DE102022133914A1 - Control device for a motor vehicle and method for determining a temperature in the interior of a battery cell - Google Patents

Control device for a motor vehicle and method for determining a temperature in the interior of a battery cell Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer ersten Temperatur (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) in einem Inneren (52) einer Batteriezelle (16) einer Batterieanordnung (12), die ein Batteriemodul (24) mit der Batteriezelle (16) umfasst und eine Kühleinrichtung (28, 30) zur Kühlung des Batteriemoduls (24), wobei mittels eines Temperatursensors (20) außerhalb der Batteriezelle (16) eine zweite Temperatur (T2) erfasst wird. Dabei ist ein Temperaturmodell (M) der Batterieanordnung (12) bereitgestellt und es wird mindestens eine aktuelle, ein thermisches Verhalten der Batterieanordnung (12) beeinflussende, zeitlich veränderbare Zustandsgröße (Z) einer thermischen Komponente (10, 16, 28, 30) oder eines thermischen Mediums (40; 22) erfasst und von der Steuereinrichtung (14) mittels des Temperaturmodells (M) und in Abhängigkeit von der zweiten Temperatur (T2) als eine erste Eingangsgröße (E2) für das Temperaturmodell (M) und in Abhängigkeit von der aktuellen Zustandsgröße (Z) als eine zweite Eingangsgröße (E1) für das Temperaturmodell (M) die erste Temperatur (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) ermittelt.The invention relates to a method for determining a first temperature (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) in an interior (52) of a battery cell (16) of a battery arrangement (12) which comprises a battery module (24) with the battery cell (16) and a cooling device (28, 30) for cooling the battery module (24), wherein a second temperature (T2) is detected by means of a temperature sensor (20) outside the battery cell (16). In this case, a temperature model (M) of the battery arrangement (12) is provided and at least one current, time-varying state variable (Z) of a thermal component (10, 16, 28, 30) or of a thermal medium (40; 22) influencing a thermal behavior of the battery arrangement (12) is detected and the first temperature (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) is determined by the control device (14) by means of the temperature model (M) and depending on the second temperature (T2) as a first input variable (E2) for the temperature model (M) and depending on the current state variable (Z) as a second input variable (E1) for the temperature model (M).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer ersten Temperatur in einem Inneren einer Batteriezelle einer Batterieanordnung, wobei die Batterieanordnung ein Batteriemodul mit der Batteriezelle umfasst und eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Batteriemoduls. Dabei werden mittels mindestens eines Temperatursensors, der an einer bestimmten Stelle des Batteriemoduls außerhalb der Batteriezelle angeordnet ist, eine zweite Temperatur erfasst und von einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der zweiten Temperatur die erste Temperatur ermittelt. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for determining a first temperature in the interior of a battery cell of a battery arrangement, wherein the battery arrangement comprises a battery module with the battery cell and a cooling device for cooling the battery module. A second temperature is detected by means of at least one temperature sensor, which is arranged at a specific point on the battery module outside the battery cell, and the first temperature is determined by a control device depending on the second temperature. Furthermore, the invention also relates to a control device for a motor vehicle.

