektrischen Signals, etwa in Form eines Digitalsignals. Finally, the determining device comprises an output interface, which is connected downstream of the imaging device. The output interface is set up to output a temperature value, in particular in the form of an electrical signal, for example in the form of a digital signal.
Der Signalgenerator kann zur Ausgabe eines einzelnen Sprungsignals eingerichtet sein, beispielsweise in Form eines The signal generator may be configured to output a single jump signal, for example in the form of a
Kippschalters, oder kann eine binäre, ternäre, amplituden¬ diskrete oder amplitudenkontinuierliche Rauschquelle sein, insbesondere eine Pseudorauschen-Quelle, beispielsweise ein rückgekoppeltes Schieberegister oder ein entsprechendes Toggle switch, or may be a binary, ternary, amplitude ¬ discrete or amplitude continuous noise source, in particular a pseudo noise source, such as a feedback shift register or a corresponding
Äquivalent in Form eines Computerprogramms, welches auf einen Mikroprozessor abläuft. Equivalent in the form of a computer program which runs on a microprocessor.
Die Abweichung-Ermittlungseinrichtung kann einen Korrelator aufweisen, der insbesondere eingerichtet ist zur Kreuzkorre¬ lation des Anregungssignals mit dem zugehörigen Reaktionssignal. Ferner kann die Abweichung-Ermittlungseinrichtung eine Zeiterfassungseinheit aufweisen zur Erfassung eines Zeitversatzes, wie es hier im Rahmen des Verfahrens beschrieben ist. Zudem kann die Signaldifferenz-Ermittlungseinrichtung einen Komparator oder mehrere Komparatoren aufweisen, die einen Schwellwert- eingang haben oder die mehrere Schwellwerteingänge haben. Die Schwellwerte des Komparators entsprechen den hier beschriebenen Schwellwerten, und können innerhalb des Komparators gespeichert sein oder in einem Speicher, der mit dem Komparator verbunden ist . Ferner kann die Abweichung-Ermittlungseinrichtung einen Integrator aufweisen, wobei in einem einfachen Fall der Komparator als zeitdiskretes Addiererelement vorgesehen sein kann, welches in einem Speicher neu hinzukommende Werte zu einer Summe hinzuaddiert. Die Summe entspricht dem Integral und insbesondere der Fläche des Reaktionssignals, wenn das Reaktionssignal dem Integrator zugeführt wird. Zudem kann die Abweichung-Ermittlungseinrichtung im Frequenzbereich arbeiten und beispielsweise eine Fourier-Trans¬ formationseinheit aufweisen. Die Abweichung-Ermittlungseinrichtung kann insbesondere einzelne Frequenzkomponenten des Reaktionssignals und/oder des Anregungssignals miteinander vergleichen, wobei sich die Frequenzkomponenten auf mindestens eine diskrete Frequenz oder auf mindestens einen Frequenzbereich beziehen. Ferner kann die Abweichung-Ermittlungseinrichtung eine Subtraktionseinheit umfassen, die zur Erfassung des hier beschriebenen Pegelunterschiedes eingerichtet ist. The deviation detection means may comprise a correlator which is particularly adapted for Kreuzkorre ¬ lation of the excitation signal to the associated reaction signal. Furthermore, the deviation determination device can have a time detection unit for detecting a time offset, as described here in the context of the method. In addition, the signal difference determination device can have a comparator or a plurality of comparators which have a threshold value input or which have a plurality of threshold value inputs. The thresholds of the comparator correspond to the thresholds described herein, and may be stored within the comparator or in a memory connected to the comparator. Furthermore, the deviation determination device may comprise an integrator, wherein in a simple case the comparator may be provided as a time-discrete adder element which adds new values to a sum in a memory added. The sum corresponds to the integral and in particular the area of the reaction signal when the response signal is supplied to the integrator. In addition, the deviation detecting device can operate in the frequency domain and have for example a Fourier transform ¬ formation unit. In particular, the deviation determination device can compare individual frequency components of the reaction signal and / or of the excitation signal with one another, wherein the frequency components relate to at least one discrete frequency or to at least one frequency range. Furthermore, the deviation determination device may comprise a subtraction unit which is set up to detect the level difference described here.
Die Abweichung-Ermittlungseinrichtung sowie der Signalgenerator können insbesondere als Mikroprozessor vorgesehen sein, auf dem ein Programm zur Realisierung der Funktionen abläuft. Zur Abgabe von Signalen weist eine Digital/Analog-Wandlereinheit auf. Zur Aufnahme von Signalen, beispielsweise zur Erfassung des The deviation determination device and the signal generator can be provided, in particular, as a microprocessor on which a program for realizing the functions runs. For the delivery of signals has a digital / analog converter unit. For recording signals, for example for recording the
Reaktionssignals oder auch des Anregungssignals kann der Mikroprozessor einen Analog/Digital-Wandler aufweisen. Reaction signal or the excitation signal, the microprocessor may comprise an analog / digital converter.
Schließlich kann die Abweichung-Ermittlungseinrichtung und/oder die Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung oder auch der Signalgenerator einen Tiefpass oder einen Bandpass aufweisen. In diesem Fall ist der Tiefpass bzw. der Bandpass ein Teil der Ermittlungseinrichtung bzw. des Signalgenerators und gibt das Reaktionssignal, das Anregungssignal und/oder die Abweichung ab. Finally, the deviation detection device and / or the reaction signal detection device or also the signal generator may have a low-pass or a bandpass. In this case, the low pass or the bandpass is a part of the detection device or the signal generator and outputs the reaction signal, the excitation signal and / or the deviation.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Ermitt¬ lungsvorrichtung eine Ladungsausgleichseinrichtung. Die Ladungsausgleichseinrichtung weist eine Endstufeneinrichtung auf, die zum Erzeugen eines Ausgleichsstroms für die mindestens eine Zelle eingerichtet ist. Der Ausgleichsstrom bzw. die Endstu- feneinrichtung entspricht dem Ausgleichsstrom bzw . der Endstufe, wie sie hier anhand des Verfahrens beschrieben ist. Der Sig¬ nalgenerator ist mit der Endstufeneinrichtung ansteuernd verbunden. In einer spezifischen Ausführungsform dient der Signalgenerator auch zur Erzeugung des Ausgleichssignals, in denen der Signalgenerator eingerichtet ist zur Abgabe eines Steuersignals, um die Endstufeneinrichtung des Ausgleichstroms anzusteuern. Die Endstufeneinrichtung umfasst einen elektronischen Schalter, einen Transistor oder Ähnliches und kann insbesondere den abgegebenen Strom gesteuert ändern und ins¬ besondere zwischen zwei Pegeln schalten. Die Endstufeneinrichtung oder der Signalgenerator kann auch in einem In one embodiment of the method Determined ¬ averaging device comprises a charge compensation device. The charge balancing device has an output stage device that is set up to generate a compensation current for the at least one cell. The equalizing current or the final stage device corresponds to the equalizing current or. the final stage, as described here by the method. The Sig ¬ nalgenerator is driving with the output stage device connected. In a specific embodiment, the signal generator also serves to generate the compensation signal in which the signal generator is set up to deliver a control signal in order to drive the output stage device of the compensation current. The power amplifier device comprises an electronic switch, a transistor or the like, and may in particular be controlled to change the output current and turn into ¬ particular between two levels. The power amplifier or the signal generator can also in one
DC/DC-Wandler vorgesehen sein, der einen Ausgang aufweist, welcher mit den Zellen der Batterie direkt oder auch indirekt verbunden ist und der insbesondere eingerichtet ist, Strom und/oder das Anregungssignal an die Zellen abzugeben. Die Endstufeneinrichtung kann eine Ausgangsstufe des DC/DC-Wandlers sein, die mit dem Ausgang des DC/DC-Wandlers verbunden ist. DC / DC converter may be provided, which has an output which is connected directly or indirectly to the cells of the battery and which is in particular adapted to deliver current and / or the excitation signal to the cells. The output stage device may be an output stage of the DC / DC converter, which is connected to the output of the DC / DC converter.
Eine Ausführungsform der Ermittlungsvorrichtung sieht vor, dass diese ferner mindestens eine Leitung oder Messschnittstelle umfasst. Über diese Leitung oder Messschnittstelle ist die mindestens eine Zelle mit dem Signalgenerator bzw. mit derAn embodiment of the determining device provides that it further comprises at least one line or measuring interface. About this line or measuring interface is the at least one cell with the signal generator or with the
Endstufeneinrichtung verbunden. Ferner ist die mindestens eine Zelle über diese mindestens eine Leitung mit einer Ladungs¬ ausgleichseinrichtung verbunden. Die Ladungsausgleichseinrichtung ist eingerichtet, einen Ausgleichsstrom, der zu der mindestens einen Zelle führt oder von dieser wegführt, zu erzeugen. Die Ladungsausgleichseinrichtung entspricht insbesondere der hier beschriebenen Ladungsausgleichseinrichtung. Power amplifier connected. Further, the at least one cell through said at least one line is connected to a charge ¬ compensation device. The charge balancer is configured to generate a balancing current leading to or away from the at least one cell. The charge balancing device corresponds in particular to the charge balancing device described here.
Die Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung kann insbesondere realisiert werden mittels einer Messeinheit der Ladungsaus¬ gleichseinrichtung, über die die Ladungsausgleichseinrichtung einen Strom, eine Spannung oder ein Potential der Zelle erfasst. Die Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung und die Messeinrichtung der Ladungsausgleichseinrichtung können somit als dieselbe Komponente ausgebildet werden, wobei sich die beiden hier beschriebenen Funktionen (Ladungsausgleich und Reaktionssignal-Erfassung) durch unterschiedliche Verwendung des Signals realisieren lassen. In einem einfachen, beispielhaften Fall wird eine Ladungsausgleichseinrichtung mit einer Messeinrichtung vorgesehen, wobei die von der Messeinrichtung erfassten Signale nicht nur zur Steuerung oder Regelung des Ladungsausgleichs verwendet werden, sondern auch weitergeleitet werden und wie hier beschrieben verfahrungsgemäß als Reaktionssignal weiterverarbeitet werden. Dies lässt sich durch eine bloße Anzapfung erreichen oder auch dadurch, dass entsprechende Messwerte im Speicher abgelegt werden, der nicht nur von einer Ladungsausgleichssteuerung abgerufen wird, sondern auch von der hier beschriebenen Ermittlungsvorrichtung zur Ermittlung der Temperatur abgerufen wird . The reaction signal detecting means can be realized in particular by means of a measuring unit of the Ladungsaus ¬ same device, via which the charge compensation device detects a current, a voltage or potential of the cell. The reaction signal detection device and the measuring device of the charge balancing device can thus be formed as the same component, wherein the two functions described here (charge compensation and reaction signal detection) can be realized by different use of the signal. In a simple, exemplary case, a charge balancing device is provided with a measuring device, wherein the signals detected by the measuring device are not only used to control or regulate the charge balance, but also forwarded and further processed as described herein reaction signal as a response signal. This can be achieved by a mere tapping or by the fact that corresponding measured values are stored in the memory, which is not only retrieved from a charge equalization control, but is also retrieved by the determination device for determining the temperature described here.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Batterie mit mehreren Zellen beschrieben, die ferner eine Ermittlungsvorrichtung umfasst, wie sie hier beschrieben ist. In another aspect, a multi-cell battery is described which further includes a detection device as described herein.
Es wird daher eine Batterie mit mehreren Zellen beschrieben, welche einen Signalgenerator umfasst. Der Signalgenerator ist eingerichtet zur Erzeugung eines Anregungssignals, das mehrere diskret oder kontinuierlich verteilte unterschiedliche Fre¬ quenzkomponenten aufweist. Der Signalgenerator kann insbesondere dem hier anhand der Ermittlungsvorrichtung beschriebenen Signalgenerator entsprechen. Der Signalgenerator ist über Leitungen mit den Zellen verbunden. Diese Leitungen führen insbesondere zu den Stromableitern der Zellen. Therefore, a multi-cell battery is described which includes a signal generator. The signal generator is arranged to generate an excitation signal comprising a plurality of discrete or continuously distributed different Fre ¬ quenzkomponenten has. The signal generator may in particular correspond to the signal generator described here on the basis of the determination device. The signal generator is connected via lines to the cells. These lines lead in particular to the current conductors of the cells.
Stromableiter der Zellen sind Leiter, die elektrisch mit den Elektroden der Zellen verbunden sind, vorzugsweise direkt. Die Batterie umfasst ferner eine Reaktionssinai-Erfassungs¬ einrichtung, insbesondere wie sie hier anhand der Ermitt¬ lungsvorrichtung beschrieben ist. Die Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung ist eingerichtet zum Erfassen eines Reaktionssignals, das von der Zelle erzeugt wird. Die Reak- tionssignal-Erfassungseinrichtung ist zum Erfassen des Reaktionssignals mit den Leitungen verbunden. Die Batterie umfasst ferner eine Abweichung—Ermittlungs¬ einrichtung, insbesondere wie sie hier anhand der Ermitt¬ lungsvorrichtung beschrieben ist. Die Abweichung-Ermittlungs¬ einrichtung ist eingerichtet zur Ermittlung einer Abweichung des Reaktionssignals gegenüber dem Anregungssignal und insbesondere einer Abweichung zwischen dem Anregungssignal und dem Reaktionssignal, für alle Zellen, für mindestens eine Untergruppe von Zellen oder für einzelne Zellen. Hierbei kann das Reaktionssignal von mehreren Zellen gleichzeitig stammen, so dass das Reak- tionssignal die gemeinsame Relaxationsantwort der mehreren Zellen wiedergibt. Current conductors of the cells are conductors that are electrically connected to the electrodes of the cells, preferably directly. The battery further comprises a reaction Sinai detection ¬ device, in particular as described herein with reference to the Determined ¬ averaging device. The response signal detecting means is arranged to detect a response signal generated by the cell. The reaction signal detection device is connected to the lines for detecting the reaction signal. The battery further comprises a deviation-determining ¬ device, in particular as described here on the basis of Ermitt ¬ treatment device. The deviation determination device is set up for determining a deviation of the reaction signal from the excitation signal and in particular a deviation between the excitation signal and the reaction signal, for all cells, for at least one subgroup of cells or for individual cells. In this case, the reaction signal can originate from several cells at the same time, so that the reaction signal reproduces the common relaxation response of the several cells.
Die Batterie umfasst ferner eine Abbildungseinrichtung, die insbesondere der Abbildungseinrichtung entspricht, wie sie hier anhand der Ermittlungsvorrichtung beschrieben ist. Die Abbildungseinrichtung ist der Abhängigkeit-Ermittlungseinrichtung nachgeschaltet. Die Abbildungseinrichtung ist mit einer Abhängigkeit zwischen Abweichungen und Temperaturwerten ausgestattet, wobei die Abhängigkeiten vorgegeben sind und ins- besondere für die Art der Zelle typisch sind. Die Art der Zelle bestimmt sich durch die Zusammensetzung der Kathode und der Anode und insbesondere durch den Hauptbestandteil, beispielsweise Lithium. Die Batterie umfasst ferner eine Ausgabeschnittstelle, ins¬ besondere eine Ausgabeschnittstelle, wie sie hier anhand der Ermittlungsvorrichtung beschrieben ist. Die Ausgabeschnittstelle ist der Abbildungseinrichtung nachgeschaltet. Die Ausgabeschnittstelle ist zur Ausgabe eines Temperaturwertes eingerichtet, insbesondere des Temperaturwerts, der von der Abbildungseinrichtung abgegeben wird. The battery further comprises an imaging device, which in particular corresponds to the imaging device, as described here on the basis of the determination device. The imaging device is connected downstream of the dependence detection device. The imaging device is equipped with a dependency between deviations and temperature values, the dependencies being predetermined and being in particular typical for the type of cell. The type of cell is determined by the composition of the cathode and the anode and in particular by the main component, for example lithium. The battery further comprises an output interface, in particular ¬ an output interface, as described here on the basis of the determination device. The output interface is connected downstream of the imaging device. The output interface is arranged to output a temperature value, in particular the temperature value that is output by the imaging device.
Alternativ (oder in Kombination) mit der Ausgabeschnittstelle weist die Batterie eine Auswertungseinrichtung auf. Diese ist der Abbildungseinrichtung nachgeschaltet. Die Auswertungseinrichtung umfasst einen Vergleicher sowie einen Temperaturgrenzwert oder zumindest einen Eingang, an dem ein Tempera¬ turgrenzwert empfangen werden kann, insbesondere einem Speicher, der in der Batterie vorliegen kann. Die Auswertungseinrichtung ist eingerichtet, ein Fehlersignal auszugeben. Die Auswer¬ tungseinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, das Fehler¬ signal an eine Strombegrenzungseinrichtung der Batterie ab- zugeben, beispielsweise an einen MikroController und/oder an einen Schütz innerhalb des Strombusses der Batterie oder an Ansteuereinrichtungen, die den Schütz ansteuert. Die Auswertungseinrichtung ist eingerichtet, ein Fehlersignal dann auszugeben und vorzugsweise nur dann auszugeben, wenn ein von der Abbildungseinrichtung (oder von der Ausgabeschnittstelle) abgegebener Temperaturwert den Temperaturgrenzwert übersteigt. Alternatively (or in combination) with the output interface, the battery has an evaluation device. This is the imaging device downstream. The evaluation device comprises a comparator as well as a temperature limit value or at least one input at which a tempera ¬ turgrenzwert can be received, in particular a memory, which can be present in the battery. The evaluation device is set up to output an error signal. The Auswer ¬ processing device is preferably adapted to release the off ¬ error signal to a current limiting device of the battery, such as a microcontroller and / or to a contactor within the power bus of the battery or to trigger devices which drives the contactor. The evaluation device is set up to output an error signal and preferably to output it only when a temperature value output by the imaging device (or by the output interface) exceeds the temperature limit value.
Eine Ausführungsform der Batterie sieht vor, dass diese ferner eine Ladungsausgleichseinrichtung umfasst. Die Ladungsaus- gleichseinrichtung entspricht insbesondere der hier anhand der Ermittlungsvorrichtung beschriebenen Ladungsausgleichseinrichtung . An embodiment of the battery provides that it further comprises a charge balancing device. The charge balancing device corresponds in particular to the charge balancing device described here on the basis of the determination device.
Die Ladungsausgleichseinrichtung ist mit den Zellen verbunden, vorzugsweise über die hier beschriebenen Leitungen. Die Leitungen führen zu Anzapfungen zwischen den Zellen untereinander oder zwischen den Zellen und einem Strombus der Batterie. Die Ladungsausgleichseinrichtung weist eine Endstufeneinrichtung auf, insbesondere die hier anhand der Ermittlungsvorrichtung beschriebenen Endstufeneinrichtung. Die Endstufeneinrichtung ist eingerichtet, einen Ausgleichsstrom zum Ladungsausgleich zwischen den Zellen zu erzeugen. Die Endstufeneinrichtung ist ferner eingerichtet, dass Anregungssignal zu erzeugen, das an die Zellen angelegt wird. Hierbei wird die Endstufeneinrichtung für zwei Funktionen verwendet, nämlich zum Ladungsausgleich und zur Erzeugung des Anregungssignals. The charge balancing device is connected to the cells, preferably via the lines described here. The leads lead to taps between the cells with each other or between the cells and a power bus of the battery. The charge balancing device has an output stage device, in particular the output stage device described here on the basis of the determination device. The output stage device is arranged to generate a compensation current for charge equalization between the cells. The output stage device is further configured to generate the excitation signal which is applied to the cells. In this case, the output stage device is used for two functions, namely for charge compensation and for generating the excitation signal.
