DE102019132768A1 - Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung einer elekrischen Ersatzschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung einer elektrischen Ersatzschaltung (1) eines wiederaufladbaren elektro-chemischen Energiespeichers (2), der auf der Basis der Ersatzschaltung (1) steuerbar ist, wobei die Ersatzschaltung (1) eine Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand als ohmschen Widerstand (Ri) und aus wenigstens einem zweiten Widerstand als frequenzabhängigen Widerstand (RC) aufweist, und der wenigstens eine frequenzabhängige Widerstand (RC) aus einer Parallelschaltung eines weiteren ohmschen Widerstands (R1) und aus einem Kondensator (C) gebildet ist, und wobei mittels der Kalibriereinrichtung aktuelle Kennwerte als Parametergrößen des ersten Widerstands (Ri) und/oder des zweiten Widerstands (RC) bestimmt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung einer elektrischen Ersatzschaltung eines wiederaufladbaren elektro-chemischen Energiespeichers, der auf der Basis der Ersatzschaltung steuerbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Kalibrierverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
• Es ist allgemein bekannt, dass elektro-chemische Energiespeicher, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien oder Blei-Batterien wegen der chemischen Prozesse kein rein ohmsches Verhalten zeigen und bei einer Stromänderung keine sofortige proportionale Änderung der Spannung erfolgt, sondern diese einen zeitverzögerten Anstieg bis zu einem eingeschwungenen Zustand aufweist.
• Ein solches Verhalten kann in allgemein bekannter Weise zur Steuerung des Energiespeichers, insbesondere eines Systems mit einem solchen Energiespeicher, wie einem beispielsweise einem Bordnetz eines Fahrzeugs, mit einer Ersatzschaltung bzw. einem Ersatzschaltbild abgebildet und simuliert werden. Eine solche allgemein bekannte Ersatzschaltung weist eine Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand als ohmschen Widerstand Ri und aus wenigstens einem zweiten Widerstand als frequenzabhängigen Widerstand RC auf, wobei der wenigstens eine frequenzabhängige Widerstand RC aus einer Parallelschaltung eines weiteren ohmschen Widerstands R1 und einen Kondensator C gebildet ist.
• Um eine solche Ersatzschaltung für eine Steuerung verwenden zu können ist es erforderlich, aktuelle Kennwerte als Parametergrößen des ersten Widerstands Ri und/oder des zweiten Widerstands RC zu bestimmen.
• Zweckmäßig werden solche Kennwerte für einen bestimmten elektro-chemischen Energiespeicher initial vor oder bei der ersten Inbetriebnahme bestimmt. Es ist jedoch bekannt, dass solche Kennwerte im Betrieb eines elektro-chemischen Energiespeichers Änderungen unterliegen, die insbesondere auf Alterungsprozesse, Umwelteinflüsse, Umgebungsbedingungen, etc. zurückzuführen sind. Für eine genaue Steuerung ist es daher vorteilhaft, die mit einer initialen Kalibrierung bestimmten Kennwert im Betrieb eines elektrochemischen Energiespeicherst durch Nachkalibrierung an aktuelle Gegebenheiten anzupassen.
• Bei einem bekannten Verfahren ( DE 10 2016 000 668 A1 ) wird mittels eines Wechselstromgenerators mit einem eingeprägten Wechselstrom vorgegebener Frequenz die Reaktion des elektrochemischen Energiespeichers erfasst, woraus Rückschlüsse auf Kenngrößen einer Ersatzschaltung möglich sind. Bei einem weiter bekannten Verfahren ( WO 2018/122131 A1 ) wird zur einer Batterie-Diagnose mit einem Batterie-Testgerät eine Pulsgenerator-Anregung durchgeführt. Bei einem weiteren bekannten Verfahren ( US 2003/0206021 ) wird ebenfalls eine Anregung als zeitvariable Anregung durchgeführt. Bei all diesen Verfahren sind gezielte Anregungen mit entsprechenden aufwendigen Einrichtungen erforderlich.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung einer elektrischen Ersatzschaltung eines wiederauflagebaren elektro-chemischen Energiespeichers vorzuschlagen, mit der auf einfache Art zumindest ein Kennwert der Ersatzschaltung, insbesondere im Zuge einer Nachkalibrierung ermittelt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Kalibrierverfahren unter Verwendung der Kalibriereinrichtung vorzuschlagen.
• Die Aufgabe wird bezüglich der Kalbriereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und bezüglich des Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
• Nach Anspruch 1 weist die Kalibriereinrichtung eines Messeinrichtung auf, mit der im Energiespeicherbetrieb mit Stromentlade- und/oder Stromladevorgängen in aufeinanderfolgenden Zeitabständen t_n (mit n = 0,1, 2, 3 ...) gleichzeitig der Strom I_n und die Spannung U_n als einander zugeordnete Messwertpaare I_n, U_n am Energiespeicherausgang gemessen und einer Auswerteeinheit zugeführt werden. Die Messzeitabstände t_n sind dabei sehr klein zu wählen im Vergleich zu einer Zeitspanne für einen eingeschwungenen Spannungsausgleich nach einem Stromsprung oder einer steilen Stromrampe, wobei Messzeitabstände t_n in der Größenordnung von 100 Millisekunden m_sec gut geeignet sind.
• Die Auswerteeinheit weist zudem eine Speichereinheit auf, vorzugsweise als Ringpuffer, für eine Speicherung, vorzugsweise eine temporäre Speicherung, der jeweils gemessenen Messwertpaare I_n, U_n.
• Die Auswerteeinheit weist zudem eine Recheneinheit auf, mit der eine Stromänderungen ΔI_n = I_n - I_n-1 sowie der Gradient dieser Stromänderung als ΔI/dt_n bestimmt wird.
• In der Recheneinheit ist zudem jeweils ein Schwellwert SΔI_n für eine minimal erforderliche Größe der Stromänderung und ein Schwellwert SΔI/dt_n für einen minimal erforderlichen Gradienten ΔI/dt_n vorgegeben.
• Bei einer festgestellten Überschreitung der beiden Schwellwerte SΔI_n und SΔI/dt_n startet die Recheneinheit eine Rechenoperation und berechnet einen neuen ersten Widerstand Ri_n der Ersatzschaltung mit $${\text{Ri}}_{\text{n}}=\frac{\Delta U_n}{\Delta I_n}$$

