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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie mit zumindest einer galvanischen Zelle, die ein Zellengehäuse sowie eine Anschlusselektrode für die Kathode der galvanischen Zelle und eine weitere Anschlusselektrode für die Anode der galvanischen Zelle aufweist. Jede der Anschlusselektroden weist einen Anschlussbereich auf, über welchen die galvanische Zelle mit einem elektrischen Verbraucher verbunden werden kann. Zu der Erfindung gehören auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Messschaltung, um einen Impedanzwert der beschriebenen galvanischen Zelle zu ermitteln.
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Aus der
DE 101 18 027 B4 ist hierzu eine Batteriemessklemme mit integrierter Messsensorik bekannt. Die Messklemme kann auf einen Batteriepol einer Fahrzeugbatterie aufgestülpt werden, um einen Betriebsstrom für einen elektrischen Verbraucher zu entnehmen. Der Betriebsstrom wird hierbei durch einen Stromsensor geleitet und von diesem gemessen. Nachteilig bei dieser Messanordnung ist, dass ein Kontaktwiderstand zwischen dem Batteriepol der Fahrzeugbatterie und der Batteriemessklemme sich in den Messwerten niederschlägt. Hierdurch kann nicht einwandfrei auf den Zustand der eigentlichen galvanischen Zelle rückgeschlossen werden.
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Aus der
WO 03/041209 A2 ist hierzu bekannt, Sensoren in einem Innenraum einer elektrochemischen Zelle in deren Elektrolytlösung anzuordnen. Hierdurch kann auf den Alterungszustand der elektrochemischen Zelle und andere charakteristische Eigenschaften der elektrochemischen Zelle rückgeschlossen werden. Nachteilig bei dieser Messanordnung ist, dass die Sensoren frei in der Elektrolytlösung zwischen der Anode und der Kathode angeordnet sein müssen und es hierzu einer besonderen räumlichen Fixierung der Sensoren bedarf, was diese Fahrzeugbatterie in der Herstellung aufwendig und damit kostspielig machen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer galvanischen Zelle das Ermitteln von deren elektrischer Impedanz unabhängig von einem während der Messung entnommenen Verbraucher-Betriebsstrom zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß ist eine Fahrzeugbatterie bereitgestellt, die als einzelne galvanische Zelle oder als Verbund aus mehreren galvanischen Zellen ausgestaltet sein kann. Jede galvanische Zelle kann hierbei eine elektrochemische Zelle sein oder auch eine Brennstoffzelle.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie weist also zumindest ein Zellengehäuse auf, wobei in jedem Zellengehäuse jeweils eine galvanische Zelle angeordnet ist, die eine Kathode und eine Anode aufweist. Bei jedem Zellengehäuse sind des Weiteren zwei Anschlusselektroden vorgesehen, wobei eine erste Anschlusselektrode ein Zellenäußeres, also einen Bereich außerhalb des Zellengehäuses, mit der Kathode und eine zweite Anschlusselektrode das Zellenäußere mit der Anode elektrisch verbindet. Unter elektrischer Verbindung ist hier eine galvanische Verbindung auf der Grundlage eines elektrisch leitenden Festkörpermaterials, insbesondere eine metallische Verbindung, zu verstehen.
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Um die Anschlusselektroden mit einem elektrischen Verbraucher zu verbinden, weist jede Anschlusselektrode außerhalb des Zellengehäuses jeweils einen Anschlussbereich auf, über welchen die Anschlusselektrode mit dem Verbraucher elektrisch zu verbinden ist. Der Anschlussbereich kann beispielsweise eine äußere Form aufweisen, die mit einer Form beispielsweise einer Anschlussschelle oder eines Anschlusssteckers zum Anschließen eines elektrisch leitfähigen Drahtes ausgestaltet ist. Wie bereits ausgeführt, kann über einen solchen Anschlussbereich und das daran angeschlossene Anschlusselement, also beispielsweise eine Anschlussklemme, keine Impedanzmessung ohne den Einfluss des sich im Anschlussbereich ergebenden Übergangswiderstands oder Kontaktwiderstands vorgenommen werden.