Die Leitungen werden ebenso für zwei Funktionen verwendet, nämlich die Übertragung des Ausgleichsstroms zum Ladungsaus- gleich sowie zum Anlegen des Anregungssignals. The lines are also used for two functions, namely the transmission of the compensation current for charge equalization and for the application of the excitation signal.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Reaktionssignal-Erfassungs¬ einrichtung über diese Leitungen mit den Zellen verbunden ist, dass auch die Funktion des Übertragens des Reaktionssignals ebenso von diesen Leitungen realisiert wird. Furthermore, it can be provided that the reaction signal detection device is connected to the cells via these lines, that the function of transmitting the reaction signal is also realized by these lines.
Die Ladungsausgleichseinrichtung kann ferner eine Messein- richtung aufweisen, die vorzugsweise über die genannten Leitungen mit den Zellen verbunden ist. In diesem Fall kann die Messeinrichtung auch als Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung verwendet werden, wobei die Messeinrichtung und die Reakti¬ onssignal-Erfassungseinrichtung als dieselbe Messeinrichtung oder Erfassungseinrichtung vorgesehen sind. The charge balancing device may further comprise a measuring device, which is preferably connected to the cells via said lines. In this case, the measuring device can also be used as a reaction signal detecting device, wherein the measuring device and the Reakti ¬ onssignal detection device are provided as the same measuring device or detection device.
Das hier beschriebene Verfahren kann mittels eines Computer¬ programms realisiert werden, das auf einen Prozessor ausgeführt wird, wobei der Prozessor insbesondere die hier beschriebenen Schnittstellen aufweist. Die hier beschriebene Verarbeitung des Reaktionssignals und/oder des Anregungssignals kann ebenso vor dem Mikroprozessor in Kombination mit dem Computerprogramm realisiert werden. Es können jedoch auch Teilschritte oder Teilfunktionen von einer nicht fest verdrahteten Schaltung realisiert werden, die digital oder analog sein kann. Insbe¬ sondere das Filtern kann vorgesehen werden mittels einer festverankerten Schaltung die Kompensatoren und/oder The method described here can be realized by a computer ¬ program which is executed on a processor, wherein the processor has in particular the interfaces described herein. The processing of the reaction signal and / or the excitation signal described here can also be realized in front of the microprocessor in combination with the computer program. However, sub-steps or sub-functions may be realized by a non-hard-wired circuit, which may be digital or analog. In particular ¬ sondere filtering may be provided by means of a firmly anchored circuit, the expansion joints and / or
Induktivitäten aufweist. Kurzbeschreibung der Zeichnungen Has inductors. Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Batterie sowie einer Ermittlungsvorrichtung wie sie hier beschrieben ist; Figure 1 shows an embodiment of a battery and a detection device as described herein;
Figuren 2a 2d zeigen Ausführungsformen einer Abweichung-Ermittlungseinrichtung wie sie hier beschrieben ist;  Figures 2a-2d show embodiments of a deviation detecting device as described herein;
Figuren 3a, 3b zeigen weitere Ausführungsformen der hier  FIGS. 3a, 3b show further embodiments of the present invention
beschriebenen Abweichung-Ermittlungseinrichtung;  described deviation detecting means;
Figuren 4a 4g zeigen Ausführungsformen des hier beschriebenen Signalgenerators sowie Ausfüh¬ rungsformen von Reaktionssignalen, wie sie gemäß dem hier beschriebenen Verfahren verwendet werden; 4a 4g show embodiments of the signal generator described herein, as well as exporting ¬ approximately forms of reaction signals as be used according to the method described here;
Figur 5 zeigt Ausführungsformen von Abhängigkeiten, wie sie hier beschrieben werden und  Figure 5 shows embodiments of dependencies as described herein and
Figur 6 zeigt Reaktionsantworten bzw. Reaktionssignale zur näheren Erläuterung von Ausführungsformen der hier beschriebenen Gegenstände.  FIG. 6 shows reaction responses or reaction signals for a more detailed explanation of embodiments of the objects described here.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings
Die Figur 1 zeigt Zellen 10 einer Batterie 20 sowie eine Er¬ mittlungsvorrichtung 30. In der dargestellten Ausführungsform ist die Ermittlungsvorrichtung 30 in der Batterie 20 integriert, wobei diese beiden Komponenten jedoch auch in anderen Aus- führungsformen getrennt voneinander vorgesehen sein können. Im letztgenannten Fall ergibt sich eine Schnittstelle zwischen der Ermittlungsvorrichtung und den Zellen 10 zur Verbindung der Batterie und der Ermittlungsvorrichtung. Die Ermittlungsvorrichtung 30 umfasst einen Signalgenerator 40. Der Signalge- nerator 40 ist zur Erzeugung eines Anregungssignals einge¬ richtet, wie es hier beschrieben ist. Die Ermittlungsvorrichtung 30 umfasst ferner eine Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung 50. Der Reaktions-Erfassungseinrichtung 50 ist eine Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60 nachgeschaltet. Ferner umfasst die Ermittlungseinrichtung 30 eine Abbildungseinrichtung 70, welche der Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60 nachgeschaltet ist. Die Ermittlungsvorrichtung 30 umfasst schließlich eine Ausgabeschnittstelle 80, welche der Abbildungseinrichtung 70 nachgeschaltet ist. 1 shows the cells 10 of a battery 20 and a He ¬ averaging means 30. In the illustrated embodiment, the detection device 30 is integrated in the battery 20, but these two components EMBODIMENTS also in other training may be provided separately from each other. In the latter case, an interface between the detection device and the cells 10 for connecting the battery and the detection device results. The determination device 30 includes a signal generator 40. The signal generator 40 is directed ¬ for generating an excitation signal, as is described herein. The determination device 30 further comprises a reaction signal detection device 50. The reaction detection device 50 is followed by a deviation determination device 60. Furthermore, the determination device 30 comprises an imaging device 70, which is connected downstream of the deviation determination device 60. The determination device 30 finally comprises an output interface 80, which is connected downstream of the imaging device 70.
Weitere optionale Komponenten der in Figur 1 dargestellten Ermittlungsvorrichtung (und somit der Batterie) sind eine Ladungsausgleichseinrichtung 90, die mit einer Endstufeneinrichtung 92 ausgestattet ist, sowie eine Auswertungseinrichtung 96, der eine optionale Strombegrenzungseinrichtung 98 nachgeschaltet ist. Die Zellen 10 sind in Serie geschaltet. Jede Zelle weist zwei Stromableiter auf, die in bekannter Weise zur Spannungsaddition in Reihe miteinander verbunden sind. Es können auch mehrere parallel geschaltete Zellen miteinander in Serie geschaltet sein. Zur seriellen Verbindung der Zellen 10 sind deren Further optional components of the determination device (and thus of the battery) shown in FIG. 1 are a charge balancing device 90, which is equipped with an output stage device 92, and an evaluation device 96, which is followed by an optional current limiting device 98. The cells 10 are connected in series. Each cell has two current conductors which are connected in series in a known manner for voltage addition. It is also possible for several cells connected in parallel to be connected in series with one another. For the serial connection of the cells 10 are their
Stromableiter zur Addition der Zellenspannungen miteinander verbunden. Die einzelnen Verbindungen zwischen den Zellen und auch zu einem positiven und negativen Strombus 12a, b zur Ableitung des Gesamtstroms der Zellen 10 weisen jeweils einen Abgriff auf. An mehrere dieser Abgriffe oder an alle Abgriffe sind jeweils Leitungen 14 angeschlossen, die zur Zellenüberwachung dienen. Zwischen den Zellen und dem jeweiligen Strombus sind keine zusätzlichen Abgriffe vorgesehen, stattdessen kann der Strombus selbst als Abgriff zur Potentialerfassung verwendet werden.  Current conductor connected to the addition of cell voltages. The individual connections between the cells and also to a positive and negative current bus 12a, b for deriving the total current of the cells 10 each have a tap. To several of these taps or to all taps lines 14 are connected, which serve for cell monitoring. No additional taps are provided between the cells and the respective power bus, instead the power bus itself can be used as a tap for potential detection.
Über die Leitungen 14 sind die Zellen 10 mit der Ermittlungseinrichtung 30 verbunden. Hierzu kann eine elektrische Schnittstelle vorgesehen sein, etwa eine Steckkontaktschnitt- stelle über die die Leitungen 14 die Zellen 10 mit der Ermittlungsvorrichtung 30 verbinden. Zur besseren Darstellbarkeit sind in der Figur 1 die Leitungen 14 gebündelt als (Signal-) Bus wiedergegeben . Der Signalgenerator 40 ist mit zumindest einer dieser Leitungen verbunden. Hierbei kann der Signalgenerator 40 direkt mit allen Leitungen 40 verbunden sein oder kann über einen Multiplexer oder einen Auswahlschalter mit den Leitungen verbunden sein, um eine oder mehrere Leitungen zur Verbindung mit dem Signalgenerator 40 auszuwählen. Via the lines 14, the cells 10 are connected to the detection device 30. For this purpose, an electrical interface can be provided, for example a plug contact interface via which the lines 14 connect the cells 10 to the determination device 30. For better representability, the lines 14 bundled as (signal) bus reproduced in Figure 1. The signal generator 40 is connected to at least one of these lines. Here, the signal generator 40 may be directly connected to all lines 40 or may be connected to the lines via a multiplexer or select switch to select one or more lines for connection to the signal generator 40.
Der Signalgenerator 40 ist eingerichtet, ein Anregungssignal zu erzeugen, wobei die Übermittlungsrichtung mit einem Pfeil dargestellt ist, der von dem Signalgenerator 40 weg führt. Der Signalgenerator 40 kann hierbei selbst das Anregungssignal erzeugen, dass an die Zellen 10 angelegt wird, oder kann ein Signal erzeugen, dass über Endstufen oder Treiber oder Ausgangsstufen das Anregungssignal erzeugt, welches dann an die Zellen 10 angelegt wird. Da die Signalform und der Zweck gleich sind, wird in weiteren nicht unterschieden zwischen einem Anregungssignal, das unmittelbar von dem Signalgenerator 40 erzeugt wird und an die Zellen 10 angelegt wird, und einem Signal, dass von dem Signalgenerator 40 erzeugt wird und verstärkt an die Zellen 10 angelegt wird. In einer einfachen Ausführungsform ist der Signalgenerator 40 ein elektronischer Kippschalter, der für ein oder mehrere Zellen das bzw. die Anregungssignale erzeugt. Der in Figur 1 dargestellte Signalgenerator 40 kann als The signal generator 40 is configured to generate an excitation signal, the transmission direction being represented by an arrow leading away from the signal generator 40. In this case, the signal generator 40 can itself generate the excitation signal that is applied to the cells 10, or can generate a signal that generates via excitation stages or drivers or output stages the excitation signal, which is then sent to the Cells 10 is created. Since the waveform and the purpose are the same, no further distinction is made between an excitation signal directly generated by the signal generator 40 and applied to the cells 10 and a signal generated by the signal generator 40 and amplified to the cells 10 is created. In a simple embodiment, the signal generator 40 is an electronic toggle switch that generates the excitation signal (s) for one or more cells. The signal generator 40 shown in FIG
Stromquelle mit veränderliche Stromabgabe angesehen werden. Alternativ kann der Signalgenerator 40 eine Spannungsquelle sein, die in der Abgabespannung veränderlich ist. Power source with variable current output can be considered. Alternatively, the signal generator 40 may be a voltage source that is variable in the output voltage.
Der Signalgenerator überträgt über die Leistungen 14 (und ggf. über einen Multiplexer und/oder über mindestens eine Endstufe) das Anregungssignal an die Zellen 40. Bei mehreren Zellen kann ein gemeinsames Anregungssignal verwendet werden, wobei bei einer unterschiedlichen Kontaktierung, wie es etwa Figur 1 darstellt, auch mehrere unterschiedliche Anregungssignale von dem Signalgenerator 40 erzeugt werden können, die jeweils an die Zellen einzeln angelegt werden. The signal generator transmits via the power 14 (and optionally via a multiplexer and / or at least one output stage), the excitation signal to the cells 40. With multiple cells, a common excitation signal can be used, wherein at a different contact, as it is about Figure 1 also several different excitation signals can be generated by the signal generator 40, which are each applied to the cells individually.
Mit den Leitungen 14 ist ferner die Reaktionssignal-Erfassungs¬ einrichtung 50 direkt oder indirekt angeschlossen. Die Sig- nalrichtung des Reaktionssignals ist mit einem Pfeil darge¬ stellt, der zu der Reaktions-Erfassungseinrichtung 50 hinführt (insbesondere ausgehend von den Leitungen 14) . Das Reakti¬ onssignal kann ein Spannungssignal oder ein Stromsignal sein. Im Fall eines Spannungssignals entspricht das Reaktionssignal dem Pegel (verstärkt, gedämpft und/oder gefiltert), der an denWith the lines 14, the reaction signal detection ¬ device 50 is also connected directly or indirectly. The Sig- nalrichtung the response signal is provides with an arrow Darge ¬ that leads to the response detection means 50 (in particular starting from the lines 14). The Reakti ¬ onssignal may be a voltage signal or a current signal. In the case of a voltage signal, the response signal corresponds to the level (amplified, attenuated and / or filtered) applied to the
Leitungen 14 anliegt bzw. das an den einzelnen Stromableitern der Zellen 10 anliegt. Im Falle eines Stromsignals entspricht das von der Reaktions-Erfassungseinrichtung 50 erfasste Signal einer Stromstärke, die den Strom wiedergibt, welcher zwischen den Zellen 10 und den Signalgenerator 40 (bzw. dessen Endstufen) fließt. Zum Abgreifen des Reaktionssignals an den Leitungen 14 kann ein Shunt-Widerstand, ein Hallsensor, ein induktiver Abgriff an den Leitungen 14 oder ein anderer Stromsensor verwendet werden. Das sich von diesen Stromerfassungskomponenten ergebende Signal wird verstärkt, gedämpft und/oder gefiltert an die Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung 50 weitergeleitet. In der Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung 50 kann das Reak- tionssignal aufbereitet werden, beispielsweise durch Ver¬ stärken, Dämpfen, Filtern oder durch Analog/Digital-Wandlung oder auch durch andere Signalverarbeitungsprozesse. Die Lines 14 is applied or applied to the individual current conductors of the cells 10. In the case of a current signal, the signal detected by the reaction detector 50 corresponds to a current representing the current flowing between the cells 10 and the signal generator 40 (or its output stages). For picking up the reaction signal on the lines 14, a shunt resistor, a Hall sensor, an inductive tap on the lines 14 or another current sensor be used. The signal resulting from these current detection components is amplified, attenuated and / or filtered forwarded to the reaction signal detection means 50. In the reaction signal detecting means 50, the response signal can be processed, for example by Ver strengthen ¬, vapors, filtering or by analog / digital conversion or by other signal processing processes. The
Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung 50 gibt ein Signal ab, das dem Reaktionssignal entspricht. Da das von der Reaktionssig- nal-Erfassungseinrichtung 50 abgegebene Signal dem Signal entspricht, welches ursprünglich die Zellen 10 abgeben, wird im Weiteren nicht zwischen diesen Signalen unterschieden. Beispielsweise im Falle eines Reaktionssignals, das als Spannung wiedergegeben ist, kann die Reaktionssignal-Erfassungsein- richtung 50 auch eine einfache Weiterleitung sein, ggf. mit oder ohne Dämpfung oder auch Verstärkung. Es würde sich eine im Wesentlichen Identität zwischen dem Signal ergeben, dass von den Zellen 10 über die Leitungen 14 abgegeben wird, und dem Signal, dass der Signaldifferenz-Ermittlungseinrichtung 60 als Reak- tionssignal zugeführt wird. Reaction signal detecting means 50 outputs a signal corresponding to the response signal. Since the signal output from the response signal detection means 50 corresponds to the signal originally output from the cells 10, no distinction is made hereinafter between these signals. For example, in the case of a response signal, which is reproduced as a voltage, the reaction signal detection device 50 can also be a simple forwarding, if necessary with or without attenuation or else amplification. There would be a substantial identity between the signal output from the cells 10 via the lines 14 and the signal supplied to the signal difference detection means 60 as a response signal.
Die in Figur 1 dargestellte Ermittlungsvorrichtung umfasst ferner eine Signaldifferenz-Ermittlungseinrichtung. Diese ist eingerichtet zur Ermittlung der Abweichung des Reaktionssignals gegenüber dem Anregungssignal (oder einer entsprechenden vorgegebenen Referenz) und insbesondere zu Ermittlung einer Signaldifferenz zwischen dem Anregungssignal und dem Reaktionssignal, die als Abweichung betrachtet werden kann. Das Reaktionssignal wird von der Reaktionssignal-Erfassungs- einrichtung 50 an die Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60 geliefert. Optional wird auch das Anregungssignal an die Signaldifferenz-Ermittlungseinrichtung 60 geliefert, vorzugsweise von dem Signalgenerator 40. Da Signalform und/oder das Timing (beispielsweise Austrittszeitpunkt mindestens einer Flanke) oder das Spektrum des Anregungssignals bekannt sein kann oder eine vordefinierte Referenz, die mindestens ein Signal¬ merkmal des Anregungssignal wiedergibt, vorgegeben sein kann, ist es möglich, dass nur das Reaktionssignal an die Signal- differenz-Ermittlungseinrichtung 60 angelegt wird. In dem letztgenannten Fall liegt die Information über den Verlauf, das Timing oder das Spektrum des Reaktionssignals oder auch die Referenz bereits in der Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60 vor (ohne explizite Erfassung des aktuellen Anregungssignals) . Aus diesem Grund ist die Verbindung zwischen dem Signalgenerator 40 und der Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60 optional und in Figur 1 gestrichelt dargestellt. Die Signalermittlungseinrichtung ist in den Figuren 2a - 2d und 3a - 3b beispielhaft dargestellt. The determination device shown in FIG. 1 further comprises a signal difference determination device. This is designed to determine the deviation of the reaction signal from the excitation signal (or a corresponding predetermined reference) and in particular to determine a signal difference between the excitation signal and the reaction signal, which can be regarded as a deviation. The response signal is supplied from the response signal detecting means 50 to the deviation detecting means 60. Optionally, the excitation signal is also supplied to the signal difference detection means 60, preferably from the signal generator 40. Since waveform and / or timing (eg, exit time of at least one edge) or the spectrum of the excitation signal can be known, or a predefined reference containing at least one signal ¬ feature of the excitation signal reproduces, may be given, it is possible that only the reaction signal to the signal difference determination means 60 is applied. In the latter case, the information about the course, the timing or the spectrum of the reaction signal or also the reference is already present in the deviation determination device 60 (without explicit detection of the current excitation signal). For this reason, the connection between the signal generator 40 and the deviation detection device 60 is optional and shown in dashed lines in FIG. The signal determination device is shown by way of example in FIGS. 2a-2d and 3a-3b.
Der Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60 ist die Abbildungs- einrichtung 70 nachgeschaltet. Die Abbildungseinrichtung 70 erhält von der Abweichung-Ermittlungseinrichtung die Abwei- chung, vorzugsweise in Form eines Werts oder in Form von mehreren Werten oder auch in Form eines Signals, dass digital oder analog sein kann. In der Abbildungseinrichtung 70 ist mindestens eine Abhängigkeit vorgesehen, zwischen Abweichungen und Temperaturen, insbesondere zwischen Abweichungs- oder Signaldiffe- renzwerten und Temperaturwerten. The deviation determination device 60 is followed by the imaging device 70. The imaging device 70 receives the deviation from the deviation detection device, preferably in the form of a value or in the form of several values or else in the form of a signal that can be digital or analog. At least one dependency is provided in the imaging device 70, between deviations and temperatures, in particular between deviations or signal differences and temperature values.