  
• Dieser neu berechnete Ri_n wird als neuer aktueller Wert einer Energiespeicher-/Systemsteuerung zugeführt.
• Bei der hier durchgeführten Berechnung eines neuen ersten Widerstands Ri_n wird davon ausgegangen, dass bei einem durch einen sehr großen Schwellwert SΔI/dt_n festgestellten sehr großen Stromänderungsgradienten ΔI/dt_n entsprechend einem Stromsprung der zweite frequenzabhängige Widerstand RC durch den Kondensator C für einen Stromdurchgang als Strombrücke wirkt, wie dies weiter unten in der Figurenbeschreibung näher erläutert ist. Zudem wird durch einen entsprechend groß gewählten Schwellwert SΔI_n sichergestellt, dass auch ein messtechnisch gut erfassbarer und sich von kleinen Stromschwankungen abhebender Stromsprung vorliegt, der zu einer möglichst sicheren Ermittlung eines Ri_n-Werts führt.
• Dieser neue Ri_n-Wert kann dann zur Steuerung des Energiespeichers oder eines Systems, das den Energiespeicher enthält auf der Basis der Ersatzschaltung zugeführt werden.
• Je nach den Gegebenheiten kann ein neu ermittelter erster Widerstand durch Bewertungsfaktoren F1 und F2 mit F1 + F2 = 1 unter Berücksichtigung eines bisherigen Wertes Ri_n-1 als Tiefpassfilterung mit $$\text{Ri}={\text{Ri}}_{\text{n}}\cdot \text{F}1+{\text{Ri}}_{\text{n}-1}\cdot \text{F}2$$

  

  durch die Recheneinheit angepasst werden.
• Das Verhalten elektro-chemischer Energiespeicher, insbesondere bei Blei-Batterien und damit auch der erste Widerstand Ri kann stromabhängig sein. Für diesen Fall wird vorgeschlagen, schwellwertbegrenzte Strom-Fensterbereiche für den insgesamt möglichen Stromfluss vorzugeben, denen jeweils Ri-Bereiche zugeordnet werden, wobei Ri-Werte bereichsspezifisch erfasst und zugeordnet werden.
• Zudem kann das Verhalten von Energiespeicher, insbesondere bei Blei-Batterien, stromrichtungsabhängig sein. Auch für diesen Fall werden Ri-Werte stromrichtungsspezifisch ermittelt und zugeordnet.
• Für eine Kalibrierung, insbesondere eine Nachkalibrierung des ohmschen Widerstands R1 des frequenzabhängigen Widerstands RC wird in der Messeinrichtung und Auswerteeinrichtung als Reaktion auf eine Stromänderung ΔIn mit dem Gradienten ΔI/dt_n, insbesondere einem Stromsprung wie er zur Bestimmung Rin verwendet wurde, die sich dadurch ändernde Spannung ΔU_n mit ΔU_n = U_n - U_n-1 fortlaufend weiter gemessen, bis ein eingeschwungener, ausgeglichener Zustand U_na detektiert wird, bei dem ein Gradient der Spannungsänderung unter einem vorgegebenen kleinen Schwellwert SΔU/dt_n liegt.
• Unter der Bedingung, dass bis zu diesem eingeschwungenen Zustand keine durch einen Schwellwert erfasste Störungen durch größere Stromänderung festgestellt wurden, wird der Widerstand R1 wie folgt berechnet: $$\Delta {\text{U}}_{\text{na}}=\Delta {\text{I}}_{\text{n}}\cdot \left({\text{Ri}}_{\text{n}}+\text{R}{1}_{\text{n}}\right)$$

