DE102020204365A1

DE102020204365A1 - Ladungszustandsbestimmung einer Lithium-Ionen-Zelle

Info

Publication number: DE102020204365A1
Application number: DE102020204365.5A
Authority: DE
Inventors: Enrica Jochler; Jakob Hennig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-10-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer wiederaufladbaren Batteriezelle (4) mit einem Batteriemanagementsystem (20), wenigstens zwei Anoden (1) und wenigstens zwei Kathoden (2), wobei die Anoden (1) jeweils über Ableiterfähnchen (10a, 10b) mit einem ersten Zellterminal (13) und die Kathoden (2) jeweils über Ableiterfähnchen (10a, 10b) mit einem zweiten Zellterminal (14) verbunden sind. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen einer Funktion betreffend wenigstens eine geometrische Messgröße von zumindest einem Ableiterfähnchen (10a, 10b), einer Anode (1) oder einer Kathode (2) innerhalb der Batteriezelle;
b) Erfassen der der geometrischen Messgröße mittels einer Messeinrichtung (18) innerhalb der Batteriezelle;
c) Ermittlung des Ladezustands mittels einer Auswerteeinrichtung (21) anhand der gemessenen geometrischen Messgröße und der vorgegeben Funktion..

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer wiederaufladbaren Batteriezelle mit einem Batteriemanagementsystem, wenigstens zwei Anoden und wenigstens zwei Kathoden, wobei die Anoden jeweils über Ableiterfähnchen mit einem ersten Zellterminal und die Kathoden jeweils über Ableiterfähnchen mit einem zweiten Zellterminal verbunden sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine wiederaufladbare Batteriezelle mit dem zuvor genannten Aufbau.
Im Zusammenhang mit der zunehmenden Nutzung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen gewinnen wiederaufladbare Batterien immer weiter an Bedeutung. In der Regel bestehen dabei die wiederaufladbaren Batterien aus einer Mehrzahl einzelner Batteriezellen, die in einem System miteinander verbunden sind. Häufig kommen dabei Lithium-Ionen-Batteriezellen zum Einsatz. Eine Schwierigkeit bei der Verwendung bekannter Lithium-Ionen-Zellen besteht in der exakten Bestimmung der Ruhe-Spannungslage (open circuit voltage, OCV), die für die Bestimmung des Ladezustandes (state of charge, SOC) während des Betriebs der Batteriezellen in einem batterieelektrischen Fahrzeug (BEV) benötigt wird. Dies ist dadurch bedingt, dass sich während des Betriebs durch den Innenwiderstand der Batteriezellen eine Betriebsspannung einstellt, die von der Ruhe-Spannungslage OCV abweicht. Eine exakte Ableitung und Ermittlung des Ladezustandes (SOC) aus einer Ladezustand-Ruhe-Spannungslage-Kennlinie (SOC-OCV-Kennlinie) ist dadurch schwierig oder nur sehr bedingt möglich.
Im Stand der Technik werden beispielsweise Konzepte verwendet, bei denen der Ladezustand durch das Batteriemanagementsystem (BMS) über eine rechnerische Integration der ausgetauschten Ladungsmengen, dem sogenannten Coulomb-Counting, bestimmt wird. Hierzu wird der Innenwiderstand der Batteriezellen im Batteriemanagementsystem abgeschätzt und daraus unter Verwendung der gemessenen Spannung auf die Ruhespannung (OCV) geschlossen. Der Ladezustand (SOC) selbst wird dann über die vorgegebene SOC-OCV-Kennlinie ermittelt. Diese Konzepte haben jedoch den Nachteil, dass sie mit einer gewissen Ungenauigkeit bei der Bestimmung des Ladezustands (SOC) behaftet sind und der Kunde dadurch in der Regel nur eine geringere nutzbare Kapazität der Batterie erhält. Ausserdem verfügt das Coulomb-Counting allein im Fall eines auftretenden Fehlers über keinerlei Redundanz.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Konzepte besteht darin, dass ein sogenannter „Drift“ bei der Bestimmung des Ladezustands auftreten kann, wenn ein Integrationsverfahren zur Bestimmung der beim Betrieb der Batterie bzw. Batteriezelle ausgetauschten Ladungsmenge angewendet wird. Dabei nimmt der Fehler der ermittelten Werte während der Fahrt zu, weswegen der Wert des Ladezustands im Ruhezustand des Fahrzeuges durch das Batteriemanagementsystem (BMS) häufig neu kalibriert werden muss. Es bestehen daher die fortlaufenden Bestrebungen die verwendeten Messverfahren in ihrer Präzision zu verbessern und die Programmierung des Batteriemanagementsystem (BMS) hinsichtlich der Genauigkeit weiter zu entwickeln. Insbesondere wird versucht im Stand der Technik die bestehenden Nachteile durch selbst lernende Algorithmen (neuronale Netze) zu beseitigen.
Weiter schlägt die DE 10 2015 016 361 A1 ein Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands und Alterungsgrads einer elektrischen Batterie vor. Demgemäß erfolgt die Bestimmung des Ladezustands und des Alterungsgrads anhand zumindest eines Messwertes, mittels zumindest einer Ladezustand-Kennlinie und zumindest einer Alterungsgrad-Kennlinie. Als Messwert wird dabei ein Verpressdruck zwischen mehreren Batteriezellen, ein Verpressdruck zwischen zumindest einer Batteriezelle und einem Batteriegehäuse, ein Volumen zumindest einer Batteriezelle, eine Änderung des Volumens zumindest einer Batteriezelle, ein Gasdruck innerhalb zumindest einer Batteriezelle oder eine Verformung zumindest einer Batteriezelle oder zumindest einer mit dieser verbundenen Komponente erfasst.