Die Abbildung kann vorgesehen sein als einen Parametersatz, wobei die Parameter die Abhängigkeit definieren, beispielsweise in Form einer Annäherungsfunktion. Weiterhin kann die Abbildung vorgesehen sein durch eine Look-up-Tabelle, in der Signal¬ differenzen Temperaturwerten gegenübergestellt sind. In der Abbildungseinrichtung 70 können mehrere Abhängigkeiten vorgesehen sein oder eine mehrdimensionale Abhängigkeit, die nicht nur Signaldifferenzen und Temperaturwerten gegenüberstellt, sondern auch den Zusammenhang zwischen den Temperaturwerten und Signaldifferenzen abhängig von dem Zelltyp oder Typ der Batterie wiedergibt. Es können ferner mehrere Abhängigkeiten vorgesehen sein zwischen Signaldifferenz und Temperatur, wobei die Abhängigkeiten für verschiedene Ladezustände oder Alterungszu- stände der Batterie bzw. der Zelle (oder auch für verschiedene Zelltypen oder Zellauslegungen) vorgegeben sind. Die Abhängigkeiten für mehrere Ladezustände, Alterungszustände oder Zelltypen oder Zellauslegungen können in einer mehrdimensionalen Abhängigkeit zusammengefasst werden, dass hier nicht zwischen mehreren Abhängigkeiten und einer mehrdimensionalen Abhängigkeit unterschieden wird. Zellauslegungen können definiert sein durch eine Nenn-Kapazität , einen Nenn-Spitzenabgabestrom, Nenn-Spitzenladestrom, einen Nenn-Dauerabgabestrom einen Nenn-Dauerladestrom, einen Nenn-Innenwiderstand, einen The mapping may be provided as a parameter set, the parameters defining the dependency, for example in the form of an approximation function. Furthermore, the mapping can be provided by a look-up table, in which signal differences are compared with temperature values . Imager 70 may have multiple dependencies or a multi-dimensional dependency that not only compares signal differences and temperature values, but also represents the relationship between the temperature values and signal differences depending on the cell type or type of battery. Furthermore, several dependencies can be provided between the signal difference and the temperature, the dependencies being predetermined for different states of charge or aging states of the battery or of the cell (or also for different cell types or cell designs). The dependencies for multiple states of charge, aging states or cell types, or cell designs may be multidimensional It can be summarized that there is no distinction between multiple dependencies and a multi-dimensional dependency. Cell designs may be defined by a nominal capacitance, a rated peak output current, rated peak charging current, a rated continuous output current, a rated continuous charging current, a nominal internal resistance, a
Nenn-Temperaturbereich, durch einen Nenn-Temperaturgrenzwert , durch einen Anwendungsbereich und/oder durch eine Nominal temperature range, by a nominal temperature limit, by an application range and / or by a
Nenn-Abgabespannung . Rated output voltage.
Die in Figur 1 dargestellte Ermittlungsvorrichtung 30 weist ferner eine Ausgabeschnittstelle 80 auf. Diese kann als eigene elektromechanische Schnittstelle (etwa ein Steckverbindungs¬ element) oder logische Schnittstelle vorgesehen sein, oder auch als eine interne Schnittstelle einer Gesamtsystemeinrichtung, in der die Ermittlungsvorrichtung 30 integriert ist. Die The determination device 30 shown in FIG. 1 also has an output interface 80. This may be as a separate electromechanical interface (such as a plug connection element ¬) or logical interface provided, or as an internal interface of an overall system arrangement in which the detecting device is integrated 30th The
Schnittstelle kann insbesondere als Speicherplatz eines Ar¬ beitsspeichers vorgesehen sein, in den ein Wert geschrieben wird. Die Ausgabeschnittstelle 80 ist der Abbildungseinrichtung 70 nachgeschaltet und ist eingerichtet, den Temperaturwert einer Zelle oder mehreren Zellen abzugeben. Die von der Ausgabeschnittstelle 80 abgegebenen Informationen sind als nach links weisender Pfeil dargestellt, der von der Ausgabeschnittstelle ausgeht. Die Daten können so externen Vorrichtungen zugeführt werden. Hierzu kann ein Datenbus vorgesehen sein, etwa ein CAN-Bus, der die Informationen übermittelt. Interface may be provided as a space Ar ¬ beitsspeichers in particular, in which a value is written. The output interface 80 is connected downstream of the imaging device 70 and is configured to output the temperature value of one or more cells. The information output by the output interface 80 is shown as a left arrow originating at the output interface. The data can thus be supplied to external devices. For this purpose, a data bus may be provided, such as a CAN bus, which transmits the information.
Alternativ oder in Kombination zu der Ausgabeschnittstelle 80 kann die Abbildungseinrichtung 70 eingerichtet sein, einen Temperaturwert an eine Auswertungseinrichtung 96 abzugeben. Die Auswertungseinrichtung 96 umfasst einen Vergleicher 97, der einen Temperaturgrenzwert 98 erhält, sowie einen Temperaturwert von der Abbildungseinrichtung 70. Der Vergleicher vergleicht den Temperaturwert mit dem Temperaturgrenzwert 98 und gibt bei Überschreiten ein Übertemperatursignal ab. Dieses kann einer Anzeige zugeführt werden, kann einem allgemeinen Steuergerät zugeführt werden, oder kann einer Strombegrenzungseinrichtung 99 zugeführt werden. Die Strombegrenzungseinrichtung 99 ist vorzugsweise in der Batterie 20 vorgesehen, etwa innerhalb des Strombus λ 12a der Zellen 10 bzw. der Batterie 20. Die Verbindung zwischen Auswertungseinrichtung 96 und Strombegrenzungseinrichtung 99 ist mit gestrichelter Linie dargestellt. Alternatively or in combination with the output interface 80, the imaging device 70 can be set up to output a temperature value to an evaluation device 96. The evaluation device 96 comprises a comparator 97, which receives a temperature limit value 98, and a temperature value from the imaging device 70. The comparator compares the temperature value with the temperature limit value 98 and outputs an overtemperature signal when it is exceeded. This can be supplied to a display, can be supplied to a general control unit, or can be supplied to a current-limiting device 99. The current limiting device 99 is Preferably, provided in the battery 20, approximately within the power bus λ 12a of the cells 10 and the battery 20. The connection between the evaluation device 96 and current limiting device 99 is shown with a dashed line.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die ebenso anhand von Figur 1 erläutert werden kann, umfasst die Ermittlungsvorrichtung 30 eine Ladungsausgleichseinrichtung 90. Diese ist über die Leitungen 14 mit den einzelnen Zellen 10 verbunden, insbesondere mit den Verbindungen zwischen den Stromableitern der Zellen 10. Die Ladungsausgleichseinrichtung 90 umfasst eine Endstufeneinrichtung 92. Diese wird angesteuert durch eine Ladungs¬ ausgleichssteuereinheit 93 der Ladungsausgleichseinrichtung 90. Die Ladungsausgleichssteuereinheit 93 ist eingerichtet, die Endstufeneinrichtung 92 zu schalten und ist insbesondere ferner eingerichtet, Strom und/oder Spannungswerte der Zellen 10 zu erfassen, insbesondere auszuwerten und insbesondere auch gemäß der Auswertung einen Ladungsausgleich über die Endstufeneinrichtung 92 zu steuern. In a preferred embodiment, which can also be explained with reference to FIG. 1, the determination device 30 comprises a charge balancing device 90. This is connected via the lines 14 to the individual cells 10, in particular to the connections between the current conductors of the cells 10. The charge balancing device 90 comprises a power amplifier device 92. This is driven by a charge ¬ balancing control unit 93 of the load balancer 90. the load balancing control unit 93 is arranged to switch the power amplifier means 92 and in particular is further adapted to current and / or to detect voltage values of the cells 10, in particular evaluated and in particular Also according to the evaluation to control a charge balance via the output stage device 92.
Der Signalgenerator 40 ist ferner ansteuernd mit der Endstu- feneinrichtung 92 verbunden, um diese zur Erzeugung eines Anregungssignals, wie es hier beschrieben ist, anzusteuern. Alternativ (zur besseren Klarheit nicht dargestellt) kann der Signalgenerator 40 und die Ladungsausgleichssteuereinheit 93 durch eine gemeinsame Einheit vorgesehen sein, die sowohl den Ladungsausgleich als auch die Erzeugung des Anregungssignals ausführt. Diese Einheit kann insbesondere ein Mikroprozessor sein, der auch weitere Funktionen aufweisen kann, beispielsweise die Zellüberwachung hinsichtlich Strom, Spannung, Alterung und/oder Ladungszustand. Falls die Endstufeneinrichtung 92 auch die Erzeugung bzw. Umsetzung des Anregungssignals übernimmt, sind keine Leitungen 14 zwischen den Zellen und dem Signal- generator notwendig, da die Endstufeneinrichtung 92 das Anregungssignal realisiert. Der Signalgenerator 40 und/oder die Endstufeneinrichtung 92 bzw. die Ladungsausgleichssteuereinheit 93 kann so direkt oder indirekt mehrere Zellen 10 über die Leitungen 14 mit allen gemeinsam oder mit individuellen Anregungssignalen beauf- schlagen. Bei mehreren Anregungssignalen können diese über die Leitungen gemeinsam an die Zellen 10 angelegt werden, oder es kann ein Multiplexer vorgesehen sein, der ein Anregungssignal abwechselnd an verschiedene Zellen 10 an die Leitungen 14 anlegt. In diesem Sinne ist auch die als Signalbus dargestellte Ver- bindung der Leitungen 14 zu verstehen, wobei diese individuelle Leitungen sein können, über die individuelle Anregungssignale angeregt werden (bzw. Reaktionssignale erfasst werden) oder es kann ein Multiplexer vorgesehen sein, der über eine Leitung Anregungssignal erhält und an die Zellen 10 weiter gibt. In gleicher Weise kann ein Demultiplexer vorgesehen sein, der die Reaktionssignale nacheinander oder gleichzeitig erfasst und diese zeitlich gepuffert oder ungepuffert an die Reaktions¬ signal-Erfassungseinrichtung 50 einzeln oder in Untergruppen weitergibt . The signal generator 40 is also drivingly connected to the final stage device 92 for driving it to generate an excitation signal as described herein. Alternatively (not shown for clarity), the signal generator 40 and the charge balance control unit 93 may be provided by a common unit that performs both the charge equalization and the generation of the excitation signal. In particular, this unit can be a microprocessor, which can also have further functions, for example cell monitoring with regard to current, voltage, aging and / or charge state. If the output stage device 92 also assumes the generation or conversion of the excitation signal, no lines 14 between the cells and the signal generator are necessary, since the output stage device 92 implements the excitation signal. The signal generator 40 and / or the output stage device 92 or the charge balance control unit 93 can thus directly or indirectly beat a plurality of cells 10 via the lines 14 with all together or with individual excitation signals. In the case of several excitation signals, these can be applied to the cells 10 together via the lines, or a multiplexer can be provided which applies an excitation signal alternately to different cells 10 to the lines 14. In this sense, the connection of the lines 14 shown as a signal bus should also be understood, these individual lines may be via which individual excitation signals are excited (or reaction signals are detected) or it may be a multiplexer provided via a line Receives excitation signal and the cells 10 on. In the same way, a demultiplexer can be provided, which detects the reaction signals successively or simultaneously and this time buffered or unbuffered to the reaction ¬ signal detection device 50 individually or subgroups passes.
In einer weiteren spezifischen Ausführungsform ist in der Ladungsausgleichseinrichtung 90 auch die Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung 50 integriert. Die Reaktionssig¬ nal-Erfassungseinrichtung 50 kann einheitlich vorgesehen sein mit einer Zellenzustandserfassungseinrichtung, die die über die Leitungen 14 übertragenen Signale hinsichtlich Ladungszustand und/oder Gesundheitszustand der Zellen 10 überwacht. Diese Signale werden von den Zellen 10 über die Leitungen übertragen. Die Figur 1 zeigt ferner die Batterie 20, in der die Zellen 10 sowie die oben anhand der Figur 1 beschriebenen Komponenten integriert sind, vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse. Insbesondere die Ladungsausgleichseinrichtung 90 und der Signalgenerator können in dem gleichen Gehäuse vorgesehen sein. Die Ladungsausgleichseinrichtung 90 kann ferner zusammen mit der Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung 50 und/oder mit der Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60 und ggf. auch mit der Abbildungseinrichtung 70 in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sein, in dem sich auch die Zellen befinden. Ein derartiges Gehäuse weist zum Einen eine Stromschnittstelle für die Strombusse 12a, b auf, sowie ggf. eine Schnittstelle 80. Anstatt der Ausgabeschnittstelle 80 kann auch die Auswer¬ tungseinrichtung 96 vorgesehen sein, die vorzugsweise ebenso in einem gemeinsamen Gehäuse mit den Batterien 10 integriert vorgesehen ist. Ebenso kann die Strombegrenzungseinrichtung 99 in einem gemeinsamen Gehäuse mit den Zellen 10 vorgesehen sein. Es kann eine Schnittstelle der Auswertungseinrichtung 96 vorgesehen sein, die das Signal der Auswertungseinrichtung 96 an externe Geräte abgeben kann. In a further specific embodiment, the reaction signal detection device 50 is also integrated in the charge balancing device 90. The reaction signal detection device 50 may be provided in a uniform manner with a cell state detection device which monitors the signals transmitted via the lines 14 with regard to the charge state and / or health of the cells 10. These signals are transmitted by the cells 10 via the lines. FIG. 1 also shows the battery 20, in which the cells 10 and the components described above with reference to FIG. 1 are integrated, preferably in a common housing. In particular, the charge balance device 90 and the signal generator may be provided in the same housing. The charge balancing device 90 can furthermore be provided together with the reaction signal detection device 50 and / or with the deviation determination device 60 and possibly also with the imaging device 70 in a common housing be in which the cells are located. Such a housing has on the one hand a current interface for the power buses 12a, b, and optionally an interface 80. Instead of the output interface 80 may also Auswer ¬ processing device may be provided 96, which is provided preferably also integrated in a common housing with the batteries 10 is. Likewise, the current limiting device 99 may be provided in a common housing with the cells 10. An interface of the evaluation device 96 can be provided, which can deliver the signal of the evaluation device 96 to external devices.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass kein eigener Signalgenerator zur Temperaturerfassung vorgesehen ist, sondern der von den Zellen abgegebene Strom als Anregungssignal erfasst wird. Eine Änderung dieses Stroms entspricht dem Anregungs- signal. Die Änderung kann durch eine Änderung in der Last erzeugt werden, die von den Zellen versorgt wird. Eine derartige Ausführungsform kann anhand der Figur 1 dargestellt werden, wobei der Signalgenerator 40 und die von diesem weg führenden Verbindungen entfallen. Stattdessen kann eine Anregungssig- nal-Erfassungsvorrichtung vorgesehen sein, die diese Änderungen im angegebenen Strom der Zellen überwacht und die Stromänderungen in der Last als Anregungssignal erfasst. Eine derartige An¬ regungssignal-Erfassungsvorrichtung wäre mit der Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60 verbunden, etwa über die ge- strichelt dargestellte Verbindung, die zum der Abwei¬ chung-Ermittlungseinrichtung 60 führt. An der Stelle des Signalgenerators 40 würde in einer entsprechenden Darstellung die Anregungssignal-Erfassungsvorrichtung treten. Aus Klarheitsgründen ist in Figur 1 keine Anregungssignal-Erfassungs- Vorrichtung explizit dargestellt, wobei das Rechteck mit dem Bezugszeichen 40 eine Anregungssignal-Erfassungsvorrichtung zur Erläuterung der Ausführungsform dieses Absatzes darstellen kann. Eine Laständerung kann als Lastsprung auftreten, wobei die zugehörige Änderung aufgrund der Form des Sprungs automatisch zu einem Anregungssignal führt, das unterschiedliche Frequenz¬ komponenten aufweist, wie es hier beschrieben ist. In den Figuren 2a - d sind verschiedene beispielhafte Abwei¬ chung-Ermittlungseinrichtungen dargestellt. Die Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60a der Figur 2a umfasst einen Korrelator 62 mit einem ersten Eingang 64a zur Aufnahme des Anregungssignals und einem zweiten Eingang 65a zur Erfassung des Reaktionssignals auf. Der Korrelator 62 umfasst ferner einen Ausgang 66a, der das Korrelationsergebnis des Reaktionssignals und des Anregungssignals abgibt, vorzugsweise an die nachge¬ schaltete Abbildungseinrichtung 70. Das Korrelationsergebnis am Ausgang 66a bildet die Abweichung. In dem Eingang 64a, 65a und/oder in dem Ausgang 66a können Filter vorgesehen sein, die in Figur 2 als gestrichelte Rechtecke dargestellt sind. Diese Filter sind vorzugsweise Tiefpassfilter oder Bandpassfilter. Die Tiefpassfilter haben in einer beispielhaften Ausführungsform eine Grenzfrequenz von 10, 20, 50 Herz oder auch von 100, 150, 200, 250 oder 300 Hz. Weiterhin kann die Grenzfrequenz 500, 1000, 5000, 10000 Herz oder auch 100 oder 200 oder auch 500 kHz betragen. Die obere Grenze des Bandpassfilters kann der Grenzfrequenz des Tiefpassfilters entsprechen, und die untere Grenzfrequenz des Bandpassfilters kann in einer beispielhaften Ausführungsform bei 0.5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz oder 40 Hz liegen oder auch bei 50 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1 kHz, oder auch beispielsweise bei 2 kHz, 5 kHz, 10 kHz, 50 kHz oder 100 kHz. Die Grenzfrequenzen sind an die Ionenmobilität in der Zelle bzw. an den Elektroden angepasst und sind vorzugsweise derart ausge- wählt, dass Änderungen im Reaktionssignal, die einen Relaxa- tionsprozess bei Normalbedingung (etwa Zellentemperatur 20 °C) wiedergeben, ein Frequenzspektrum haben, das zumindest zu 10%, 20%, 50% oder 80% in den Durchlassbereich des Filters fallen. Die Grenzfrequenzen sowie die hier angegebenen Zeitdauern und Spektren sind an die Ionenmobilitäten anzupassen, die für den betreffenden Zelltyp in einem Temperaturmessfenster liegen. Eine weitere Ausführungsform einer Abweichung-Ermittlungs¬ einrichtung 60b mit einem Subtraktor 62b, der zwei Eingänge 64b, 65b aufweist. An die genannten Eingänge werden das Reakti¬ onssignal und das Anregungssignal angelegt. Der Subtraktor 62b bildet die Differenz zwischen diesen beiden Signalen und gibt die Differenz an einen Integrator 66b ab. Der Integrator 66b integriert die Differenz des Anregungssignals und des Refe¬ renzsignals und gibt das dritte Signal als Abweichung in Form eines Signals oder eines Werts ab. Es können Filter und/oder Dämpfungs- oder Verstärkungselemente vorgesehen sein, die in der Figur 2b mit gestrichelten Rechtecken dargestellt sind. Beispielsweise kann zumindest einem der Eingänge 64b, 65b eine Dämpfungsschaltung oder eine Verstärkungsschaltung umfassen, um die Pegel der beiden Signale aneinander anzugleichen, bevor diese an den Subtraktor 62b abgegeben werden. Schließlich kann zwischen dem Subtraktor 62b und dem Integrator 66b ein Filter vorgesehen sein und/oder ein Dämpfungselement. Falls zumindest eines der in Figur 2b dargestellten gestrichelten Rechtecke als Filter vorgesehen ist, so weist dieser Filter Eigenschaften wie die in Figur 2a dargestellten Filter auf. Der Subtraktor 62b zieht von dem Anregungssignal das Reaktionssignal ab, oder umgekehrt. Der Integrator 66b wird vorzugsweise zurückgesetzt, wenn die Ab¬ weichung vollständig ermittelt wurde bzw. wenn der Tempera¬ turwert durch Anwenden der Abhängigkeit vorgesehen wurde. A further embodiment provides that no separate signal generator is provided for temperature detection, but the current emitted by the cells is detected as an excitation signal. A change of this current corresponds to the excitation signal. The change can be generated by a change in the load supplied by the cells. Such an embodiment can be illustrated with reference to FIG. 1, wherein the signal generator 40 and the connections leading away from it are omitted. Instead, an excitation signal detection device may be provided which monitors these changes in the indicated current of the cells and detects the current changes in the load as an excitation signal. Such ¬ An excitation signal detecting apparatus would be connected to the deviation detecting means 60, such as via the dashed lines shown overall compound, which leads to the of the deviation ¬ deviation detecting means 60th At the location of the signal generator 40, the excitation signal detection device would appear in a corresponding representation. For the sake of clarity, no excitation signal detecting device is shown explicitly in FIG. 1, wherein the rectangle with reference numeral 40 may represent an excitation signal detecting device for explaining the embodiment of this paragraph. A load change can occur as a load step, with the associated change due to the shape of the jump automatically leads to an excitation signal having different frequency ¬ components, as described here. In Figures 2a - d show various exemplary deviate ¬ chung-detecting means are illustrated. The deviation determination device 60a of FIG. 2a comprises a correlator 62 having a first input 64a for receiving the excitation signal and a second input 65a for detecting the reaction signal. The correlator 62 further comprises an output 66a, which outputs the correlation result of the reaction signal and the excitation signal, preferably to the nachge ¬ switched imaging device 70. The correlation result at the output 66a forms the deviation. In the input 64a, 65a and / or in the output 66a filters may be provided, which are shown in Figure 2 as dashed rectangles. These filters are preferably low pass or band pass filters. In one exemplary embodiment, the low-pass filters have a cut-off frequency of 10, 20, 50 or even 100, 150, 200, 250 or 300 Hz. Furthermore, the cut-off frequency can be 500, 1000, 5000, 10000 or even 100 or 200 or even 500 kHz. The upper limit of the bandpass filter may correspond to the cutoff frequency of the lowpass filter and the lower cutoff frequency of the bandpass filter may or may not be 0.5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz or 40 Hz in an exemplary embodiment at 50 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1 kHz, or even at 2 kHz, 5 kHz, 10 kHz, 50 kHz or 100 kHz. The cutoff frequencies are adapted to the ion mobility in the cell or at the electrodes and are preferably selected such that changes in the reaction signal that reflect a relaxation process under normal conditions (such as cell temperature 20 ° C.) have a frequency spectrum which is at least to 10%, 20%, 50% or 80% fall within the passband of the filter. The cutoff frequencies and the time periods and spectra specified here must be adapted to the ion mobilities that lie in a temperature measurement window for the respective cell type. Another embodiment of a deviation-Discovery ¬ device 60b with a subtractor 62b which has two inputs 64b, 65b. The Reakti ¬ onssignal and the excitation signal applied to the said inputs. The subtracter 62b forms the difference between these two signals and outputs the difference to an integrator 66b. The integrator 66b integrates the difference between the excitation signal and the Refe rence ¬ signal and outputs the third signal as a deviation in the form of a signal or a value from. There may be provided filters and / or damping or reinforcing elements, which are shown in Figure 2b with dashed rectangles. For example, at least one of the inputs 64b, 65b may include an attenuation circuit or an amplification circuit to equalize the levels of the two signals before they are delivered to the subtractor 62b. Finally, a filter may be provided between the subtractor 62b and the integrator 66b and / or a damping element. If at least one of the dashed rectangles shown in FIG. 2b is provided as a filter, then this filter has properties such as the filters shown in FIG. 2a. Subtractor 62b subtracts the response signal from the excitation signal, or vice versa. 66b of the integrator is preferably reset when the deviation from ¬ been fully determined or when the temperature was ¬ turwert provided by applying the dependence.