  

  mit $$\text{R}{1}_{\text{n}}=\frac{\Delta U_{na}-\Delta I_n\cdot Ri}{\Delta I_n}$$

  
• Dabei wird davon ausgegangen, dass im eingeschwungenen Zustand der Kondensator C für den Strom eine Unterbrechung bildet und damit in der Ersatzschaltung nur noch die Reihenschaltung Ri_n + R1_n, relevant ist, wie dies weiter unten in der Figurenbeschreibung weiter erläutert ist.
• Auch hier kann je nach den Gegebenheiten, insbesondere um sprunghafte Änderungen von R1 zu vermeiden und zu glätten, eine Bewertung unter Berücksichtigung eines vorhergegangenen Wertes R1_n-1 vorgenommen werden.
• Weiter kann die Kapazität C1_n des Kondensators C1 der Ersatzschaltung mittels einer Hilfszeitgröße T_nin der Recheneinheit berechnet werden mit $$C{1}_n=\frac{{\text{T}}_n}{R{1}_n}$$

  

  wobei T_n mittels der Auswerteeinrichtung und einer darin enthaltenen Zeiterfassungseinheit dergestalt ermittelt werden kann:
• Beim Start einer Rechenoperation bei den vorstehend genannten Startbedingungen, insbesondere für die Ermittlung von Rin und/oder R1_n wird eine zugeordnete Zeitspanne Δt_n bis zur Detektierung eines eingeschwungenen Spannungszustands, bei dem der Gradient der Spannungsänderung kleiner als ein geringer vorgegebener Schwellwert SΔU/dt_n ermittelt wird.
• Für den Fall, dass hier der Start der Rechenoperation durch einen Stromsprung mit einem sehr großen erfassten Sprunggradienten ΔI/dt_n erfolgt ist und unter der Bedingungen, dass nach diesem Start keine das Einschwingen des Spannungszustand störende größere Stromänderung ΔI in der Zeit Δt_n mit der Messeinrichtung erfasst wurde, kann der Wert T_n zur Berechnung von C1_n bestimmt werden mit $${\text{T}}_n=\frac{\Delta t_n}{3}$$

  
• Dazu ist aus der Systemtheorie bekannt, dass der eingeschwungene Spannungszustand (95%) nach 3 · T_n erreicht ist.
• Wenn dagegen der Start einer Rechenoperation durch eine Spannungsrampe mit einem im Vergleich zu einem großen Sprunggradienten kleineren Stromgradienten ΔI/dt_n ausgelöst würde, ist die gemessene Einschwingzeitspannte größer als 3 · T_n mit $$\Delta {\text{t}}_{\text{n}}=\text{x}\cdot {\text{T}}_n\text{,}$$

  

  wobei x eine Funktion von ΔI/dt_n ist. Diese Funktion kann durch Messungen oder analytisch bestimmt und in der Auswerteeinheit hinterlegt werden. Für eine praktisch verwendbare Abschätzung für C1_n kann diese Funktion einfach mit ganzzahligen Faktoren zwischen 3 bis 10 in drei Bereichen vorgegeben werden. Im Falle einer Stromrampe wird zur Berechnung von C1_n für T_n der Wert $${\text{T}}_n=\frac{\Delta t_n}{x}$$

  