In aktuellen Hochvoltbatterien werden Temperaturen und elektrische Leistungen überwacht, um daraus einen Temperierungsbedarf abzuleiten. Ziel ist es, die Batterie in einem optimalen Temperaturbereich zu halten, damit die maximale Leistung zur Verfügung steht oder die Batterie energieeffizient geladen werden kann. Beispielsweise weist die Batterie einen niedrigeren Widerstand bei höheren Temperaturen auf. Ebenso kann durch das Betreiben der Batterie in einem optimalen Temperaturbereich die Alterung der Batteriezellen minimiert werden. Für all diese Situationen ist es also wünschenswert, die Temperatur einer Batteriezelle möglichst genau zu kennen. Dabei werden üblicherweise die gemessenen Temperaturen der Zellmodule betrachtet und daraus der Temperierungsbedarf abgeleitet. Die Temperaturen der Zellmodule werden dabei typischerweise mittels Temperatursensoren außerhalb der Batteriezellen gemessen. Diese sind über ein Batteriemodul mit mehreren Zellen dabei oftmals verteilt angeordnet, wobei nicht notwendigerweise an jeder Zelle ein Temperatursensor angeordnet ist. Die Positionierung der Temperaturmessstellen innerhalb einer Hochvoltbatterie erlaubt damit nur eine Bewertung von lokalen Temperaturen, die aber nur näherungsweise eine Information über die tatsächlichen Temperaturen im Zellwickel einer Batteriezelle, des Aktivmaterials einer Batteriezelle oder der Zellfahne einer Batteriezelle darstellt, welche oft die begrenzenden Größen darstellen. Mit anderen Worten kann die Temperatur im Inneren einer Batteriezelle bislang nur relativ ungenau abgeschätzt werden. Darüber hinaus werden die gemessenen Temperaturen außerhalb einer Batteriezelle stark durch die Umgebung und Umgebungseinflüsse verfälscht, zum Beispiel durch Kühlkörper, die an den Batteriezellen angeordnet sind, oder heiße Stromschienen in der Nähe der Temperatursensoren. Mangels genauerer Temperaturwerte aus dem Inneren der Zelle kann die aktuelle Leistungsfähigkeit der Zelle nur ungenau bestimmt werden und die Temperierung nicht zielgerichtet erfolgen.In current high-voltage batteries, temperatures and electrical power are monitored in order to derive a temperature control requirement. The aim is to keep the battery in an optimal temperature range so that maximum power is available or the battery can be charged in an energy-efficient manner. For example, the battery has a lower resistance at higher temperatures. Operating the battery in an optimal temperature range can also minimize the aging of the battery cells. For all of these situations, it is therefore desirable to know the temperature of a battery cell as precisely as possible. The measured temperatures of the cell modules are usually considered and the temperature control requirement is derived from this. The temperatures of the cell modules are typically measured using temperature sensors outside the battery cells. These are often distributed across a battery module with several cells, although a temperature sensor is not necessarily arranged on each cell. The positioning of the temperature measuring points within a high-voltage battery therefore only allows an evaluation of local temperatures, which only provides approximate information about the actual temperatures in the cell winding of a battery cell, the active material of a battery cell or the cell flag of a battery cell, which are often the limiting variables. In other words, the temperature inside a battery cell can only be estimated relatively imprecisely. In addition, the temperatures measured outside a battery cell are greatly distorted by the environment and environmental influences, for example by heat sinks arranged on the battery cells or hot busbars near the temperature sensors. Due to the lack of more precise temperature values from inside the cell, the current performance of the cell can only be determined imprecisely and the temperature control cannot be carried out in a targeted manner.

Die DE 10 2017 220 547 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung der Temperatur einer E-Maschine mittels eines Temperaturmodells der E-Maschine, wobei als Starttemperatur für das Temperaturmodell eine Temperatur einer elektrischen Versorgungsleitung der E-Maschine zur Führung eines elektrischen Stroms zum Betrieb der E-Maschine genutzt wird.The EN 10 2017 220 547 A1 describes a method for determining the temperature of an electric machine by means of a temperature model of the electric machine, wherein a temperature of an electrical supply line of the electric machine for conducting an electrical current to operate the electric machine is used as the starting temperature for the temperature model.

Eine Temperatur einer Batteriezelle, insbesondere im Inneren einer Batteriezelle, wird hierbei jedoch nicht ermittelt.However, the temperature of a battery cell, especially inside a battery cell, is not determined.