Die Figur 2c zeigt eine weitere mögliche Abweichung-Ermittlungs¬ vorrichtung 60c mit einer Zeitversatzerfassungsvorrichtung 62c. Diese weist zwei Eingänge 64c, 65c auf, an die das Anregungssignal bzw. das Reaktionssignal angelegt werden. Anstatt des Anre- gungssignals kann auch ein Triggersignal angelegt werden, das zumindest einen Zeitpunkt des Auftretens einer Flanke oder einer Änderung im Anregungssignal wiedergibt. In der Zeitver¬ satz-Erfassungsvorrichtung 62c kann ein Zähler und ein Taktgenerator vorgesehen sein, der den Zeitversatz anhand eines Zählwerts ermittelt. Hierzu weist die Zeitversatz-Erfassungs¬ vorrichtung 62c eine Einheit auf, mit der der Auftrittszeitpunkt des Reaktionssignals und insbesondere der Auftrittszeitpunkt einer bestimmten Amplitude oder Steigung oder eines Zeitsig- nalverlaufs des Reaktionssignals erfasst werden kann. Bei¬ spielsweise kann ein bestimmter Verlauf verglichen werden mit dem Reaktionssignals mittels eines Match-Filters oder ähnlichem. Die Zeitversatz-Erfassungsvorrichtung 62c weist einen Ausgang 66c auf, an dem ein Wert abgegeben wird oder ein Signal, dass den Zeitversatz zwischen dem Anregungssignal und dem Reaktionssignal wiedergibt. Anstatt des Anregungssignals kann in den hier beschriebenen Ausführungsformen ein Triggersignal vorgesehen werden, das einen Zeitpunkt des Auftretens einer Änderung im Anregungssignal wiedergibt, oder die einen Zeitpunkt einesFigure 2c shows another possible deviation-Discovery ¬ device 60c 62c with a skew-sensing device. This has two inputs 64c, 65c, to which the excitation signal and the reaction signal are applied. Instead of the excitation signal, it is also possible to apply a trigger signal which reproduces at least one time of the occurrence of an edge or a change in the excitation signal. 62c may be provided in the Zeitver ¬ rate detecting device, a counter and a clock generator which determines the time offset based on a count value. 62c purpose, the time offset-detection device ¬ a unit with which the occurrence time of the response signal and in particular the time of occurrence of a certain amplitude or slope, or a Zeitsig- Nalverlaufs the reaction signal can be detected. In ¬ example, a certain course can be compared with the reaction signal by means of a match filter or the like. The skew detection device 62c has an output 66c at which a value is output or a signal representing the time lag between the excitation signal and the response signal. Instead of the excitation signal, in the embodiments described here, a trigger signal may be provided which represents a time of occurrence of a change in the excitation signal, or which may be a time of a
Schaltbefehls oder Änderungsbefehls wiedergibt, wobei dieser Befehl eine Last ansteuert, die von den Zellen versorgt wird. Da das Ansteuern zur Änderung der Last führt, wodurch sich wiederum eine Änderung des von den Zellen abgegebenen Stroms ergibt, gibt der Befehl eine zeitliche Information des Anregungssignals wieder. Hierbei wird das Anregungssignal von der sich ändernden Last erzeugt, so dass Befehl direkt zum Auftreten des Anre¬ gungssignals führt. Der Zeitpunkt des Befehls gibt die Änderung wiedergibt, die das Anregungssignal definiert. Gegebenenfalls wird ein vorbekannter Zeitversatz zwischen Auftreten des Befehls und der resultierenden Laständerung bei der Ermittlung der Abweichung des Reaktionssignals gegenüber dem Anregungssignal berücksichtigt . Die Figur 2b zeigt eine weitere Abweichung-Ermittlungsvorrichtung 60b, die als spezifische Ausführungsform der Abwei¬ chung-Ermittlungsvorrichtung 60c der Figur 2c angesehen werden kann. Über einen ersten Eingang 64d wird das Anregungssignal eingegeben. Anstatt des Anregungssignals kann auch ein Switching command or change command, this command driving a load supplied by the cells. Since the drive leads to the change in the load, which in turn results in a change in the output of the cells current, the command is a time information of the excitation signal again. Here, the excitation signal is generated by the varying load, so that the occurrence of the command directly Anre ¬ supply signal. The timing of the command reflects the change that defines the excitation signal. Optionally, a previously known time offset between occurrence of the command and the resulting load change is taken into account in determining the deviation of the reaction signal from the excitation signal. 2b shows a further deviation detecting apparatus 60b, which can be considered as a specific embodiment of the deviation ¬ chung-determining device 60c of Figure 2c. The excitation signal is input via a first input 64d. Instead of the excitation signal can also be
Triggersignal oder ein Zeitpunktsignal vorgesehen sein, dass den Zeitpunkt des Auftretens des Anregungssignals wiedergibt. Grundsätzlich kann die Signaldifferenz-Ermittlungsvorrichtung 60d auch getaktet sein, so dass der Eingang 64d, wie er in Figur 2 dargestellt ist, entfallen kann. Die Abweichung-Ermit- tlungsvorrichtung 60d der Figur 2d umfasst ferner einen Kom- parator 62d mit einem Amplitudengrenzwert 63d. Falls der Amplitudengrenzwert 63d nicht eine Eigenschaft des Komparators 62d ist oder in diesem gespeichert ist, kann dieser in einer Speicherzelle abgelegt sein, der mit dem Komparator verbunden ist. Die letztgenannte Möglichkeit ist in Figur 2d mit ge¬ strichelter Linie dargestellt. Eine Zeitversatzerfassungs- vorrichtung 64d erfasst die Zeitdifferenz zwischen dem Aus- trittszeitpunkt des Anregungssignals, vgl. optionalen Eingang 64d, mit dem Zeitpunkt, an dem der Komparator 62d erfasst, dass der Schwellwert 63d von dem Reaktionssignal überschritten oder unterschritten wurde. Die erfasste Zeitdifferenz wird als Signaldifferenz an einem Ausgang 66d abgegeben. Trigger signal or a timing signal may be provided that reflects the time of the occurrence of the excitation signal. In principle, the signal difference determination device 60d can also be clocked, so that the input 64d, as shown in FIG. 2, can be dispensed with. The deviation-determining device 60d of FIG. 2d further comprises a comparator 62d with an amplitude limit value 63d. If the amplitude limit 63d is not a property of the comparator 62d or is stored in this, this can in one Memory cell to be stored, which is connected to the comparator. The latter possibility is shown in Figure 2d with ge ¬ dot broken line. A time offset detection device 64d detects the time difference between the exit time of the excitation signal, cf. optional input 64d, at the time the comparator 62d detects that the threshold 63d has been exceeded or undershot by the response signal. The detected time difference is output as a signal difference at an output 66d.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die in Figur 2d dargestellte Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60d weitere Komparatoren 62d 62dx x mit zugehörigen Schwellwerten 63d 63dx x. Die Schwellwerte 63dx und 63dx x unterscheiden sich untereinander und gegenüber den Schwellwert 63d. Auch dieIn an alternative embodiment, the deviation determination device 60d illustrated in FIG. 2d comprises further comparators 62d 62d xx with associated threshold values 63d 63d xx . The threshold values 63d x and 63d xx differ from each other and from the threshold value 63d. Also the
Komparatoren 62dx und 62dx x erfassen, wenn das Reaktionssignal, welches am Eingang 65d der Abweichung-Ermittlungsvorrichtung 60d vorliegt, den betreffenden Grenzwert 63d 63dx x überschreitet oder unterschreitet. Detect comparators 62d x and 62d xx when the reaction signal, which is present at the input 65d of the deviation determining device 60d, exceeds or falls below the respective threshold value 63d 63d xx .
Die Abweichung-Ermittlungseinrichtung kann einen Komparator 62d, zwei Komparatoren 62d und 62dx oder mehrere Komparatoren umfassen. Mittels des einen Komparators oder der mehreren Komparatoren wird erfasst, wann ein bestimmter Amplitudenwert oder -bereich des Reaktionssignals erreicht wird, so dass diese Zeitpunkte Eigenschaften des Signalverlauf des Reaktionssignals wiedergeben. Da der Verlauf des Anregungssignals vorbestimmt bzw. bekannt ist, muss dieses nicht notwendigerweise der Ab¬ weichung-Ermittlungsvorrichtung zugeführt werden. Vielmehr gibt bereits das Reaktionssignal die Abweichung gegenüber dem An¬ regungssignal wieder, so dass auch das Reaktionssignal alleine die Differenz oder Abweichung des Reaktionssignals gegenüber dem Anregungssignal wiedergeben kann. Die Abweichung gegenüber dem Anregungssignal ist mit anderen Worten bereits in dem Reak- tionssignal enthalten, da das Reaktionssignal auf dem Anre¬ gungssignal basiert und darüber hinaus gemäß der zu erfassenden elektrochemischen Zelleneigenschaften (etwa der Ionenmobilität an den Elektroden) , die die Temperatur wiedergeben, Abweichungen aufweist . The deviation detection means may comprise a comparator 62d, two comparators 62d and 62d x or a plurality of comparators. By means of the one or more comparators is detected when a certain amplitude value or range of the reaction signal is reached, so that these times reflect characteristics of the waveform of the reaction signal. Since the course of the excitation signal predetermined or known to the ex ¬ deviation detection device must be supplied this does not necessarily. Rather, the response signal is already the deviation to ¬ excitation signal, so that the reaction signal may reflect the difference or deviation of the response signal relative to the excitation signal again alone against the. The deviation with respect to the excitation signal contained in other words, already in the reaction signal since the response signal based on the Anre ¬ acceleration signal and beyond (in accordance with the to be detected electrochemical cell properties such as the ion mobility at the electrodes), which reflect the temperature, has deviations.
Die Zeitversatz-Erfassungsvorrichtung 64d gibt vorzugsweise für jeden Komparator einen Zeitwert oder ein Zeitsignal aus, der bzw. das kennzeichnet, wann der Komparator das Über- oder Unterschreiten des zugehörigen Schwellwerts erfasst hat. Der je¬ weilige Zeitversatz wird abgegeben an dem Ausgang 66d oder an weiteren Ausgängen, wie sie in Figur 2b gestrichelt dargestellt sind. Die weiteren optionalen Zeitausgänge, welche gestrichelt dargestellt sind, dienen lediglich zur Darstellung der grundsätzlichen Vorgehensweise und stellen keine physikalische Umsetzung dar. Vorzugsweise gibt die Zeitversatz-Erfassungs¬ vorrichtung 64d alle Zeitversatzwerte auf der gleichen Leitung oder über den gleichen Kanal aus. The skew detection device 64d preferably outputs, for each comparator, a time value or a time signal which indicates when the comparator has detected the overshoot or undershoot of the associated threshold value. The per ¬ stays awhile time offset is output from the output 66d or other outputs, as shown in Figure 2b by dashed lines. The further optional time outputs, which are shown in dashed lines, are merely illustrative of the basic approach and do not represent physical implementation. Preferably, gives the time offset-detection ¬ device 64d all time offset values on the same line or on the same channel.
Bei mehreren Komparatoren kann eine Abhängigkeit der Signaldifferenz (d. h. des Zeitversatzes) für j eden Komparator bzw . für jeden Schwellwert einen Temperaturwert zugeordnet werden. In the case of several comparators, a dependence of the signal difference (that is to say the time offset) for each comparator and / or comparator can be determined. for each threshold a temperature value can be assigned.
Hierbei kann die Abhängigkeit mehrdimensional sein und für jeden Komparator eine eigene Unterabhängigkeit zwischen Zeitversatz und Temperatur vorsehen. Weiterhin kann die Zeitversatz-Erfassungsvorrichtung 64b mindestens einen Zeitversatz zwischen mindestens zwei Komparatoren als Signaldifferenz abgeben. Wie bereits erwähnt, kann für jede der Signaldifferenzen eineHere, the dependency can be multi-dimensional and provide for each comparator its own sub-dependence between time offset and temperature. Furthermore, the skew detection device 64b may output at least one skew between at least two comparators as a signal difference. As already mentioned, for each of the signal differences one can
Abhängigkeit vorgesehen sein. Die sich für die verschiedenen Abhängigkeiten ergebenden Temperaturen können miteinander kombiniert werden, beispielsweise durch Auswahl oder Mittelung, insbesondere durch gewichtete Mittelung oder auch durch Me- dianbildung. Ferner kann bei der Verwendung von mehreren Abweichungen ein Satz mehrerer Abweichungen nur einem Temperaturwert zugeordnet sein, so dass die Abhängigkeit eine mehr¬ dimensionale Eingangsgröße aufweist und mit der einzelnen Temperatur nur eine einzelne Ausgabegröße aufweist. Dependence be provided. The temperatures resulting for the various dependencies can be combined with one another, for example by selection or averaging, in particular by weighted averaging or also by median formation. Further, in the use of a plurality of deviations, a set of several variations may be associated with only one temperature value, so that the dependence has a more ¬ dimensional input variable and having the individual temperature only a single output size.
Die Figuren 2a - d zeigen Abweichung-Ermittlungseinrichtungen, die im Zeitbereich arbeiten. Die Figuren 3a und 3b zeigen Abweichung-Ermittlungseinrichtungen, die im Frequenzraum ar- beiten. Dies zeigt, dass das Reaktionssignal im Zeitbereich und gleichermaßen auch im Frequenzbereich erfindungsgemäß verarbeitet werden kann. Die in Figur 3a dargestellte Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60e umfasst zwei Eingänge 64e und 65e, einen für das Reakti¬ onssignal und einen für das Anregungssignal. Der Eingang für das Anregungssignal ist optional und daher gestrichelt dargestellt. Die Signaldifferenz-Ermittlungseinrichtung 60e umfasst einen Spektralanalysator, der das Reaktionssignal am Eingang 65e oder Frequenzkomponenten hiervon in den Frequenzbereich überführt. Ein Spektrumsvergleicher 63e ist dem Spektralanalysator 62e nachgeschaltet und ermittelt Spektralunterschiede zu dem An¬ regungssignal. Hierzu kann das Anregungssignal an einem Eingang 64e an den Spektrumsvergleicher 63e angelegt werden. Alternativ ist die Information über das Spektrum des Anregungssignals bereits in der Signaldifferenz-Ermittlungseinrichtung 60e vorhanden und es wird nur Spektralinformation des Reaktionssignals gegenüber vorbestimmten Werten (welche das Anre- gungssignal repräsentieren) bewertet. Hierzu vergleicht der Spektrumsvergleicher 63e einzelne Frequenzkomponenten oder einen Frequenzbereich des Spektrums, wie es von dem Spektralanalysator 62e geliefert wird, mit vorbekannten Werten. Es kann das gesamte Spektrum des Reaktionssignals in dem FIGS. 2a-d show deviation detection devices which operate in the time domain. FIGS. 3 a and 3 b show deviation determination devices that are active in the frequency domain. BEITEN. This shows that the reaction signal in the time domain and equally in the frequency domain can be processed according to the invention. The illustrated in Figure 3a deviation detecting means comprises two inputs 60e and 64e 65e, one for the Reakti ¬ onssignal and one for the excitation signal. The input for the excitation signal is optional and therefore shown in dashed lines. The signal difference detection means 60e includes a spectrum analyzer which converts the response signal at the input 65e or frequency components thereof into the frequency domain. A spectrum comparator 63e downstream of the spectrum analyzer 62e and determines spectral differences to the on ¬ excitation signal. For this purpose, the excitation signal can be applied to the spectrum comparator 63e at an input 64e. Alternatively, the information about the spectrum of the excitation signal is already present in the signal difference detecting means 60e, and only spectral information of the response signal is evaluated against predetermined values (representing the excitation signal). To this end, the spectrum comparator 63e compares individual frequency components or a frequency range of the spectrum as provided by the spectrum analyzer 62e with known values. It can be the entire spectrum of the reaction signal in the
Spektrumsvergleicher 63e zur Auswertung herangezogen werden. Alternativ werden nur einzelne Frequenzen oder mindestens ein Frequenzbereich des Reaktionssignals von dem Spektrumsvergleicher 63e zur Auswertung herangezogen. Es kann ein Frequenzbereich für das Reaktionssignal und gegebenenfalls auch für das Anregungssignal herangezogen werden. Ferner können zwei oder mehrere Frequenzen oder Frequenzbereiche zur Auswertung (d.h. zur Erfassung der Abweichung) herangezogen werden. Spectrum comparator 63e are used for the evaluation. Alternatively, only individual frequencies or at least one frequency range of the reaction signal from the spectrum comparator 63e are used for the evaluation. It can be used a frequency range for the reaction signal and possibly also for the excitation signal. Further, two or more frequencies or frequency ranges may be used for evaluation (i.e., for detecting the deviation).
