AT527786B1 - System zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem Transportmittel und Verfahren hierzu - Google Patents

System zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem Transportmittel und Verfahren hierzu

Info

Publication number
AT527786B1
AT527786B1 ATA50977/2023A AT509772023A AT527786B1 AT 527786 B1 AT527786 B1 AT 527786B1 AT 509772023 A AT509772023 A AT 509772023A AT 527786 B1 AT527786 B1 AT 527786B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
eis
power
energy source
transport
electrochemical energy
Prior art date
Application number
ATA50977/2023A
Other languages
English (en)
Other versions
AT527786A1 (de
Inventor
Rhun Franck Dipl -Ing Le
Legrele Dipl -Ing Msc Florent
Mate Kiss Msc Gergely
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to ATA50977/2023A priority Critical patent/AT527786B1/de
Priority to PCT/AT2024/060478 priority patent/WO2025118005A1/de
Publication of AT527786A1 publication Critical patent/AT527786A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT527786B1 publication Critical patent/AT527786B1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/387—Determining ampere-hour charge capacity or SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04649—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of fuel cell stacks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches System (100) und ein Verfahren zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle (13) eines elektrisch angetriebenen Transportmittels (10) mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS). Das elektrische System (100) umfasst unter anderem eine Leistungselektronik (11, 12) mit: einem EIS-Aktorabschnitt zur Aufprägung von Messimpulsen der EIS in Übereinstimmung mit den ausgegebenen Befehlen einer EIS-Einheit (15) auf eine elektrische Leistung für das Transportmittel (10) mittels der Leistungselektronik (11, 12); ein Umformungsabschnitt für die Leistungsumformung der Leistungselektronik (11, 12); und ein Überlagerungsabschnitt zur Überlagerung einer umgeformten elektrischen Leistung mit den aufgeprägten Messimpulsen der EIS vor einer Abgabe an eine elektrische Verbindung mit der elektrochemischen Energiequelle (13).

Description

Ss N
Beschreibung
SYSTEM ZUR BESTIMMUNG VON IMPEDANZWERTEN EINER ELEKTROCHEMISCHEN ENERGIEQUELLE IN EINEM TRANSPORTMITTEL UND VERFAHREN HIERZU
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches System zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem elektrisch angetriebenen Transportmittel mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS), sowie ein Verfahren zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem elektrisch angetriebenen Transportmittel mittels EIS.
[0002] Es ist bekannt durch eine unter dem Begriff elektrochemische Impedanzspektroskopie bekannte Messtechnik verschiedene elektrochemische Phänomene im Inneren einer Brennstoffzelle oder Batterie abzubilden, aus denen sich bei differenzierter Analyse ein Alterungszustand, ein Ladungszustand und andere Parameter erkennen lässt. Solche messbaren Phänomene lassen sich, wie in den Figuren 11 und 12 zu bekannten Methoden angedeutet, anhand einer Zuordnung von Frequenzbereichen gemessener Impedanzwerte zu Abschnitten eines Ersatzschaltbildes der Brennstoffzelle oder Batterie Rückschlüsse auf Eigenschaften derselben ziehen. Solche Phänomene umfassen beispielsweise eine Feuchtigkeitsmessung sowie Alterungsmechanismen einer Brennstoffzelle wie eine Peroxidbildung, Platinoxidbildung, Platinabscheidung, Membranbeschädigung, Flächenverringerung eines Aktivmaterials, sowie alterungs- und ladungsspezifische Phänomene einer Batterie, wie ein Ohm’scher Widerstand eines Elektrolyten oder Diffusionsprozesse von Aktivmaterialien zur Ladungsmobilität.
[0003] In US 2013229156 A1 ist ein Batterieüberwachungssystem für ein elektrisch angetriebenes Transportmittel mit einem zugehörigen Verfahren offenbart.
[0004] Bislang sind derartige Messtechniken insbesondere Gegenstand von Labortests im Rahmen von Produktentwicklungen auf einem Prüfstand, oder zumindest unter Einsatz dezidierter Messtechnik an einem vollständigen Fahrzeug, das zum Messzeitpunkt nicht für den Gebrauch durch einen Nutzer bestimmt ist.
[0005] Demnach besteht Bedarf an einer Flexibilisierung und Anwendungserweiterung der Messtechnik der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) an Fahrzeugen oder sonstigen Transportmitteln, die durch eine Brennstoffzelle oder eine Batterie versorgt werden.
[0006] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Technik zu schaffen, die eine Verringerung eines Aufwandes und der Kosten zur Ausstattung eines Transportmittels mit der EIS-Messtechnik an einem Transportmittel ermöglicht.
[0007] Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 22. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
[0008] Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäBen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
[0009] Das erfindungsgemäße elektrische System dient zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle eines elektrisch angetriebenen Transportmittels mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS).
[0010] Das elektrische System umfasst einen Bordabschnitt des elektrischen Systems, der an Bord des Transportmittels angeordnet ist und mit der elektrochemischen Energiequelle elektrisch verbunden ist, mit einer Leistungselektronik zur Leistungsumformung einer aus der elektrochemischen Energiequelle bereitgestellten elektrischen Leistung in dem Bordabschnitt. Zusätzlich oder alternativ umfasst das elektrische System einen Ladestrukturabschnitt, der in einer Lade-
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
vorrichtung angeordnet ist und über eine zeitweise eingerichtete Ladeverbindung mit der elektrochemischen Energiequelle des Transportmittels elektrisch verbindbar ist, mit einer Leistungselektronik zur Leistungsumformung einer aus einem externen Versorgungsnetz bereitgestellten Versorgungsleistung in dem Ladestrukturabschnitt. Zudem umfasst das elektrische System Sensoren zur Erfassung von Parametern von elektrischen Betriebszuständen der elektrochemischen Energiequelle und eine EIS-Einheit zur Bestimmung von Impedanzwerten der elektrochemischen Energiequelle mittels EIS.
[0011] Die EIS-Einheit ist in dem Bordabschnitt angeordnet und mit der Leistungselektronik und den Sensoren kommunikativ verbunden. Alternativ ist die EIlS-Einheit in dem Ladestrukturabschnitt angeordnet und mit der Leistungselektronik kommunikativ verbunden und mit den Sensoren über eine zeitweise eingerichtete Kommunikationsverbindung verbindbar. Die EIS-Einheit umfasst einen Impulsbefehlsabschnitt zur Ausgabe von Befehlen zu Messimpulsen, die für eine EIS auf die elektrochemischen Energiequelle aufgeprägt werden. Die EIlS-Einheit umfasst auch einen Messempfangsabschnitt zum Empfang von Messungen von Impulsantworten, die aus einer Impedanz der elektrochemischen Energiequelle und in Reaktion auf die Messimpulse der EIS in dem Bordabschnitt resultieren, und die mittels der Sensoren erfasst werden. Ebenso umfasst die EIS-Einheit einen Bestimmungsabschnitt zum Bestimmen von Impedanzwerten der elektrochemischen Energiequelle aus den empfangenen Messungen der Impulsantworten.
[0012] Die Leistungselektronik umfasst einen EIlS-Aktorabschnitt zur Aufprägung der Messimpulse der EIS in Übereinstimmung mit den ausgegebenen Befehlen der EIS-Einheit auf eine umgeformte elektrische Leistung für das Transportmittel mittels der Leistungselektronik. Die Leistungselektronik umfasst auch einen Umformungsabschnitt für die Leistungsumformung der Leistungselektronik. Ebenso umfasst die Leistungselektronik einen Überlagerungsabschnitt zur Überlagerung der umgeformten elektrischen Leistung mit den aufgeprägten Messimpulsen der EIS vor einer Abgabe an eine elektrische Verbindung mit der elektrochemischen Energiequelle.
[0013] Dabei umfasst die Leistungsumformung der Leistungselektronik, die mit den Messimpulsen aus dem EIS-Aktorabschnitt überlagert wird, eine Modulation zwischen einem mehrphasigen Drehstrom und einer Eingangsspannung in die elektrochemischen Energiequelle zum Regenerieren durch einen von dem wenigstens einen Antriebsmotor, oder eine Modulation zum Regenerieren durch einen Antriebsmotor und eine Modulation zum Antreiben von einem anderen von dem wenigstens einen Antriebsmotor.
[0014] Gleichermaßen dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle eines elektrisch angetriebenen Transportmittels mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS). Dabei kann das Verfahren beispielsweise durch das zuvor genannte erfindungsgemäße elektrischen System durchgeführt werden, wobei eine Durchführung jedoch nicht hierauf beschränkt ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte in zeitlich überschneidender oder zeitgleicher Durchführung:
- Ausgeben von Befehlen zu Messimpulsen einer EIS, die auf eine elektrische Leistung für das Transportmittels aufzuprägen sind;
- Aufprägen der Messimpulse der EIS auf eine elektrische Leistung in Übereinstimmung mit den in Schritt ausgegebenen Befehlen mittels einer Leistungselektronik;
- Empfangen von Messungen von Impulsantworten, die aus einer Impedanz der elektrochemischen Energiequelle und in Reaktion auf die Messimpulse der EIS in dem Bordabschnitt resultieren, und die mittels Sensoren erfasst werden; und
- Bestimmen von Impedanzwerten der elektrochemischen Energiequelle aus den empfangenen Messungen der Impulsantworten;
sowie die Zwischenschritte:
- Umformen einer aus der elektrochemischen Energiequelle bereitgestellten elektrischen Leistung für das Transportmittel, oder Umformen einer aus einem externen Versorgungsnetz bereitgestellten Versorgungsleistung zum Laden der elektrochemischen Energie-
quelle des Transportmittels; und
- Überlagern einer umgeformten elektrischen Leistung mit den aufgeprägten Messimpulsen der EIS vor einer Abgabe an eine elektrische Verbindung mit der elektrochemischen Energiequelle.
[0015] Dabei umfasst der Schritt des Umformens eine Leistungsumformung einer aus der elektrochemischen Energiequelle bereitgestellten elektrischen Leistung mittels der Leistungselektronik und eine Modulation eines mehrphasigen Drehstromes zum Antreiben von wenigstens einem Antriebsmotor des Transportmittels, wobei die Schritte des Aufprägens und des Überlagerns der Messimpulse während einer Fortbewegung des Transportmittels erfolgen können. Somit können die Messungen während des Fahrens erhoben und mittels der hierfür geeigneten und bereits vorhandenen Technik der Leistungselektronik in einem Antriebsinverter für einen Antriebsmotor umgesetzt werden, wobei die Messimpulse so klein gehalten werden können, dass sie sich nicht auf eine Fahreigenschaft auswirken.
[0016] Dabei umfasst der Schritt des Umformens eine Modulation zwischen einem mehrphasigen Drehstrom und einer Eingangsspannung in die elektrochemische Energiequelle zum Regenerieren durch einen Antriebsmotor umfassen, oder der Schritt des Umformens eine Modulation zum Regenerieren durch einen Antriebsmotor und eine Modulation zum Antreiben von einem anderen Antriebsmotor. Dadurch kann im Fahrbetrieb eine Umkehrung eines regenerativen Leistungsflusses erfolgen, wobei eine umgeformte, regenerative Ladeleistung mit Überlagerung der Messimpulse direkt auf die Antriebsbatterievorrichtung aufgebracht werden kann.