  verwendet.
• Auch hier kann eine Bewertung eines neu ermittelten Kondensatorwerts unter Berücksichtigung eines bisherigen Wertes mit Bewertungsfaktoren F1 und F2 durchgeführt werden.
• Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
• Es zeigen:
• 1 eine Ersatzschaltung eines wiederaufladbaren elektro-chemischen Energiespeichers;
• 2a ein Diagramm mit einem betriebsmäßigen Stromsprung;
• 2b ein Diagramm mit der Reaktion der Spannung auf den Stromsprung aus 2a;
• 3a ein Diagramm mit einer betriebsmäßigen Stromrampe; und
• 3b ein Diagramm der Reaktion der Spannung auf die Stromrampe aus 3a.
• In 1 ist eine elektrische Ersatzschaltung 1 für einen wiederaufladbaren elektro-chemischen Energiespeicher, beispielsweise für eine Lithium-Ionen-Batterie dargestellt. Die Ersatzschaltung 1 besteht aus einer Reihenschaltung eines ersten Widerstands als ohmschen Widerstand Ri und einem zweiten frequenzabhängigen Widerstand RC.
• Dieser Widerstand RC ist aus einer Parallelschaltung eines weiteren ohmschen Widerstands R1 und einem Kondensator C gebildet.
• Diese Reihenschaltung liegt im Ausgang eines elektro-chemischen Energiespeichers 2, an dem direkt die Spannung Uocv messbar ist (wobei OCV O-pen Circuit Voltage bedeutet) und diese Spannung ohne Last, insbesondere ohne die nachgeschaltete Reihenschaltung der Ersatzschaltung messbar ist. Am Ausgang der Ersatzschaltung 1 ist dagegen betriebsmäßig die eingezeichnete Spannung U_cell als Zellenspannung messbar, die sich aus Uocv minus der eingezeichneten Spannungsabfälle U_Ri über Ri und U_RC über RC ergibt mit $${\text{U}}_{\text{cell}}={\text{U}}_{\text{OCV}}-{\text{U}}_{\text{Ri}}-{\text{U}}_{\text{RC}}$$

  
• In der 2a ist der Fall eines deutlichen Stromsprungs ΔIn gezeigt, der durch zwei sehr kurz hintereinander folgende Messung bei t_n-1 und t_n nach 100 Millisekunden gemessen wurde.
• In 2b ist die Reaktion der Spannung ΔU_n des Energiespeichers 2 entsprechend der Ersatzschaltung 1 dargestellt. Diese besteht ersichtlich aus einem steilen Spannungssprung ΔU_n und einer anschließenden Einschwingphase bis zum Zeitpunkt 3 des eingeschwungenen Zustands, wo nach der Zeitspanne Δt_n die Spannung auf einen gleichbleibenden Wert ΔU_na angestiegen ist.
• In 1 ist zudem unter dem Kondensator C eingezeichnet, wie der Kondensator C zum Zeitpunkt t_n beim Stromsprung ΔI_n wirkt: der Kondensator C überbrückt durch seine momentane Ladung den Widerstand R1, so dass für die Bestimmung von Rin der Stromsprung ΔI_n und der Spannungssprung ΔU_n verwendet werden kann, mit $${\text{Ri}}_{\text{n}}=\frac{\Delta U_n}{\Delta I_n}$$

  
• Zum Zeitpunkt t = t_n + 3 · T_n, das heißt beim oder nach dem Zeitpunkt 3 des eingeschwungenen Zustands wirkt dagegen der dann geladene Kondensator C als Unterbrechung, so dass der Strom über die Reihenschaltung Ri + R1 läuft und damit bei vorher bestimmtem Ri mit der Spannung ΔU_na der Widerstand R1 berechnet werden kann, mit $$\text{R}{1}_{\text{n}}=\frac{\Delta U_{na}-\Delta I_n\cdot Ri}{\Delta I_n}$$

  
• Bei einem Stromsprung ΔI_n kann, wie in 2 dargestellt, die Zeit Δt_n bis zum Zeitpunkt 3 des eingeschwungenen Zustands gemessen werden, die einen Wert 3 · T_n entspricht, wobei mit T_n der Wert des Kondensators C berechnet werden kann; mit $$C{1}_{\text{n}}=\frac{{\text{T}}_n}{R{1}_n}$$

  
• In 3a ist dargestellt, wie auch anstelle eines Stromsprungs mit einer Stromrampe ΔI der Wert T_n für die Berechnung C ermittelt werden kann.
• Aus 3b ist ersichtlich, dass der Einschwingvorgang der Spannung als Reaktion auf eine Stromrampe ΔI vergleichsweise größer ist als die Reaktion auf einen Stromsprung. Auch hier kann die Zeitspannte Δt_n bis zum Zeitpunkt 3 des eingeschwungenen Zustand von ΔU gemessen werden. Diese ist hier jedoch nicht 3 · T_n, sondern größer mit x · T_n, wobei x eine Funktion des Gradienten ΔI/dt_n ist, der die Steilheit der Stromrampe nach 3a bestimmt.
• Die Funktion x kann zugeordnet zu unterschiedlichen Stromgradienten ΔI/dt_n ermittelt werden und in der Auswerteeinheit abgelegt werden.
• Durch eine Bewertung der Einschwingzeitspannte Δt_n mit der abgelegten Funktion x kann T_n berechnet und dann damit die Kapazität C wie angegebenen bestimmt werden.
• Bezugszeichenliste