Falls das Anregungssignal 64e dem Spektrumsvergleicher 63e zugeführt wird, dann kann in dem Eingang 64e ein Filter vorgesehen sein, der als ein gestricheltes Rechteck in Figur 3a dargestellt ist. Der Filter kann die Eigenschaften der Filter aufweisen, wie sie in den Figuren 2a - 2d dargestellt sind. Der Filter kann ferner Dämpfungs- oder Verstärkungseigenschaften aufweisen, um den Pegel des Anregungssignals an den Pegel des Reaktionssignals anzupassen. Diese Eigenschaften können mit den Eigenschaften eines der hier beschriebenen Filter kombiniert sein. Ferner kann ein entsprechender Filter dem Spektralanalysator 62e vorgeschaltet sein. Der Spektralanalysator kann als eine Einrichtung ausgestaltet zur Durchführung einer Fourier-Transformation ausgebildet sein. In einem einfachen Fall ist der Spektrumsvergleicher 63e ein Bandpass oder weist das Verhalten von mehreren Bandpässen mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen bzw. Durchlassfrequenzbereichen auf, um so einzelne Frequenzbereiche oder Frequenz¬ komponenten aus dem Reaktionssignal zur Erfassung zu verwenden. Der Pegel des Reaktionssignals wird von dem Spektrumsvergleicher 63e herangezogen, der sich für die einzelnen Frequenzbänder des Filters ergibt. Falls als Spektralanalysator 62e ein Filter verwendet wird, so weist dieser eine Bandpasscharakteristik auf mit einer unteren Grenzfrequenz, wie sie oben genannt ist, und einer oberen Grenzfrequenz, wie sie ebenso für die Filter der Figuren 2a - d genannt ist. Die Breite des Bandpasses (definiert durch einen Leistungsabfall durch einen Leistungsabfall von 1/V2 des maximalen Verstärkungsfaktor des Filters) kann auch schmaler gewählt werden, etwa mit einer Breite von 5, 10, 20 oder 100 Hz zwischen der oberen und der unteren Grenzfrequenz. Bei derIf the excitation signal 64e is supplied to the spectrum comparator 63e, then a filter may be provided in the input 64e, which is shown as a dashed rectangle in FIG. 3a. The filter may have the properties of the filters, as shown in Figures 2a - 2d. The filter can also Have attenuation or gain characteristics to match the level of the excitation signal to the level of the response signal. These properties can be combined with the properties of one of the filters described here. Furthermore, a corresponding filter may precede the spectral analyzer 62e. The spectral analyzer may be configured as a device configured to perform a Fourier transformation. In a simple case, the spectrum comparator 63e is a band-pass or has the behavior of a plurality of band-pass filters with different cut-off frequencies or frequency ranges passage, so as to use one frequency or frequency ¬ components from the reaction signal for detection. The level of the response signal is used by the spectrum comparator 63e, which results for the individual frequency bands of the filter. If a filter is used as the spectrum analyzer 62e, it has a bandpass characteristic with a lower cut-off frequency, as mentioned above, and an upper cutoff frequency, as also mentioned for the filters of FIGS. 2a-d. The width of the bandpass (defined by a drop in performance by a power loss of 1 / V2 of the maximum gain of the filter) may also be narrowed, for example, with a width of 5, 10, 20 or 100 Hz between the upper and lower cutoff frequencies. In the
Verwendung von schmaleren Bandpässen mit einer Breite von weniger als 50 oder 20 Hz können mehrere Durchlassbereiche vorgesehen sein . Während sich in der Figur 3a der Spektrumsvergleicher mit dem Verhältnis mindestens eines Spektralanteils im Reaktionssignal zu einem entsprechenden Anteil im Anregungssignal beschäftigt, zeigt die Figur 3b einen Ansatz, bei dem Spektralanteile in¬ nerhalb des Reaktionssignals zueinander ins Verhältnis gesetzt werden, um die Abweichung vorzusehen. Während in Figur 3a der Spektrumsvergleicher 63e ein Verhältnis oder eine Differenz zwischen Frequenzkomponenten des Anregungssignals und des Reaktionssignals als Abweichung abgibt, wird in dem in Figur 3b dargestellten Ansatz als Abweichung ein Verhältnis oder eine Differenz von verschiedenen Signalkomponenten (d. h. bei verschiedenen Frequenzen) des Reaktionssignals verwendet. Die in Figur 3b dargestellte Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60f umfasst einen Spektralanalysator 62f, der wie der in Figur 3a dargestellte Spektralanalysator ausgestaltet sein kann. Die in Figur 3b dargestellten Abweichung-Ermittlungseinrichtung 60f umfasst einen Spektralanalysator 60f, der für mindestens zwei Frequenzen oder Frequenzbereiche fl, f2 die Leistung des Reaktionssignals in diesem Frequenzbereich oder für diese Frequenzen wiedergibt. Die mehreren Ausgänge des Spektral- analysators 62f geben damit unterschiedliche Pegel wieder, die jeweils die Signalstärke für bestimmte Frequenzen fl, f2 oder für bestimmte Frequenzbereiche wiedergeben. Diese Pegel können mit A und B bezeichnet werden. Using narrower bandpasses having a width of less than 50 or 20 Hz, multiple passbands may be provided. During at least one spectral component in the reaction signal is employed in the Figure 3a of the spectrum comparator with respect to a corresponding portion in the excitation signal, is shown in FIG 3b, one approach in which spectral components in ¬ nerhalb be set the response signal in relation to each other to provide the deviation. While in FIG. 3a spectrum comparator 63e outputs a ratio or difference between frequency components of the excitation signal and the response signal as a deviation, in FIG. 3b approach used as deviation a ratio or a difference of different signal components (ie at different frequencies) of the reaction signal. The deviation determination device 60f illustrated in FIG. 3b comprises a spectral analyzer 62f, which may be configured like the spectral analyzer shown in FIG. 3a. The deviation determination device 60f illustrated in FIG. 3b comprises a spectral analyzer 60f which reproduces the power of the reaction signal in this frequency range or for these frequencies for at least two frequencies or frequency ranges f1, f2. The multiple outputs of the spectral analyzer 62f thus represent different levels, each representing the signal strength for certain frequencies fl, f2 or for certain frequency ranges. These levels can be labeled A and B.
In einem Spektrumsvergleicher 63f, der den Spektralanalysator 62f nachgeschaltet ist, werden die Pegel unterschiedliche Frequenzen Fl, F2 oder unterschiedlicher Frequenzbereich miteinander in Beziehung gesetzt, beispielsweise durch eine Verhältnisbildung oder durch eine Differenz. Der sich ergebende Vergleichswert des Spektrumvergleichers 63f wird an einem Ausgang der Signaldifferenz-Ermittlungseinrichtung 60f als Abweichung abgegeben. Zuvor kann das Vergleichsergebnis desIn a spectrum comparator 63f, which is connected downstream of the spectrum analyzer 62f, the levels of different frequencies Fl, F2 or different frequency range are related to each other, for example by a ratio formation or by a difference. The resulting comparison value of the spectrum comparator 63f is output at an output of the signal difference detecting means 60f as a deviation. Previously, the comparison result of
Spektrumsvergleicher 63f auch mit einem vorgegebenen Wert (d.h. mit einer Referenz) verglichen werden oder mit einem entsprechenden Vergleichswert, der sich für das Anregungssignal ergibt, siehe Spektralanalysator und Spektrumsvergleicher der Figur 3b, die mit gestrichelter Linie dargestellt sind. Ein Differenzbildner 64f erfasst den Unterschied zwischen dem Verhältnis der Frequenzkomponenten des Reaktionssignals und dem entsprechenden Verhältnis für das Anregungssignal. Bei mehreren Frequenzen oder Frequenzbereichen können mehrere jeweilige Unterschiede ermittelt werden. Die Unterschiede können alsSpectrum comparator 63f may also be compared to a predetermined value (i.e., to a reference) or to a corresponding comparison value that results for the excitation signal, see spectral analyzer and spectrum comparator of Figure 3b, shown in dashed line. A difference generator 64f detects the difference between the ratio of the frequency components of the response signal and the corresponding ratio for the excitation signal. For multiple frequencies or frequency ranges, several differences can be determined. The differences can be as
Abweichung zwischen Reaktionssignal und Anregungssignal ver¬ wendet werden. Wie bereits bemerkt, können die betreffenden Werte für das Anregungssignal vorgegeben sein, da dieses nach Vorgaben erzeugt wird und somit bekannt ist. Im Vergleich zu den Spektralana- lysator 62e der Figur 3a gibt der Spektralanalysator 62f der Figur 3b Werte für mehrere Frequenzen oder Frequenzbereiche alsDeviation between the reaction signal and the excitation signal can be used. As already noted, the relevant values for the excitation signal can be predetermined, since this is generated according to specifications and is thus known. Compared to the spectral analyzer 62e of FIG. 3a, the spectrum analyzer 62f of FIG. 3b outputs values for a plurality of frequencies or frequency ranges
Abweichungen ab, und ist beispielsweise als Bandpass mit mehreren Durchlassbereichen ausgestaltet. Deviations, and is designed for example as a bandpass with multiple passbands.
Die Figuren 4a - g zeigen Ausführungsformen für Signalgeneratoren sowie die zugehörigen Anregungssignale, zu deren Erzeugung die betreffenden Signalgeneratoren ausgestaltet sind. Der Signalgenerator 40a erzeugt einen einzelnen Spannungs- oder Stromsprung. Dieser kann abwärts gerichtet oder aufwärts ge¬ richtet sein. Ferner kann sich dieser von einem Null-Pegel zu einem bestimmten positiven Pegel oder auch zu einem negativen Pegel erstrecken. In spezifischen Ausführungsformen erstreckt sich das vom Signalgenerator 40a erzeugte Signal von einem negativen zu einem positiven Pegel, wobei diese insbesondere symmetrisch zur Nulllinie sein können. Im einfachsten Fall ist der Signalgenerator 40a jedoch eingerichtet, einen ersten Pegel von Null und einen positiven Pegel oder auch einen negativen Pegel zu erzeugen. FIGS. 4a-4g show embodiments for signal generators and the associated excitation signals for the generation of which the relevant signal generators are designed. The signal generator 40a generates a single voltage or current jump. This may be directed downward or upward ge ¬ directed. Further, it may extend from a zero level to a certain positive level or to a negative level. In specific embodiments, the signal generated by the signal generator 40a extends from a negative to a positive level, which may in particular be symmetrical to the zero line. In the simplest case, however, the signal generator 40a is set up to generate a first level of zero and a positive level or also a negative level.
Der Signalgenerator 40a kann aktiv sein und daher eine eigene Strom- oder Spannungsquelle darstellen, oder kann passiv sein beispielsweise in Form eines schaltbaren Widerstands oder in Form eines veränderlichen Widerstands, beispielsweise in Form des Durchgangwiderstands eines Transistors. Der Signalgenerator 40a umfasst vorzugsweise eine Treiberschaltung oder eine Endstu- feneinrichtung, wobei die Endstufeneinrichtung identisch sein kann mit der Einheit, die die Signalform erzeugt. Besonders bevorzugt entspricht der Signalgenerator der Figur 4a einer Einheit, die zum Erzeugen eines Ausgleichsstroms für zumindest eine Zelle verwendet werden kann. The signal generator 40a can be active and therefore represent its own current or voltage source, or can be passive, for example in the form of a switchable resistor or in the form of a variable resistor, for example in the form of the passage resistance of a transistor. The signal generator 40a preferably comprises a driver circuit or an end stage device, wherein the output stage device can be identical to the unit which generates the signal form. The signal generator of FIG. 4a particularly preferably corresponds to a unit which can be used to generate a compensation current for at least one cell.
Der Signalgenerator der Figur 4b mit dem Bezugszeichen 40b erzeugt als Anregungssignal eine Folge von Spannungs- oder Stromsprüngen. Diese können hinsichtlich ihrer Amplitude ausgeschaltet sein, wie die Spannungs- oder Stromsprünge, welche von dem Signalgenerator 40a erzeugt werden. Vorzugsweise haben alle Spannungssprünge, die von dem Signalgenerator 40b erzeugt werden, denselben oberen und unteren Pegel (bzw. Amplituden- wert) . Die Signalgeneratoren 40a und 40b sind in einfachen Ausführungen nur eingerichtet, zwei unterschiedliche Pegel herbeizuführen, wobei einer dieser Pegel Null sein kann. Auch der Signalgenerator 40b kann aktiv oder passiv ausgestaltet sein, wobei im Falle von passiver Ausgestaltung ein schaltbarer Widerstand als Signalgenerator vorgesehen sein kann. Dies trifft auch für andere Signalgeneratoren zu, die nur einen veränderlichen oder schaltbaren Strom erzeugen, der von der Zelle weg führt. Die Figur 4c zeigt einen Signalgenerator 40c, der als Anregungssignal eine aufsteigende Flanke erzeugt, hierbei springt die Amplitude nicht so schnell wie möglich von einem unteren Wert auf einen oberen Wert, sondern es wird ein gezielter Verlauf erzeugt. Diese kann beispielsweise hervorgerufen werden durch eine Tiefpassfilterung, beispielsweise mit einer The signal generator of Figure 4b with the reference numeral 40b generates a sequence of voltage or current jumps as an excitation signal. These can in terms of their amplitude be turned off, such as the voltage or current jumps generated by the signal generator 40a. Preferably, all voltage jumps generated by the signal generator 40b have the same upper and lower level (or amplitude value). The signal generators 40a and 40b are arranged in simple embodiments only to bring about two different levels, wherein one of these levels can be zero. Also, the signal generator 40b may be configured active or passive, wherein in the case of passive embodiment, a switchable resistor may be provided as a signal generator. This is also true for other signal generators that produce only a variable or switchable current that leads away from the cell. FIG. 4c shows a signal generator 40c which generates an ascending edge as an excitation signal, in which case the amplitude does not jump as fast as possible from a lower value to an upper value, but instead generates a targeted progression. This can be caused for example by a low-pass filtering, for example with a
Grenzfrequenz von 100, 150, 200 oder 300 Hz. Insbesondere kann der Signalgenerator 40c mit einem Schaltelement und einem Filter vorgesehen werden. Der Signalgenerator 40c erzeugt einen einzelnen Impuls pro Ermittlungsschritt, kann jedoch auch modifiziert vorgesehen werden, um mehrere Signalpulse pro Ermittlungsschritt zu erzeugen, wie der Signalgenerator 40b. Cutoff frequency of 100, 150, 200 or 300 Hz. In particular, the signal generator 40c may be provided with a switching element and a filter. The signal generator 40c generates a single pulse per detection step, but may also be modified to generate a plurality of signal pulses per detection step, such as the signal generator 40b.
Der Signalverlauf des Signalgenerators 40c kann der Impuls¬ antwort eines Tiefpassfilters erster, zweiter oder höherer Ordnung entsprechen. Der Signalgenerator 40d der Figur 4d ist eingerichtet, nur einen einzelnen Impuls pro Ermittlungsschritt zu erzeugen, wie die Signalgeneratoren 40a und 40c. Der Signalgenerator 40d ist zur Erzeugung eines einzelnen Dreieckimpulses vorgesehen, beispielsweise ein symmetrischer Dreieckspuls oder auch ein asymmetrischer Sägezahnpuls. Auch hier kann das Signal von einem Nullpegel ausgehen, oder kann gegenüber der Zeitachse in Amplitudenrichtung verschoben sein . Die Steigung bzw . Steigungen des Pulses, der vom Signalgenerator 40d erzeugt wird, weisen ein Spektrum auf, dessen Leistung zumindest 30, 50, 80 oder 90 % innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs liegt. Der Frequenzbereich hat in einer beispielhaften Ausführungsform eine untere Grenze von 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200 oder 500 Hz oder auch von 1 kHz, 2kHz, 5 kHz oder 10 kHz und einer obere Grenze von 10, 20, 30, 50, 100, 200, 500 Hz oder auch von 1 kHz, 2kHz, 5 kHz, 10 kHz, 20 kHz, 50 kHz, 100 kHz, 200 kHz oder 500 kHz. Eine beispielhafte Ausführungsform sieht eine untere Grenze von 10, 20, 30, 40, 50 oder 80 Hz vor und einer obere Grenze von 120, 150, 180, 200, 250, 300, 350 oder 400 Hz oder auch 600, 800 oder 1200 Hz, beispielsweise abhängig vom Zelltyp, von dem Ladezustand, einer gewünschten Temperaturmessspanne und/oder der Alterung der Zelle. Die Grenzen sind vorzugsweise an die Relaxationsgeschwindigkeit angepasst, die sich aus dem Zelltyp ergibt. Die Relaxationsgeschwindigkeit kann von der Ionenmo¬ bilität abhängig sein. . Ggf. kann der Signalgenerator einen Bandpass- oder Tiefpassfilter aufweisen (wie er auch in den Figuren 2a - d dargestellt ist) , um das erzeugte Signal vor der Abgabefrequenz zu filtern. Das von einem derartigen Filter erzeugte Signal weist ein Spektrum auf, wie es vorangehend genannt wurde . 40c may The waveform of the signal generator of the pulse ¬ response of a low-pass filter first, second or higher order, respectively. The signal generator 40d of Figure 4d is arranged to generate only a single pulse per detection step, like the signal generators 40a and 40c. The signal generator 40d is provided for generating a single triangular pulse, for example a symmetrical triangular pulse or also an asymmetric sawtooth pulse. Again, the signal may start from a zero level, or may be shifted in the amplitude direction with respect to the time axis. The slope or Slopes of the pulse generated by the signal generator 40d include Spectrum whose power is at least 30, 50, 80 or 90% within a given frequency range. The frequency range in an exemplary embodiment has a lower limit of 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200 or 500 Hz or even 1 kHz, 2kHz, 5 kHz or 10 kHz and a upper limit of 10, 20, 30, 50, 100, 200, 500 Hz or even 1 kHz, 2kHz, 5 kHz, 10 kHz, 20 kHz, 50 kHz, 100 kHz, 200 kHz or 500 kHz. An exemplary embodiment provides a lower limit of 10, 20, 30, 40, 50 or 80 Hz and an upper limit of 120, 150, 180, 200, 250, 300, 350 or 400 Hz or even 600, 800 or 1200 Hz For example, depending on the cell type, the state of charge, a desired temperature span and / or the aging of the cell. The limits are preferably matched to the relaxation rate that results from the cell type. The relaxation may be dependent on the Ionenmo ¬ bility. , Possibly. For example, the signal generator may include a bandpass or low pass filter (as shown in Figures 2a-d) to filter the generated signal before the output frequency. The signal generated by such a filter has a spectrum as mentioned above.