Die bislang bekannten können zu unterschiedlichen Problemen führen. So sind die Methoden, die zur Bestimmung des Ladezustands die Ruhespannung der Batteriezellen verwendet werden, mit einer erhöhten Ungenauigkeit verbunden. Andere Verfahren, die zur Bestimmung des Ladezustands einen Verpressdruck ermitteln, setzen Batteriezellen voraus, die sich während des Ladungs- oder Entladungsvorgangs in ihren geometrischen Außenabmessungen nennenswert verändern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere sollen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung des Ladezustandes einer Batteriezelle angegeben werden, mit denen der Ladezustand mit verbesserter Genauigkeit und möglichst in jedem Betriebszustand zuverlässig ermittelt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgaben werden ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 sowie eine wiederaufladbare Batteriezelle gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Vorliegend wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer wiederaufladbaren Batteriezelle mit einem Batteriemanagementsystem, wenigstens zwei Anoden und wenigstens zwei Kathoden, wobei die Anoden jeweils über Ableiterfähnchen mit einem ersten Zellterminal und die Kathoden jeweils über Ableiterfähnchen mit einem zweiten Zellterminal verbunden sind, vorgeschlagen, das zumindest die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen einer Funktion betreffend wenigstens eine geometrische Messgröße von zumindest einem Ableiterfähnchen, einer Anode oder einer Kathode innerhalb der Batteriezelle;
b) Erfassen der der geometrischen Messgröße mittels einer Messeinrichtung innerhalb der Batteriezelle;
c) Ermittlung des Ladezustands mittels einer Auswerteeinrichtung anhand der gemessenen geometrischen Messgröße und der vorgegeben Funktion.

Die Schritte a) bis c) können wenigstens einmal in der hier angegebenen Reichenfolge a), b) und c) durchgeführt werden. Es ist möglich, dass diese Schritte unterschiedlich oft und/oder zumindest teilweise zeitlich überlagernd durchgeführt werden.
Moderne Batteriezellen bestehen in der Regel aus einer Mehrzahl schichtweise übereinander angeordneter Anoden und Kathoden, die jeweils durch dazwischen angeordnete Separatorschichten elektrisch voneinander isoliert sind. Die Separatorschichten sind dabei so ausgebildet, dass sie zwar die Anoden und Kathoden elektrisch voneinander isolieren, aber gleichzeitig durchlässig sind für einen Elektrolyt, der zum Betrieb der Batteriezellen erforderlich ist. Die Separatorschichten sind ferner durchlässig für bestimmte Ionen, wie beispielsweise Lithium-Ionen, die während des Betriebs der Batteriezellen und je nach Betriebszustand zwischen den Anode und Kathoden wandern.
Sowohl die Anode als auch die Kathode sind ihrerseits wiederum aus mehreren Komponenten zusammengesetzt. So besteht die Anode im Wesentlichen aus einem Anoden-Ableiter und einem auf dem Anoden-Ableiter angeordneten anodenseitigen Aktivmaterial. Hierbei ist der Anoden-Ableiter in der Regel mit einer Doppelbeschichtung versehen. Dies bedeutet für einen flächig ausgestalteten Anoden-Ableiter, dass auf beiden Seiten des Anoden-Ableiters eine Schicht aus anodenseitigem Aktivmaterial aufgebracht ist.
Die Kathode ist ihrerseits im Wesentlichen aus einem Kathoden-Ableiter und einem auf dem Kathoden-Ableiter angeordneten kathodenseitigen Aktivmaterial aufgebaut. Auch beim Kathoden-Ableiter kann das kathodenseitige Aktivmaterial in Form einer Doppelbeschichtung aufgebracht werden.
Sowohl das kathodenseitige Aktivmaterial als auch das anodenseitige Aktivmaterial unterscheiden sich dabei in der Regel voneinander und sind an die Erfordernisse der jeweiligen elektrischen Polarität der Elektrode angepasst. Beide Arten von Aktivmaterialien sind dazu ausgebildet, dass während des Betriebs der Batteriezellen Ionen, wie beispielsweise Lithium-Ionen, zwischen diesen Aktivmaterialschichten wechselweise hin- und zurückwandern können.
Im Weiteren sind die Anoden und Kathoden bzw. deren Anoden-Ableiter und Kathoden-Ableiter jeweils über sogenannte Ableiterfähnchen mit einem anodenseitigen Zellterminal bzw. einem kathodenseitigen Zellterminal verbunden. Hierbei kommen als Ableiterfähnchen besonders angepasste Anoden-Ableiterfähnchen und Kathoden-Ableiterfähnchen zum Einsatz, die jeweils aus einem geeigneten Werkstoff gefertigt sind. Die beiden Zellterminals bilden dann jeweils die zur Außenseite der Batteriezelle geführte Anode und Kathode der Batteriezelle.
Schritt a) kann durch Festlegen und/oder Verfügbarmachen der Funktion für das Batteriemanagementsystem erreicht werden, wobei das Batteriemanagementsystem die Funktion z. B. abrufen oder berechnen kann. Hierbei kann auf (vorbestimmte) Erfahrungs- oder Referenzwerte zurückgegriffen werden.
Einhergehend mit der Wanderungsbewegung der Lithium-Ionen während des Ladens oder Entladens der Batteriezelle ist auch eine Veränderung der Schichtdicken der Aktivmaterialschichten von Anoden und Kathoden zu beobachten. Hierbei erreichen die Schichtdicken der anodenseitigen Aktivmaterialschichten ein Maximum, wenn die Batteriezelle geladen ist und ein Minimum, wenn die Batteriezelle entladen ist. Gleiches gilt in umgekehrter Weise auch für die Schichtdicken der kathodenseitigen Aktivmaterialschichten, die eine minimale Schichtdicke aufweisen, wenn die Batteriezelle geladen ist und eine maximale Schichtdicke, wenn die Batteriezelle entladen ist.