1

Ersatzschaltung

2

elektro-chemischer Energiespeicher

3

Zeitpunkt des eingeschwungenen Zustands von ΔU

Ri

erster ohmscher Widerstand

RC

zweiter frequenzabhängiger Widerstand

R1

weiterer ohmscher Widerstand

C

Kondensator

UOCV

U_{open circuit Voltage}

Ucell

Zellenspannung

URi

Spannungsabfall über Ri

URC

Spannungsabfall über RC

ΔIn

Stromsprung/Stromrampe

ΔUn

Spannungsreaktion auf ΔI_n

ΔUna

Spannung im eingeschwungenen Zustand

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102016000668 A1 [0006]
• WO 2018/122131 A1 [0006]
• US 2003/0206021 [0006]

Claims (14)

1. Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung einer elektrischen Ersatzschaltung (1) eines wiederaufladbaren elektro-chemischen Energiespeichers (2), der auf der Basis der Ersatzschaltung (1) steuerbar ist, wobei die Ersatzschaltung (1) eine Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand als ohmschen Widerstand (Ri) und aus wenigstens einem zweiten Widerstand als frequenzabhängigen Widerstand (RC) aufweist, und der wenigstens eine frequenzabhängige Widerstand (RC) aus einer Parallelschaltung eines weiteren ohmschen Widerstands (R1) und aus einem Kondensator (C) gebildet ist, und wobei mittels der Kalibriereinrichtung aktuelle Kennwerte als Parametergrößen des ersten Widerstands (Ri) und/oder des zweiten Widerstands (RC) bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung eine Messeinrichtung aufweist, mit der im Energiespeicherbetrieb bei Stromentlade- und/oder Stromladevorgängen in aufeinanderfolgenden Zeitabständen (t_n) (mit n = 0, 1, 2, 3 ...) gleichzeitig der Strom (I_n) und die Spannung (U_n) als einander zugeordnete Messwertpaare (I_n, U_n) am Energiespeicherausgang gemessen und einer Auswerteeinheit zugeführt werden, wobei die Zeitabstände (t_n) klein im Vergleich zur Zeitspanne für einen eingeschwungenen Spannungsausgleich nach einem Stromsprung oder einer steilen Stromrampe sind und vorzugsweise jeweils 100 Millisekunden (m_sec) betragen, dass die Auswerteeinheit eine Speichereinheit, vorzugsweise als Ringpuffer, für eine Speicherung, vorzugsweise eine temporäre Speicherung der jeweils gemessenen Messwertpaare (I_n, U_n) aufweist, dass die Auswerteeinheit zudem eine Recheneinheit aufweist, mit der eine Stromänderung (ΔI_n) mit $$\Delta {\text{I}}_{\text{n}}={\text{I}}_{\text{n}}-{\text{I}}_{\text{n}-1}$$

   

   zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen sowie der Gradient dieser Stromänderung als (ΔI/dt_n) bestimmt wird, dass in der Recheneinheit zudem jeweils ein Schwellwert (SΔI/dt_n) für eine minimal erforderliche Größe der Stromänderung und ein Schwellwert (SΔI/dt_n) für einen minimal erforderlichen Gradienten (ΔI/dt_n) vorgegeben sind, dass bei festgestelltem Überschreiten der Schwellwerte (SΔI_n) und (SΔI/dt_n) die Recheneinheit eine Rechenoperation startet und einen neuen ersten Widerstand (Ri_n) der Ersatzschaltung berechnet mit $${\text{Ri}}_{\text{n}}=\frac{\Delta U_n}{\Delta I_N}$$

   

   der als neuer aktueller Wert einer Energiespeicher-/Systemsteuerung zugeführt wird.
2. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der neu ermittelte erste Widerstand (Ri_n) gegebenenfalls vor Zuführung an eine Energiespeicher-/Systemsteuerung durch Bewertungsfaktoren (F1) und (F2) mit F1 + F2 = 1 unter Berücksichtigung eines bisherigen Wertes (Ri_n-1) als Tiefpassfilterung mit $${\text{R}}_{\text{i}}={\text{Ri}}_{\text{n}}\cdot \text{F}1+{\text{Ri}}_{\text{n}-1}\cdot \text{F}2$$

   

   durch die Recheneinheit angepasst wird.
3. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-chemischen Energiespeichern (2), bei denen der erste Widerstand (Ri) stromabhängig ist, insbesondere bei Blei-Batterien, in der Recheneinheit der insgesamt mögliche Stromfluss durch schwellwertbegrenzte Strom-Fensterbereiche und diesen zugeordnete Ri-Bereiche, insbesondere in drei Ri-Bereiche aufgeteilt wird und ein neu berechneter Ri-Wert jeweils einem aktuellen Strom-Fensterbereich zugeordnet wird, und/oder dass bei Energiespeichern (2), insbesondere bei Bleibatterien, bei denen das Verhalten und damit die Kennwerte der Ersatzschaltung (1) stromrichtungsabhängig und damit abhängig von einer Ladung oder Entladung sind, in der Recheneinheit die Stromrichtung detektiert wird und ermittelte Kennwerte einer bestimmten aktuellen Stromrichtung zugeordnet werden.
4. Kalibriereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messeinrichtung und Auswerteeinheit als Reaktion auf eine Stromänderung (ΔI_n) mit dem großen Gradienten (ΔI/dt_n) die sich dadurch ändernde Spannung (ΔU_n) mit $$\Delta {\text{U}}_{\text{n}}=\Delta {\text{U}}_{\text{n}}-\Delta {\text{U}}_{\text{n-1}}$$