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Erfindungsgemäß weist deshalb jedes Zellengehäuse zusätzlich zumindest zwei Messanschlüsse auf. Der erste Messanschluss dient zum Kontaktieren der Kathode und ist elektrisch mit der Kathode selbst oder mit der ersten Anschlusselektrode verbunden. Der erste Messanschluss ist dazu ausgelegt, die Anschlusselektrode für die Kathode und/oder die Kathode selbst mit einer von dem Verbraucher verschiedenen Messschaltung zu verbinden. In derselben Weise ist ein zweiter Messanschluss zum elektrischen Verbinden der zweiten Anschlusselektrode und/oder der Anode mit der Messschaltung vorgesehen. Der erste und der zweite Messanschluss sind dabei von den Anschlussbereichen verschieden, das heißt über die Messanschlüsse kann unabhängig von einer in den Anschlussbereichen abfallenden Kontaktspannung gemessen werden.
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Durch die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie ergibt sich damit der Vorteil, dass durch die beschriebene Messschaltung eine elektrische Größe der galvanischen Zelle ermittelt werden kann, ohne dass hierbei der Einfluss des Kontaktwiderstands an den Anschlussbereichen, über welche der Betriebsstrom für den Verbraucher fließt, sich auf die Erfassung dieser elektrischen Messgröße auswirkt.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren, mittels welchem die beschriebene Messschaltung betrieben wird. Die Messschaltung weist einen ersten Messeingang auf, der mit einem der Messanschlüsse einer galvanischen Zelle verbunden ist. Zusätzlich weist die Messschaltung einen zweiten Messeingang auf, der mit einem anderen der Messanschlüsse elektrisch verbunden ist. Bei den Messanschlüssen kann es sich um die beiden beschriebenen Messanschlüsse für Kathode und Anode handeln. Es kann auch vorgesehen sein, einen der Messeingänge mit einen dieser Messanschlüsse (Kathode, Anode) und den anderen der Messeingänge mit einem Referenzanschluss der galvanischen Zelle zu verbinden, der ein elektrisches Potential aufweist, das zwischen einem Pluspotential der Kathode und einem Minuspotential der Anode liegt.
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Durch die Messschaltung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren über die Anschlussbereiche selbst eine erste elektrische Wechselgröße, beispielsweise ein zeitlicher Amplitudenverlauf des Betriebsstroms, und über die Messeingänge eine zweite elektrische Größe, beispielsweise ein zeitlicher Verlauf einer elektrischen Zellenspannung, erfasst. Die Wechselgrößen können hierbei durch direktes Einprägen einer der Wechselgrößer oder durch Aufmodulieren einer der Wechselgrößen auf beispielsweise einen Gleichstrom, welcher den Betriebsstrom für den elektrischen Verbraucher darstellt, erzeugt werden.
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Gemäß dem Verfahren wird auf der Grundlage der ersten Wechselgröße und der zweiten Wechselgröße nach einer Methode einer Vierpunktmessung ein Impedanzwert einer elektrischen Impedanz der galvanischen Zelle ermittelt. Methoden zur Vierpunktmessung sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
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Da die zur Vierpunktmessung benötigten vier Messpunkte bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie bereits als voneinander räumlich getrennte Messpunkte in der galvanischen Zelle konstruktiv integriert sind, kann hierdurch mit geringeren Kosten als bei einer externen Sensorik eine zuverlässige Überwachung des Zellenzustands der galvanischen Zellen bereitgestellt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, nicht nur einen einzelnen Impedanzwert für jede galvanische Zelle zu ermitteln, sondern zusätzlich für unterschiedliche Parameterwerte der ersten und/oder der zweiten elektrischen Wechselgröße, also beispielsweise unterschiedliche Frequenzen oder Amplituden einer sinusförmigen Schwingung der Wechselgröße, einen jeweiligen zugehörigen Impedanzwert zu ermitteln. Auf der Grundlage aller ermittelten Impedanzwerte wird dann gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung eine elektrochemische und/oder eine thermische Impedanzspektroskopie durchgeführt. Für die thermische Impedanzspektroskopie kann zusätzlich in die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie zumindest ein Temperatursensor integriert sein. Mittels der Impedanzspektroskopie kann dann in an sich bekannter Weise beispielsweise auf physikalisch-chemische Prozesse, wie die Diffusion, oder elektrochemische Reaktionen in der galvanischen Zelle rückgeschlossen und daraus die Strukturen und/oder passivierende Schichten der galvanischen Zelle ermittelt werden. Somit stellt diese Weiterbildung des Verfahrens ein leistungsfähiges Werkzeug zur Charakterisierung von elektrochemischen Energiespeichern und Brennstoffzellen dar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dahingehend erweitert werden, dass bei der zumindest einen galvanischen Zelle der Impedanzwert oder auch die mehreren Impedanzwerte in einer Online-Diagnose während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs, in welchem die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie eingebaut ist, durchgeführt wird, insbesondere während der Betriebsstrom für den elektrischen Verbraucher entnommen wird. Hierdurch können beispielsweise die Startfähigkeit, der Alterungszustand und/oder die Leistungsfähigkeit jeder einzelnen galvanischen Zelle im Feld ermittelt werden. Über an sich bekannte thermische Modelle kann auch die Wärmeerzeugung für unterschiedliche Betriebszustände vorhergesagt werden.