Die Figur 4e zeigt einen weiteren Signalgenerator 40e, der ein wert- und/oder zeitdiskretes Signal erzeugt. Es handelt sich um ein rückgekoppeltes Schieberegister (in Figur 4e nur schematisch angedeutet) , welches pro Ermittlungsschritt mehrere Pulse erzeugt, insbesondere eine Vielzahl von Pulsen. Pro Ermitt¬ lungsschritt kann der Signalgenerator 40e eine Anzahl von Pulsen erzeugen, die mindestens der Periodizität der rückgekoppelten Schieberegisters entsprechen. Dem rückgekoppelten Schieberegister kann eine Puncturing-/Paddingeinrichtung nachgeschaltet sein, welche einen Puls, der zu dicht auf einen vorangehenden Puls folgt, unterdrückt, oder der einen Impuls hinzufügt, wenn seit dem vorangehenden Puls bzw. seit der letzten vergangenen Flanke zu viel Zeit verstrichen ist. Dadurch wird gewährleistet, dass zwei aufeinanderfolgende Flanken einen Abstand von mindestens 0,5 ms und nicht mehr als 25 ms aufweisen. Dadurch lässt sich das Spektrum des Anregungssignals geeignet für Temperaturerfassung von Zellen anpassen. Ferner kann das Spektrum angepasst werden, indem dem Signalgenerators 40e ein Bandpass- oder Tiefpassfilter nachgeschaltet wird, wie es hier beschrieben ist. Der Sig¬ nalgenerator 40e erzeugt ein binäres Signal, d. h. ein Signal mit genau zwei unterschiedlichen Pegeln, abgesehen von kurzen und daher zu vernachlässigenden Übergangsphasen. Der Signalgenerator kann grundsätzlich jedoch auch ein Ternärsignal erzeugen anstatt eines Binärsignals. Für die Flanken des Ternärsignals ergeben sich die gleichen Voraussetzungen wie für das hier beschriebene Signal, dass von dem Signalgenerator 40e erzeugt wird . FIG. 4e shows a further signal generator 40e, which generates a value- and / or time-discrete signal. It is a feedback shift register (only schematically indicated in FIG. 4e), which generates several pulses per determination step, in particular a multiplicity of pulses. The signal generator may 40e generate a number of pulses corresponding to at least the periodicity of the feedback shift register per Determined ¬ treatment step. The feedback shift register may be followed by a puncturing / padding device, which suppresses a pulse too close to a preceding pulse, or which adds a pulse if too much time has elapsed since the previous pulse or since the last past edge , This ensures that two consecutive edges are at least 0.5 ms apart and not more than 25 ms apart. This allows the spectrum of the excitation signal suitable for temperature detection of cells. Further, the spectrum may be adjusted by providing the signal generator 40e with a bandpass or low pass filter, as described herein. The Sig ¬ nalgenerator 40e generates a binary signal, ie a signal with exactly two different levels, apart from short and therefore negligible transition phases. However, the signal generator can basically also generate a ternary signal instead of a binary signal. For the edges of the ternary signal, the same conditions arise as for the signal described here, which is generated by the signal generator 40e.
Die Figur 4f zeigt einen Signalgenerator 40f eingerichtet zur Erzeugung einer Signalfolge, insbesondere einer Folge von Diracstößen. Der zeitliche Abstand zwischen den einzelnenFIG. 4f shows a signal generator 40f configured to generate a signal sequence, in particular a series of direct pulses. The time interval between the individual
Impulsen kann konstant sein oder kann mindestens 0,5 ms und nicht mehr als 25 ms betragen. Die Signalfolge kann erzeugt werden durch Abrufen einer Werteliste, die die Austrittszeitpunkte der betreffenden Impulse wiedergibt, wobei diese Liste zyklisch ausgelesen wird. Dem Impulsgenerator kann ein Tiefpass oder ein Bandpass nachgeschaltet sein, der die Eigenschaften der Filter aufweist, wie sie in den Figuren 2a - 2d dargestellt sind. Anstatt eines Tief- oder Bandpasses kann eine Puncturing-/Paddingein- richtung vorgesehen sein, wie sie hier beschrieben ist. Diese kann durch das rechte, innere Rechteck des Figur 40f dargestellt werden, das auf das linke, innere Rechteck der Figur nachge¬ schaltet ist. Das linke, innere Rechteck kann ein Impulsgenerator sein, der Impulse wie oben beschrieben erzeugt. Der Impulsgenerator kann Impulse erzeugen, von denen einige nicht mehr als 0, 5 ms und/oder mehr als 25 ms auseinanderliegen, wobei der Filter und insbesondere die Puncturing-/Paddingeinrichtung das Pulses may be constant or may be at least 0.5 ms and not more than 25 ms. The signal sequence can be generated by retrieving a list of values representing the exit times of the respective pulses, this list being read cyclically. The pulse generator may be followed by a low pass or a bandpass having the characteristics of the filters, as shown in Figures 2a - 2d. Instead of a low-pass or band pass, a puncturing / padding device may be provided, as described here. This can be represented by the right, inner rectangle of Figure 40f, which is nachge ¬ switched to the left inner rectangle of the figure. The left inner rectangle may be a pulse generator that generates pulses as described above. The pulse generator can generate pulses, some of which are not more than 0, 5 ms and / or more than 25 ms apart, the filter and in particular the puncturing / Paddingeinrichtung the
Spektrum des erzeugten Signals nochmals ändert, um das Anre¬ gungssignal auszugeben. Der Signalgenerator 40g der Figur 4g erzeugt ein Signal mit einer oberen Grenzfrequenz fg. Das Spektrum ist kontinuierlich verteilt. Innerhalb des Spektrums können zwei Frequenzbereiche 41a, b vorgesehen sein, die auch zur Auswertung des Reakti- onssignals verwendet werden. Ein weiteres, alternatives Signal des Signalgenerators 40g weist ein Spektrum 42 auf, dass sich von einer ersteren, unteren Grenzfrequenz fu bis zu der oberen Grenzfrequenz fg λ erstreckt. Das Spektrum 42 erstreckt sich um mindestens 10, 20 oder 25 Hz bis zu maximal 150, 200 oder 300 Hz. Die Spektren können insbesondere durch Bandpassfilterung oder Tiefpassfilterung erzeugt werden. Als Ausgangssignal kann ein Rauschsignal verwendet werden, insbesondere ein wertkontinu¬ ierliches Rauschsignal, dass Tiefpass oder Bandpass gefiltert wird, um zu einem der Spektren zu gelangen, wie es Figur 4g darstellt. Der betreffende Tiefpass oder Bandpass hat eine Übertragungsfunktion, die einem der in Figur 40g dargestellten Spektren entspricht. Die Figur 5 zeigt mehrere Abhängigkeiten 100, 110, 120 zwischen einer Abweichung und der Temperatur . Die Abhängigkeiten 100, 110 sind beispielhaft für mehrere verschiedene Zelltypen, wobei jedoch die Abhängigkeiten 100 und 110 für unterschiedliche Ladungszustände oder Alterungszustände (oder andere Eigen- schaffen) der Batterie vorgegeben sein können. Die Abhängigkeit 120 ist im Gegensatz zu den wertkontinuierlichen Abhängigkeiten 100, 110 wertdiskret und umfasst mehrere Bereiche, in denen eine konstante Temperatur für bestimmte der Signaldifferenzen vorgesehen sind. Die Abhängigkeit 120 kann hinterlegt sein durch mehrere Werte wl, w2 usw. denen bestimmte einzelne Tempera¬ turwerte gegenübergestellt sind. Hierbei kann die Abhängigkeit 120 in Richtung der Temperaturachse äquidistante Temperaturwerte aufweisen, denen jeweils ein Wert w der Signaldifferenz gegenübergestellt ist. Das Temperaturintervall kann beispiels- weise 0.1, 0.5, 1, 2 oder 5 Kelvin betragen. Spectrum of the generated signal changes again to output the Anre ¬ supply signal. The signal generator 40g of FIG. 4g generates a signal having an upper limit frequency fg. The spectrum is distributed continuously. Within the spectrum, two frequency ranges 41a, b can be provided, which are also used for evaluating the reaction time. be used onssignals. Another alternative signal of the signal generator 40g comprises a spectrum 42 that up to the upper limit frequency fg λ extends from a former, the lower limit frequency fu. The spectrum 42 extends at least 10, 20 or 25 Hz up to a maximum of 150, 200 or 300 Hz. The spectra can be generated in particular by bandpass filtering or low-pass filtering. As an output signal a noise signal can be used, in particular a wertkontinu ¬ ierliches noise signal that low pass or band-pass filtered in order to reach one of the spectra, as represented by Figure 4g. The respective low pass or bandpass has a transfer function which corresponds to one of the spectra shown in FIG. 40g. FIG. 5 shows several dependencies 100, 110, 120 between a deviation and the temperature. The dependencies 100, 110 are exemplary of several different cell types, but the dependencies 100 and 110 may be set for different charge states or aging states (or other properties) of the battery. The dependency 120 is discrete in value, in contrast to the continuous value dependencies 100, 110, and comprises several areas in which a constant temperature is provided for certain of the signal differences. The dependency 120 may be deposited by a number of values wl, w2, etc. which certain individual Tempera ¬ turwerte are compared. In this case, the dependency 120 in the direction of the temperature axis can have equidistant temperature values, which are each compared with a value w of the signal difference. The temperature interval can be, for example, 0.1, 0.5, 1, 2 or 5 Kelvin.
Die einzeln auf der Abszisse aufgetragenen Abweichungen sind untereinander am Ende der Abszisse in Figur 5 dargestellt. Grundsätzlich können die Abweichungen einen Differenzwert zwischen einem erfassten Anregungssignal und einem erfassten Reaktionssignal wiedergegeben. Alternativ ist jedoch das Anregungssignal bekannt und somit auch die betreffende Bezugsgröße für das Reaktionssignal. Anstatt des Anregungssignals kann daher ein vorbekannter Wert, etwa eine vordefinierte Referenz, herangezogen werden, um die Abweichung zu bilden. Weiterhin kann das Anregungssignal bereits in dem Reaktionssignal vorliegen, beispielsweise wenn das Spektrum des Reaktionssignals betrachtet wird, welches auf dem Spektrum des Anregungssignals beruht und durch die Zelle (n) verändert wird. Es kann ein Wert, der eine Eigenschaft nur des Reaktionssignals wiedergibt, als Abweichung betrachtet werden, da der zeitliche Verlauf und das Spektrum des Reaktionssignals grundsätzlich auf dem Anregungssignal beruht. The deviations applied individually on the abscissa are shown below one another at the end of the abscissa in FIG. In principle, the deviations can reproduce a difference value between a detected excitation signal and a detected reaction signal. Alternatively, however, the excitation signal is known and thus also the relevant reference for the reaction signal. Therefore, instead of the excitation signal a known value, such as a predefined reference, can be used to form the deviation. Furthermore, the excitation signal may already be present in the reaction signal, for example if the spectrum of the reaction signal is considered, which is based on the spectrum of the excitation signal and is changed by the cell (s). A value that reflects a property of only the reaction signal can be regarded as a deviation since the time profile and the spectrum of the reaction signal are fundamentally based on the excitation signal.
Die Abweichung kann als zeitliche Verschiebung τ vorgesehen sein, die sich durch Korrelation des Reaktionssignals mit dem Anregungssignal ergibt. Die Größe τ ist hierbei die zeitliche Verschiebung, zu dem ein bestimmtes Merkmal in dem Kreuzkor- relationssignal des Anregungs- und des Reaktionssignals auf¬ tritt, etwa eine Spitze oder ein Maximum. Die Abweichung bezieht sich somit auf ein Korrelationsergebnis. Anstatt mit dem An¬ regungssignal korreliert zu werden, kann das Reaktionssignal auch mit einer vordefinierten Referenz korreliert werden. Die Referenz kann für eine bestimmte Abhängigkeit konstant sein, wobei bei mehreren Abhängigkeit oder einer mehrdimensionalen Abhängigkeit unterschiedliche, vorzugsweise konstante Refe¬ renzen verwendet werden. Die Referenz kann sich mit dem Zelltyp, Ladezustand, Alterungszustand der Batterie bzw. der Zelle (oder auch für verschiedene Zelltypen oder Zellauslegungen) ändern. Zellauslegungen können definiert sein durch eine Nenn-Kapazität , einen Nenn-Spitzenabgabestrom, Nenn-Spitzenladestrom, einen Nenn-Dauerabgabestrom einen Nenn-Dauerladestrom, einen The deviation can be provided as a time shift τ, which results from correlation of the reaction signal with the excitation signal. In this case, the quantity τ is the time shift at which a specific feature occurs in the cross-correlation signal of the excitation and the reaction signal , for example a peak or a maximum. The deviation thus relates to a correlation result. Instead of being correlated with the on ¬ excitation signal, the response signal can be correlated with a predefined reference. The reference may be constant for a given dependency, with different, preferably constant Refe ¬ narrow be used at more than a function or a multidimensional dependence. The reference may change with the cell type, state of charge, aging condition of the battery or cell (or for different cell types or cell designs). Cell designs may be defined by a nominal capacitance, a rated peak output current, rated peak charging current, a rated continuous output current, a rated continuous charging current, a
Nenn-Innenwiderstand, einen Nenn-Temperaturbereich, durch einen Nenn-Temperaturgrenzwert , durch einen Anwendungsbereich und/oder durch eine Nenn-Abgabespannung . Für die Beziehung dieser Größen zu der Referenz kann eine Abbildungsfunktion zwischen zumindest einer dieser Größen und der Referenz vorgegeben werden. Nominal internal resistance, a nominal temperature range, by a nominal temperature limit, by an application range and / or by a nominal output voltage. For the relationship of these quantities to the reference, an imaging function between at least one of these quantities and the reference can be specified.
Die Abweichung kann ferner ein Zeitversatz At sein zwischen den Anregungssignal und dem zugehörigen Reaktionssignal. Ein derartiger Zeitversatz At kann ermittelt werden durch Erfassung der Zeit, die zwischen dem Beginn oder einer Flanke des Anregungssignals und dem Beginn oder einer Flanke des Reakti¬ onssignals verstreicht. Um den Beginn des Reaktionssignals zu erfassen, kann beispielsweise ein spezieller Filter verwendet werden (beispielsweise ein Matched-Filter eingerichtet zur Erfassung der Flanke) oder auch ein Komparator, der bei The deviation may also be a time offset At between the excitation signal and the associated response signal. Such a time offset Δt can be detected by detection the time that elapses between the beginning or an edge of the excitation signal and the beginning or an edge of the Reakti ¬ onssignals. For example, to detect the beginning of the response signal, a special filter may be used (for example, a matched filter arranged to detect the edge) or a comparator included in the
Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellwerts davon ausgeht, dass zu diesem Zeitpunkt das Reaktionssignal beginnt bzw. eine Flanke aufweist. Exceeding or falling below a threshold assumes that at this time the reaction signal starts or has an edge.
Weiterhin kann die Abweichung wiedergegeben sein durch einen Zeitversatz ΔΤ1, der einen Zeitversatz zwischen dem Strom des Anregungssignals und dem Überqueren des mindestens einen Schwellwerts durch das Reaktionssignal wiedergibt. Hierbei können mehrere Werte als Zeitversatz vorgesehen sein, wenn mehrere Schwellwerte vorgegeben sind, beispielsweise ein erster Zeitversatz ΔΤ1, der bis zum Überqueren eines ersten Furthermore, the deviation can be represented by a time offset ΔΤ1, which represents a time offset between the current of the excitation signal and the crossing of the at least one threshold value by the reaction signal. In this case, a plurality of values may be provided as a time offset if a plurality of threshold values are predetermined, for example, a first time offset ΔΤ1, which until crossing a first time offset ΔΤ1
Schwellwerts verstreicht, und einen Zeitversatz ΔΤ2, der bis zum Überqueren eines weiteren, zu unterschiedlichen Schwellwerts verstreicht. Die Werte ΔΤ1 und ΔΤ2 usw. können kombiniert werden zu einem einzigen Zeitversatz, beispielsweise durch gewichtete Mittelung oder Medianbildung, um auf die Abhängigkeit angewandt zu werden. Stattdessen können jedoch auch mehrere Abhängigkeiten vorgesehen sein, vorzugsweise für jeden Schwellwert eine Ab- hängigkeit, um so aus mehreren Werten, die einen jeweiligenThreshold elapses, and a time offset ΔΤ2, which passes until crossing another, to different threshold. The values ΔΤ1 and ΔΤ2 etc. can be combined at a single time offset, for example by weighted averaging or median formation, to be applied to the dependence. Instead, however, it is also possible to provide a plurality of dependencies, preferably a dependency for each threshold value, such as a plurality of values corresponding to a respective one
Zeitversatz eines individuellen Schwellwerts wiedergeben, einer zugehörigen Abhängigkeit zuzuordnen und jeweils einen Tempe¬ raturwert pro Abhängigkeit zu erreichen. Die jeweiligen Tem¬ peraturwerte sind als Zwischenwerte zu betrachten und können ebenfalls wieder zu einem Temperaturwert als Ausgabegröße kombiniert werden. Die Kombination kann durch (ggf. gewichtetes) Mitteln oder Medianbildung vorgesehen werden. Time offset of an individual threshold reflect, allocate an associated dependence and each achieve a Tempe ¬ raturwert per dependency. The respective Tem ¬ peraturwerte are to be regarded as intermediate values and can also be combined into a temperature value as the output size again. The combination can be provided by (possibly weighted) averaging or median formation.
Die Abweichung kann ferner vorgesehen sein durch Integration der Fläche des Reaktionssignals, insbesondere der Fläche ab demThe deviation may also be provided by integrating the area of the reaction signal, in particular the area from
Sprung des Anregungssignals oder ab dem Über- oder Unterschreiten eines Schwellwerts bis zum Erreichen eines weiteren Schwell¬ werts. Eine derartige Fläche gibt die Leistung ΔΡ unter dem Zeitverlauf wieder und kann als Abweichung betrachtet werden, insbesondere wenn das Anregungssignal einen Sprung aufweist, der zudem (integrierbaren) Verlauf des sich ergebenden Reaktionssignals führt. Diese Leistung kann als ΔΡ betrachtet werden. Weiterhin kann eine Leistung für einen Frequenzbereich angewählt werden, wobei auch diese Leistung als ΔΡ bezeichnet werden kann. Alternativ wird die Leistung ΔΡ zu einer Leistung in Beziehung gesetzt, die die Leistung des Anregungssignals wiedergibt, so dass ΔΡ ein Verhältniswert sein kann und daher dimensionslos dargestellt wird. Jump of the excitation signal or from the exceeding or falling below a threshold value until reaching a further threshold ¬ value. Such an area gives the power ΔΡ under the Time course again and can be considered as a deviation, especially when the excitation signal has a jump, which also leads (integrable) course of the resulting reaction signal. This power can be considered ΔΡ. Furthermore, a power for a frequency range can be selected, whereby this power can be referred to as ΔΡ. Alternatively, the power ΔΡ is related to a power representing the power of the excitation signal so that ΔΡ can be a ratio value and therefore represented dimensionless.