Die DE 10 2017 209 182 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen einer Betriebstemperatur einer Batteriezelle, bei welchem zellextern zur Batteriezelle ein Wert einer Messgröße zum Bestimmen einer externen Temperatur der Batteriezelle erfasst wird, eine interne Temperatur der Batteriezelle über ein Erfassen einer elektrischen Impedanz der Batteriezelle bestimmt wird und aus der externen und internen Temperatur ein Wert der Betriebstemperatur der Batteriezelle bestimmt wird. Zudem kann zum Bestimmen der externen Temperatur der Batteriezelle der erfasste Wert der Messgröße in einem Temperaturmodell für die Batteriezelle verwendet werden.The EN 10 2017 209 182 A1 describes a method for determining an operating temperature of a battery cell, in which a value of a measured variable is recorded externally to the battery cell to determine an external temperature of the battery cell, an internal temperature of the battery cell is determined by recording an electrical impedance of the battery cell, and a value of the operating temperature of the battery cell is determined from the external and internal temperatures. In addition, the recorded value of the measured variable can be used in a temperature model for the battery cell to determine the external temperature of the battery cell.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Steuereinrichtung bereitzustellen, die eine möglichst genaue Bestimmung einer Temperatur im Inneren einer Batteriezelle einer Batterieanordnung ermöglichen.The object of the present invention is to provide a method and a control device which enable a temperature inside a battery cell of a battery arrangement to be determined as accurately as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved by a method and a control device with the features according to the respective independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent patent claims, the description and the figures.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln einer ersten Temperatur in einem Inneren mindestens einer Batteriezelle einer Batterieanordnung, die ein Batteriemodul mit der mindestens einen Batteriezelle umfasst und eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Batteriemoduls, wird mittels mindestens eines Temperatursensors, der an einer bestimmten Stelle des Batteriemoduls außerhalb der mindestens einen Batteriezelle angeordnet ist, eine zweite Temperatur erfasst und von einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der zweiten Temperatur die erste Temperatur ermittelt. Dabei ist ein Temperaturmodell der Batterieanordnung bereitgestellt, wobei mindestens eine aktuelle, ein thermisches Verhalten der Batterieanordnung beeinflussende, zeitlich veränderbare Zustandsgröße einer thermischen Komponente oder eines thermischen Mediums erfasst wird und von der Steuereinrichtung mittels des Temperaturmodells und in Abhängigkeit von der zweiten Temperatur als eine erste Eingangsgröße für das Temperaturmodell und in Abhängigkeit von der aktuellen Zustandsgröße als eine zweite Eingangsgröße für das Temperaturmodell die erste Temperatur ermittelt wird.In a method according to the invention for determining a first temperature in the interior of at least one battery cell of a battery arrangement, which comprises a battery module with the at least one battery cell and a cooling device for cooling the battery module, a second temperature is detected by means of at least one temperature sensor, which is arranged at a specific location on the battery module outside the at least one battery cell, and the first temperature is determined by a control device depending on the second temperature. A temperature model of the battery arrangement is provided, wherein at least one current, time-varying state variable of a thermal component or a thermal medium, which influences a thermal behavior of the battery arrangement, is detected and determined by the control device using the temperature model and depending on from the second temperature as a first input variable for the temperature model and depending on the current state variable as a second input variable for the temperature model, the first temperature is determined.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die Temperatur einer Batteriezelle auch von Komponenten oder Medien beeinflusst wird, die in thermischem Kontakt, insbesondere direkt oder auch indirekt, zur Batteriezelle stehen. Um also die Temperatur im Inneren der Batteriezelle möglichst genau ermitteln zu können, wobei diese Temperatur vorliegend als erste Temperatur bezeichnet wird, ist es also sehr vorteilhaft, nicht nur ein Temperaturmodell für die Batteriezelle selbst bereitzustellen, sondern ein Temperaturmodell der Batterieanordnung, von welchem die Batteriezelle ein Teil ist. Mit anderen Worten modelliert das Temperaturmodell bevorzugt zusätzlich zur mindestens einen Batteriezelle noch mindestens eine von der Batteriezelle verschiedene Komponente der Batterieanordnung. Dies erlaubt eine deutlich genauere Modellierung der thermischen Verhältnisse in der unmittelbaren Umgebung der Batteriezelle, sowie insbesondere auch im Inneren der Batteriezelle selbst. Außerdem beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass die Batteriezelle auch von Komponenten oder Medien umgeben sein kann, wie beispielsweise der Kühleinrichtung und das durch diese geförderte Kühlmedium, die ihr thermisches Verhalten zeitlich ändern können und dadurch auch das thermische Verhalten der Batterieanordnung in zeitlich veränderbarer Weise beeinflussen können. Daher ist es sehr vorteilhaft, als Eingangsgröße für ein solches Temperaturmodell mindestens eine solche Zustandsgröße, insbesondere zusätzlich zu der vom Temperatursensor erfassten zweiten Temperatur, zuzuführen. Dies erlaubt eine deutlich genauere Modellierung der Temperaturverhältnisse im Inneren der Batteriezelle und daher auch eine deutlich genauere Ermittlung der ersten Temperatur im Inneren der Batteriezelle.The invention is based on the knowledge that the temperature of a battery cell is also influenced by components or media that are in thermal contact, in particular directly or indirectly, with the battery cell. In order to be able to determine the temperature inside the battery cell as accurately as possible, this temperature being referred to here as the first temperature, it is therefore very advantageous to provide not only a temperature model for the battery cell itself, but also a temperature model of the battery arrangement of which the battery cell is a part. In other words, the temperature model preferably models at least one component of the battery arrangement that is different from the battery cell in addition to the at least one battery cell. This allows a much more precise modeling of the thermal conditions in the immediate vicinity of the battery cell, and in particular also inside the battery cell itself. In addition, the invention is based on the knowledge that the battery cell can also be surrounded by components or media, such as the cooling device and the cooling medium conveyed by it, which can change their thermal behavior over time and can therefore also influence the thermal behavior of the battery arrangement in a time-variable manner. It is therefore very advantageous to supply at least one such state variable as an input variable for such a temperature model, in particular in addition to the second temperature detected by the temperature sensor. This allows a much more precise modeling of the temperature conditions inside the battery cell and therefore also a much more precise determination of the first temperature inside the battery cell.