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Um auch das beschriebene Referenzpotential an die Messschaltung weiterleiten zu können, sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie vor, dass jedes Zellengehäuse einen dritten Messanschluss aufweist, welcher mit einer Referenzelektrode elektrisch verbunden ist, die ein von dem elektrischen Pluspotential der Kathode und dem elektrischen Minuspotential der Anode verschiedenes elektrisches Referenzpotential aufweist. Beispielsweise kann der Messanschluss das Potential des Zellengehäuses aufweisen. Durch zwei Impedanzmessungen, nämlich einer zwischen dem ersten Messanschluss für das Pluspotential der Kathode und dem Referenzpotential sowie einer zweiten Impedanzmessung zwischen dem Referenzpotential und dem Minuspotential der Anode kann dann auf den Potentialunterschied, d.h. die elektrische Spannung, zwischen der ersten und der zweiten Anschlusselektrode rückgeschlossen werden.
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Um einen Einfluss eines Spannungsabfalls im Anschlussbereich auf die Messung am Messanschluss weiter zu verringern, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass zwischen dem Anschlussbereich und dem zugehörigen Messanschluss ein elektrisch isolierender Festkörper angeordnet ist, beispielsweise eine Scheibe beispielsweise mit einem Polymer und/oder einer Keramik. Insbesondere bei einem fließenden Betriebsstrom, der über die Hälfte, insbesondere über 80 Prozent, des Maximalstroms einer galvanischen Zelle liegt, ist dies vorteilhaft.
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Die beschriebene Messschaltung kann separat zur Fahrzeugbatterie bereitgestellt sein. Dann müssen entsprechende Messleitungen von den Messanschlüssen der galvanischen Zelle aus der Fahrzeugbatterie heraus geführt sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine gemeinsame Messschaltung in einem das zumindest eine Zellengehäuse umgebenden Batteriegehäuse integriert, wobei die Messanschlüsse jeder galvanischen Zelle mit dieser gemeinsamen Messschaltung elektrisch verbunden sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil von kurzen Messleitungen und einer direkten Ermittlung des Impedanzwertes jeder galvanischen Zelle innerhalb der Fahrzeugbatterie. Die gemessenen Impedanzwerte können dann beispielsweise über eine drahtgebundene oder drahtlose digitale Kommunikationsverbindung aus der Fahrzeugbatterie ausgelesen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass bereits ein fertiges Signal, welches eine elektrische oder thermische Eigenschaft der Fahrzeugbatterie beschreibt, anstelle oder zusätzlich zu den Impedanzwerten von der Messschaltung ausgegeben wird.
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Anstelle oder zusätzlich einer gemeinsamen Messschaltung kann auch vorgesehen sein, dass jede galvanische Zelle eine eigene, in ihr Zellengehäuse integrierte Messschaltung aufweist, die mit den Messeinflüssen der galvanischen Zelle elektrisch verbunden ist. Hierdurch kann dann jede galvanische Zelle ihren eigenen Impedanzwert und optional eine weitere elektrische und/oder thermische Eigenschaft ermitteln.