[0017] Die Erfindung sieht somit erstmals vor, EIS Messungen mittels einer bereits vorhandenen Leistungselektronik an Bord eines Transportmittels oder in einer Ladeinfrastruktur für dasselbe durchzuführen, ohne eine eigene Messtechnik insbesondere einen Aktor zur Einbringung von Messimpulsen in verschiedenen Frequenzen an einer Brennstoffzelle oder einer Batterie vorzuhalten. Die Erfindung sieht dabei ebenfalls erstmals vor, die Messung während einer dezidierten Betriebsfunktion der vorhandenen Leistungselektronik, wie einer Antriebsversorgung oder Ladeversorgung durchzuführen, d.h. insbesondere in Überlagerung mit einer Leistungsumformung der Leistungselektronik für deren dezidierte Betriebsfunktion, ohne einen Betriebsablauf zu stören, auszusetzen oder eine Ruhephase zwischen Betriebsabläufen abzuwarten.
[0018] Als ein großer Vorteil der Erfindung, kann eine EIS Messung an einer Brennstoffzelle oder Batterie eines Transportmittels ohne eine dezidierte Messtechnik in Form eines zusätzlichen Sensors, Transistors oder Aktors zur Einbringung von Messimpulsen und Sensoren in dem elektrischen System aus Transportmittel und ggf. Ladeinfrastruktur implementiert werden. Somit entfallen Fertigungskosten und ein Montageaufwand zur Ausstattung des elektrischen Systems mit zusätzlicher Messtechnik.
[0019] In einem weiteren Vorteil können somit bestehende Fahrzeugsysteme durch eine Implementierung der EIS-Einheit in einer Software auf einem Bordcomputer mit Anbindung an Sensorsignale, Steuerungsverbindungen ohne weitere Hardware nachgerüstet werden.
[0020] Ein anderer großer Vorteil besteht darin, dass die EIS Messung zu einem beliebigen Zeitpunkt oder Zeitdauern sowie kontinuierlich, periodisch, sporadisch oder permanent durchgeführt werden kann, da die erforderliche Hardware jederzeit und auch über die dezidierten Betriebsabläufe hinaus für die EIS Messung verfügbar ist.
[0021] Damit ist ferner der Vorteil einer zeitlichen Ersparnis zur Durchführung einer EIS Messung während eines Betriebsablaufes verbunden, wonach die Messungen nicht zwangsweise während eines Ruhezustandes erfolgen müssen, in dem sowohl das Transportmittel als auch die Ladeinfrastruktur außer Betrieb sind, was beispielsweise in gewerblichen Nutzungsprofilen nur begrenzt oder selten der Fall ist.
[0022] Als ein weiterer Vorteil der Erfindung wird basierend auf einer flexiblen und fortlaufenden Datenerhebung in der Umsetzung der Erfindung eine Überwachung einer Entwicklung eines Zustandes einer Brennstoffzelle oder Batterie über Zeiträume oder einen Lebenszyklus derselben oder des Transportmittels ermöglicht.
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
[0023] Als ein darauf aufbauender weiterer Vorteil wird aufgrund der Vielzahl an Datenerhebung bei den Nutzern in der Umsetzung der Erfindung an den Endprodukten in Form der Transportmittel oder Ladestrukturen, technisch eine sehr große Ansammlung von auswertbaren Daten ermöglicht, die zugunsten verschiedener Zwecke, wie einer Produktverbesserung genutzt werden können.
[0024] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die elektrochemische Energiequelle an Bord des Transportmittels eine Brennstoffzellenvorrichtung sein.
[0025] Gemäß einem alternativen Aspekt der Erfindung kann die elektrochemische Energiequelle an Bord des Transportmittels eine Antriebsbatterievorrichtung sein.
[0026] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die EIS-Einheit ferner einen Analyseabschnitt zum Analysieren eines Alterungszustandes (SOH) der elektrochemischen Energiequelle aus den bestimmten Impedanzwerten zu verschiedenen Frequenzen der Messimpulse umfassen.
[0027] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die EIS-Einheit ferner einen Analyseabschnitt zum Analysieren eines Ladungszustandes der Antriebsbatterievorrichtung aus den bestimmten Impedanzwerten zu verschiedenen Frequenzen der Messimpulse umfassen.
[0028] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungselektronik des Bordabschnittes einen Antriebsinverter zur Leistungsansteuerung von wenigstens einem Antriebsmotor des Transportmittels umfassen, der mit dem EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt. Der Antriebsinverter verfügt bereits über eine bevorzugt geeignete Hardware von einem Leistungstransistor, der für die Umsetzung der Erfindung geeignet ist sowie bereits in Fahrzeugen herkömmlicherweise vorhanden ist und sowie für die Umsetzung der Erfindung genutzt werden kann.
[0029] Gemäß einem alternativen Aspekt der Erfindung kann die Leistungselektronik des Bordabschnittes einen Gleichspannungswandler zur Leistungsversorgung von einem Hilfsaggregat, einem Stellglied und/oder einer Bordelektronik des Transportmittels umfassen, der mit dem EISAktorabschnitt zusammenwirkt. Auch diese Hardware ist bereits in Fahrzeugen herkömmlicherweise vorhanden und kann für die Umsetzung der der Erfindung genutzt werden.
[0030] Gemäß einem alternativen Aspekt der Erfindung kann die Leistungselektronik des Bordabschnittes einen Ladespannungswandler zum Laden der Antriebsbatterievorrichtung an Bord des Transportmittels umfassen, der mit dem EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt. Auch diese Hardware ist bereits in Fahrzeugen herkömmlicherweise vorhanden und kann für die Umsetzung der der Erfindung genutzt werden, wobei eine unmittelbare Verbindung zur der Antriebsbatterievorrichtung genutzt werden kann.
[0031] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungselektronik des Ladestrukturabschnittes einen Versorgungsspannungswandler zur Bereitstellung einer Ladeleistung für das elektrisch verbindbare Transportmittel umfassen, der mit dem EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt. Auch diese Hardware ist bereits seitens einer Ladeinfrastruktur herkömmlicherweise vorhanden und kann für die Umsetzung der der Erfindung genutzt werden.
[0032] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungsumformung der Leistungselektronik, die mit den Messimpulsen aus dem EIS-Aktorabschnitt überlagert wird, eine Modulation zwischen einer Ausgangsspannung aus der elektrochemischen Energiequelle und einem mehrphasigen Drehstrom zum Antreiben von dem wenigstens einen Antriebsmotor, oder verschiedene Modulationen zum Antreiben von verschiedenen Antriebsmotoren umfassen.
[0033] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungsumformung der Leistungselektronik, die mit den Messimpulsen aus dem EIS-Aktorabschnitt überlagert wird, eine Spannungswandlung zwischen einer Ausgangsspannung der elektrochemischen Energiequelle und einer Versorgungsspannung für das Hilfsaggregat, das Stellglied und/oder der Bordelektronik des Transportmittels umfassen.
[0034] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungsumformung der Leistungselektronik, die mit den Messimpulsen aus dem EIS-Aktorabschnitt überlagert wird, eine Spannungswandlung zwischen einer Ladespannung, die seitens des Ladestrukturabschnittes des elektri-
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
schen Systems für das elektrisch verbindbare Transportmittel bereitgestellt wird, und einer Ladespannung, mit der die Antriebsbatterievorrichtung in dem Bordabschnitt des elektrischen Systems geladen wird, umfassen.
[0035] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungsumformung der Leistungselektronik, die mit den Messimpulsen aus dem EIS-Aktorabschnitt überlagert wird, eine Leistungsumformung zwischen einer Versorgungsleistung, die aus einem externen Versorgungsnetz bereitgestellt wird, und einer Ladeleistung, die seitens des Ladestrukturabschnittes des elektrischen Systems für das Transportmittel bereitgestellt wird, umfassen.
[0036] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Transportmittel eine Steuerungseinheit zur Steuerung von Betriebsfunktionen des Transportmittels aufweisen, die in dem Bordabschnitt mit der Leistungselektronik und mit den Sensoren kommunizierend verbunden ist, und die EIS-Einheit des elektrischen Systems kann in der Steuerungseinheit integriert sein. Somit kann wiederum bereits vorhandene Hardware für die Umsetzung der Erfindung genutzt werden.
[0037] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Transportmittel ein Batteriemanagementsystem (BMS) zur Überwachung von Betriebszuständen der Antriebsbatterievorrichtung aufweisen, die in dem Bordabschnitt mit der Leistungselektronik und mit den Sensoren kommunizierend verbunden ist, und die EIS-Einheit des elektrischen Systems kann in dem BMS integriert sein. Somit kann wiederum bereits vorhandene Hardware für die Umsetzung der Erfindung genutzt werden.
[0038] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die EIS-Einheit in der Ladestrukturabschnittes mit der Leistungselektronik kommunizierend verbunden und in der Ladevorrichtung integriert sein. Somit kann wiederum bereits vorhandene Hardware für die Umsetzung der Erfindung genutzt werden.
[0039] Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Sensoren zur Erfassung von Parametern von elektrischen Betriebszuständen einen Stromsensor und einen Spannungssensor zur Impedanzmessung in elektrischen Verbindungen zu oder an Leistungsausgängen der elektrochemischen Energiequelle umfassen.
[0040] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das elektrische System wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Parametern von bewegungsdynamischen Betriebszuständen des Transportmittels, vorzugsweise einen Geschwindigkeitssensor, der mit der EIlS-Einheit kommunikativ verbunden ist, aufweisen. Somit können Wechselwirkungen der EIS-Messung und der Fortbewegung oder Bedingungen zwischen denselben überwacht werden.
[0041] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das elektrische System einen Drehmomentsensor, einen Drehwinkelsensor, einen Geschwindigkeitssensor und/oder einen Beschleunigungssensor, der mit der EIlS-Einheit kommunikativ verbunden ist, aufweisen, wobei die EIS-Einheit einen Messimpulsbegrenzungsabschnitt zum Begrenzen einer Intensität der Messimpulse der EIS Messung in Abhängigkeit eines ausgegebenen Signales des Drehmomentsensors, des Drehwinkelsensor, des Geschwindigkeitssensors und/oder des Beschleunigungssensors umfasst. Somit können weitere Wechselwirkungen der EIS-Messung und der Fortbewegung oder Bedingungen zwischen denselben überwacht werden.
[0042] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das elektrische System einen Schlupfsensor, einen Gierratensensor, einen Bremssensor, und/oder einen Crashsensor, der mit der EIS-Einheit kommunikativ verbunden ist, aufweisen, wobei die EIS-Einheit einen Messstoppabschnitt zum Stoppen der EIS Messung in Abhängigkeit eines ausgegebenen Signales des Schlupfsensors, des Gierratensensors, des Bremssensors, und/oder des Crashsensors umfasst. Somit können weitere Wechselwirkungen der EIS-Messung und der Fortbewegung oder Bedingungen zwischen denselben überwacht werden.