Bei der Batteriezelle kann es sich zum Beispiel um eine Lithium-Ionen-Zelle handeln. Diese kann Teil eines Batteriemoduls sein, welches nicht nur die Batteriezelle als einzige Batteriezelle aufweist, sondern beispielsweise mehrere Batteriezellen. Die Batterieanordnung kann dabei auch mehrere solcher Batteriemodule mit jeweils mehreren Batteriezellen umfassen. Die Batteriezelle kann ein Zellgehäuse und eine im Zellgehäuse angeordnete Elektrodenschichtanordnung in Form eines Zellwickels, d.h. gewickelter Elektrodenschichten, die durch Separatorschichten voneinander separiert sind, oder in Form eines Elektrodenstapels, d.h. gestapelter Elektrodenschichten, die durch Separatorschichten voneinander separiert sind, aufweisen. Außerdem kann die Zelle zwei Zellpole in Form zweier Zellterminals umfassen. Die Elektrodenschichtanordnung ist zudem über mindestens zwei Ableiterelemente, eines für ein positives Zellpotential und eines für ein negatives Zellpotential, mit den Terminals der Zelle elektrisch leitend verbunden. Zudem kann die Batteriezelle als Pouch-Zelle, prismatische Batteriezelle oder Rundzelle ausgebildet sein. Bei der Batterieanordnung kann es sich zum Beispiel um eine Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug handeln, oder eine Anordnung, welche eine solche Hochvoltbatterie umfasst. Neben der Kühleinrichtung zur Kühlung des Batteriemoduls kann die Batterieanordnung also noch vielzählige weitere Komponenten aufweisen, zum Beispiel kann das Batteriemodul neben der mindestens einen Batteriezelle auch ein Modulgehäuse aufweisen, in welchem die Batteriezelle angeordnet ist, außerdem kann die Batterieanordnung ein Gesamtbatteriegehäuse umfassen, in welchem das Batteriemodul oder optional auch mehrere Batteriemodule angeordnet sind. Außerdem kann sich zwischen dem Batteriemodul und dem Batteriegehäuse zum Beispiel ein thermisches Interfacematerial, zum Beispiel eine Wärmeleitpaste oder Wärmeleitmasse, in ausgehärtetem Zustand befinden, die auch als Gapfiller bezeichnet wird. Zudem kann eine Komponente des Batteriegehäuses, zum Beispiel der Boden und/oder Deckel des Batteriegehäuses, gleichzeitig auch die Kühleinrichtung zur Kühlung des Batteriemoduls bereitstellen. Die Kühleinrichtung kann also als Kühlplatte ausgebildet sein, welche Kühlkanäle umfasst, die von einem Kühlmittel oder Kühlmedium, vorzugsweise einer Kühlflüssigkeit, durchströmbar sind. Diese Kühlkanäle werden im Betrieb der Kühleinrichtung von diesem Kühlmittel durchströmt. Die Kühleinrichtung kann entsprechend in einen Kühlkreislauf eingebunden sein. Zur Förderung des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf, insbesondere zum Zirkulieren dieses Kühlmittels im Kühlkreislauf, kann mindestens eine Pumpe vorgesehen sein. Bezüglich einer ersten Richtung, die bevorzugt in Richtung einer Fahrzeughochachse eines Kraftfahrzeugs, in welchem die Batterieanordnung Anwendung findet, weist, ist unterhalb des Batteriegehäuses beispielsweise noch ein Unterfahrschutz angeordnet.The battery cell can be a lithium-ion cell, for example. This can be part of a battery module that not only has the battery cell as the only battery cell, but for example several battery cells. The battery arrangement can also comprise several such battery modules, each with several battery cells. The battery cell can have a cell housing and an electrode layer arrangement arranged in the cell housing in the form of a cell coil, i.e. wound electrode layers that are separated from one another by separator layers, or in the form of an electrode stack, i.e. stacked electrode layers that are separated from one another by separator layers. In addition, the cell can comprise two cell poles in the form of two cell terminals. The electrode layer arrangement is also electrically connected to the terminals of the cell via at least two conductor elements, one for a positive cell potential and one for a negative cell potential. In addition, the battery cell can be designed as a pouch cell, prismatic battery cell or round cell. The battery arrangement can be, for example, a high-voltage battery for a motor vehicle, or an arrangement which comprises such a high-voltage battery. In addition to the cooling device for cooling the battery module, the battery arrangement can also have numerous other components. For example, in addition to the at least one battery cell, the battery module can also have a module housing in which the battery cell is arranged. In addition, the battery arrangement can comprise an overall battery housing in which the battery module or optionally also several battery modules are arranged. In addition, there can be a thermal interface material between the battery module and the battery housing, for example a