   

   fortlaufend weiter gemessen wird bis ein eingeschwungener ausgeglichener Zustand (3) bei (U_na) erreicht ist, bei dem ein Gradient der Spannungsänderung unter einem vorgegebenen kleinen Schwellwert (SΔU/dt_n) liegt, dass bei einem solchen detektierten eingeschwungenen Zustand (3) und unter der Bedingung, dass bis zum eingeschwungenen Zustand (3) keine das Einschwingen des Spannungszustands störende größere Stromänderung (ΔI) mit der Messeinrichtung erfasst wurde, eine Bestimmung des Widerstands (R1) durch folgende Berechnung durchgeführt wird aus $$\Delta {\text{U}}_{\text{na}}=\Delta {\text{I}}_{\text{n}}\cdot \left({\text{Ri}}_{\text{n}}+\text{R}{1}_{\text{n}}\right)$$

   

   folgt $$\text{R}{1}_{\text{n}}=\frac{\Delta U_{na}-\Delta I_n\cdot Ri}{\Delta I_n}$$

   
5. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der neu ermittelte Widerstand (R1_n) gegebenenfalls vor Zuführung an eine Energiespeicher-/Systemsteuerung durch Bewertungsfaktoren (F1) und (F2) mit F1 + F2 = 1 unter Berücksichtigung eines bisherigen Wertes (R1_n-1) als Tiefpassfilterung mit $$\text{R}1=\text{R}{1}_{\text{n}}\cdot \text{F}1+\text{R}{1}_{\text{n}-1}\cdot \text{F}2$$

   

   durch die Recheneinheit angepasst wird.
6. Kalibriereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität (C1_n) des Kondensators (C1) mittels einer Hilfszeitgröße (T_n) mit der Recheneinheit berechnet wird, mit $$C{1}_{\text{n}}=\frac{{\text{T}}_n}{R{1}_n}\text{,}$$

   

   wobei (T_n) mittels der Auswerteeinrichtung und einer darin enthaltenen Zeiterfassungseinheit dergestalt ermittelt wird, dass beim Start einer Rechenoperation für (Ri_n) und/oder (R1_n) eine zugeordnete Zeitspanne (Δt_n) bis zur Erfassung eines eingeschwungenen, ausgeglichenen Spannungszustands (3) bei (U_na), bei dem der Gradient der Spannungsänderung kleiner als ein geringer vorgegebener Schwellwert (SΔU/dt_n) ermittelt wird, und dass beim Start durch einen Stromsprung entsprechend einem erfassten sehr großen Sprunggradienten (ΔI/dt_n) und unter der Bedingung, dass nach dem Start der Rechenoperation keine das Einschwingen des Spannungszustands störenden größeren Stromänderungen (ΔI) in der Zeit (Δt_n) mit der Messeinrichtung erfasst wurden, der Wert (T_n) zur Berechnung von (C1_n) mit $${\text{T}}_n=\frac{\Delta t_n}{3}$$

   

   berechnet und festgelegt wird, oder dass beim Start einer Rechenoperation durch eine Stromrampe entsprechend einem im Vergleich zu einem sehr großen Sprunggradienten kleineren Stromgradienten (ΔI/dt_n) die gemessene Einschwingzeitspanne (Δt_n) größer als 3 · T_n ist, mit $$\Delta {\text{t}}_{\text{n}}=\text{x}\cdot {\text{T}}_n$$

   

   mit (x) als Funktion von (ΔI/dt_n), wobei die Funktion (x) insbesondere durch Messungen oder analytisch ermittelbar ist und in der Auswerteeinheit hinterlegt ist, vorzugsweise als ganzzahlige Faktoren zwischen 3 bis 10 in drei Bereichen, so dass im vorliegenden Fall einer Stromrampe zur Berechnung von (C1_n) für (T_n) der Wert $${\text{T}}_n=\frac{\Delta t_n}{x}$$