[0043] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Transportmittel ein batterieelektrisches Fahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug, ein Hybridfahrzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Boot, ein Flugzeug, ein Lufttaxi oder eine Drohne sein.
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
[0044] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungselektronik einen ein Leistungstransistor mit einem SiC Halbleiter umfassen, mit dem der EIlS-Aktorabschnitt zusammenwirkt. Diese Halbleitertechnik erlaubt eine Ausdehnung des Frequenzspektrums der EIS bis zu 40 kHz.
[0045] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungselektronik (11, 12) einen ein Leistungstransistor mit einem GaN Halbleiter umfassen, mit dem der EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt. Diese Halbleitertechnik erlaubt eine Ausdehnung des Frequenzspektrums der EIS bis zu 100 kHz.
[0046] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Leistungselektronik (11, 12) einen Multilevel Inverter (MLI) umfassen, mit dem der EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt. Diese Leistungselektronik erlaubt eine sanftere Abstufung an Flanken der Messimpulse und somit eine bessere Messauflösung.
[0047] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die EIS-Einheit einen Datenspeicher zur Speicherung von Daten der bestimmten Impedanzwerten oder daraus abgeleiteten Zuständen der elektrochemischen Energiequelle, und eine Datenschnittstelle, insbesondere eine Funkdatenschnittstelle zur Übertragung der gespeicherten Daten an eine externe Datenbank umfassen. Somit kann eine umfangreiche Sammlung an Daten direkt beim Nutzer generiert, gesammelt und zentral zusammengeführt werden.
[0048] Mit Bezug auf das Verfahren kann gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Umformens verschiedene Modulationen zum Antreiben von verschiedenen Antriebsmotoren umfassen. Dabei kann die Messung über eine oder mehrere Leistungsumformungen aufgeprägt werden.
[0049] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Umformens eine Spannungswandlung zwischen einer Ausgangsspannung der elektrochemischen Energiequelle und einer Versorgungsspannung für ein Hilfsaggregat, ein Stellglied und/oder eine Bordelektronik des Transportmittels umfassen. Somit besteht eine weitere Option zur Umsetzung der Erfindung mittels bereits vorhandener Hardware.
[0050] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Umformens wenigstens eine Leistungsumformung zwischen einer extern bereitgestellten Versorgungsleistung zu einer Ladeleistung der elektrochemischen Energiequelle des Transportmittels mittels der Leistungselektronik umfassen, und die Schritte des Aufprägens und des Überlagerns der Messimpulse während eines Ladevorgangs des Transportmittels erfolgen können. Somit kann für die Messungen eine Ladedauer genutzt werden.
[0051] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Umformens eine Spannungswandlung zwischen einer Ladespannung einer Ladeleistung, die seitens einer Ladestruktur für das Transportmittel bereitgestellt wird, und einer Bordladespannung, mit der die elektrochemische Energiequelle an Bord des Transportmittels geladen wird, mittels der Leistungselektronik umfassen. Somit besteht eine weitere Option zur Umsetzung der Erfindung mittels bereits vorhandener Hardware, und zwar in direkter Verbindung mit der Antriebsbatterievorrichtung.
[0052] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Umformens eine Gleichrichtung einer Versorgungsspannung der Versorgungsleistung in die Ladespannung der Ladeleistung, die seitens einer Ladestruktur für das Transportmittel bereitgestellt wird, mittels der Leistungselektronik umfassen. Somit besteht eine weitere Option zur Umsetzung der Erfindung mittels bereits vorhandener Hardware, und zwar in direkter Verbindung mit der Antriebsbatterievorrichtung.
[0053] Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Messimpulse der EIS, die in Schritt aufgeprägt werden, oder die Befehle zu den Messimpulsen der EIS, die in Schritt ausgegeben werden, ein Erregersignal mit einer algorithmischen- oder pseudozufälligen binären Sequenz umfassen. Eine solche Modulation der Messimpulse verbessert nach aktuellen Erkenntnissen der Erfinder die Messergebnisse.
[0054] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren einen Schritt aufweisen zum Analysieren eines Alterungszustandes der elektrochemischen Energiequelle aus den in Schritt
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
bestimmten Impedanzwerten zu verschiedenen Frequenzen der Messimpulsen.
[0055] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren einen Schritt aufweisen zum Analysieren eines Ladungszustandes (SOC) der elektrochemischen Energiequelle, insbesondere einer Antriebsbatterievorrichtung, aus den in Schritt bestimmten Impedanzwerten zu verschiedenen Frequenzen der Messimpulse.
[0056] Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren Schritte aufweisen zum Speichern von Daten der bestimmten Impedanzwerte oder von daraus abgeleiteten Zuständen der elektrochemischen Energiequelle in einem Datenspeicher; und zum Übertragen der gespeicherten Daten an eine externe Datenbank über eine Datenschnittstelle, insbesondere eine Funkdatenschnittstelle. Somit wird einem Hersteller oder einem Serviceanbieter eine große Datenmenge bereitgestellt, welche empirische Untersuchungen zu modellspezifischen Erkenntnissen ermöglicht.
[0057] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale und Ausführungsformen jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
[0058] Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Zuordnung von Komponenten des elektrischen Systems in einer Ausführungsform der Erfindung;
[0059] Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Zuordnung von Komponenten des elektrischen Systems in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
[0060] Fig. 3 ein Blockdiagramm zur Zuordnung von Komponenten des elektrischen Systems in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
[0061] Fig. 4 ein Blockdiagramm zur Zuordnung von Komponenten des elektrischen Systems in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
[0062] Fig. 5 ein Blockdiagramm zur Zuordnung von Komponenten des elektrischen Systems in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
[0063] Fig. 6 ein Blockdiagramm zur Zuordnung von Komponenten des elektrischen Systems in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
[0064] Fig. 7 ein Blockdiagramm zur Zuordnung von Komponenten des elektrischen Systems in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
[0065] Fig. 8 ein Flussdiagramm zu einem Ablauf von Schritten des Verfahrens in einer Ausführungsform der Erfindung;
[0066] Fig. 9 ein Flussdiagramm zu einem Ablauf von Schritten des Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
[0067] Fig. 10 ein Diagramm zu Messkurven in einer Umsetzung des elektrischen Systems und Verfahrens in einer Ausführungsform der Erfindung;
[0068] Fig. 11 eine Abbildung zu einem im Stand der Technik bekannten Zusammenhang zwischen EIS Messungen und einem Ersatzschaltbild einer Brennstoffzelle;
[0069] Fig. 12 eine Abbildung zu einem im Stand der Technik bekannten Zusammenhang zwischen EIS Messungen und einem Ersatzschaltbild einer Brennstoffzelle; und
[0070] Fig. 13 ein beschriftetes technisches Schaltbild zur steuerungs- und regelungstechnischen Konkretisierung eines Ausführungsbeispiels zu Komponenten des elektrischen Systems.
[0071] Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des elektrischen Systems 100 zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle 13, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Antriebsbatterievorrichtung 13B ist, an Bord eines Transportmittels 10. Das
71733
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
elektrische System umfasst einen mobilen Bordabschnitt 101, der an Bord eines Transportmittels 10 installiert ist, und in einigen später beschriebenen Ausführungsformen umfasst es wahlweise anstatt dessen oder zusätzlich auch einen stationären Ladestrukturabschnitt 102.
[0072] Mit Bezug auf Fig. 2 umfasst der Bordabschnitt 101 des elektrischen Systems 100 elektrische Leiter, die mit einer elektrochemischen Energiequelle 13 verbunden sind, die an Bord des Transportmittels 10 angeordnet ist, um elektrische Leistung zum Antreiben des Transportmittels 10 bereitzustellen. Dabei ist die elektrochemische Energiequelle 13 in diesem Ausführungsbeispiel eine Brennstoffzellenvorrichtung 13FC, welche die elektrische Leistung an Bord aus Prozessgasen erzeugt, oder eine Antriebsbatterievorrichtung 13B, welche die elektrische Leistung infolge eines Ladevorgangs an Bord speichert. Ferner umfasst das elektrische System Sensoren 14, wie u.a. einen Stromsensor, einen Spannungssensor, die eine Ausgangsspannung über Ausgänge der elektrochemische Energiequelle 13 sowie einen Strom durch die elektrochemische Energiequelle 13 erfassen.
[0073] Die Sensoren 14 können ebenso wie die Leistungselektronik 11 Teil eines Fahrzeugsystems wie einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs sein, d.h. diese sind bereits herkömmlicherweise in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, das nicht über das erfindungsgemäße elektrische System verfügt, bereits vorgesehen, und auch für verschiedene essenzielle Betriebsfunktionen, wie z.B. eine Reichweitenerfassung und eine Leistungsbegrenzung oder- überwachung eines Fahrzeugs erforderlich.
[0074] Zudem umfasst das elektrische System 100 eine elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)-Einheit 15 zur Durchführung von EIS Messungen, die mit den Sensoren 14 und der Leistungselektronik 11 in dem Bordabschnitt 101 signalverbunden ist. Die EIlS-Einheit 15 ist auf einem Mikrocomputer oder eine CPU implementiert, z.B. in einer Steuerungseinheit 16 des Transportmittels 10 oder einem Batteriemanagementsystem (BMS) 17 desselben.
[0075] In Rückkehr zu Fig. 1 kann das elektrische System 100 in einer Ausführungsform, in der die elektrochemische Energiequelle 13 des Transportmittels 10 als eine wieder aufladbare Antriebsbatterievorrichtung 13B ausgeführt ist, wahlweise einen Ladestrukturabschnitt 102 anstatt oder zusätzlich zu dem Bordabschnitt 101 umfassen. Der Ladestrukturabschnitt 102 ist über eine mittels lösbaren Steckkontakten zeitweise eingerichtete Ladeleistungsverbindung mit dem Bordabschnitt 101 oder zumindest mit der Antriebsbatterievorrichtung 13B an Bord des Transportmittels 10 elektrisch verbindbar. Der Ladestrukturabschnitt 102 umfasst eine Ladevorrichtung 20 zur Bereitstellung einer Ladeinfrastruktur für das Transportmittel 10 mit einer Ladeleistung für die Antriebsbatterievorrichtung 13B des Transportmittels 10. Der Ladestrukturabschnitt 102 ist an einem Versorgungsnetz 200 angeschlossen, das eine Versorgungsleistung mit einer hohen Versorgungswechselspannung einspeist. Ein Versorgungsspannungswandler 21 ist in der Ladevorrichtung 20 des Ladestrukturabschnittes 102 angeordnet und formt mittels Gleichrichtung und Spannungswandlung die hohe Versorgungswechselspannung in eine niedrigere Ladegleichspannung für eine Ladeleistung um, die zur Einspeisung in den Bordabschnitt 101 oder zumindest in die Antriebsbatterievorrichtung 13B des Transportmittels 10 geeignet ist.