thermally conductive paste or thermally conductive compound in a hardened state, which is also referred to as a gap filler. In addition, a component of the battery housing, for example the base and/or cover of the battery housing, can also simultaneously provide the cooling device for cooling the battery module. The cooling device can therefore be designed as a cooling plate which comprises cooling channels through which a coolant or cooling medium, preferably a cooling liquid, can flow. This coolant flows through these cooling channels when the cooling device is in operation. The cooling device can be integrated into a cooling circuit accordingly. At least one pump can be provided to convey the coolant through the cooling circuit, in particular to circulate this coolant in the cooling circuit. With respect to a first direction, which preferably points in the direction of a vertical axis of a motor vehicle in which the battery arrangement is used, an underrun protection device is arranged below the battery housing, for example.

Damit ist also die mindestens eine Batteriezelle von vielzähligen weiteren Komponenten der Batterieanordnung direkt oder indirekt umgeben, die typischerweise aus unterschiedlichen Materialien sind und entsprechend auch unterschiedliche thermische Eigenschaften aufweisen. All diese Komponenten der Batterieanordnung können vorteilhafterweise im Temperaturmodell der Batterieanordnung durch eine geeignete Parametrierung, wie diese später näher erläutert wird, Berücksichtigung finden. Damit kann ein allumfassendes Temperaturmodell bereitgestellt werden, welches die thermischen Verhältnisse der Batterieanordnung besonders genau abbildet. Die Nutzung dieses Temperaturmodells ermöglicht damit vorteilhafterweise eine besonders genaue Ermittlung der ersten Temperatur im Inneren der Batteriezelle. Der mindestens eine Temperatursensor, der an einer bestimmten Stelle des Batteriemoduls außerhalb der Batteriezelle angeordnet ist, kann zum Beispiel durch einen temperaturabhängigen Widerstand bereitgestellt sein. Bevorzugt ist der Temperatursensor an einer Außenseite der Batteriezelle oder der Außenseite einer weiteren Batteriezelle des Batteriemoduls angeordnet, z.B. außen am Zellgehäuse. Das Messsignal des Temperatursensors kann an ein übergeordnetes Steuergerät oder einen Mikrocontroller oder ähnliches übermittelt werden. Ein solches Steuergerät oder Mikrocontroller kann von der Steuereinrichtung bereitgestellt sein beziehungsweise als Teil der Steuereinrichtung aufgefasst werden oder zumindest mit dieser kommunikativ in Verbindung stehen. Darüber hinaus können im Batteriemodul, vor allem wenn dieses mehrere Batteriezellen umfasst, auch mehrere Temperatursensoren vorgesehen sein. Diese können verteilt über die Batteriezellen des Batteriemoduls angeordnet sein, insbesondere außen an den Batteriezellen. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Temperatursensor also an einer Außenseite der Batteriezelle beziehungsweise des Zellgehäuses angeordnet, insbesondere an einer Seite der Batteriezelle, die nicht an der Kühleinrichtung an geordnet ist beziehungsweise über den Gapfiller an die Kühleinrichtung angebunden ist. Beispielsweise kann der mindestens eine Temperatursensor an einer Seite der Batteriezelle angeordnet sein, an welcher auch mindestens ein Zellpol der zwei Zellpole der Batteriezelle angeordnet ist. Die beiden Zellpole der Batteriezelle können im Übrigen an einer gleichen Seite der Batteriezelle angeordnet sein, oder auch auf verschiedenen Seiten der Batteriezelle, zum Beispiel auf gegenüberliegenden Seiten der Batteriezelle.This means that the at least one battery cell is directly or indirectly surrounded by numerous other components of the battery arrangement, which are typically made of different materials and accordingly also have different thermal properties. All of these components of the battery arrangement can advantageously be taken into account in the temperature model of the battery arrangement by means of suitable parameterization, as will be explained in more detail later. This makes it possible to provide an all-encompassing temperature model which depicts the thermal conditions of the battery arrangement particularly precisely. The use of this temperature model therefore advantageously enables a particularly precise determination of the first temperature inside the battery cell. The at least one temperature sensor, which is arranged at a specific point on the battery module outside the battery cell, can be provided, for example, by a temperature-dependent resistor. The temperature sensor is preferably arranged on an outside of the battery cell or the outside of another battery cell of the battery module, e.g. on the outside