Anstatt wie bisher die Veränderungen der gesamten Batteriezelle zu erfassen, wird hier vorgeschlagen, einzelne Komponenten der Batteriezellen auf ihre (Lage- und/oder Positions-) Veränderungen hin zu überwachen und hierzu eine entsprechend eingerichtet Messeinrichtung innerhalb der Batteriezellen vorzusehen. Hierdurch wird ein direktes Messverfahren geschaffen, welches den Ladezustand auf der Grundlage der Volumenänderungen der Aktivmaterialschichten ermittelt. Ein auf diese Art und Weise ermittelter Ladezustand ist weniger fehleranfällig, genauer und kann auch bei Batteriezellen angewandt werden, bei denen sich die Änderungen der Schichtdicken der verwendeten anodenseitigen und kathodenseitigen Aktivmaterialien nach außen hin vollständig kompensieren. Derartige Fälle, bei denen die geometrischen Abmessungen der Batteriezellen während einer Entladung bzw. Ladung keine oder eine nur sehr geringe Änderung erfahren, waren bislang mit den im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht erfassbar. Dieser Effekt liegt vor, wenn sich die Änderungen der Schichtdicken der Aktivmaterialien von Anoden und Kathoden gegenseitig derart kompensieren, dass die Batteriezelle keine Änderung ihrer Außengeometrie erfährt. Erst mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich auch bei derartigen Ausführungsformen von Batteriezellen eine präzise und zuverlässige Bestimmung des Ladezustand durchzuführen.
Hierzu wird eine Messeinrichtung innerhalb der Batteriezellen verwendet, die zur Erfassung wenigstens einer geometrischen Kenngröße von zumindest einem Ableiterfähnchen, einer Anode oder einer Kathode geeignet ist. Hierzu weist die Messeinrichtung einen Sensor auf, dessen Sensorsignal zur Erfassung der geometrischen Kenngröße genutzt wird.
Unter dem Begriff „Messgröße“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jede physikalische Größe zu verstehen, die mittels einer Messung ermittelbar ist und deren konkret ermittelte Messwerte dazu geeignet sind eine Aussage über die Änderung geometrischer Eigenschaften von Komponenten zu treffen, die zu einer Batteriezellen gehören und innerhalb dieser Batteriezelle angeordnet sind.
Unter dem Begriff „geometrische Eigenschaften“ sind insbesondere Abmessungen, Abstände, Längen, Winkel, Krümmungen und andere messbare Größen zu verstehen, die dazu geeignet sind die Lage und Geometrie der Anoden, Kathoden sowie der zugehörigen Aktivmaterialschichten in direkter oder indirekter Weise zu beschreiben.
Es ist möglich, dass nach der (einmaligen) Bereitstellung der Funktion nachfolgend (nur) wiederholt die Schritte b) und c) ausgeführt werden. Hierfür kann eine kontinuierliche oder intermittierende Überwachung der Anordnung der Komponenten (und deren Relativlage zueinander) erfolgen. Es ist möglich, dass bei der Ermittlung des Ladezustandes Daten oder Fakten zu der erstmaligen Anordnung der Komponenten und/oder einer vorher im Rahmen des Verfahrens ermittelten Anordnung der Komponenten zueinander eingesetzt werden.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform ist es bereits ausreichend eine Messeinrichtung vorzusehen, welche die Änderung der Schichtdicke des Aktivmaterials einer Anode oder einer Kathode erfasst. Dies kann beispielsweise durch Erfassen der Lageänderung der Kathoden-Ableiter oder der Anoden-Ableiter erfolgen. Alternativ kann die Änderung der Schichtdicken der Aktivmaterialien auch indirekt über eine Erfassung der Lageänderung der daran angeschlossenen flexiblen Ableiterfähnchen erfolgen. Die Ableiterfähnchen erfahren während des Entladens bzw. Ladens der Batteriezellen eine Verformung, da sie einerseits fest und unbeweglich mit dem Gehäuse bzw. dem Zellterminal der Batteriezelle und andererseits mit den sich geometrisch verändernden Aktivmaterialschichten verbunden sind. Diese Verformung kann ebenfalls mittels einer Messeinrichtung erfasst werden.
Nach der Anordnung der Messeinrichtung innerhalb der Batteriezellen im ersten Schritt und dem Erfassen der Messgröße im zweiten Schritt kann dann in einem dritten Schritt der Ladezustand der Batteriezellen ermittelt werden. Hierzu wird aus der ermittelten Messgröße und einer vorgegebenen Funktion von geometrischer Messgröße und dem Ladezustand der Batteriezelle der tatsächliche Ladezustand der Batteriezelle ermittelt. Dies erfolgt mittels einer Auswerteeinrichtung, die mit der Messeinrichtung verbunden ist und in der die Funktion hinterlegt ist. Eine „Funktion“ meint hierbei insbesondere eine (vorbekannte) Abhängigkeit des Ladezustand von der Messgröße. Die Abhängigkeit kann mit einer Vorschrift verknüpft sein, die mit einer mathematischen Funktion und/oder einem (Rechen-)Algorithmus ausgedrückt sein kann. Die Funktion kann elektronisch gespeichert und/oder berechnet werden. Es ist möglich, Messwerte resultierend aus mehreren Messungen gemäß Schritt b) in Schritt c) heranzuziehen, bevorzugt ist hierbei jedoch, dass zumindest einer der letzten bzw. der zuletzt ermittelte Messwert hierbei berücksichtigt wird. Es ist auch möglich, ein für die Messwerte charakteristisches Maß hierfür einzusetzen, wie z. b. die relative Änderung des Messwerts, die zeitliche Ableitung davon, etc.