[0076] Das Transportmittel 10 ist in den nachfolgenden Ausführungsformen ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wie insbesondere ein PKW oder eine LKW. Darüber hinaus kann das Transportmittel ebenso ein anderes Landfahrzeug, wie z.B. ein Schienenfahrzeug sein, ein Luftfahrzeug wie z.B. ein angetriebenes Flugzeug, ein Flugtaxi, ein Helikopter oder eine Drohne, oder ein Wasserfahrzeug, wie z.B. ein elektrisch angetriebenes kleineres Boot oder ein größeres Schiff sein, oder dergleichen mehr. Dementsprechend bezieht sich ein Antrieb oder ein Antriebsmotor 30 des Transportmittels in den nachfolgenden Ausführungsformen auf einen Traktionsantrieb. In anderen Ausführungsformen ist der elektrische Antriebsmotor 30 Teil eines fluidspezifischen Propellerantriebs, Impellerantriebs, oder Schraubenantriebs für Luft- oder Wasserfahrzeuge.
[0077] Mit Bezug auf Fig. 3 umfasst die Leistungselektronik 11 des Bordabschnittes 101 einen Antriebsinverter 31 an Bord des Transportmittels 10, der einen oder mehrere Antriebsmotoren 30 mit einer Antriebsleistung versorgt und ansteuert. Dazu entnimmt der Antriebsinverter 31 elektrische Leistung aus der elektrochemischen Energiequelle 13 und modelliert diese mittels eines
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
Leistungstransistors, der als Umformungsabschnitt der Leistungselektronik 11 dient und bezeichnet werden kann, in einen mehrphasigen, z.B. dreiphasigen oder sechsphasigen Drehstrom. Insbesondere kann der Antriebsinverter 31 mehrere Antriebsmotoren 30 separat ansteuern und versorgen, oder mehrere parallel arbeitende Invertereinheiten umfassen, die eine separate Ansteuerung und Versorgung von mehreren Antriebsmotoren 30 ermöglichen. Die separat angesteuerten und versorgten Antriebsmotoren 30 können beispielsweise mehreren Antriebsachsen oder mehreren Antriebsrädern des Transportmittels 10 zugeordnet sein. Die Leistungselektronik 11 umfasst zudem einen Leistungstransistor, der mit der EIS-Einheit 15 signalverbunden ist, um Befehle zu Messimpulsen für die EIS zu erhalten. Dieser Leistungsinverter dient zur Umsetzung der Messimpulse und kann als EIS-Aktorabschnitt der Leistungselektronik 11 bezeichnet werden. Der Leistungstransistor ist Teil des Antriebsinverters 31 oder ist parallel zu dem Antriebsinverters 31 geschaltet, wobei der Leistungstransistor die Messimpulse während der Leistungsumwandlung des Antriebsinverters 31, d.h. während der Modulation des mehrphasigen Drehstromes, aufbringt oder aufprägt. Die Leistungsumformung und die Messimpulse werden in einem Überlagerungsabschnitt der Leistungselektronik 11 überlagert und als resultierende, überlagerte, umgeformte Leistung aus der Leistungselektronik 11 ausgegeben. Als Überlagerungsabschnitt kann ein Leiterabschnitt vor oder an einem Leistungsausgang der Leistungselektronik 11, insbesondere an einem Leistungsausgang des Antriebsinverters 31 zu einem oder mehreren Antriebsmotoren 30 dienen. Der als Umformungsabschnitt dienende Leistungstransistor und der als EIS-Aktorabschnitt dienende Leistungstransistor können somit zwei getrennte Leistungstransistoren sein, die beide in dem Antriebsinverter 31 angeordnet oder separat angeordnet und parallel geschaltet sind.
[0078] In einer modifizierten Ausführungsform sind der Umformungsabschnitt und der EIS-Aktorabschnitt durch ein und denselben Leistungstransistor in dem Antriebsinverter 31 implementiert. Dabei ist ein Überlagerungsabschnitt eine Signalstrecke vor einem Steuerungssignaleingang des Leistungstransistors, wobei in der Signalstrecke Befehlssignale zur Leistungsumformung und die Befehlssignale der Messimpulse als analoge Signale überlagert werden, oder in einer digitalen Signalstrecke in einer zeitlichen Auflösung aufaddiert überlagert werden.
[0079] Mit Bezug auf Fig. 4 umfasst die Leistungselektronik 11 des Bordabschnittes 101 in einer anderen Ausführungsform einen Gleichspannungswandler 37 an Bord des Transportmittels 10, der eine Ausgangsspannung der elektrochemischen Energiequelle 13 in eine Betriebsspannung für ein oder mehrere Hilfsaggregate wie einen Klimakompressor, eine Kühlmittelbumpe, eine Hydraulikpumpe eines Nutzfahrzeuges oder dergleichen, oder in eine Betriebsspannung für Stellglieder wie elektrisch betätigte Ventile, Fensterheber usw. oder in eine Betriebsspannung für eine Bordelektronik, wie die Steuerungseinheit 16 umformt.
[0080] Die Leistungselektronik 11 umfasst auch in dieser Ausführungsform einen Leistungstransistor, der mit der EIS-Einheit 15 signalverbunden ist, um Befehle zu Messimpulsen für die EIS zu erhalten. Dieser Leistungsinverter dient zur Umsetzung der Messimpulse und kann als EISAktorabschnitt der Leistungselektronik 11 bezeichnet werden. Der Leistungstransistor ist Teil des Gleichspannungswandlers 37 oder ist parallel zu dem Gleichspannungswandlers 37 geschaltet, wobei der Leistungstransistor die Messimpulse während der Leistungsumwandlung des Gleichspannungswandlers 37, d.h. während der Spannungswandlung von einer höheren Gleichspannung der Ausgangsspannung der elektrochemischen Energiequelle 13 zu einer niedrigeren Gleichspannung von einer der genannten Betriebsspannungen, aufbringt oder aufprägt. Die Leistungsumformung und die Messimpulse werden wie zuvor beschrieben in einem Überlagerungsabschnitt der Leistungselektronik 11 überlagert und als resultierende, überlagerte, umgeformte Leistung aus der Leistungselektronik 11 ausgegeben. Als Überlagerungsabschnitt kann ein Leiterabschnitt vor oder an einem Leistungsausgang der Leistungselektronik 11, insbesondere einem an Leistungsausgang des Gleichspannungswandlers 37 zu einem Bordnetz mit einem Hilfsaggregat, Stellglied oder Bordelektronik, insbesondere zu dem Bordabschnitt 101 dienen. Ein als Umformungsabschnitt dienender Leistungstransistor oder Widerstand des Gleichspannungswandlers 37 und der als EIS-Aktorabschnitt dienende Leistungstransistor können zwei getrennte elektrische Bauelemente sein, die beide in dem Gleichspannungswandler 37 angeordnet oder
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
separat angeordnet und parallel geschaltet sind.
[0081] In einer modifizierten Ausführungsform sind der Umformungsabschnitt und der EIS-Aktorabschnitt durch ein und denselben Leistungstransistor in dem Gleichspannungswandlers 37 implementiert. Dabei ist ein Überlagerungsabschnitt eine Signalstrecke vor einem Steuerungssignaleingang des Leistungstransistors, wobei in der Signalstrecke Befehlssignale zur Leistungsumformung und die Befehlssignale der Messimpulse als analoge Signale überlagert werden, oder in einer digitalen Signalstrecke in einer zeitlichen Auflösung aufaddiert überlagert werden.
[0082] Mit Bezug auf Fig. 5 umfasst die Leistungselektronik 11 des Bordabschnittes 101 in einer anderen Ausführungsform einen Ladespannungswandler 39, der in einem Bordladegerät des Transportmittels 10 angeordnet ist, wobei das Transportmittel 10 in diesem Fall mit einer Antriebsbatterievorrichtung 13B als elektrochemischen Energiequelle 13 ausgestattet ist. Der Ladespannungswandler 39 wandelt eine Ladespannung einer Ladeleistung, die seitens einer Ladestruktur, insbesondere seitens des Ladestrukturabschnittes 102 des elektrischen Systems 100 für das Transportmittel 10 bereitgestellt wird, in eine Bordladespannung um, mit der die Antriebsbatterievorrichtung 13B an Bord aufgeladen wird.
[0083] Die Leistungselektronik 11 umfasst auch in dieser Ausführungsform einen Leistungstransistor, der mit der EIS-Einheit 15 signalverbunden ist, um Befehle zu Messimpulsen für die EIS zu erhalten. Dieser Leistungsinverter dient zur Umsetzung der Messimpulse und kann als EISAktorabschnitt der Leistungselektronik 11 bezeichnet werden. Der Leistungstransistor ist Teil des Ladespannungswandlers 39 oder ist parallel zu dem Ladespannungswandler 39 geschaltet, wobei der Leistungstransistor die Messimpulse während der Leistungsumwandlung des Ladespannungswandlers 39 aufbringt oder aufprägt. Die Leistungsumformung und die Messimpulse werden wie zuvor beschrieben in einem Überlagerungsabschnitt der Leistungselektronik 11 überlagert und als resultierende, überlagerte, umgeformte Leistung aus der Leistungselektronik 11 ausgegeben. Als Überlagerungsabschnitt kann ein Leiterabschnitt vor oder an einem Leistungsausgang der Leistungselektronik 11, insbesondere an einem Leistungsausgang des Ladespannungswandlers 39 zu der Antriebsbatterievorrichtung 13B, insbesondere über den Bordabschnitt 101 zu derselben dienen. Ein als Umformungsabschnitt dienender Leistungstransistor oder Widerstand des Gleichspannungswandlers 37 und der als EIS-Aktorabschnitt dienende Leistungstransistor können zwei getrennte elektrische Bauelemente sein, die beide in dem Gleichspannungswandler 37 angeordnet oder separat angeordnet und parallel geschaltet sind.
[0084] In einer modifizierten Ausführungsform sind der Umformungsabschnitt und der EIS-Aktorabschnitt durch ein und denselben Leistungstransistor in dem Ladespannungswandler 39 implementiert. Dabei ist ein Überlagerungsabschnitt eine Signalstrecke vor einem Steuerungssignaleingang des Leistungstransistors, wobei in der Signalstrecke Befehlssignale zur Leistungsumformung und die Befehlssignale der Messimpulse als analoge Signale überlagert werden, oder in einer digitalen Signalstrecke in einer zeitlichen Auflösung aufaddiert überlagert werden.