of the cell housing. The measurement signal of the temperature sensor can be transmitted to a higher-level control unit or a microcontroller or the like. Such a control unit or microcontroller can be provided by the control device or can be understood as part of the control device or at least be communicatively connected to it. In addition, several temperature sensors can also be provided in the battery module, especially if it comprises several battery cells. These can be arranged distributed over the battery cells of the battery module, in particular on the outside of the battery cells. The at least one temperature sensor is therefore particularly preferably arranged on an outside of the battery cell or the cell housing, in particular on a side of the battery cell that is not arranged on the cooling device or is connected to the cooling device via the gap filler. For example, the at least one temperature sensor can be arranged on a side of the battery cell on which at least one of the two cell poles of the battery cell is also arranged. The two cell poles of the battery cell can also be arranged on the same side of the battery cell, or on different sides of the battery cell, for example on opposite sides of the battery cell.

Umfasst das Batteriemodul mehrere Batteriezellen und mehrere Temperatursensoren, so muss nicht notwendigerweise an jeder der Batteriezellen ein jeweiliger Temperatursensor angeordnet sein. Dabei kann das Batteriemodul entsprechend auch Batteriezellen umfassen, an welchen keine Temperatursensoren angeordnet sind. Beispielsweise kann an jeder zweiten Batteriezelle oder jeder dritten Batteriezelle oder jeder vierten Batteriezelle und so weiter ein Temperatursensor angeordnet sein. Dies ist insbesondere in Kombination mit dem Temperaturmodell kein Nachteil, da die Möglichkeit zur Modellierung der Temperaturverhältnisse im Batteriemodul und insgesamt in der gesamten Batterieanordnung die Einsparung zusätzlicher Temperatursensoren ermöglicht. Prinzipiell ist es auch denkbar, nur einen einzigen Temperatursensor für ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen zu verbinden. Allerdings kann gerade bei großen Batteriemodulen die Genauigkeit durch das Vorsehen zusätzlicher Temperatursensoren gesteigert werden.If the battery module comprises several battery cells and several temperature sensors, a temperature sensor does not necessarily have to be arranged on each of the battery cells. The battery module can also comprise battery cells on which no temperature sensors are arranged. For example, a temperature sensor can be arranged on every second battery cell or every third battery cell or every fourth battery cell and so on. This is not a disadvantage, especially in combination with the temperature model, since the possibility of modeling the temperature conditions in the battery module and overall in the entire battery arrangement makes it possible to save on additional temperature sensors. In principle, it is also conceivable to connect just a single temperature sensor for a battery module to several battery cells. However, especially with large battery modules, the accuracy can be increased by providing additional temperature sensors.

Das Temperaturmodell bildet die thermischen Verhältnisse in der Batterieanordnung mathematisch auf Grundlage der physikalischen Zusammenhänge ab. Das Temperaturmodell kann dabei in einem Speicher der Steuereinrichtung abgelegt sein. Weiterhin kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die erste Temperatur im Inneren der Batteriezelle wiederholt zu ermitteln. Mit anderen Worten kann das beschriebene Verfahren wiederholt in jeweiligen aufeinanderfolgenden Zeitschritten durchgeführt werden. Damit kann eine kontinuierliche Temperaturüberwachung der Batteriezelle bereitgestellt werden. Im Zuge dessen können auch die Eingangsgrößen des Temperaturmodells wiederholt erfasst werden. Verschiedene Eingangsgrößen für das Temperaturmodell müssen dabei jedoch nicht gleich häufig erfasst werden.The temperature model mathematically maps the thermal conditions in the battery arrangement based on the physical relationships. The temperature model can be stored in a memory of the control device. Furthermore, the control device can be designed to repeatedly determine the first temperature inside the battery cell. In other words, the method described can be carried out repeatedly in respective successive time steps. This makes it possible to provide continuous temperature monitoring of the battery cell. In the course of this, the input variables of the temperature model can also be recorded repeatedly. However, different input variables for the temperature model do not have to be recorded with the same frequency.