Eine weitere Möglichkeit ist die Betrachtung des Reaktions¬ signals bzw. auch des Anregungssignals im Frequenzbereich. Hierbei kann die Signaldifferenz das Verhältnis sein zwischen der Stärke einer Frequenzkomponente im Anregungssignal Sa für eine Frequenz f1 bezogen auf eine Signalstärke Sr des Reaktionssignals für die gleiche Frequenz f1. Statt einzelnen Frequenzen f1 können auch Frequenzbereiche verwendet werden. Die sich ergebende Abweichung kann wiedergegeben sein durch Sa(fl) /Sr(fl) , wobei Sa die Signalstärke bzw. Pegelstärke oder auch Leistung des An¬ regungssignals für die Frequenz fl ist, und Sr die entsprechende Signalstärke oder Leistung des Reaktionssignals für die gleiche Frequenz f1. Basierend auf der entsprechenden Abhängigkeit kann auch der Kehrwert Sr/Sa verwendet werden. Falls die Signalstärken bzw. Leistungen für einen Frequenzbereich verwendet werden, beziehen sich Sa und Sr auf den gleichen Frequenzbereich. Another possibility is the consideration of the reaction signal or the excitation signal in the frequency domain. Here, the signal difference may be the ratio between the magnitude of a frequency component in the excitation signal Sa for a frequency f1 relative to a signal strength Sr of the response signal for the same frequency f1. Instead of individual frequencies f1 and frequency ranges can be used. The resulting deviation can be represented by Sa (fl) / Sr (fl), wherein Sa is the signal strength or level of strength or power of the on ¬ excitation signal for the frequency fl, and Sr, the corresponding signal strength or power of the response signal for the same Frequency f1. Based on the corresponding dependency, the reciprocal Sr / Sa can also be used. If the signal strengths are used for a frequency range, Sa and Sr refer to the same frequency range.
Schließlich kann die Abweichung ermittelt werden durch Erfassen des Pegelunterschieds von Frequenzkomponenten des Reaktions- Signals, wobei die Frequenzkomponenten unterschiedliche Fre¬ quenzen oder Frequenzbereiche betreffen. In gleicher Weise kann auch der Pegelunterschied von Frequenzkomponenten des Anregungssignals erfasst werden oder auch vorgegeben werden. Die Abweichung ergibt sich durch den Vergleich, d. h. durch eine Verhältnisbildung oder eine Differenzbildung des Pegelunterschieds, der sich für das Reaktionssignal ergibt, bezogen auf den Pegelunterschied, der sich für das Anregungssignal, wobei für das Anregungssignal die gleichen Frequenzen oder Frequenzbereiche herangezogen werden. Das Verhältnis der Pegel für unterschiedliche Frequenzkomponenten der jeweiligen Signale gibt deren Spektrumsverlauf teilweise wieder, so dass aus Änderungen in diesem Spektrumsverlauf unmittelbar auf die Temperatur geschlossen werden kann. Schließlich kann als Abweichung eine Steigung herangezogen werden, entweder ein Steigungsverlauf oder eine Steigung an zumindest einem bestimmten Zeitpunkt, der sich beispielsweise durch einen bestimmten vorgegebenen Amplitudenwert des Reaktionssignals ergibt. Die Steigung für einen bestimmten Zeitpunkt tl des Reaktionssignals sr(t) (im Zeit¬ bereich) wird nach der Zeit abgeleitet, so dass sich sr(t)/dt ergibt. Es kann der zeitliche Verlauf dieser Ableitung, die Steigung an bestimmten Zeitpunkten oder nur an einem bestimmten Zeitpunkt tl als Signaldifferenz herangezogen werden. Bei der Verwendung des zeitlichen Verlaufs der Steigung kann diese mit einem vorgegebenen Verlauf verglichen werden, wobei das Vergleichsergebnis zu dem vorgegebenen Verlauf die Abweichung wiedergibt. In diesem Fall wird die Abweichung anhand des zeitlichen Verlaufs ermittelt, jedoch nicht anhand des Verlaufs des Reaktionssignals selbst, sondern anhand des Verlaufs der Steigung des Reaktionssignals. Wenn die Steigung zu einem bestimmten Zeitpunkt tl herangezogen wird, dann ergibt sich eine besonders einfache Auswertung. Dieser Zeitpunkt kann ein vorgegebener Zeitpunkt sein, beispielsweise ein Zeitpunkt der eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Beginn oder nach demFinally, the deviation can be determined by detecting the level difference of frequency components of the reaction signal, wherein the frequency components relate to different fre ¬ frequencies or frequency ranges. In the same way, the level difference of frequency components of the excitation signal can also be detected or predetermined. The deviation results from the comparison, ie by a ratio formation or a difference formation of the level difference, which results for the reaction signal, based on the level difference, which is for the excitation signal, wherein for the excitation signal, the same frequencies or frequency ranges be used. The ratio of the levels for different frequency components of the respective signals partially reflects their spectrum, so that changes in this spectrum can be directly deduced from the temperature. Finally, a slope can be used as a deviation, either a gradient course or a slope at at least one specific time, which results, for example, from a specific predetermined amplitude value of the reaction signal. The slope for a specific time tl of the reaction signal sr (t) (in the time ¬ range ) is derived according to the time, so that sr (t) / dt results. It can be used as a signal difference of the time course of this derivative, the slope at certain times or only at a certain time tl. When using the time course of the slope, this can be compared with a predetermined course, the comparison result to the given course reflects the deviation. In this case, the deviation is determined on the basis of the time profile, but not on the basis of the course of the reaction signal itself, but on the basis of the profile of the slope of the reaction signal. If the slope is used at a certain time tl, then results in a particularly simple evaluation. This time may be a predetermined time, for example, a time of a predetermined period of time after the beginning or after
Auftreten eines Sprungs im Anregungssignal liegt. Ferner kann dieser Zeitpunkt tl auch einen Zeitpunkt wiedergeben, zu dem das Reaktionssignal einen bestimmten vorgegebenen Schwellwert überstreicht. Insbesondere kann tl zu Beginn einer Flanke des Reaktionssignals auftreten, an dem die Relaxationsantwort der mindestens eine Zelle beginnt, oder der Zeitpunkt tl kann zu einem Zeitpunkt vorgesehen sein, zu dem die Relaxationsantwort bereits zu einem bestimmten Grad fortgeschritten ist, etwa um eine Komponente der Relaxationsantwort zu erfassen, die eine größere Zeitkonstante aufweist als andere Komponenten der Relaxati¬ onsantwort. Die Figur 6 kann herangezogen werden um eine beispielhafte Betrachtung der Relaxationsantwort in Bezug auf die Abweichung zu erhalten. Die Figur 6 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Reaktionssignals sr(t), die das Grundprinzip einer Relaxationsantwort wieder¬ geben. Die Kurven 200 - 230 zeigen unterschiedliche Relaxa- tionsantworten für unterschiedliche Relaxationszeitkonstanten. Die Zeitkonstanten sind für die Kurven 200, 210 und 230 auf der rechten Seite des Diagramms wiedergegeben. Die Kurve 200 entspricht der Summe der Kurven 200 und 210, normiert mit dem Faktor 0,5. Occurrence of a jump in the excitation signal. Furthermore, this time t1 can also reflect a time at which the reaction signal passes a certain predetermined threshold. In particular, t1 may occur at the beginning of an edge of the response signal at which the relaxation response of the at least one cell begins, or the time t1 may be provided at a time when the relaxation response has already advanced to a certain degree, such as a component of the relaxation response to capture, which has a greater time constant than other components of the relaxation ¬ onsantwort. FIG. 6 can be used to obtain an example of the relaxation response with respect to the deviation. Figure 6 shows the time course of a reaction signal sr (t), giving the basic principle of relaxing response ¬ again. Curves 200-230 show different relaxation responses for different relaxation time constants. The time constants are plotted for the curves 200, 210 and 230 on the right side of the diagram. The curve 200 corresponds to the sum of the curves 200 and 210, normalized by the factor 0.5.
Die Steigungsgerade 212 der Kurve 210 und die Steigungsgerade 202 der Kurve 200 jeweils zum Zeitpunkt tl geben unterschiedliche Geschwindigkeiten der Relaxation wieder. Eine größere Steigung bedeutet hier eine höhere Temperatur. Entweder kann die Steigung der Geraden 202 bzw. und 212 als Abweichung herangezogen werden, oder deren Schnittpunkt mit der t-Achse kann herangezogen werden, da auch hierdurch die Zeitkonstante der Relaxation wiedergeben wird . Die Fläche 250 gibt das Integral der Kurve 210 für eine Zeitspanne 252 wieder. Diese Fläche 250 kann alleine als Abweichung herangezogen werden, insbesondere da zur Anregung ein abfallender Strom des Anregungssignals herangezogen wurde, der sich in den Reaktionssignalen wiederspiegelt. Ferner kann eine Fläche 260 vorgesehen sein, die für eine weitere Zeitspanne 262 die Kurve 210 nach der Zeit t integriert. Auch diese Fläche 260 kann alleine als Signaldifferenz herangezogen werden. Insbesondere kann jedoch auch das Verhältnis der Flächen 252 - 262 herangezogen werden. Es sei bemerkt, dass in Figur 6 die Zeitintervalle 262 und 252 nicht überlappen und insbesondere zeitlich beabstandet sind. Beispielsweise bei einem gedachten Vergleich mit ent¬ sprechenden Flächen der Kurve 200 ist sofort ersichtlich, dass sich sowohl bei der Einzelwertbetrachtung als auch bei der Verhältnisbetrachtung andere Werte ergeben, so dass deutlich ist, dass sich die Temperatur unmittelbar aus diesen Größen ergeben kann. Ferner sei auf einen Vergleich der Kurven 230 und 220 verwiesen, wobei die Kurve 230 eine einzelne Zeitkonstante wiedergibt, und die Kurve 220 die Summe von zwei Relaxationsantworten mit unterschiedlichen Zeitkonstanten (0,1, 0,3) wiedergibt. Werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten, hier t2 und t3, die Steigungen erfasst, so ist direkt ersichtlich, dass sich die Steigungen (mit gepunkteter Linie dargestellt) an dem Zeitpunkt t2 auf andere Weise unterscheiden als zum Zeitpunkt t3. Während zum Zeitpunkt t2 geringe Zeitkonstanten dominieren, dominieren zum Zeitpunkt t3, der deutlich nach dem Zeitpunkt t2 liegt, größere Zeit¬ konstanten. Da die unterschiedlichen Zeitkonstanten des gleichen Reaktionssignals unterschiedlichen Stellen der Zelle zugeschrieben werden können, beispielsweise der Anode und der Kathode, kann durch Betrachtung der Steigung zu unterschied- liehen Zeitpunkten jeweils ein Abweichungswert erfasst werden. Jeder dieser Werte kann gemäß dem hier beschriebenen Verfahren einem individuellen Temperaturwert zugeordnet werden. Es ergeben sich damit unterschiedliche Temperaturwerte für unterschied¬ liche Stellen innerhalb der Zelle. Aus dem Vergleich der hier dargestellten Steigungen ist ersichtlich, dass die Kurve 230, welche nur eine Zeitkonstante aufweist (0,14) auf andere Weise abfällt als die Kurve 230 mit mehreren Zeitkonstanten, wodurch die Erfassung unterschiedlicher Relaxationskomponenten innerhalb desselben Reaktionssignals aus Figur 6 ersichtlich ist. The slope line 212 of the curve 210 and the slope line 202 of the curve 200 at the time t 1 represent different speeds of relaxation. A larger slope means a higher temperature here. Either the slope of the straight lines 202 and / or 212 can be used as a deviation, or their intersection with the t-axis can be used, since this also reflects the time constant of the relaxation. The area 250 represents the integral of the curve 210 for a period of time 252. This surface 250 alone can be used as a deviation, in particular since a falling current of the excitation signal was used for the excitation, which is reflected in the reaction signals. Furthermore, an area 260 may be provided which integrates the curve 210 after the time t for a further time period 262. Also, this surface 260 can be used alone as a signal difference. In particular, however, the ratio of the surfaces 252-262 can also be used. It should be noted that in FIG. 6 the time intervals 262 and 252 do not overlap and in particular are temporally spaced apart. For example, in an imaginary comparison with ent ¬ speaking surfaces of the curve 200 is immediately apparent that there are other values in both the single value consideration as well as the ratio of viewing, so it is clear that the temperature may result directly from these quantities. Further, reference is made to a comparison of curves 230 and 220, where curve 230 represents a single time constant, and curve 220 represents the sum of two relaxation responses having different time constants (0,1, 0,3). If the gradients are detected at different times, in this case t2 and t3, it is directly apparent that the gradients (shown by a dotted line) at the time t2 differ in a different way than at the time t3. While at the time t2 small time constants dominate dominate at the time t3, which is significantly after the time t2, larger time ¬ constant. Since the different time constants of the same reaction signal can be attributed to different locations of the cell, for example the anode and the cathode, a deviation value can be detected in each case by observing the slope at different times. Each of these values may be assigned to an individual temperature value according to the method described herein. This results in so different temperature values for different ¬ sector organizations throughout within the cell. From the comparison of the slopes shown here, it can be seen that the curve 230, which has only one time constant (0.14), drops in some other way than the curve 230 with a plurality of time constants, whereby the detection of different relaxation components within the same reaction signal from FIG. 6 can be seen ,
Es werden hierin Ausführungsformen beschrieben, die nicht nur auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsformen beschränkt sind, und die vorsehen, dass die Abweichung ermittelt wird anhand des Reaktionssignals oder anhand des Reaktionssignals und des Anregungsignals, insbesondere anhand eines Vergleichs desEmbodiments are described herein that are not limited to the embodiments shown in the figures and which provide that the deviation is determined on the basis of the reaction signal or on the basis of the reaction signal and the excitation signal, in particular on the basis of a comparison of FIG
Reaktionssignals mit einem Anregungsignal, beispielsweise mit dem Anregungssignal, das zur Erzeugung des Reaktionssignals verwendet wurde. Zudem kann ein anderes, vorgegebenes Anre¬ gungssignal zum Vergleich herangezogen werden. Eine Ermittlung anhand eines Signals umfasst insbesondere eine Ermittlung anhand von mindestens einer Eigenschaft des Signals, insbesondere einer Eigenschaft, die den Verlauf oder den Auftrittszeitpunkt des Signals kennzeichnet. Es können alle Eigenschaften, die den Verlauf kennzeichnen, herangezogen werden, oder insbesondere auch nicht alle Eigenschaften, die den Verlauf kennzeichnen, sondern nur einzelne Eigenschaften, oder es wird nur eine Eigenschaft wie eine Steigung an einem vorbestimmten Ampli- tudenwert oder Zeitpunkt oder der Auftrittszeitpunkt eines oder mehrerer Amplitudenwerte zur Ermittlung der Abweichung herangezogen . Reaction signal with an excitation signal, for example with the excitation signal that was used to generate the response signal. In addition, another, given Anre ¬ acceleration signal can be used for comparison. In particular, a determination based on a signal comprises a determination on the basis of at least one property of the signal, in particular of a property which characterizes the course or the time of occurrence of the signal. It can all the properties that the Or only all properties which characterize the course, but only individual properties, or only one property such as a slope at a predetermined amplitude value or time or the time of occurrence of one or more amplitude values is determined Deviation used.
Anstatt einer Abweichung des Reaktionssignals gegenüber dem Anregungssignal zu erfassen, das dieses erzeugt hat, kann auch nur das Reaktionssignal untersucht werden, da das Reaktions¬ signal (als Antwort der Zelle (n) auf das Anregungssignal) bereits Eigenschaften des Anregungssignals aufweist, neben den Ei¬ genschaften, die sich durch die Signalantwort der Zelle (n) ergeben. Instead of detecting a deviation of the response signal relative to the excitation signal, this has generated only the response signal can be analyzed, because the reaction ¬ signal ((a response of the cell n) to the excitation signal) already has characteristics of the excitation signal, in addition to the egg ¬ properties that result from the signal response of the cell (s).