[0085] Mit Bezug auf Fig. 6 umfasst das elektrische System 100 in einer weiteren Ausführungsform den Ladestrukturabschnitt 102 mit der Leistungselektronik 12. Die Leistungselektronik 12 umfasst einen Versorgungsspannungswandler 21, der eine hohe Wechselspannung einer Versorgungsleistung, die aus einem externen Versorgungsnetz 200 bereitgestellt wird, in eine Ladespannung einer an der Ladevorrichtung 20 des Ladestrukturabschnittes 102 für das Transportmittel 10 bereitgestellten Ladeleistung umwandelt. Auch in diesem Fall ist das Transportmittel 10 mit einer Antriebsbatterievorrichtung 13B als elektrochemischen Energiequelle 13 ausgestattet ist. Ferner ist die EIS-Einheit 15 des elektrischen Systems 100 in dem Ladestrukturabschnitt 102 angeordnet und mit der Leistungselektronik signaltechnisch verbunden. Dazu wird die EIS-Einheit 15 über eine lösbare, zeitweise eingerichtete Kommunikationsverbindung mit den Sensoren 14 des elektrischen Systems 100 an Bord des Transportmittels 10 signaltechnisch verbindbar. Die Kommunikationsverbindung kann über Steckkontakte in der Ladeverbindung integriert sein oder über eine Funkverbindung zwischen der Ladevorrichtung 20 und dem Transportmittel 10, vorZzugsweise zwischen dem Ladestrukturabschnitt 102 und dem Bordabschnitt 101 des elektrischen Systems realisiert sein.
10 / 33
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
[0086] Die Leistungselektronik 12 umfasst einen Leistungstransistor, der mit der EIS-Einheit 15 signalverbunden ist, um Befehle zu Messimpulsen für die EIS zu erhalten. Dieser Leistungsinverter dient zur Umsetzung der Messimpulse und kann als EIS-Aktorabschnitt der Leistungselektronik 11 bezeichnet werden. Der Leistungstransistor ist Teil des Versorgungsspannungswandlers 21 oder er ist parallel zu dem Versorgungsspannungswandler 21 geschaltet, wobei der Leistungstransistor die Messimpulse während der Leistungsumwandlung des Versorgungsspannungswandlers 21 aufbringt oder aufprägt. Die Leistungsumformung und die Messimpulse werden wie zuvor beschrieben in einem Überlagerungsabschnitt der Leistungselektronik 11 überlagert und als resultierende, überlagerte, umgeformte Leistung aus der Leistungselektronik 12 ausgegeben. Als Überlagerungsabschnitt kann ein Leiterabschnitt vor oder an einem Leistungsausgang der Leistungselektronik 11, insbesondere an einem Leistungsausgang des Versorgungsspannungswandlers 21 zu der Ladeverbindung dienen. Ein als Umformungsabschnitt dienender Leistungstransistor des Versorgungsspannungswandlers 21 und der als EIS-Aktorabschnitt dienende Leistungstransistor können zwei getrennte elektrische Bauelemente sein, die beide in dem Versorgungsspannungswandler 21 angeordnet oder separat angeordnet und parallel geschaltet sind.
[0087] In einer modifizierten Ausführungsform sind der Umformungsabschnitt und der EIS-Aktorabschnitt durch ein und denselben Leistungstransistor in dem Versorgungsspannungswandler 21 implementiert. Dabei ist ein Überlagerungsabschnitt eine Signalstrecke vor einem Steuerungssignaleingang des Leistungstransistors, wobei in der Signalstrecke Befehlssignale zur Leistungsumformung und die Befehlssignale der Messimpulse als analoge Signale überlagert werden, oder in einer digitalen Signalstrecke in einer zeitlichen Auflösung aufaddiert überlagert werden.
[0088] In allen vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen werden Impulsantworten, die als Reaktion der elektrochemischen Energiequelle 13 auf die eingebrachten Messimpulse in dem Bordabschnitt 101 oder elektrischen Verbindungen zu der elektrochemischen Energiequelle 13 entstehen, durch die Sensoren 14, insbesondere in Form einer Spannung über und einen Strom durch die elektrochemischen Energiequelle 13 erfasst. Die Messungen werden von den Sensoren 14 an die EIS-Einheit 15 signaltechnisch kommuniziert.
[0089] Mit Bezug auf Fig. 7 ist, wie bereits erwähnt, die EIS-Einheit 15 auf einem Mikrocomputer wie der Steuerungseinheit 16 implementiert. Ein Unterprogramm der EIS-Einheit 15 generiert Befehle zu berechneten Messimpulsen mit unterschiedlichen Frequenzen der EIS und kann als Impulsbefehlsabschnitt bezeichnet werden. Ein anderes Unterprogramm der EIS-Einheit 15 verarbeitet die eingehenden Messsignale, die von den Sensoren empfangen werden und kann als Messempfangsabschnitt bezeichnet werden. Ein weiteres Unterprogramm der EIS-Einheit 15 bestimmt Impedanzwerte der elektrochemischen Energiequelle 13 aus den verarbeiteten oder mit hinterlegten Impedanzwerten verglichenen Messsignalen und kann als Bestimmungsabschnitt bezeichnet werden.
[0090] In dem Fall, dass die elektrochemische Energiequelle 13 als eine Antriebsbatterievorrichtung 13B ausgeführt ist, kann das Transportmittel ebenso ein Batteriemanagementsystem (BMS) zur Überwachung von Zuständen der Antriebsbatterievorrichtung 13B umfassen. In diesem Zusammenhang kann in einer Ausführungsform die EIlS-Einheit 15 in dem BMS oder gemeinsam mit diesem auf der Steuerungseinheit 16 implementiert sein.
[0091] Bei den genannten Ausführungsformen ist zudem eine nachgeschalteter Analyseabschnitt in Form eines weiteren Unterprogrammes implementiert, das der EIS-Einheit 15, der Steuerungseinheit 16 oder dem BMS 17 zugeordnet ist oder auf einem gemeinsamen Mikrocomputer derselben ausgeführt wird. Der Analyseabschnitt verarbeitet die Messungen oder vergleicht diese mit hinterlegten Werten und bestimmt somit einen Zustand der elektrochemischen Energiequelle 13. Die Zustände, welche durch den Analyseabschnitt bestimmt werden, sind vorzugsweise ein Alterungszustand, auch State of Health (SoH) genannt, oder ein Ladezustand, auch State of Charge (SoC) genannt.
[0092] Die Zustände werden in einem Datenspeicher gespeichert, um für weitere Betriebsfunktionen, wie Sicherheitsmaßnahmen, Nutzerbenachrichtigungen, Funktionsbegrenzungen oder vorbeugende Maßnahmen einer Betriebssteuerung im Transportmittel 10 verwendet werden zu kön-
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
nen. Darüber hinaus werden die gespeicherten Daten zu den Zuständen über eine Kommunikationsverbindung eines externen Diagnosegerätes zur Wartung des Transportmittels 10 übertragen, oder fortlaufend über eine Funkverbindung an eine externe Datenbank eines Serviceanbieters übertragen.
[0093] In Fig. 8 ist ein Flussdiagramm gezeigt, dass die wesentlichen Schritte des Verfahrens schematisch darstellt. Ausgangspunkt stellt zunächst eine Leistungsumformung dar, die auch herkömmlicherweise in einem Fahrbetrieb, d.h. während einer Fortbewegung F des Transportmittels durch die Leistungselektronik 11 für eine Betriebsfunktion ausgeführt wird. In einem Ausführungsbeispiel stellt Schritt S51 die Leistungsumformung des Antriebsinverters 31 dar, der z.B. einen Antriebsmotor 30 an einer Hinterachse und einen Antriebsmotor an einer Vorderachse des Transportmittels 10 mit umgeformter Leistung aus der elektrochemische Energiequelle 13 versorgt und ansteuert.
[0094] Während der Fortbewegung F werden EIS Messungen durchgeführt, um durch anschließBende Analysen der gemessenen Impedanzwerte Rückschlüsse auf einen Zustand der elektrochemischen Energiequelle 13 zu erlangen. Hierfür gibt der Impulsbefehlsabschnitt der EIS-Einheit 15, der einen Signalausgang umfasst, in Schritt S10 Befehle zu Messimpulsen mit verschiedenen Frequenzen über ein vorbestimmtes Frequenzspektrum an die Leistungselektronik 11 mit dem Antriebsinverter 31 oder direkt an den Antriebsinverter 31 aus. In Schritt S20 setzt ein Leistungstransistor der Leistungselektronik 11, insbesondere ein Leistungstransistor des Antriebsinverter 31, der auch bereits die Leistungsumformung zur Versorgung und Ansteuerung der Antriebsmotoren 30 durchführt, die empfangenen Befehle um. Die Umsetzung besteht in einer Einbringung, also einer Erzeugung und Aufprägung der Messimpulse für die EIS entsprechend den Befehlen auf einen Leistungsausgang der Leistungselektronik 11, insbesondere des Antriebsinverters 31 selbst. Gleichzeitig findet in Schritt S25 eine Überlagerung von Amplituden und Frequenzen der eingebrachten Messimpulse mit Amplituden und Frequenzen der umgeformten Antriebsleistung, d.h. mit dem mehrphasigen Drehstrom statt.
[0095] In Schritt S30 erfassen die Sensoren 14, die zumindest einen Spannungssensor 14 zur Erfassung einer Spannung zwischen Leistungsausgängen der elektrochemischen Energiequelle 13 und einen Stromsensor zur Erfassung eines Stroms durch die Leistungsausgänge der elektrochemischen Energiequelle 13 umfassen, Impulsantworten die in Reaktion auf die Anregung der Messimpulse an der elektrochemischen Energiequelle 13 entstehen. Die EIS-Einheit 15 empfängt die von den Sensoren 14 gemessenen Spannungen und Ströme einer Impedanz an den Leistungsausgängen der elektrochemischen Energiequelle 13 in Form von Messsignalen an Signaleingängen eines Empfangsabschnittes der EIS-Einheit 15. Ein Bestimmungsabschnitt der EISEinheit, der als Unterprogramm auf dem Mikrocomputer implementiert ist, verarbeitet oder vergleicht mit hinterlegten Werten die Amplituden und Frequenzen der empfangenen Messsignale in Bezug auf Charakteristika von Impedanzen und bestimmt einen Impedanzwert der elektrochemischen Energiequelle 13. In einem weiteren, nicht weiter dargestellten Verfahrensschritt werden ein Alterungszustand oder ein Ladungszustand der elektrochemischen Energiequelle 13 durch eine Datenverarbeitung oder Vergleiche mit hinterlegten Kennfeldern in bekannter Weise durchgeführt.
[0096] In einer anderen Ausführungsform führt der Antriebsinverter 31 mit mehreren parallelen Inverterstufen oder Inverteruntereinheiten einerseits eine Leistungsumformung zur Versorgung und Ansteuerung des einen Antriebsmotors 30 an einer Fahrzeugachse und andererseits eine Rekuperation, also eine Leistungsumformung zur Regeneration von Leistung an dem Antriebsmotor 30 an einer anderen Fahrzeugachse durch. Dabei wird eine Leistungsverteilung zwischen einem Antriebsmodus und einem Regenerationsmodus so gesteuert, dass ein Leistungsfluss zu dem antreibenden Antriebsmotor 30 an der einen Fahrzeugachse größer als ein umgekehrter Leistungsfluss zu dem regenerierenden Antriebsmotor 30 an der anderen Fahrzeugachse ist. Mit anderen Worten wird ein regenerierender Leistungsfluss kleiner gesteuert als ein antreibender Leistungsfluss, so dass das Transportmittel 10 fährt, also eine Fortbewegung F stattfindet. Ebenso können von einem Fahrer gesteuerte Verzögerungen bzw. Verringerungen der Geschwindigkeit oder Schwankungen in derselben für diese Vorgänge genutzt werden.