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Bei den beschriebenen galvanischen Zellen handelt es sich bevorzugt um elektrochemischen Zellen, insbesondere Lithiumzellen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass gerade dieser Zellentyp durch die erfindungsgemäß bereitgestellten Messanschlüsse kostengünstig in der für einen zuverlässigen Betrieb von Lithiumzellen nötigen Weise überwacht werden kann. Bei der Fahrzeugbatterie handelt es sich dabei insbesondere um eine Hochvolt-Batterie, also eine Fahrzeugbatterie, die an ihren Batterieanschlüssen eine Gesamtspannung oder Ausgangsspannung von mehr als 60 Volt, insbesondere mehr als 100 Volt, bereitstellt.
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Die Messschaltung ist insbesondere als Batteriemanagementsystem der Fahrzeugbatterie bereitgestellt. Die Erfassung der Stromstärke als Wechselgröße kann in an sich bekannter Weise stromsensorbasiert erfolgen. Die Erfassung der elektrischen Zellenspannung als Wechselgröße kann ebenfalls in an sich bekannter Weise spannungssensorbasiert erfolgen.
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Bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie müssen nicht alle galvanischen Zellen mit den beschriebenen Messanschlüssen ausgestattet sein. Beispielsweise kann jede zweite galvanische Zelle oder auch weniger der insgesamt bereitgestellten galvanischen Zellen der Fahrzeugbatterie mit Messanschlüssen ausgestaltet und entsprechend überwacht sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Verschaltungsaufwand gering ist. Eine galvanische Zelle ohne Messanschlüsse weist hierbei erwartungsgemäß dieselben oder nur insignifikant andere Impedanzwerte auf, als eine unmittelbar benachbarte galvanische Zelle, welche denselben thermischen Bedingungen ausgesetzt war und in der gleichen Weise betrieben worden ist und bei welcher der Impedanzwert mittels ihrer Messanschlüsse ermittelt worden ist.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der Fig. ist symbolisch ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, in welchem eine Fahrzeugbatterie 12 bereitgestellt ist. Bei dem Kraftfahrzeug 10 kann es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln. Das Kraftfahrzeug 10 kann aber auch beispielsweise ein Flugzeug sein. Das Kraftfahrzeug 10 kann insbesondere ein Elektro- oder ein Hybridfahrzeug sein. Bei der Fahrzeugbatterie 12 kann es sich um eine Hochvolt-Batterie, beispielsweise eine Traktionsbatterie, handeln. Bei der Fahrzeugbatterie 12 kann es sich aber auch um einen anderen Batterietyp, beispielsweise eine Starterbatterie für einen Verbrennungsmotor, handeln.
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Die Fahrzeugbatterie 12 kann Batteriepole oder Batterieanschlüsse 14, 16 aufweisen, über welche jeweils ein elektrisches Leiterelement 18, beispielsweise ein Draht oder eine Stromschiene, an die Fahrzeugbatterie 12 angeschlossen sein können. Über die Leiterelemente 18 kann ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs 10 oder auch ein einzelner elektrischer Verbraucher 20 mit der Fahrzeugbatterie 20 elektrisch verbunden sein. Der Verbraucher 20 kann beispielsweise ein elektrischer Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs 10 sein.
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Die an den Anschlüssen 14, 16 bereitgestellte elektrische Leistung kann in der Fahrzeugbatterie 12 beispielsweise durch eine oder mehrere Batteriezellen 22 bereitgestellt sein. In der Fig. ist der Übersichtlichkeit halber nur eine Batteriezelle 22 dargestellt. Weitere Batteriezellen sind durch Auslassungspunkte 24 symbolisch angedeutet. Alle Batteriezellen könne in derselben Weise ausgestaltet sein. Die Batteriezellen können in einem Batteriegehäuse 26 der Fahrzeugbatterie angeordnet sein.
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Die Batteriezelle 22 kann eine elektrochemische Zelle, beispielsweise eine Lithiumzelle, oder eine Brennstoffzelle sein. In einem Zellengehäuse 28 der Batteriezelle 24, das beispielsweise aus einem Polymer oder aus Metall gebildet sein kann, können einen Kathode 30 und eine Anode 32 angeordnet sein. Bei der Kathode 30 und der Anode 32 kann es sich jeweils beispielsweise um eine Platte und eine gewickelte Struktur aus Metall handeln. In der Fig. sind die Kathode 30 und die Anode 32 nur teilweise dargestellt und ihr weiterer Verlauf durch eine Schnittlinie 34 angedeutet. Die Kathode 30 ist mit einer Anschlusselektrode 36 elektrisch verbunden. Die Anschlusselektrode 36 kann beispielsweise ein Stab aus Metall sein.