Eine besonders einfache Ausführungsform der Funktion kann dazu beispielsweise in Gestalt eines zweidimensionalen Graphen den Ladezustand der Batteriezelle in einer ersten Dimension und die Änderung der geometrischen Messgröße bzw. deren möglicher Messwerte in einer zweiten Dimension nach Art eines X-Y-Diagramms umfassen. Der so hinterlegt Graph bzw. die diesen Graphen beschreibende mathematische Funktion ermöglicht es im Weiteren jedem gemessenen Messwert einer Messgröße einen eindeutigen Wert zuzuordnen, der den Ladungszustand angibt. Die auf diese Weise ermittelte und grafisch bzw. mathematisch hinterlegte Funktion wird dann dazu verwendet, um ausgehend von der gewählten geometrischen Messgröße und den zugehörigen gemessenen Messwerten den tatsächlichen Ladezustand der Batteriezelle zu ermitteln.
Insbesondere wird zur Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Erfassung der Messgröße (gleichzeitig und/oder zeitlich nacheinander) an einer Mehrzahl von Ableiterfähnchen von Anoden und/oder Kathoden ausgeführt wird. Je größer hierbei die Anzahl der erfassten Messwerte ist, desto genauer kann die Ermittlung des Ladezustandes erfolgen. Wird beispielsweise als Messgröße ein Abstand der Anoden-Ableiter von einem bestimmten Referenzpunkt gemessen, so kann die Messgröße bereits mit der Bestimmung des Abstands lediglich eines einzigen Anoden-Ableiters erfolgen. Eine Verbesserung im Hinblick auf die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Erfindung kann jedoch erreicht werden, wenn die Abstände von wenigstens zwei oder mehr von Anoden-Ableitern als Messwerte dieser Messgröße erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich können zudem auch andere Messgrößen, wie beispielsweise die Abstände der Kathoden-Ableiter zu einem bestimmten Referenzpunkt oder die Abstände der Ableiterfähnchen zu einem bestimmten Referenzpunkt bzw. die Verformungen der Ableiterfähnchen erfasst werden. Hierbei bildet die Erfassung der Verformungen der Ableiterfähnchen eine weitere Messgröße, für die ebenfalls eine Mehrzahl von Messwerten an einem oder an mehreren Ableiterfähnchen erfasst werden kann.
Insbesondere ist es mit dem vorliegenden Verfahren möglich den Ladezustand jeder einzelnen Anode bzw. Kathode zu bestimmen. Hierzu ist es lediglich erforderlich die Messeinrichtung so auszugestalten, dass jede einzelne Anode bzw. Kathode erfasst und ein entsprechender Messwert für diese ermittelt wird, der deren geometrische Veränderung erfasst.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung kann vorgesehen werden, dass die Funktion zumindest in einem definierten Referenzzustand der Batteriezelle kalibriert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die vorgeschlagene Messung des Ladezustands mit einer Messung verglichen wird, die nach einer herkömmlichen Methode und im Ruhezustand bzw. Erstmontagezustand der Batteriezelle durchgeführt worden ist. Ergeben sich hierbei Abweichungen, kann die Funktion entsprechend angepasst werden und auf diese Weise eine Kalibrierung erfolgen. Insbesondere können auf diese Weise auch Alterungsprozesse und die damit einhergehenden sich verändernden Eigenschaften der Batteriezelle erfasst und bei künftigen Ermittlungen des Ladezustands berücksichtigt werden. Ein „Kalibrieren“ betrifft demnach insbesondere eine Anpassung bzw. Veränderung der für die Beurteilung des Ladezustands zugrunde gelegten Funktion nach dem Start des Verfahrens bzw. während des Verfahrens. Die angepasste Funktion kann dann wieder elektronisch abgespeichert und abrufbar sein für nachfolgende Schritte des Verfahrens.
Hierzu kann insbesondere vorgesehen werden, dass die Kalibrierung wiederholt und in definierten Intervallen bzw. in definierten Betriebszuständen der Batteriezelle durchgeführt wird. Die definierten Betriebszustände der Batteriezellen können beispielsweise der Ruhezustand bei vollständiger Ladung oder der Ruhezustand bei vollständiger Entladung sein.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn als geometrische Messgröße wenigstens eine Abstandsänderung der angesprochenen Komponenten zueinander und/oder eine geometrische Verformung wenigstens einer der Komponenten erfasst wird. So ist es beispielsweise möglich die Abstandsänderung eines Kathoden-Ableiters oder eines Anoden-Ableiters als absoluten Wert bezogen auf die Außenhülle der Batteriezelle zu messen. Alternativ kann aber auch eine Position eines Kathoden-Ableiters oder eines Anoden-Ableiters in einem geladenen oder ungeladenen Zustand als Referenzwert festgelegt werden und die Lageänderung als Relativwert und bezogen auf diesen festgelegten Referenzwert ermittelt werden. Gleiches gilt auch prinzipiell für die Erfassung der Verformung der Ableiterfähnchen während der Verformung bei einer Änderung des Ladezustands.
Insbesondere kann auch vorgesehen werden, dass die Erfassung der Messgröße durch die Messeinrichtung wenigstens mittels einer kapazitiven Messung, einer induktiven Messung, einer optischen Messung, einer Magnetfeldsensormessung oder einer resistiven Messung vorgenommen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine wiederaufladbaren Batteriezelle mit einem Batteriemanagementsystem vorgeschlagen, die wenigstens zwei Anoden und wenigstens zwei Kathoden hat, wobei die Anoden jeweils über Ableiterfähnchen mit einem ersten Zellterminal und die Kathoden jeweils über Ableiterfähnchen mit einem zweiten Zellterminal verbunden sind. Die Batteriezelle hat innerhalb der Batteriezelle wenigstens eine Messeinrichtung zur Erfassung wenigstens einer geometrischen Messgröße von zumindest einem Ableiterfähnchen, einer Anode oder einer Kathode vorgesehen ist und die Messeinrichtung ferner mit eine Auswerteeinrichtung verbunden ist, die zum Empfang der Messgröße und der Ermittlung eine Ladezustands der Batteriezelle mittels der Messgröße und einer vorgegebenen Funktion ausgebildet ist.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann vorgesehen werden, dass die Messeinrichtung zur Erfassung der Messgröße sowohl an einer Anode als auch an einer Kathode ausgebildet ist.