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
[0097] Die Leistungsumformung der Regeneration umfasst eine Gleichrichtung eines erzeugten Drehstromes an dem Antriebsmotor 30 in einen Gleichstrom oder eine Gleichspannung zum Laden einer Antriebsbatterievorrichtung 13B, wobei die Leistungseingänge und Leistungsausgänge eines Leistungstransistors des Antriebsinverters 31 im Vergleich zu einem Antriebsmodus desselben umgekehrt werden, aufgrund des umgekehrten Leistungsflusses zwischen Antriebsmotor 30 und Antriebsbatterievorrichtung 13B durch den Antriebsinverter 31. In den Schritten S20 und S25 wird eine Aufprägung und Überlagerung der Messimpulse zeitgleich mit der Umformung der regenerierten Ladeleistung durch denselben Leistungstransistor zu dem Leistungsausgang des Antriebsinverters 31 zu der Antriebsbatterievorrichtung 13B durchgeführt, der zuvor im Antriebsmodus ein Leistungseingang war. Vorteilhafterweise wird somit eine direkte Aufbringung der mit den Messimpulsen überlagerten, umgeformten regenerativen Ladeleistung auf die Antriebsbatterievorrichtung 13B erzielt.
[0098] In weiteren Ausführungsformen liegen andere Leistungsumformungen in Schritt S51 während der Fortbewegung F des Transportmittels 10 als Ausgangspunkt von ansonsten ähnlichen Verfahrensschritten, wie zuvor beschriebenen vor. So kann die EIS-Einheit 15 mit anderen Teilen der Leistungselektronik 11 zur Umsetzung der Messimpulse und deren Überlagerung mit einer umgeformten Leistung zusammenwirken.
[0099] So formt in einer anderen Ausführungsform in Schritt S51 der Spannungswandler 37 die Ausgangsspannung der der elektrochemischen Energiequelle 13 in eine Betriebsspannung von z.B. einem der Hilfsaggregate um. Zeitgleich prägt derselbe Leistungstransistor des Spannungswandlers 37, der die Leistungsumformung durchführt, die von der EIS-Einheit befohlenen Messimpulse auf die umgeformte Leistung mit der Betriebsspannung für das Hilfsaggregat auf.
[00100] In einer weiteren Ausführungsform formt in Schritt S51 der Ladespannungswandler 39 bereitgestellte Ladespannung in eine Bordladespannung einer aufgenommenen Ladeleistung einer Antriebsbatterievorrichtung 13B um. Zeitgleich prägt derselbe Leistungstransistor des Ladespannungswandlers 39, der die Leistungsumformung durchführt, die von der EIS-Einheit befohlenen Messimpulse auf die umgeformte Leistung mit der Betriebsspannung für das Hilfsaggregat auf. Dabei liegt vorteilhafterweise eine direkte Aufbringung der mit den Messimpulsen überlagerten, umgeformten Leistung auf die Antriebsbatterievorrichtung 13B vor.
[00101] Da sich die Amplituden und Frequenzen der Messimpulse als auch die Impulsantworten über die elektrischen Leiter an Bord des Transportmittels 10, insbesondere den Bordabschnitt 101 ausbreiten, können diese stets eine Impedanz der elektrochemischen Energiequelle 13 als Reaktion auf die Messanregung hervorrufen. Vorzugsweise sind die Sensoren 14 und auch die Leistungstransistoren zur Umsetzung der Messimpulse direkt oder möglichst wenige Knotenpunkte von den Leistungsausgängen der elektrochemischen Energiequelle 13 entfernt angeordnet.
[00102] In einer weiteren Ausführungsform kann die Überlagerung der Messimpulse mit einem Leistungseingang eines Leistungsinverters des Antriebsinverters 31 oder des Spannungswandlers 37, der mit der elektrochemischen Energiequelle 13 elektrisch verbunden ist, überlagert werden. Somit kann die Impulsausbreitung zur Messanregung gezielter und direkter auf die elektrochemische Energiequelle 13 oder Antriebsbatterievorrichtung 13B aufgebracht werden.
[00103] Mit Bezug auf Fig. 9 ist ein Flussdiagramm gezeigt, dass die Schritte einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens schematisch darstellt. Ausgangspunkt stellt in Schritt S52 die Leistungsumformung der Leistungselektronik 12 mit dem Versorgungspannungswandler 21 dar, der eine Versorgungsleistung, wie aus dem externen Versorgungsnetz 200, in die Ladespannung einer bereitgestellten Ladeleistung, insbesondere aus der Ladevorrichtung 20 des Ladestrukturabschnittes 200, während eines herkömmlichen Ladevorgangs L des Transportmittels 10 umformt.
[00104] Die EIS-Einheit 15 wirkt in dem Schritt S10 durch Ausgabe von Befehlen mit einem Leistungstransistor der Leistungselektronik 12 in dem Versorgungspannungswandler 21 für die Umsetzung der Messimpulse und deren Überlagerung mit der umgeformten Ladeleistung zusam-
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
men. Der Leistungstransistor der Versorgungspannungswandler 21 formt in Schritt S52 die Versorgungsleistung in die Ladeleistung um und prägt in Schritt S20 die Messimpulse auf die umgeformte Leistung auf. Zeitgleich wird zu einem Leistungsausgang der Leistungselektronik 12, vorzugsweise zu einem Leistungsausgang des Versorgungspannungswandlers 21 in Schritt S25 die umgeformte Ladeleistung mit den aufgeprägten Messimpulsen überlagert und zu einer Ladeverbindung zu dem Transportmittel 10 ausgegeben. In Schritt S30 empfängt die EIS-Einheit 15 über eine Kommunikationsverbindung von den Sensoren 14 die Messungen, aus denen in Schritt S40 die Impedanzwerte bestimmt werden.
[00105] In Fig. 10 sind schematisch Messwerte von Sensoren 14 dargestellt, die in dem Verfahren aus Fig. 8, also während einer Fortbewegung F, mittels der Ausführungsform des elektrischen Systems 100 erfasst wurden, in dem der Antriebsinverter 31 mit der EIS-Einheit 15 zusammenwirkt. In Phase 1 und Phase 3 setzt sich das Transportmittel 10 in Bewegung, oder es unterliegt einer Beschleunigung oder einer Verzögerung. In diesen Phasen werden keine EIS-Messungen vorgenommen, um eine Fahrstabilität oder zumindest einen Fahrkomfort nicht zu beeinträchtigen sowie eine bessere konstantere Ausgangslage für die Leistungsübertragung der Messimpulse und Impulsantworten zu erhalten, die beispielsweise durch Wechselwirkungen einer Drehmomentwelligkeit beeinträchtig werden können, welche tendenziell vermehrt in dynamischen Fahrsituationen unter Last auftreten. In Phase 2 liegt eine kontinuierliche Fortbewegung, wie ein Fahrt mit einer festeingestellten Geschwindigkeit mittels Tempomat vor. In der Phase 2 werden bevorzugt die EIS Messungen gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren durchgeführt.
[00106] In einer Ausführungsform gemäß der Fig. 10 ist die EIS-Einheit 15 ebenso mit einem Geschwindigkeitssensor verbunden. Der Impulsbefehlsabschnitt kann in Abhängigkeit einer Kontinuität der Geschwindigkeit der Fortbewegung F, d.h. einer Erkennung und Unterscheidung zwischen den Phasen 2 oder Phasen 1 und 2 eine Ausgabe der Befehle zu Messimpulsen beginnen und stoppen oder eine Intensität derselben anpassen.
[00107] Eine Anpassung der Intensität der Messimpulse erfolgt über eine Regelschleife in Abhängigkeit einer Drehmomentwelligkeit eines Antriebsmotors 30 in Reaktion auf die mit den Messimpulsen überlagerte, zugeführte Antriebsleistung, unter Rückführung von Messwerten eines Drehmomentsensors, eines Drehwinkelsensors, eines Beschleunigungssensors oder des Geschwindigkeitssensors, die mit der EIS-Einheit 15 verbunden sind, sowie unter Berücksichtigung von vorbestimmten Grenzwerten zu den jeweiligen Messwerten.
[00108] Eine Erkennung von Phasen einer kontinuierlichen Fortbewegung F erfolgt über einen Schlupfsensor, einen Gierratensensor, einen Bremssensor, oder einen Crashsensor, die mit der EIS-Einheit 15 verbunden sind, sowie unter Berücksichtigung von vorbestimmten Grenzwerten zu den jeweiligen Messwerten.
[00109] In einer weiteren Ausführungsform wird durch mehrere Antriebsinverter 31 für mehrere Antriebsmotoren 30 eine zusätzliche Überlagerung von mehreren Frequenzen von gleichzeitigen Messimpulsen durchgeführt, wodurch eine erforderliche Dauer für die EIS Messungen verkürzt wird.
[00110] In allen genannten Ausführungsformen werden die Messimpulse vorzugweise auf einen Hochspannungs-Bus eines elektrischen Antriebsstrang oder alternativ auf einen Gleichspannungsbus eines Bordnetzes aufgebracht. Die Impulsantworten in Bezug auf die Spannung werden mit bereits vorhandenen Sensoren 14 in einem Antriebsstrang oder Bordnetz, vorzugweise dem Bordabschnitt 101 eines Transportmittels 10 an einer Busspannung oder einer Zellspannung gemessen.
[00111] Falls ein vorhandener Leistungsinverter des Transportmittels 10 zur Umsetzung der Erfindung genutzt wird, der keinen Chip mit einem SiC Halbleiter oder GaN Halbleiter aufweist, kann das Frequenzspektrum der Messimpulse, insbesondere für Brennstoffzellen in der EIS auf 1 oder 2 kHz beschränkt werden.
[00112] Fig. 11 stellt schematisch eine aus dem Stand der Technik bekannte Zuordnung zwischen einem Ersatzschaltbild einer Brennstoffzelle und einem Diagramm zu frequenzabhängigen
14 / 33
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
Impedanzwerten für eine Auswertung dar. Methoden für solche EIS basierten Zustandsanalysen, die auf den ermittelten Impedanzwerten aus dem beschriebenen System und Verfahren aufbauen, sind im Stand der Technik bekannt und werden zur Fokussierung der Offenbarung auf den Erfindungsgegenstand nicht weiter erläutert. Gleiches trifft für Fig. 12 zu, die in ähnlicher Weise eine Zuordnung zwischen einem Ersatzschaltbild einer Batterie und einem Diagramm zu frequenzabhängigen Impedanzwerten zeigt.