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Die Anschlusselektrode 36 weist einen ersten Anschlussbereich 38 auf, in welchem ein Anschlusselement 40 beispielsweise eines Anschlussdrahtes 42 mit der Anschlusselektrode 36 verbunden sein kann. Bei dem Anschlusselement 40 kann es sich beispielsweise um eine Schelle oder Klemme handeln. Über das Anschlusselement 40 und den Anschlussdraht 42 kann die Batteriezelle 22 mit einer Sammeleinrichtung 44 verbunden sein, welche beispielsweise eine oder mehrere Stromschienen umfassen kann. Die Sammeleinrichtung 44 kann das Anschlusskabel 42 mit dem elektrischen Batterieanschluss 14 verbinden, um einen Betriebsstrom I, welcher aus der Batteriezelle 22 zum Verbraucher 20 fließt, zu führen.
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Genauso kann bei der Anode 32 ein zweites Anschlusselement 46 bereitgestellt sein, welches eine außerhalb des Zellengehäuses 28 befindlichen zweiten Anschlussbereich 48 aufweist, an welchem ein Anschlusselement 50 eines Anschlusskabels 52 befestigt sein kann. Das Anschlusselement 50 und das Anschlusskabel 52 können in derselben Weise wie das Anschlusselement 40 und das Anschlusskabel 42 ausgestaltet sein. Das Anschlusskabel 52 kann über die Sammeleinrichtung 44 mit dem zweiten Batterieanschluss 16 elektrisch verbunden sein, um den Betriebsstrom I wieder in die Batteriezelle 22 zurückzuführen.
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Über die Sammeleinrichtung 44 können auch die übrigen Batteriezellen der Fahrzeugbatterie 12 in Parallel- und/oder Reihenschaltung zur Batteriezelle 22 mit den Anschlüssen 14, 16 verbunden sein, um hierdurch einzelne Betriebsströme der Batteriezellen aufzusummieren beziehungsweise die Zellenspannungen der einzelnen Batteriezellen zu akkumulieren.
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Bei dem Kraftfahrzeug 10 kann ein Zellenzustand der Batteriezelle 22 mittels einer Messschaltung 54 ermittelt werden. Die Messschaltung 54 kann in die Batteriezelle 22 integriert sein oder außerhalb der Batteriezelle 22 in dem Batteriegehäuse 26 integriert sein (wie in der Fig. dargestellt) oder außerhalb des Batteriegehäuses 26 in dem Kraftfahrzeug 10 bereitgestellt sein. Die Messschaltung 54 kann beispielsweise auf einem Mikrocontroller basieren.
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Mittels der Messschaltung 54 kann beispielsweise ein Impedanzspektrum der Batteriezelle 22 ermittelt werden. Bei dem Kraftfahrzeug 10 ist es hierbei ermöglicht, mit geringem Verschaltungsaufwand eine Vierpunktmessung durchzuführen. Hierzu weist die Batteriezelle von den Anschlussbereichen 38, 48 der Anschlusselektroden 36, 46 verschiedene Messanschlüsse 56, 58 auf. Der Messanschluss 56 ist beispielsweise über ein elektrisches Leitungselement 60 mit der Anschlusselektrode 36 und/oder ein elektrisches Leitungselement 62 mit der Kathode 30 elektrisch verbunden. Das Leitungselement 60, 62 kann beispielsweise eine Draht- und/oder eine Lötverbindung umfassen. Der Messanschluss 56 kann beispielsweise einen elektrischen Draht und/oder eine Steckverbindung und/oder eine Klemmverbindung umfassen. Eine Stromtragfähigkeit des Messanschlusses 56 kann kleiner als eine Stromtragfähigkeit des Anschlussbereiches 38 sein. Insbesondere kann die Stromtragfähigkeit weniger als 1 Prozent der Stromtragfähigkeit des Anschlussbereiches 38 betragen. Mit geringerer Stromtragfähigkeit ist hierbei gemeint, dass eine Verlustleistung beim Übertragen eines Stromes über den Messanschluss 56 größer ist als bei einer Übertragung des Stromes selber Stromstärke über den Anschlussbereich 38. Mit anderen Worten ist der Messanschluss 56 nicht dazu ausgelegt, den Betriebsstrom I für den Verbraucher 20 zu übertragen. Der Messanschluss 56 kann mit einem ersten Messanschluss 64 der Messschaltung 54 verbunden sein.