   

   verwendet wird.
7. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die neu ermittelte Kapazität des Kondensators (C1_n) an eine Energiespeicher-/Systemsteuerung durch Bewertungsfaktoren (F1) und (F2) mit F1 + F2 = 1 unter Berichtigung eines bisherigen Wertes (C1_n-1) als Tiefpassfilterung mit $$\text{C}1=\text{C}{1}_{\text{n}}\cdot \text{F}1+\text{C}{1}_{\text{n}-1}\cdot \text{F}2$$

   

   durch die Recheneinheit angepasst wird.
8. Verfahren zur Kalibrierung einer elektrischen Ersatzschaltung (1) eines wiederaufladbaren elektro-chemischen Energiespeichers (1), der auf der Basis der Ersatzschaltung (1) steuerbar ist, wobei die Ersatzschaltung (1) aus einer Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand als ohmschen Widerstand (Ri) und aus wenigstens einem zweiten Widerstand als frequenzabhängigen Widerstand (RC) aufweist, und der wenigstens eine frequenzabhängige Widerstand (RC) aus einer Parallelschaltung eines weiteren ohmschen Widerstands (R1) und aus einem Kondensator (C) gebildet ist, und wobei mittels des Kalibrierverfahrens aktuelle Kennwerte des ersten Widerstands (Ri) und/oder des zweiten Widerstands (RC) bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Messeinrichtung der Kalibriereinrichtung im Energiespeicherbetrieb bei Stromentlade- und/oder Stromladevorgängen in aufeinanderfolgenden Zeitabständen (t_n) (mit n = 0, 1, 2, 3 ...) gleichzeitig der Strom (I_n) und die Spannung (U_n) als einander zugeordnete Messwertpaare (I_n, U_n) am Energiespeicherausgang gemessen und einer Auswerteeinheit zugeführt werden, wobei die Zeitabstände (t_n) klein im Vergleich zur Zeitspanne für einen eingeschwungenen Spannungsausgleich nach einem Stromsprung oder einer steilen Stromrampe sind und vorzugsweise jeweils 100 Millisekunden (m_sec) betragen, dass die Auswerteeinheit eine Speichereinheit, vorzugsweise als Ringpuffer aufweist, in der jeweils gemessene Messwertpaare (I_n, U_n) gespeichert, vorzugsweise temporär gespeichert werden, dass in einer Recheneinheit der Auswerteeinheit eine Stromänderung (ΔI_n) mit $$\Delta {\text{I}}_{\text{n}}={\text{I}}_{\text{n}}-{\text{I}}_{\text{n}-1}$$

   

   zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen sowie der Gradient dieser Stromänderung als ΔI/dt_n bestimmt wird, dass in der Recheneinheit zudem jeweils ein Schwellwert (SΔI/dt_n) für eine minimal erforderliche Größe der Stromänderung und ein Schwellwert (SΔI/dt_n) für den minimal erforderlichen Gradienten (ΔI/dt_n) vorgegeben sind, dass bei festgestelltem Überschreiten der Schwellwerte (SAI_n) und (SΔI/dt_n) die Recheneinheit eine Rechenoperation startet und einen neuen ersten Widerstand (Ri_n) der Ersatzschaltung berechnet mit $${\text{Ri}}_{\text{n}}=\frac{\Delta U_n}{\Delta I_N}$$

   

   der als neuer aktueller Wert einer Energiespeicher-/Systemsteuerung zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der neu ermittelte erste Widerstand (Ri_n) gegebenenfalls vor Zuführung an eine Energiespeicher-/Systemsteuerung durch Bewertungsfaktoren (F1) und (F2) mit F1 + F2 = 1 unter Berücksichtigung eines bisherigen Wertes (Ri_n-1) als Tiefpassfilterung mit $$\text{Ri}={\text{Ri}}_{\text{n}}\cdot \text{F}1+{\text{Ri}}_{\text{n}-1}\cdot \text{F}2$$

   

   durch die Recheneinheit angepasst wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei elektro-chemischen Energiespeichern (2), bei denen der erste Widerstand (Ri) stromabhängig ist, insbesondere bei Blei-Batterien, in der Recheneinheit der insgesamt mögliche Stromfluss durch schwellwertbegrenzte Strom-Fensterbereiche und diesen zugeordnete Ri-Bereiche, insbesondere in drei Ri-Bereiche aufgeteilt wird und ein neu berechneter Ri-Wert jeweils einem aktuellen Strom-Fensterbereich zugeordnet wird, und/oder dass bei Energiespeichern (2), insbesondere bei Bleibatterien, bei denen das Verhalten und damit die Kennwerte der Ersatzschaltung (1) stromrichtungsabhängig und damit abhängig von einer Ladung oder Entladung sind, in der Recheneinheit die Stromrichtung detektiert wird und ermittelte Kennwerte einer bestimmten aktuellen Stromrichtung zugeordnet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messwerteeinrichtung und Auswerteeinheit als Reaktion auf eine Stromänderung (ΔI_n) mit dem großen Gradienten (ΔI/dt_n) die sich dadurch ändernde Spannung (ΔU_n) mit $$\Delta {\text{U}}_{\text{n}}=\Delta {\text{U}}_{\text{n}}-\Delta {\text{U}}_{\text{n-1}}$$