Insbesondere vorteilhaft ist es dabei, wenn die Messeinrichtung zur gleichzeitigen Erfassung der Messgröße einer Mehrzahl von Anoden, Kathoden oder Ableiterfähnchen ausgebildet ist.
Für eine besonders zuverlässige und genaue Bestimmung des Ladezustand der Batteriezellen hat es sich bewährt, wenn die Messeinrichtung zur Ermittlung von mehreren Messgrößen ausgebildet ist. So könnten beispielsweise gleichzeitig die Lageänderungen der Anoden-Ableiter und die Verformung der Ableiterfähnchen gemessen werden. Vorzugsweise werden hierzu auch wenigstens zwei unterschiedliche Messverfahren, wie beispielsweise eine kapazitive und eine optische Messmethode, verwendet, um die Redundanz und Stabilität des Verfahrens weiter zu verbessern. Hierdurch können beispielsweise durch äußere Störungen oder bestimmte konstruktive Eigenarten auftretende Störungen bei einer ersten Art von Messverfahren durch die Verwendung einer zweiten Art von Messverfahren erkannt und korrigiert werden. Aber auch allgemeine Probleme, wie zum Beispiel der Ausfall oder das Auftreten von Fehlern aufgrund von technischen Störungen bei einer ersten Art von Messverfahren kann hierdurch frühzeitig erkannt werden, ohne dass es zu einem Ausfall des Systems führt.
Vorzugsweise ist zudem vorgesehen, dass das Batteriemanagementsystem als Auswerteeinrichtung ausgebildet ist. Das Batteriemanagementsystem kann dabei wahlweise in der Batteriezelle außerhalb der Batteriezellen und hierbei wiederum innerhalb der Batterie oder auch außerhalb der Batterie angeordnet sein. In der Regel verfügen Batteriemanagementsysteme bereits über Einrichtungen zur Speicherung und Verarbeitung von elektronischen Daten, die im Rahmen der Ermittlung des Ladezustands von Batteriezellen vorteilhafterweise genutzt werden können, da diese Hardware ohnehin bereits vorhanden ist. Insbesondere kann hierbei vorgesehen werden, dass das Batteriemanagementsystem zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise durch Hinterlegung eines ausführbaren Programmcodes, hergerichtet und geeignet ist. Das Batteriemanagementsystem muss dann lediglich mittels einer Signalübertragungsleitung mit der Messeinrichtung der Batteriezelle verbunden werden, um die von der Messeinrichtung ermittelte wenigstens eine Messgröße bzw. den zugehörigen wenigstens einen Messwert oder die zugehörigen Mehrzahl von Messwerten zu empfangen, um diese nachfolgend auswerten zu können. Insbesondere kann das Batteriemanagementsystem auch mit den Messeinrichtungen mehrerer Batteriezellen und vorzugsweise mit den Messeinrichtungen aller in der Batterie umfassen Batteriezellen signaltechnisch verbunden sein, um so die Ladezustände mehrerer oder aller Batteriezellen zu ermitteln.
Schließlich können das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene wiederaufladbare Batteriezelle ganz besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Batteriezellen verwendet werden, deren geometrisches Gesamtvolumen beim Übergang von einem geladenen Zustand in einen ungeladenen Zustand oder umgekehrt eine Änderung erfährt, die kleiner als 10 %, vorzugsweise kleiner als 5 % und insbesondere kleiner 3 %, bezogen auf das Gesamtvolumen der Batteriezellen beträgt. Dies liegt daran, dass Batteriezellen, die keine äußeren Volumenänderungen oder nur sehr geringe äußere Volumenänderungen erfahren, bislang nicht der Bestimmung des Ladezustand auf Grundlage der Volumenänderung zugänglich waren.
Es ist möglich, dass das Batteriemanagementsystem mit mindestens einer Messeinrichtung und Mitteln vorgesehen ist, die geeignet bzw. eingerichtet sind, die hier beschriebenen Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens, insbesondere gemäß der Schritte a) bis c) der Verfahrensansprüche, auszuführen. Weiterhin wird ein Computerprogramm[produkt] vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bewirken, dass diese Auswerteeinrichtung diese Verfahrensschritte ausführt. Schließlich wird auch ein computerlesbares Medium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm[produkt] gespeichert ist.
Insbesondere profitiert im Weiteren ein Kraftfahrzeug von der vorliegenden Erfindung, wenn dieses mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Batteriezelle und einem Batteriemanagementsystem ausgestattet ist, da dieses Fahrzeug über eine verbesserte, genauere und zuverlässigere Ermittlung des Ladungszustands der Batteriezellen verfügt und somit die gesamte Batteriekapazität zuverlässig und sicher genutzt werden kann.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

1: eine schematische Schnittansicht der Anoden und Kathoden einer geladenen Batteriezelle;
2: eine schematische Schnittansicht der Anoden und Kathoden einer entladenen Batteriezelle; und
3: eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Batteriezelle.