[00113] Fig. 13 zeigt eine Steuerungs- und Regelungstechnik auf der detaillierten Ebene eines technischen Schaltbildes. Anhand der gestrichelten Grenzen in dem technischen Schaltbild sind logische Blöcke und Schaltungsabschnitte zur Messung und Steuerung von Hardware herausgestellt, die ein konkretes Ausführungsbeispiel zur Umsetzung der zuvor beschriebenen funktionalen Komponenten des elektrischen Systems 100, aufbauend auf einer herkömmlichen Technik darstellen. Das technische Schaltbild enthält selbsterläuternde Beschriftungen sowie die für den Fachmann verständliche, international standardisierte Symbole und Parameter.
[00114] Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreiben die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
Ss N
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Transportmittel
11 Leistungselektronik im Bordabschnitt
12 Leistungselektronik im Ladestrukturabschnitt 13 elektrochemische Energiequelle
13B Antriebsbatterievorrichtung
13FC Brennstoffzellenvorrichtung
14 Sensoren
15 Elektrochemische-Impedanzspektroskopie (EIS)-Einheit 16 Steuerungseinheit
17 Batteriemanagementsystem (BMS)
20 Ladevorrichtung
21 Versorgungsspannungswandler
30 Antriebsmotor
31 Antriebsinverter
33 Hilfsaggregat
35 Bordelektronik
37 Gleichspannungswandler
39 Ladespannungswandler
100 elektrisches System zur Bestimmung von Impedanzwerten 101 Bordabschnitt des elektrischen Systems
102 Ladestrukturabschnitt des elektrischen Systems
200 Versorgungsnetz
F Fortbewegung
L Ladevorgang
16 / 33

Claims (1)

  1. A ‚hes AT 527 786 B1 2025-12-15
    Ss N
    Patentansprüche
    1. Elektrisches System (100) zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle (13) eines elektrisch angetriebenen Transportmittels (10) mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS), umfassend: einen Bordabschnitt (101) des elektrischen Systems (100), der an Bord des Transportmittels (10) angeordnet und mit der elektrochemischen Energiequelle (13) elektrisch verbunden ist, mit einer Leistungselektronik (11) zur Leistungsumformung einer aus der elektrochemischen Energiequelle (13) bereitgestellten elektrischen Leistung in dem Bordabschnitt (101); und/ oder einen Ladestrukturabschnitt (102), der in einer Ladevorrichtung (20) angeordnet und über eine zeitweise eingerichtete Ladeverbindung mit der elektrochemischen Energiequelle (13) des Transportmittels (10) elektrisch verbindbar ist, mit einer Leistungselektronik (12) zur Leistungsumformung einer aus einem externen Versorgungsnetz (200) bereitgestellten Versorgungsleistung in dem Ladestrukturabschnitt (102); und Sensoren (14) zur Erfassung von Parametern von elektrischen Betriebszuständen der elektrochemischen Energiequelle (13); und eine EIS-Einheit (15) zur Bestimmung von Impedanzwerten der elektrochemischen Energiequelle (13) mittels EIS, wobei die EIS-Einheit (15) in dem Bordabschnitt (101) angeordnet und mit der Leistungselektronik (11) und den Sensoren (14) kommunikativ verbunden ist, und/oder die EIS-Einheit (15) in dem Ladestrukturabschnitt (102) angeordnet und mit der Leistungselektronik (12) kommunikativ verbunden ist und mit den Sensoren (14) über eine zeitweise eingerichtete Kommunikationsverbindung verbindbar ist, wobei die EIS-Einheit (15) umfasst:
    einen Impulsbefehlsabschnitt zur Ausgabe von Befehlen zu Messimpulsen, die für eine EIS auf die elektrochemischen Energiequelle (13) aufgeprägt werden,
    einen Messempfangsabschnitt zum Empfang von Messungen von Impulsantworten, die (13) aus einer Impedanz der elektrochemischen Energiequelle
    und in Reaktion auf die Messimpulse der EIS resultieren, und die mittels der Sensoren (14) erfasst werden; und
    einen Bestimmungsabschnitt zum Bestimmen von Impedanzwerten der elektrochemischen Energiequelle (13) aus den empfangenen Messungen der Impulsantworten; und wobei
    die Leistungselektronik (11, 12) umfasst: einen EIS-Aktorabschnitt zur Aufprägung der Messimpulse der EIS in Übereinstimmung
    mit den ausgegebenen Befehlen der EIlS-Einheit (15) auf eine umgeformte elektrische Leistung für das Transportmittel (10) mittels der Leistungselektronik (11, 12);
    einen Umformungsabschnitt für die Leistungsumformung der Leistungselektronik (11, 12), und
    einen Überlagerungsabschnitt zur Überlagerung der umgeformten elektrischen Leistung mit den aufgeprägten Messimpulsen der EIS vor einer Abgabe an eine elektrische Verbindung mit der elektrochemischen Energiequelle (13) und wobei
    die Leistungsumformung der Leistungselektronik (11), die mit den Messimpulsen aus dem EIS-Aktorabschnitt überlagert wird, eine Modulation zwischen einem mehrphasigen Drehstrom und einer Eingangsspannung in die elektrochemischen Energiequelle (13) zum Regenerieren durch einen von dem wenigstens einen Antriebsmotor (30), oder eine Modulation zum Regenerieren durch einen Antriebsmotor (30) und eine Modulation zum Antreiben von einem anderen von dem wenigstens einen Antriebsmotor (30) umfasst.
    2. Elektrisches System (100) nach Anspruch 1, wobei die elektrochemische Energiequelle (13) an Bord des Transportmittels (10) eine Brennstoffzellenvorrichtung (13FC) ist.
    3. Elektrisches System (100) nach Anspruch 1, wobei die elektrochemische Energiequelle (13) an Bord des Transportmittels (10) eine Antriebsbatterievorrichtung (13B) ist.
    17 /33
    10.
    11.
    12.
    13.
    14.
    15.
    AT 527 786 B1 2025-12-15
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die EIS-Einheit (15) ferner einen Analyseabschnitt zum Analysieren eines Alterungszustandes (SOH) der elektrochemischen Energiequelle (13) aus den bestimmten Impedanzwerten zu verschiedenen Frequenzen der Messimpulse umfasst.
    Elektrisches System (100) nach Anspruch 3, wobei die EIS-Einheit (15) ferner einen Analyseabschnitt zum Analysieren eines Ladungszustandes (SOC) der Antriebsbatterievorrichtung (13B) aus den bestimmten Impedanzwerten zu verschiedenen Frequenzen der Messimpulse umfasst.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Leistungselektronik (11) des Bordabschnittes (101) einen Antriebsinverter (31) zur Leistungsansteuerung von wenigstens einem Antriebsmotor (30) des Transportmittels (10) umfasst, der mit dem EISAktorabschnitt zusammenwirkt.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Leistungselektronik (11) des Bordabschnittes (101) einen Gleichspannungswandler (37) zur Leistungsversorgung von einem Hilfsaggregat (33), einem Stellglied und/oder einer Bordelektronik (35) des Transportmittels (10) umfasst, der mit dem EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Leistungselektronik (11) des Bordabschnittes (101) einen Ladespannungswandler (39) zum Laden der Antriebsbatterievorrichtung (13B) an Bord des Transportmittels (10) umfasst, der mit dem EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Leistungselektronik (12) des Ladestrukturabschnittes (102) einen Versorgungsspannungswandler (21) zur Bereitstellung einer Ladeleistung für das elektrisch verbindbare Transportmittel (10) aufweist, der mit dem EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Transportmittel (10) eine Steuerungseinheit (16) zur Steuerung von Betriebsfunktionen des Transportmittels (10) aufweist, die in dem Bordabschnitt (101) mit der Leistungselektronik (11) und mit den Sensoren (14) kommunizierend verbunden ist, und wobei die EIS-Einheit (15) des elektrischen Systems (100) in der Steuerungseinheit (16) integriert ist.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei das Transportmittel (10) ein Batteriemanagementsystem (BMS) (17) zur Überwachung von Betriebszuständen der Antriebsbatterievorrichtung (13B) aufweist, die in dem Bordabschnitt (101) mit der Leistungselektronik (11) und mit den Sensoren (14) kommunizierend verbunden ist, und wobei die EIS-Einheit (15) des elektrischen Systems (100) in dem BMS (17) integriert ist.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 3 oder 9, wobei die EIS-Einheit (15) in der Ladestrukturabschnittes (102) mit der Leistungselektronik (12) kommunizierend verbunden und in der Ladevorrichtung (20) integriert ist.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Sensoren (14) zur Erfassung von Parametern von elektrischen Betriebszuständen einen Stromsensor und einen Spannungssensor zur Impedanzmessung in elektrischen Verbindungen zu oder an Leistungsausgängen der elektrochemischen Energiequelle (13) umfassen.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend wenigstens einen Sensor (14) zur Erfassung von Parametern von bewegungsdynamischen Betriebszuständen des Transportmittels (10), vorzugsweise einen Geschwindigkeitssensor, der mit der EIS-Einheit (15) kommunikativ verbunden ist.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweisend einen Drehmomentsensor, einen Drehwinkelsensor, einen Geschwindigkeitssensor und/oder einen Beschleunigungssensor, der mit der EIS-Einheit (15) kommunikativ verbunden ist, wobei die EIS-Einheit (15) einen Messimpulsbegrenzungsabschnitt zum Begrenzen einer Intensität der Messimpulse der EIS Messung in Abhängigkeit eines ausgegebenen Signales des Drehmo-
    18 / 33
    16.
    17.
    18.
    19.
    20.
    21.
    22.
    AT 527 786 B1 2025-12-15
    mentsensors, des Drehwinkelsensor, des Geschwindigkeitssensors und/oder des Beschleunigungssensors umfasst.
    Elektrisches System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend einen Schlupfsensor, einen Gierratensensor, einen Bremssensor, und/oder einen Crashsensor, der mit der EIlS-Einheit (15) kommunikativ verbunden ist, wobei die EIS-Einheit (15) einen Messstoppabschnitt zum Stoppen der EIS Messung in Abhängigkeit eines ausgegebenen Signales des Schlupfsensors, des Gierratensensors, des Bremssensors, und/oder des Crashsensors umfasst.
    Elektrisches System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, wobei das Transportmittel (10) ein batterieelektrisches Fahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug, ein Hybridfahrzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Boot, ein Flugzeug, ein Lufttaxi oder eine Drohne ist.
    Elektrisches System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, wobei die Leistungselektronik (11, 12) einen Leistungstransistor mit einem SiC Halbleiter umfasst, mit dem der EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt.
    Elektrisches System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, wobei die Leistungselektronik (11, 12) einen Leistungstransistor mit einem GaN Halbleiter umfasst, mit dem der EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt.
    Elektrisches System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, wobei die Leistungselektronik (11, 12) einen Multilevel Inverter (MLI) umfasst, mit dem der EIS-Aktorabschnitt zusammenwirkt.