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Der zweite Messanschluss 58 kann in derselben Weise wie der Messanschluss 56 ausgestaltet sein und über ein elektrisches Leitelement 60‘ mit der Anschlusselektrode 46 und/oder über ein elektrisches Leitelement 62‘ mit der Kathode 32 elektrisch verbunden sein. Die Leitelemente 60‘, 62‘ können in derselben Weise ausgestaltet sein wie die Leitelemente 60, 62. Der Messanschluss 58 kann über eine Messleitung mit einem zweiten Messanschluss 66 der Messschaltung 54 verbunden sein.
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Optional kann die Batteriezelle 22 einen dritten Messanschluss 68 aufweisen, welcher mit einem vom Pluspotential der Kathode 30 und einem Minuspotential der Anode 32 verschiedenen Referenzpotential beaufschlagt ist, beispielsweise einem Potential des Zellengehäuses 28. Der Messanschluss 68 kann über eine weitere Messleitung mit einem dritten Messeingang 70 der Messschaltung 54 elektrisch verbunden sein.
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Die Messschaltung ermittelt über den Messeingang 64 ein Pluspotential M+, über den Messeingang 66 ein Minuspotential M– und optional über den Messeingang 70 ein Referenzpotential M0. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Messschaltung 54 einen Strommesswert MI des Betriebsstromes I der Batteriezelle 22 beispielsweise über die Sammeleinrichtung 44 oder direkt von der Batteriezelle 22 (nicht dargestellt) empfängt.
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Durch die Messschaltung 54 kann beispielsweise eine elektrische Spannung zwischen den Messanschlüssen 56, 58 ermittelt werden und hierzu beispielsweise direkt die Potentialdifferenz zwischen dem Pluspotential M+ und dem Minuspotential M– oder indirekt eine Potentialdifferenz zwischen dem Pluspotential M+ und dem Referenzpotential M0 einerseits und zwischen dem Minuspotential M– und dem Referenzpotential M0 ermittelt werden. Bei den Messgrößen MI, M+, M–, M0 kann es sich um elektrische Wechselgrößen handeln, anhand welcher durch die Messschaltung 54 ein frequenzabhängiger elektrischer Impedanzwert der Batteriezelle 22 unabhängig von einem Kontaktwiderstand im Anschlussbereich 38, 48 ermittelt wird. Ein Parameter der Wechselgrößen, insbesondere die Wechselfrequenz und/oder die Wechselamplitude, können in an sich bekannter Weise durch Modulieren beispielsweise des Betriebsstromes I eingestellt werden. Auf Grundlage der Messwerte MI, M+, M–, M0 kann hierdurch eine elektrochemische und/oder thermische Impedanzspektroskopie für die Batteriezelle 22 durchgeführt werden. Für die thermische Impedanzspektroskopie kann hierbei beispielsweise in bekannter Weise auf der Grundlage von Batteriemodellen auf die thermischen Eigenschaften anhand einer elektrochemischen Impedanzspektroskopie rückgeschlossen werden.
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Auf der Grundlage der Impedanzspektroskopie kann dann wiederum auf thermische Eigenschaften der Batteriezelle 22 und/oder ein Alterungszustand der Batteriezelle 22 rückgeschlossen werden.
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Insgesamt ist durch das Beispiel gezeigt, wie bei einer Batteriezelle 22 einer Fahrzeugbatterie 12, insbesondere einer Lithiumzelle, eine Impedanzmessvorrichtung für eine Vierpunktmessung integriert werden kann. Hierzu sind die elektrischen Messanschlüsse 56, 58 und optional der Messanschluss 68 in die Batteriezelle 22 integriert, so dass insbesondere eine Zellenspannung unabhängig von einem Spannungsabfall innerhalb der zum Übertragen des Betriebsstroms I vorgesehenen Anschlussbereiche 38, 48 ermittelt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10118027 B4 [0002]
- WO 03/041209 A2 [0003]