Die 1 zeigt einen Stapel von Anoden 1 und Kathoden 2 eines Stapels 3 einer in dieser Figur nicht dargestellten Batteriezelle 4. Die Anoden 1 bestehen jeweils aus einem Anoden-Ableiter 5 und darauf doppelschichtig aufgebrachten anodenseitigen Aktivmaterialschichten 6. Die Kathoden 2 ihrerseits bestehen aus einem Kathoden-Ableiter 7 und ebenfalls doppelschichtig darauf aufgebrachten kathodenseitigen Aktivmaterialschichten 8. Zwischen den Anoden 1 und den Kathoden 2 sind jeweils Separatorschichten 9 vorgesehen, welche die Anoden 1 von den Kathoden 2 elektrisch isolieren. Die Separatorschichten 9 sind jedoch gleichzeitig durchlässig für den verwendeten Elektrolyt und die in den Aktivmaterialschichten 6, 8 vorliegenden Ionen, wie beispielsweise die Lithium-Ionen. Die außerhalb des Stapels 3 liegenden Abschnitte der Anoden-Ableiter 5 und Kathoden-Ableiter 7 sind als flexible Ableiterfähnchen in Form von Anoden-Ableiterfähnchen 10a und Kathoden-Ableiterfähnchen 10b ausgebildet. Der Werkstoff der Ableiterfähnchen 10a, 10b ist dabei jeweils auf die Polarität abgestimmt. So werden Anoden-Ableiterfähnchen 10a häufig aus Kupfer oder dessen Legierungen und Kathoden-Ableiterfähnchen 10b aus Aluminium oder dessen Legierungen hergestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Gestaltung und Materialauswahl können die Ableiterfähnchen 10a, 10b während der Ladung oder der Entladung der Batteriezelle 4 unterschiedliche Verformungen erfahren.
In dem dargestellten Beispiel befinden sich die Anoden-Ableiter 5 und die Kathoden-Ableiter 7 in einer Referenzposition 11, die durch strichpunktierte Linien dargestellt ist. Die Referenzposition 11 gibt dabei eine geometrische Ausgangslage betrachtet in einer Bildebene quer zu den übereinander gestapelten Anoden 1 und Kathoden 2 vor. Im vorliegenden Fall entspricht die Messgröße einer Längenmessung in vertikaler Richtung zu dem Stapel 3, wobei eine relative Messung bezogen auf die Referenzposition 11 erfolgen kann.
Die 2 zeigt den Stapel 3 aus 1 nun in einem Zustand, bei dem die nicht gezeigte Batteriezelle 4 bzw. der dargestellte Stapel 3 entladen ist. Hierbei haben sich die Schichtdicken der anodenseitigen Aktivmaterialschichten 6 gegenüber dem geladenen Zustand deutlich reduziert. Gleichzeitig hat sich der Anoden-Ableiter 5 ausgehend von der Referenzposition 11 nach oben in Richtung der Messposition 12 bewegt. Diese geometrische Änderung kann nun mittels der vorliegenden Erfindung ermittelt werden, um daraus im Anschluss mithilfe einer zuvor ermittelten und hinterlegten Funktion den Ladezustand der einzelnen Elektrode wie beispielsweise der Anode 1 und der Kathode 2 oder auch des gesamten Stapels 3 zu ermitteln. In 2 ist ferner erkennbar, dass sich während des Entladevorgangs des Stapels 3 auch die Kathoden-Ableiter 7 in ihrer vertikalen Lage bewegt haben. Beispielhaft kann dies an der obersten Kathode 2 abgelesen werden, die sich von ihrer Referenzposition 11 ausgehend nach oben in die Messposition 12 bewegt hat. Um diese Relativbewegung sowohl der Anode 1 als auch der Kathode 2 auszugleichen, haben sich die daran angeschlossenen Ableiterfähnchen 10 entsprechend verformt. Die Änderungen der geometrischen Eigenschaften der Anoden 1, der Kathoden 2, der Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder der Kathoden-Ableiterfähnchen 10b kann somit innerhalb des Stapels 3 wahlweise über eine Längenabstandsänderung in Richtung der dargestellten Pfeile gemessen werden oder über eine Messung der Verformung der Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder der Kathoden-Ableiterfähnchen 10b. Beide Messmethoden können dabei auch kombiniert miteinander angewendet werden. Insbesondere können dabei auch die unterschiedlichen Verformungen der Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder der Kathoden-Ableiterfähnchen 10b erfasst und ausgewertet werden.
In 3 ist eine erfindungsgemäße Batteriezelle in einer schematischen Schnittansicht dargestellt. Die zuvor beschriebenen Anoden 1 und Kathoden 2 sind wiederum zu einem Stapel 3 zusammengefasst und vertikal übereinander angeordnet. Auf der linken Seite des Stapels 3 sind die Anoden-Ableiterfähnchen 10a zusammengefasst zu einem ersten Zellterminal 13. Am ersten Zellterminal 13 sind somit alle Anoden-Ableiter 5 des Stapels 3 zusammengefasst. Entsprechend sind auf der rechten Seite des Stapels 3 alle Kathoden-Ableiter 7 des Stapels 3 über Kathoden-Ableiterfähnchen 10b in einem zweiten Zellterminal 14 zusammengefasst. Sowohl das erste Zellterminal 13 als auch das zweite Zellterminal 14 sind dabei ortsfest mit dem Gehäuse der Batteriezelle verbunden und vollziehen keinerlei Lageänderungen während des Lade- bzw. Entladevorgangs. Innerhalb der Batteriezellen 4 sind weiterhin zwei Sensoren 15 angeordnet, von denen sich ein Sensor 15 linksseitig am Stapel 3 befindet und der andere Sensor 15 rechtsseitig davon. Der linksseitige Sensor 15 ist dazu ausgebildet eine Lageänderung der Anoden-Ableiter 5 in Richtung des ersten Pfeils 16 zu erfassen und zu messen. Der rechte Sensor 15 ist einerseits dazu ausgebildet eine geometrische Lageänderung der Kathoden-Ableiter 7 in Richtung des zweiten Pfeils 17 zu erfassen und zu messen. Die beiden Sensoren 15 sind leitungstechnisch mit einer Messeinrichtung 18 verbunden, die dazu geeignet ist die Sensoren 15 zu betreiben und die von den Sensoren 15 gemessenen Messwerte auszuwerten und über eine Signalleitung 19 an ein Batteriemanagementsystem (BMS) 20 auszugeben. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Messeinrichtung 18 gleichzeitig auch als Auswerteeinrichtung 21 ausgebildet. In der Auswerteeinrichtung 21 kann dabei die Funktion zur Bestimmung des Ladezustands hinterlegt werden, um mit Hilfe der mit den Sensoren 15 ermittelten Messwerte und der hinterlegten Funktion von geometrischer Änderung und Ladungszustand im Rahmen einer Auswertung den Ladezustand der Batteriezelle 4 zu ermitteln. Der so ermittelte Ladezustand kann dann über die Signalleitung 19 an das Batteriemanagementsystem 20 übertragen werden. Die Signalleitung kann dabei in Form einer physischen Signalleitung zu Übertragung von elektronischen Signalen oder in Form einer drahtlosen Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise einer Funkverbindung, realisiert sein.