Ferner kann die Abweichung des Reaktionssignals gegenüber einer vorgegebenen Referenz (etwa einem Referenz-Reaktionssignal) betrachtet werden. Die Referenz entspricht einem Norm-Reaktions- signal, das bei Normalbedingungen einer Zelle ergibt, wobei die Abweichung von dieser Norm zum Vorsehen bzw. Ermitteln des Temperaturwerts der Zelle (n) verwendet wird. Da das Furthermore, the deviation of the reaction signal from a predetermined reference (such as a reference reaction signal) can be considered. The reference corresponds to a standard reaction signal that results in a cell under normal conditions, the deviation from this standard being used to provide or determine the temperature value of the cell (s). Since that
Norm-Reaktionssignal neben der Reaktion einer Zelle bei Nor¬ malbedingungen naturgemäß auch Eigenschaften des zugehörigen Anregungssignals umfasst, das der Referenz zugrunde liegt (bzw. mit dem dieses erzeugt wurde) , entspricht der Vergleich des erfassten Reaktionssignals gegenüber der Referenz einem Vergleich des Reaktionssignals gegenüber einem Antwortsignal. Das der Referenz zugrunde liegende Anregungssignal weist Eigen- schaffen des Anregungssignals auf, das an die Zelle (n) zur Ermittlung des Temperaturwerts angelegt wird. Die Normalbe¬ dingungen umfassen einen vorgegebenen Temperaturwert (etwa 10 °C 20°C, 40°C, 60°C) und/oder weitere Parameter der betreffenden Zelle, etwa den Zelltyp, den Ladezustand und/oder den Alte- rungszustand der Zelle und/oder zumindest eine Größe der hier beschriebenen Zellauslegung. Die Referenz bezieht sich vorzugsweise auf den gleichen Zelltyp, dem auch die Zelle entspricht, deren Temperatur erfasst wird. Es können für unterschiedliche Zelltypen, Alterungszustände, Ladezustände oder für andere Parameter der Zelle (etwa zumindest eine Größe der hier beschriebenen Zellauslegung) unterschiedliche Referenzen herangezogen werden. Die Referenz bzw. Referenzen können aus empirischen Untersuchungen, elektrochemischen oder elektrischen Modellen oder Simulationen gewonnen werden, die sich vorzugsweise auf den Zelltyp (weiterhin: Alterungszustand oder Ladezustand oder eine weitere Größe der hier beschriebenen Zellauslegung) beziehen, den auch die Zelle aufweist, deren Temperaturwert erfasst wird. Gemäß einer Ausführungsform wird die Zelle, deren Temperaturwert zu erfassen ist, mit einem Anregungssignal angeregt, um die Referenz zu erhalten. Diese kann dann gespeichert werden, etwa in einem Speicher der Ermittlungsvorrichtung, und für zukünftigen Ermittlungen der Temperatur herangezogen werden, insbesondere zur Ermittlung der Abweichung. Die Referenz kann weiterhin vor dem Ermitteln der Abweichung korrigiert werden abhängig von Ab- weichungen der Zelle von zumindest einem Parameter der Normalbedingungen. Es kann eine Abhängigkeit vorgesehen sein, die zumindest einem Korrekturwert, der zum Korrigieren verwendet wird, ein oder mehrere Abweichungen in zumindest einem Parameter, der die Normalbedingung definiert, zuordnet. Auch diese Abhängigkeit, die zur Korrektur verwendet wird, kann empirisch oder mittels Modellen oder Simulationen ermittelt werden. Parameter, die die Normalbedingung oder auch die Zelle definieren, sind beispielsweise Zelltyp, insbesondere die Zell¬ chemie, Alterungszustand, Ladezustand, Kapazität oder andere Größen die die Zellauslegung wie hier beschrieben definieren. Bezugs zeichenliste Naturally includes standard response signal in addition to the response of a cell at Nor ¬ Grinding Conditions and properties of the associated excitation signal which is the reference based on (or with which this has been generated) corresponding to the comparison of the detected response signal relative to the reference a comparison of the response signal relative to a response signal. The excitation signal on which the reference is based exhibits intrinsic properties of the excitation signal which is applied to the cell (s) for determining the temperature value. The Normalbe ¬ conditions include a predetermined temperature value (about 10 ° C 20 ° C, 40 ° C, 60 ° C) and / or other parameters of the cell in question, such as the cell type, the state of charge and / or the aging state of the cell and / or at least one size of the cell design described herein. The reference preferably refers to the same cell type, which also corresponds to the cell whose temperature is detected. Different references can be used for different cell types, aging states, states of charge or for other parameters of the cell (for example at least one size of the cell design described here). The reference or references can be obtained from empirical studies, electrochemical or electrical models or simulations, which preferably relate to the cell type (furthermore: aging state or state of charge or another size of the cell design described here), which the cell also has, its temperature value is detected. According to an embodiment, the cell whose temperature value is to be detected is excited with an excitation signal to obtain the reference. This can then be stored, for example in a memory of the determination device, and used for future determinations of the temperature, in particular for determining the deviation. The reference can furthermore be corrected before the deviation is determined, depending on deviations of the cell from at least one parameter of the standard conditions. A dependency may be provided that associates at least one correction value used for correction with one or more deviations in at least one parameter defining the normal condition. This dependence, which is used for the correction, can also be determined empirically or by means of models or simulations. Parameters defining the normal condition or the cell, for example, cell type, in particular the cell ¬ chemistry, aging status, charging status, capacity or other variables which define the cell design as described herein. Reference sign list
10 mindestens eine Zelle 10 at least one cell
12 a, b Strombus  12 a, b power bus
20 Batterie 20 battery
30 Ermittlungs orrichtung 30 investigative device
40, 40a-g Signalgenerator  40, 40a-g signal generator
41a, b; Af Frequenzbänder 41a, b; Af frequency bands
fu, fg, fgx untere, obere Grenzfrequenz fu, fg, fg x lower, upper limit frequency
S(f) Spektrum des Reaktionssignals S (f) spectrum of the reaction signal
42 Spektrum des Signalgenerators 42 Spectrum of the signal generator
50 Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung50 reaction signal detecting means
60, 60a - f Signaldifferenz-Ermittlungseinrichtung60, 60a-f signal difference detecting means
62a Korrelator 62a correlator
62b Subtraktor 62b subtractor
66b Integrator 66b integrator
62c, 64d Zeitversatz-Erfassungs orrichtung  62c, 64d time offset detection device
62d, 62d\ 62dx x Komparator 62d, 62d \ 62d xx comparator
63d, 63d\ 63dx x Amplitudengrenzwert 63d, 63d \ 63d xx Amplitude limit
62e, 62f Spektralanalysator 62e, 62f spectral analyzer
63e, 63f Spektrumsvergleicher 63e, 63f spectrum comparator
64f Differenzbildner 64f subtractor
70 Abbildungseinrichtung 70 imaging device
80 Ausgabeschnittstelle 80 output interface
90 Ladungsausgleicheinrichtung 90 charge balancing device
92 Endstufeneinrichtung 92 power amplifier device
93 Ladungsausgleichsteuereinheit 93 charge equalization control unit
96 Auswertungseinrichtung 96 evaluation device
97 Vergleicher 97 comparators
98 Temperaturgrenzwert 98 temperature limit
99 Strombegrenzungseinrichtung 99 current limiting device
100, 110, 120 Abhängigkeiten zwischen Temperatur und  100, 110, 120 dependencies between temperature and
Signaldifferenz  signal difference
200 - 230, sr(t) Reaktionssignal im Verlauf der Zeit t 200-230, sr (t) response signal over time t
250, 260 zeitliche Integrale des Reaktionssignals 252, 262 Zeitintervalle für Integration des Reaktionssignals 250, 260 temporal integrals of the reaction signal 252, 262 time intervals for integration of the reaction signal
S cL ScL Anregungssignal  S cL ScL excitation signal
sr, Sr Reaktionssignal sr, Sr reaction signal

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur (ü ) mindestens einer Zelle (10) einer Batterie (20), mit den Schritten: Anlegen eines Anregungssignals (sa) an die Zelle (10); Erfassen eines Reaktionssignals (sr) , das in der Zelle (10) durch das Anlegen erzeugt wird; 1. Method for determining a temperature (ü) of at least one cell (10) of a battery (20), with the steps: applying an excitation signal (sa) to the cell (10); detecting a response signal (sr) generated in the cell (10) by the application;
Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Anregungssignal (sa) und dem Reaktionssignals (sr) ; und Determining a deviation between the excitation signal (sa) and the reaction signal (sr); and
Ermitteln eines Temperaturwerts, der die Temperatur (ü ) wiedergibt, durch Anwenden einer vorgegebenen, für die Zelle typischen Abhängigkeit (100 - 120) zwischen ent¬ sprechenden Abweichungen und zugehörigen Temperaturwerten auf die ermittelte Abweichung, wobei Determining a temperature value that reflects the temperature (ü) by applying a predetermined dependency (100 - 120) typical for the cell between corresponding deviations and associated temperature values to the determined deviation, where
das Anregungssignal (sa) mehrere diskret oder kontinu¬ ierlich verteilte unterschiedliche Frequenzkomponenten aufweist und das Reaktionssignal (sr) die Signalantwort der mindestens einen Zelle (10) auf das Reaktionssignal (sr) wiedergibt . the excitation signal (sa) has several discretely or continuously distributed different frequency components and the response signal (sr) represents the signal response of the at least one cell (10) to the response signal (sr).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anregungssignal (sa) mindestens einen Sprung aufweist und das Reaktionssignal (sr) die Signalantwort auf diesen mindestens einen Sprung wiedergibt . 2. The method according to claim 1, wherein the excitation signal (sa) has at least one jump and the reaction signal (sr) represents the signal response to this at least one jump.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Abweichung auf eine einzelne Flanke des Anregungssignals (sa) bezieht und das Reaktionssignal (sr) eine Relaxationsantwort der mindestens einen Zelle (10) wiedergibt, oder wobei sich die Abweichung auf ein als Binärsignal vorgesehenes Anregungssignal (sa) bezieht und wobei der Schritt des Anlegens des Anregungssignals (sa) , der Schritt des Er¬ fassens des Reaktionssignals (sr) und/oder der Schritt des Ermitteins der Signaldifferenz einen Schritt des Tiefpass¬ oder Bandpassfilterns des betreffenden Signals bezie¬ hungsweise der Abweichung umfasst. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the deviation relates to a single edge of the excitation signal (sa) and the response signal (sr) represents a relaxation response of the at least one cell (10), or wherein the deviation relates to a binary signal Excitation signal (sa) refers and wherein the step of applying the excitation signal (sa), the step of detecting the reaction signal (sr) and / or the step of determining the signal difference is a step of low-pass or band-pass filtering of the signal in question the deviation includes.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Abweichung auf ein als Binärsignal vorgesehenes Anregungssignal (sa) bezieht und das Binärsignal ein Rauschsignal ist, insbesondere ein Pseudorauschsignal , und ferner mindestens 50%, 70%, 80 % oder 90% aller Zeitin¬ tervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flanken des Binärsignals mindestens 0.1 ms, 0.2 ms, 0.5 ms oder 1 ms und nicht mehr als 10 ms, 15 ms, 20 ms, 25 ms, 30 ms oder 40 ms beträgt, wobei die zeitliche Distanz zwischen zwei Flanken vorzugsweise vom Zelltyp und/oder einem vorgegebenen Temperaturmessfenster abhängt. Method according to one of the preceding claims, wherein the deviation relates to an excitation signal (sa) provided as a binary signal and the binary signal is a noise signal, in particular a pseudo-noise signal, and furthermore at least 50%, 70%, 80% or 90% of all time intervals between two consecutive edges of the binary signal is at least 0.1 ms, 0.2 ms, 0.5 ms or 1 ms and not more than 10 ms, 15 ms, 20 ms, 25 ms, 30 ms or 40 ms, the time distance between two edges preferably being from Cell type and/or a predetermined temperature measurement window depends.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobeiMethod according to one of the preceding claims, wherein
(a) die Abweichung ermittelt wird durch Kreuzkorrelation (62a) des Anregungssignals (sa) und des zugehörigen Reaktionssignals (sr) , und das Korrelationsergebnis der Kreuzkorrelation beim Schritt des Vorsehens des Temperaturwerts als Abweichung verwendet wird; oder wobei(a) the deviation is determined by cross-correlation (62a) of the excitation signal (sa) and the associated response signal (sr), and the correlation result of the cross-correlation is used as the deviation in the step of providing the temperature value; or where
(b) die Abweichung ermittelt durch Erfassen eines Zeit¬ versatzes (At) zwischen dem Anregungssignal (sa) und dem zugehörigen Reaktionssignal (sr) , und der Zeitversatz (At) beim Schritt des Vorsehens des Temperaturwerts als Abweichung verwendet wird; oder wobei (b) the deviation is determined by detecting a time offset (At) between the excitation signal (sa) and the associated response signal (sr), and the time offset (At) is used as a deviation in the step of providing the temperature value; or where
(c) die Abweichung ermittelt wird durch Vergleichen des Reaktionssignals (sr) mit einem, zwei oder mehreren Schwellwerten, wobei der mindestens eine Zeitversatz zwischen dem Anregungssignal und dem Überqueren des mindestens Schwellwerts durch das zugehörige Reakti¬ onssignal als Abweichung verwendet wird; oder wobei (c) the deviation is determined by comparing the reaction signal (sr) with one, two or more threshold values, the at least one time offset between the excitation signal and the crossing of the at least threshold value by the associated reaction signal being used as the deviation; or where
(d) die Abweichung ermittelt wird durch Integration der Fläche (252) des Reaktionssignals ab dem Zeitpunkt eines Sprungs des Anregungssignals oder ab dem Zeitpunkt des Überquerens eines vordefinierten Schwellwerts durch das Reaktionssignals und die Fläche beim Schritt des Vorsehens des Temperaturwerts als Abweichung verwendet wird . (d) the deviation is determined by integrating the area (252) of the reaction signal from the time of a jump in the excitation signal or from the time when the reaction signal crosses a predefined threshold value and the area is used as the deviation in the step of providing the temperature value.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Abweichung ermittelt wird durch Vergleichen eines Pegels mindestens einer Frequenzkomponente (Sr(fl)) des Reak¬ tionssignals mit einem Pegel mindestens einer Frequenz¬ komponente (Sa(fl)) des Anregungssignals der gleichen Frequenz (fl), und die Abweichung von Resultat des Ver¬ gleichs wiedergegeben wird; oder Method according to one of claims 1 - 4, wherein the deviation is determined by comparing a level of at least one frequency component (Sr (fl)) of the reaction signal with a level of at least one frequency component (Sa (fl)) of the excitation signal of the same frequency (fl), and the deviation from the result of the comparison is reproduced; or
die Abweichung ermittelt wird durch Erfassen des Pegel¬ unterschiedes von Frequenzkomponenten des Reaktionssig¬ nals, deren Frequenzen (fl; f2) unterschiedlich sind, und durch Vergleichen des Pegelunterschiedes mit einem ent¬ sprechenden Pegelunterschied der Frequenzkomponenten dieser Frequenzen (fl; f2) im Anregungssignal. the deviation is determined by detecting the level difference of frequency components of the response signal whose frequencies (fl; f2) are different, and by comparing the level difference with a corresponding level difference of the frequency components of these frequencies (fl; f2) in the excitation signal.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Anlegen umfasst: Anlegen des Anregungssignals über min¬ destens eine Leitung (14), über die auch mindestens ein Ausgleichsstrom zum Ladungsausgleich von oder zu der mindestens einen Zellen (10) fließt. Method according to one of the preceding claims, wherein the application comprises: applying the excitation signal via at least one line (14), via which at least one compensating current for charge equalization also flows from or to the at least one cell (10).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anregungssignal (sa) erzeugt wird mittels einer Endstufeneinrichtung (92), die auch den Ausgleichsstrom zum Ladungsausgleich der mindestens einen Zelle (10) erzeugt. Method according to claim 7, wherein the excitation signal (sa) is generated by means of an output stage device (92), which also generates the compensating current for charge equalization of the at least one cell (10).
Ermittlungsvorrichtung (30) zur Ermittlung einer Temperatur mindestens einer Zelle (10) einer Batterie (20), umfassend : Determination device (30) for determining a temperature of at least one cell (10) of a battery (20), comprising:
einen Signalgenerator (40) eingerichtet zur Erzeugung eines Anregungssignals (sa; Sa) , das mehrere diskret oder kontinuierlich verteilte unterschiedliche Frequenzkomponenten aufweist; a signal generator (40) set up to generate an excitation signal (sa; Sa) which has a plurality of discretely or continuously distributed different frequency components;
eine Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung (50) eingerichtet zum Erfassen eines Reaktionssignals (sr; Sr) , das von der Zelle (10) erzeugt wird; a response signal detection device (50) arranged to detect a response signal (sr; Sr) generated by the cell (10);
eine Abweichung-Ermittlungseinrichtung (60) eingerichtet zur Ermittlung einer Abweichung des Reaktionssignals gegenüber dem Anregungssignal; eine Abbildungseinrichtung (70), die der Signaldiffe¬ renz-Ermittlungseinrichtung (60) nachgeschaltet ist, und die mit mindestens einer vorgegebenen, für die mindestens eine Zelle (10) typischen Abhängigkeit zwischen ent¬ sprechenden Abhängigkeiten und zugehörigen Temperaturen ausgestattet ist; und a deviation determination device (60) set up to determine a deviation of the reaction signal compared to the excitation signal; an imaging device (70), which is connected downstream of the signal difference determination device (60), and which is equipped with at least one predetermined dependency between corresponding dependencies and associated temperatures, which is typical for the at least one cell (10); and
einer Ausgabeschnittstelle (80), die der Abbildungsein¬ richtung (70) nachgeschaltet und zur Ausgabe eines Tem¬ peraturwerts eingerichtet ist. an output interface (80), which is connected downstream of the imaging device (70) and is set up to output a temperature value.
10. Ermittlungsvorrichtung (30) nach Anspruch 9, ferner umfassend : 10. Determination device (30) according to claim 9, further comprising:
eine Ladungsausgleichseinrichtung (90) mit einer Endstufeneinrichtung (92) eingerichtet zum Erzeugen eines Ausgleichsstroms für die mindestens eine Zelle (10), wobei der Signalgenerator (40) mit der Endstufeneinrichtung (92) ansteuernd verbunden ist. a charge compensation device (90) with an output stage device (92) set up to generate a compensation current for the at least one cell (10), the signal generator (40) being connected to the output stage device (92) in a driving manner.
11. Ermittlungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, die ferner mindestens eine Leitung (14) oder Messschnittstelle um- fasst, über die die mindestens eine Zelle (10) mit dem Signalgenerator (40) und mit einer Ladungsausgleichs¬ einrichtung (92) verbunden ist. 11. Determination device according to claim 9 or 10, which further comprises at least one line (14) or measuring interface via which the at least one cell (10) is connected to the signal generator (40) and to a charge equalization device (92).
12. Batterie (20) mit mehreren Zellen (10), umfassend: 12. Battery (20) with multiple cells (10), comprising:
einen Signalgenerator (40) eingerichtet zur Erzeugung eines Anregungssignals (sa; Sa) , das mehrere diskret oder kontinuierlich verteilte unterschiedliche Frequenzkomponenten aufweist, wobei der Signalgenerator (40) über Leitungen (14) mit den Zellen (10) verbunden ist; a signal generator (40) set up to generate an excitation signal (sa; Sa) which has a plurality of discretely or continuously distributed different frequency components, the signal generator (40) being connected to the cells (10) via lines (14);
eine Reaktionssignal-Erfassungseinrichtung (50) eingerichtet zum Erfassen eines Reaktionssignals (sr; Sr) , das von der Zelle (10) erzeugt wird, wobei das Reaktions¬ signal-Erfassungseinrichtung (50) zum Erfassen des a reaction signal detection device (50) set up to detect a reaction signal (sr; Sr) which is generated by the cell (10), the reaction signal detection device (50) for detecting the
Reaktionssignals mit den Leitungen (14) verbunden ist; eine Abweichung-Ermittlungseinrichtung (60) eingerichtet zur Ermittlung einer Abweichung zwischen dem Anregungssignal (sa, Sa) und dem Reaktionssignals (sr, Sr) für alle Zellen (14), für mindestens eine Untergruppe von Zellen oder für einzelne Zellen; und Response signal is connected to the lines (14); a deviation determination device (60) set up to determine a deviation between the excitation signal (sa, Sa) and the reaction signal (sr, Sr) for all Cells (14), for at least a subgroup of cells or for individual cells; and
eine Abbildungseinrichtung (70), die der Abweichung-Ermittlungseinrichtung (60) nachgeschaltet ist, und die mit mindestens einer vorgegebenen, für die Zelle typischen Abhängigkeit zwischen Abweichungen und Temperaturwerten ausgestattet ist; wobei die Batterie ferner umfasst : an imaging device (70) which is connected downstream of the deviation determination device (60) and which is equipped with at least one predetermined dependency between deviations and temperature values that is typical for the cell; wherein the battery further comprises:
eine Ausgabeschnittstelle (80), die der Abbildungsein¬ richtung (70) nachgeschaltet und zur Ausgabe eines Tem¬ peraturwerts eingerichtet ist, oder an output interface (80), which is connected downstream of the imaging device (70) and is set up to output a temperature value, or
eine Auswertungseinrichtung (96), die der Abbildungs- einrichtung (80) nachgeschaltet ist und einen Vergleicher (97) sowie einen Temperaturgrenzwert (98) aufweist, wobei die Auswertungseinrichtung (96) eingerichtet ist, ein Fehlersignal auszugeben, vorzugsweise an eine Strombe¬ grenzungseinrichtung (99) der Batterie (20), wenn ein von der Abbildungseinrichtung (70) abgegebener Temperaturwert den Temperaturgrenzwert (98) übersteigt. an evaluation device (96), which is connected downstream of the imaging device (80) and has a comparator (97) and a temperature limit value (98), the evaluation device (96) being set up to output an error signal, preferably to a current limiting device ( 99) of the battery (20) when a temperature value emitted by the imaging device (70) exceeds the temperature limit value (98).
Batterie (20) nach Anspruch 12, ferner umfassend: eine Ladungsausgleichseinrichtung (90), die mit den Zellen (10) verbunden ist, vorzugsweise über die Leitungen (14), wobei die Ladungsausgleichseinrichtung (90) eine Endstufeneinrichtung (92) umfasst, die eingerichtet ist, einen Ausgleichsstrom zum Ladungsausgleich zwischen den Zellen (10) und das Anregungssignal (sa, Sa) zu erzeugen, das an die Zellen (10) angelegt wird. The battery (20) according to claim 12, further comprising: a charge equalizer (90) connected to the cells (10), preferably via the lines (14), the charge equalizer (90) comprising an output stage device (92) which is set up is to generate a compensating current for charge equalization between the cells (10) and the excitation signal (sa, Sa) which is applied to the cells (10).
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