    

    fortlaufend weiter gemessen wird bis ein eingeschwungener, ausgeglichener Zustand (3) erreicht ist, und damit ein Gradient der Spannungsänderung unter einem vorgegebenen kleinen Schwellwert (SΔU/dt_n) liegt, dass bei einem solchen detektierten eingeschwungenen Zustand (3) und unter der Bedingung, dass bis zum eingeschwungenen Zustand (3) keine das Einschwingen des Spannungszustands störende größere Stromänderung (ΔI) mit der Messeinrichtung erfasst wurden, eine Bestimmung des Widerstands (R1) des frequenzabhängigen Widerstands (RC) durch folgende Berechnung durchgeführt wird aus $$\Delta {\text{U}}_{\text{na}}=\Delta {\text{I}}_{\text{n}}\cdot \left({\text{Ri}}_{\text{n}}+\text{R}{1}_{\text{n}}\right)$$

    

    folgt $$\text{R}{1}_{\text{n}}=\frac{\Delta U_{na}-\Delta I_n\cdot Ri}{\Delta I_n}$$

    
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der neu ermittelte Widerstand (R1_n) gegebenenfalls vor Zuführung an eine Energiespeicher-/Systemsteuerung durch Bewertungsfaktoren (F1) und (F2) mit F1 + F2 = 1 unter Berücksichtigung eines bisherigen Wertes (R1_n-1) als Tiefpassfilterung mit $$\text{R}1=\text{R}{1}_{\text{n}}\cdot \text{F}1+\text{R}{1}_{\text{n}-1}\cdot \text{F}2$$

    

    durch die Recheneinheit angepasst wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität (C1_n) des Kondensators (C1) mittels einer Hilfszeitgröße (T_n) in der Recheneinheit berechnet wird, mit $$C{1}_{\text{n}}=\frac{{\text{T}}_n}{R{1}_n}\text{,}$$

    

    wobei (T_n) mittels der Auswerteeinrichtung und einer darin enthaltenen Zeiterfassungseinheit dergestalt ermittelt wird, dass beim Start einer Rechenoperation für (Ri_n) und/oder (R1_n) eine zugeordnete Zeitspanne (t_n) bis zur Erfassung eines eingeschwungenen Spannungszustands (U_na), bei dem der Gradient der Spannungsänderung kleiner als ein geringer vorgegebener Schwellwert (SΔU/dt_n) ermittelt wird, und dass beim Start durch einen Stromsprung entsprechend einem erfassten sehr großen Sprunggradienten (ΔI/dt_n) und unter der Bedingung, dass nach dem Start der Rechenoperation keine das Einschwingen des Spannungszustands störenden größeren Stromänderungen (ΔI) in der Zeit (Δt_n) mit der Messeinrichtung erfasst wurden, der Wert T_n zur Berechnung von (C1_n) mit $${\text{T}}_n=\frac{\Delta t_n}{3}$$

    

    berechnet und festgelegt wird, oder dass beim Start einer Rechenoperation durch eine Stromrampe entsprechend einem im Vergleich zu einem sehr großen Sprunggradienten kleineren Stromgradienten (ΔI/dt_n) die gemessene Einschwingzeitspanne (t_n) größer als 3 · T_n ist, mit $${\text{t}}_{\text{n}}=\text{x}\cdot {\text{T}}_n$$

    

    mit (x) als Funktion von (ΔI/dt_n), wobei die Funktion (x) insbesondere durch Messungen oder analytisch ermittelbar ist und in der Auswerteeinheit hinterlegt ist, vorzugsweise als ganzzahlige Faktoren zwischen 3 bis 10 in drei Bereichen, so dass im vorliegenden Fall einer Stromrampe zur Berechnung von (C1_n) für (T_n der Wert $${\text{T}}_n=\frac{\Delta t_n}{x}$$

    

    verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die neu ermittelte Kapazität des Kondensators (C1_n) an eine Energiespeicher-/Systemsteuerung durch Bewertungsfaktoren (F1) und (F2) mit F1 + F2 = 1 unter Berichtigung eines bisherigen Wertes (C1_n-1) als Tiefpassfilterung mit $$\text{C}1=\text{C}{1}_{\text{n}}\cdot \text{F}1+\text{C}{1}_{\text{n}-1}\cdot \text{F}2$$

    

    durch die Recheneinheit angepasst wird.

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