Abweichend zu der dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen werden, dass die Messeinrichtung 18 bzw. die Auswerteeinrichtung 21 außerhalb der Batteriezellen 4 angeordnet sind und lediglich die Sensoren 15 innerhalb der Batteriezellen 4 verbleiben. Hierzu können die Messeinrichtung 18 und die Auswerteeinrichtung 21 insbesondere in das Batteriemanagementsystem 20 integriert ausgeführt sein, wobei dort dann die Funktion hinterlegt ist, die eine eindeutige Beziehung zwischen den Abstandsänderungen der Anoden 1 bzw. Kathoden 2 in Richtung der Pfeile 16, 17 definiert. Die Auswertung der Messgrößen und der zugehörigen Messwerte erfolgt dann nach der Messung der Lageänderungen der Anoden-Ableiter 5 bzw. der Kathoden-Ableiter 7 durch den Sensor 15 im Batteriemanagementsystem 20, wobei mittels der hinterlegten Funktion der jeweils zugehörige Ladezustand des Stapels 3 ermittelt wird.
Bei einer anderen Weiterbildung kann vorgesehen werden, dass die Sensoren 15 außerhalb der Batteriezelle 4 angeordnet sind. Hierdurch können Fertigungs- und Bauraumvorteile erzielt werden. Hierfür sind insbesondere solche Sensoren 15 geeignet, welche die Lage-, Form- oder Abstandsänderungen der Ableiter 5, 7 bzw. der Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder Kathoden-Ableiterfähnchen 10b von außerhalb der Batteriezelle erfassen können. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn der wenigstens eine verwendete Sensor 15 zusammen mit der Messeinrichtung 18 und der Auswerteeinrichtung 21 außerhalb der Batteriezelle 4 angeordnet werden kann, da die Batteriezelle 4 in diesem Fall besonders kompakt gestaltet werden kann und wenig Bauraum benötigt.
Während bei der dargestellten Ausführungsform zwei Messgrößen ermittelt werden, nämlich die Lageänderungen der Anoden-Ableiter 5 und die Lageänderungen der Kathoden-Ableiter 7, können bei anderen Ausführungsformen auch mehr Messgrößen erfasst werden. So ist es beispielsweise möglich zusätzlich oder alternativ auch die Verformung der Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder der Kathoden-Ableiterfähnchen 10b beispielsweise mittels Dehnungsmessstreifen zu erfassen.
Als Messprinzip für die Sensoren 15 kommen unterschiedliche Messmethoden in Betracht. Vorzugsweise wird die Position der Anoden-Ableiter 5 und/oder der Kathoden-Ableiter 7 kapazitiv ermittelt, indem der Abstand der Ableiterfähnchen zu einem kapazitativen Sensor bestimmt wird. Durch die kapazitative Messung kann die Position der Anoden-Ableiter 5 und/oder der Kathoden-Ableiter 7 kontaktlos, d. h. nicht invasiv, gemessen werden, auch wenn diese nicht elektrisch durchflossen werden. Sowohl kapazitative als auch induktive Messmethoden haben den Vorteil, dass sich das elektrische bzw. magnetische Feld über ein definiertes Gebiet erstreckt und dadurch gegebenenfalls nicht nur die Verformung/Lageänderung eines einzelnen Anoden-Ableiters 5 oder Kathoden-Ableiters 7, sondern auch die Verformung/Lageänderung mehrerer Ableiter 5, 7, Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder Kathoden-Ableiterfähnchen 10b gleichzeitig erfassen lässt, wodurch die Fehleranfälligkeit der Messmethode ebenfalls reduziert werden kann. Gegenüber der induktiven Messmethode hat die kapazitative Messmethode darüber hinaus den Vorteil, dass keine großen und schweren Spulen benötigt werden, die gegebenenfalls innerhalb der Batteriezellen 4 zu positionieren wären.
Da jede Batteriezelle 4 bzw. jeder Stapel 3 eine charakteristische und individuelle Ausgangsform der Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder Kathoden-Ableiterfähnchen 10b aufweist, kann vorgesehen werden, dass vor einer Inbetriebnahme und gegebenenfalls in definierten Intervallen und bei definierten Betriebszuständen während des Betriebs eine Kalibrierung erfolgt. Bei der Kalibrierung kann ein definierter Referenzzustand der Batteriezellen 4 bei einem bekannten Ladezustand ermittelt werden. Dabei kann der nach der vorliegenden Erfindung ermittelte Ladezustand ermittelt werden und mit einem Ladezustand verglichen werden, der nach einem der bekannten Verfahren im Ruhezustand ermittelt worden ist. Die gegebenenfalls dabei auftretenden Abweichungen können dann zur Kalibrierung des Systems genutzt werden.