    Elektrisches System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 20, wobei die EIS-Einheit (15) einen Datenspeicher zur Speicherung von Daten der bestimmten Impedanzwerten oder daraus abgeleiteten Zuständen der elektrochemischen Energiequelle (13), und eine Datenschnittstelle, insbesondere eine Funkdatenschnittstelle zur Übertragung der gespeicherten Daten an eine externe Datenbank umfasst.
    Verfahren zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle (13) eines elektrisch angetriebenen Transportmittels (10) mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS), vorzugsweise mittels eines elektrischen Systems (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, aufweisend die Schritte:
    Ausgeben (S$S10) von Befehlen zu Messimpulsen einer EIS, die auf eine elektrische Leistung für das Transportmittels (10) aufzuprägen sind;
    Aufprägen (S20) der Messimpulse der EIS auf eine umgeformte elektrische Leistung in Übereinstimmung mit den in Schritt S10 ausgegebenen Befehlen mittels einer Leistungselektronik (11, 12);
    Empfangen ($30) von Messungen von Impulsantworten, die aus einer Impedanz der elektrochemischen Energiequelle (13) und in Reaktion auf die Messimpulse der EIS resultieren, und die mittels Sensoren (14), die in elektrischer Verbindung mit der elektrochemischen Energiequelle (13) stehen, erfasst werden; und
    Bestimmen (S40) von Impedanzwerten der elektrochemischen Energiequelle (13) aus den empfangenen Messungen der Impulsantworten;
    mit den Zwischenschritten:
    Umformen (S51) einer aus der elektrochemischen Energiequelle (13B, 13FC) bereitgestellten elektrischen Leistung für das Transportmittel (10); oder
    Umformen ($52) einer aus einem externen Versorgungsnetz (200) bereitgestellten Versorgungsleistung zum Laden der elektrochemischen Energiequelle (13B) des Transportmittels (10); und
    Überlagern (S25) der umgeformten elektrischen Leistung mit den aufgeprägten Messimpulsen der EIS vor einer Abgabe an eine elektrische Verbindung mit der elektrochemischen Energiequelle (13), wobei
    19 / 33
    der Schritt des Umformens ($51) eine Leistungsumformung einer aus der elektrochemischen Energiequelle (13) bereitgestellten elektrischen Leistung mittels der Leistungselektronik (11) und eine Modulation eines mehrphasigen Drehstromes zum Antreiben von wenigstens einem Antriebsmotor (30) des Transportmittels (10) umfasst, und wobei die Schritte des Aufprägens (S20) und des Überlagerns (S25) der Messimpulse während einer Fortbewegung (F) des Transportmittels (10) erfolgen, und wobei
    der Schritt des Umformens ($51) eine Modulation zwischen einem mehrphasigen Drehstrom und einer Eingangsspannung in die elektrochemischen Energiequelle (13) zum Regenerieren durch einen von dem wenigstens einen Antriebsmotor (30) umfasst, oder der Schritt des Umformens (S$51) eine Modulation zum Regenerieren durch einen Antriebsmotor (30) und eine Modulation zum Antreiben von einem anderen Antriebsmotor (30) umfasst.
    23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Umformens ($S51) eine Spannungswandlung zwischen einer Ausgangsspannung der elektrochemischen Energiequelle (13) und einer Versorgungsspannung für ein Hilfsaggregat (33), ein Stellglied und/oder eine Bordelektronik (35) des Transportmittels (10) umfasst.
    24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Umformens ($52) wenigstens eine Leistungsumformung zwischen einer extern bereitgestellten Versorgungsleistung zu einer Ladeleistung der elektrochemischen Energiequelle (13B) des Transportmittels (10) mittels der Leistungselektronik (11, 12), und wobei die Schritte des Aufprägens (S20) und des Überlagerns (S25) der Messimpulse während eines Ladevorgangs (L) des Transportmittels (10) erfolgen.
    25. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Umformens ($52) eine Spannungswandlung zwischen einer Ladespannung einer Ladeleistung, die seitens einer Ladestruktur für das Transportmittel (10) bereitgestellt wird, und einer Bordladespannung, mit der die elektrochemische Energiequelle (13B) an Bord des Transportmittels (10) geladen wird, mittels der Leistungselektronik (11) umfasst.
    26. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Umformens (S$52) eine Gleichrichtung einer Versorgungsspannung der Versorgungsleistung in die Ladespannung der Ladeleistung, die seitens einer Ladestruktur für das Transportmittel (10) bereitgestellt wird, mittels der Leistungselektronik (12) umfasst.
    27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die Messimpulse der EIS, die in Schritt S20 aufgeprägt werden, oder die Befehle zu den Messimpulsen der EIS, die in Schritt S10 ausgegeben werden, ein Erregersignal mit einer algorithmischen- oder pseudozufälligen binären Sequenz umfassen.
    28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, mit dem Schritt: Analysieren eines Alterungszustandes (SOH) der elektrochemischen Energiequelle (13) aus den in Schritt S40 bestimmten Impedanzwerten zu verschiedenen Frequenzen der Messimpulse.
    29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, mit dem Schritt: Analysieren eines Ladungszustandes (SOC) der elektrochemischen Energiequelle (13), insbesondere einer Antriebsbatterievorrichtung (13B), aus den in Schritt S40 bestimmten Impedanzwerten zu verschiedenen Frequenzen der Messimpulse.
    30. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, mit den Schritten:
    Speichern von Daten der bestimmten Impedanzwerte oder von daraus abgeleiteten Zuständen der elektrochemischen Energiequelle (13) in einem Datenspeicher; und
    Übertragen der gespeicherten Daten an eine externe Datenbank über eine Datenschnittstelle, Insbesondere eine Funkdatenschnittstelle.
    Hierzu 13 Blatt Zeichnungen
ATA50977/2023A 2023-12-05 2023-12-05 System zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem Transportmittel und Verfahren hierzu AT527786B1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50977/2023A AT527786B1 (de) 2023-12-05 2023-12-05 System zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem Transportmittel und Verfahren hierzu
PCT/AT2024/060478 WO2025118005A1 (de) 2023-12-05 2024-12-04 System zur bestimmung von impedanzwerten einer elektrochemischen energiequelle in einem transportmittel und verfahren hierzu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50977/2023A AT527786B1 (de) 2023-12-05 2023-12-05 System zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem Transportmittel und Verfahren hierzu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT527786A1 AT527786A1 (de) 2025-06-15
AT527786B1 true AT527786B1 (de) 2025-12-15

Family

ID=93924947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50977/2023A AT527786B1 (de) 2023-12-05 2023-12-05 System zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem Transportmittel und Verfahren hierzu

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT527786B1 (de)
WO (1) WO2025118005A1 (de)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201014384D0 (en) * 2010-08-27 2010-10-13 Imp Innovations Ltd Battery monitoring in electric vehicles, hybrid electric vehicles and other applications
WO2017005904A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 Lithium Balance A/S System for providing an excitation signal to an electrochemical system and method therefor
JP6528897B2 (ja) * 2016-03-18 2019-06-12 株式会社村田製作所 二次電池充電装置、温度情報取得装置及び二次電池の充電方法、並びに、電気化学インピーダンス・スペクトルのその場計測方法
KR20200020566A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 (주)엠텍정보기술 임피던스 분광법을 이용하여 배터리 수명 진단이 가능한 배터리 상태 진단장치 및 이를 이용한 진단방법
US11054481B2 (en) * 2019-03-19 2021-07-06 Battelle Energy Alliance, Llc Multispectral impedance determination under dynamic load conditions
WO2022251026A2 (en) * 2021-05-28 2022-12-01 Gentherm Gmbh Optimizing performance of electric vehicles using predictive battery analysis
CN117651875A (zh) * 2021-08-26 2024-03-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 电化学阻抗谱的检测装置和电池管理系统
WO2023035074A1 (en) * 2021-09-08 2023-03-16 Litens Automotive Partnership In-situ ev battery electrochemical impedance spectroscopy with pack-level current perturbation from a 400v-to-12v triple-active bridge
CN116031963A (zh) * 2021-10-27 2023-04-28 日立能源瑞士股份公司 控制功率变换器的方法、装置、存储介质和系统
CN119096152A (zh) * 2022-04-29 2024-12-06 美国亚德诺半导体公司 使用阻抗测量的电池功率状态估计的系统和方法
CN115061057B (zh) * 2022-06-14 2024-10-15 西南交通大学 基于离散移相调制的嵌入式锂电池阻抗测量方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
AT527786A1 (de) 2025-06-15
WO2025118005A1 (de) 2025-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012221837B4 (de) Steuerungsverahren zur Schwingungsdämpfung und Vorrichtung eines Antriebsstrangs durch das Steuern eines Motordrehmoments von einem Elektrofahrzeug
EP3323667B1 (de) Traktionsenergiespeichersystem mit betriebsgrenzenbestimmung
DE102013222749B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ausgleichen einer Motorgeschwindigkeit eines Brennstoffzellenfahrzeugs
DE102016118925B4 (de) System zum Angeben eines Batteriealters
DE102016201740B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Leistungssteuerung
DE102015221177A1 (de) System und Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs
EP3848229B1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren kraftfahrzeugs
EP3556594B1 (de) Verfahren zum betreiben eines fahrzeugs sowie fahrzeug
DE102021208071A1 (de) Einrichtung und Verfahren zum Steuern von Fahrzeug, das Verkehrsinformation einsetzt
EP2631663A1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung einer Batteriealterung
DE102011085454A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebs mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor und einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, Steuereinrichtung und Hybridantrieb
DE102015217099A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Stromrichters
DE102018220809A1 (de) Verfahren zum Betrieb von wenigstens zwei mit einem Gleichstromnetzwerk verbundenen Pulswechselrichtern, Schaltungsanordnung und Kraftfahrzeug
DE102019130870A1 (de) Verschlechterungsschätzeinrichtung für eine sekundärbatterie und verschlechterungsschätzverfahren für eine sekundärbatterie
DE102015103043A1 (de) System und Verfahren zur Steuerung des Energieverbrauchs
DE102020130388A1 (de) System und verfahren zur batteriekapazitätsschätzung für ein hybridelektrofahrzeug
DE102015224092A1 (de) Elektrisches Hochvoltsystem und Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines elektrischen Hochvoltsystems
AT527786B1 (de) System zur Bestimmung von Impedanzwerten einer elektrochemischen Energiequelle in einem Transportmittel und Verfahren hierzu
DE102022205892A1 (de) Verfahren zur Zustandsanalyse einer Traktionsbatterie und Kraftfahrzeug
WO2023036495A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs
DE102021103989A1 (de) Verfahren zum Überwachen von Batteriezellen einer Primärbordnetzbatterie, Bordnetz sowie Kraftfahrzeug
EP3831640A1 (de) Elektrisches system zur energieversorgung in einem fahrzeug, fahrzeug und verfahren zum betreiben eines elektrischen systems
DE102016007505A1 (de) Steuern einer elektrischen Anlage eines Hybridfahrzeugs
DE102022207398A1 (de) Fahrzeug sowie Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs
DE102023128175B4 (de) System und verfahren zur impedanzmessung an ladestationen