Anstelle der bereits erwähnten kapazitativen Messung der Lageänderungen der Anoden-Ableiter 5 bzw. Kathoden-Ableiter 7 können auch andere Messmethoden eingesetzt werden. Beispielsweise ist es denkbar einen Magnetfeldsensor zu verwenden, der das Magnetfeld der elektrisch durchströmten Ableiter 5, 7 erfasst. Dies hat den Vorteil, dass dieser Sensor 15 vor allem dann funktioniert, wenn auch tatsächlich Strom durch die Ableiter 5, 7 fließt und die Batteriezellen 4 tatsächlich belastet sind. Im Gegensatz zu den bekannten Messverfahren können damit auch Messungen außerhalb des Ruhezustands erfolgen.
Eine weitere Methode kann induktive Sensoren 15 oder optische Messungen beispielsweise mittels eines Lasers vorsehen, um die Abstandsänderung der Ableiter 5, 7 zu erfassen. Ebenfalls mittels eines Lasers können auch Verformungen der Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder Kathoden-Ableiterfähnchen 10b durch Messung der Oberflächenreflektion oder anderer Oberflächeneigenschaften der Anoden-Ableiterfähnchen 10a und/oder Kathoden-Ableiterfähnchen 10b durchgeführt werden. Schließlich können auch resistive Sensoren 15 verwendet werden, wie beispielsweise Dehnungsmessstreifen, die auf dem sich während der Entladung bzw. Ladung verformenden Anoden-Ableiter 5 bzw. Kathoden-Ableiter 7 angeordnet werden können.
Die beschriebenen Messmethoden können bei Bedarf auch miteinander kombiniert werden. Insbesondere ist es dabei möglich im Bereich der Anoden-Ableiter 5 eine andere Messmethode zu verwenden als im Bereich der Kathoden-Ableiter, um Fehler auszugleichen und oder Redundanzen zu schaffen.
Bezugszeichenliste

1: Anode
2: Kathode
3: Stapel
4: Batteriezelle
5: Anoden-Ableiter
6: anodenseitige Aktivmaterialschicht
7: Kathoden-Ableiter
8: kathodenseitige Aktivmaterialschicht
9: Separatorschichten
10a: Anoden-Ableiterfähnchen
10b: Kathoden-Ableiterfähnchen
11: Referenzposition
12: Messposition
13: erstes Zellterminal
14: zweites Zellterminal
15: Sensor
16: erster Pfeil
17: zweiter Pfeil
18: Messeinrichtung
19: Signalleitung
20: Batteriemanagementsystem
21: Auswerteeinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015016361 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer wiederaufladbaren Batteriezelle (4) mit einem Batteriemanagementsystem (20), wenigstens zwei Anoden (1) und wenigstens zwei Kathoden (2), wobei die Anoden (1) jeweils über Ableiterfähnchen (10a, 10b) mit einem ersten Zellterminal (13) und die Kathoden (2) jeweils über Ableiterfähnchen (10a, 10b) mit einem zweiten Zellterminal (14) verbunden sind, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer Funktion betreffend wenigstens eine geometrische Messgröße von zumindest einem Ableiterfähnchen (10a, 10b), einer Anode (1) oder einer Kathode (2) innerhalb der Batteriezelle; b) Erfassen der der geometrischen Messgröße mittels einer Messeinrichtung (18) innerhalb der Batteriezelle; c) Ermittlung des Ladezustands mittels einer Auswerteeinrichtung (21) anhand der gemessenen geometrischen Messgröße und der vorgegeben Funktion.
Verfahren nach dem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Messgröße an einer Mehrzahl von Ableiterfähnchen (10a, 10b), Anoden (1) und Kathoden (2) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion zumindest in einem definierten Referenzzustand der Batteriezelle (4) kalibriert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als geometrische Messgröße wenigstens eine Abstandsänderung oder eine geometrische Verformung erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Messgröße durch die Messeinrichtung (18) wenigstens mittels einer kapazitiven Messung, einer induktiven Messung, einer optischen Messung, einer Magnetfeldsensormessung oder einer resistiven Messung vorgenommen wird.
Wiederaufladbaren Batteriezelle (4) mit einem Batteriemanagementsystem (20), wenigstens zwei Anoden (1) und wenigstens zwei Kathoden (2), wobei die Anoden (1) jeweils über Ableiterfähnchen (10a, 10b) mit einem ersten Zellterminal (13) und die Kathoden (2) jeweils über Ableiterfähnchen (10a, 10b) mit einem zweiten Zellterminal verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Batteriezelle (4) wenigstens eine Messeinrichtung (18) zur Erfassung wenigstens einer geometrischen Messgröße von zumindest einem Ableiterfähnchen (10a, 10b), einer Anode (1) oder einer Kathode (2) vorgesehen ist und die Messeinrichtung (18) ferner mit einer Auswerteeinrichtung (21) verbunden ist, die zum Empfang der Messgröße und der Ermittlung eines Ladezustands der Batteriezelle (4) mittels der Messgröße und einer vorgegebenen Funktion ausgebildet ist.
Batteriezelle (4) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (18) zur Erfassung der Messgröße sowohl an einer Anode (1) als auch an einer Kathode (2) ausgebildet ist.
Batteriezelle (4) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (18) zur gleichzeitigen Erfassung der Messgröße einer Mehrzahl von Anoden (1), Kathoden (2) oder Ableiterfähnchen (10a, 10b) ausgebildet ist.
Batteriezelle (4) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (18) zur Ermittlung von mehreren Messgrößen durch Anwendung wenigstens zweier unterschiedlicher Messverfahren ausgebildet ist.
Batteriezelle (4) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemanagementsystem (20) als Auswerteeinrichtung (21) ausgebildet ist.