Bei einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung betrifft die mindestens eine Zustandsgröße die mindestens eine Batteriezelle und/oder mindestens eine weitere Batteriezelle der Batterieanordnung. Je nach Betriebsweise der Batteriezelle produziert die Batteriezelle auch selbst mehr oder weniger Wärme, die wiederum zur Erwärmung der Batteriezelle selbst führt. Außerdem wird die mindestens eine Batteriezelle stark durch ihre direkte Umgebung beeinflusst, und daher auch durch die Wärme eventueller Nachbarzellen. Befindet sind die mindestens eine Batteriezelle in einem Zellstapel mit mehreren Batteriezellen, und ist die Zelle z.B. in einem Randbereich des Zellstapels positioniert, so ist die Zelle stärker von der Temperatur in der Umgebung des Zellstapels beeinflusst, und befindet sich die Zelle zwischen anderen Zellen des Zellstapels, z.B. relativ weit in der Mitte des Zellstapels, so ist die Zelle sehr stark von der Wärme der anderen Zellen, insbesondere der Nachbarzellen, beeinflusst. Daher ist es sehr vorteilhaft, als Eingangsgröße für das Temperaturmodell eine Zustandsgröße zu berücksichtigen, die den Zustand der Batteriezelle selbst und/oder mindestens einer weiteren Batteriezelle betrifft. Gerade der Betriebszustand der Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle beeinflusst damit das thermische Verhalten der Batterieanordnung im Allgemeinen und im Speziellen die sich im Inneren der Batteriezelle einstellende Temperatur maßgeblich. Daher ist es sehr vorteilhaft, eine Zustandsgröße der Batteriezelle selbst und/oder der weiteren Batteriezelle zu berücksichtigen. Weiterhin beruht diese Ausgestaltung der Erfindung auf der Erkenntnis, dass es nicht erforderlich ist, die Temperatur im Inneren der Batteriezelle selbst messen zu müssen, um Informationen über das aktuelle thermische Verhalten der Batteriezelle selbst zu erhalten. Hier eignen sich auch vielzählige andere, insbesondere elektrische Größen der Batteriezelle, um den aktuellen Betriebszustand der Batteriezelle zu charakterisieren, und von diesem wiederum auf den aktuellen thermischen Zustand der Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle Rückschlüsse zu ziehen.In a very advantageous embodiment of the invention, the at least one state variable relates to the at least one battery cell and/or at least one other battery cell of the battery arrangement. Depending on the mode of operation of the battery cell, the battery cell itself also produces more or less heat, which in turn leads to the heating of the battery cell itself. In addition, the at least one battery cell is strongly influenced by its immediate surroundings, and therefore also by the heat of any neighboring cells. If the at least one battery cell is in a cell stack with several battery cells, and the cell is positioned, for example, in an edge area of the cell stack, the cell is more strongly influenced by the temperature in the vicinity of the cell stack, and if the cell is located between other cells in the cell stack, for example relatively far in the middle of the cell stack, the cell is very strongly influenced by the heat of the other cells, in particular the neighboring cells. It is therefore very advantageous to take into account a state variable that relates to the state of the battery cell itself and/or at least one other battery cell as an input variable for the temperature model. It is precisely the operating state of the battery cell and/or the further battery cell that significantly influences the thermal behavior of the battery arrangement in general and, in particular, the temperature that develops inside the battery cell. It is therefore very advantageous to take into account a state variable of the battery cell itself and/or the further battery cell. Furthermore, this embodiment of the invention is based on the realization that it is not necessary to measure the temperature inside the battery cell itself in order to obtain information about the current thermal behavior of the battery cell itself. Numerous other, in particular electrical, variables of the battery cell are also suitable here in order to characterize the current operating state of the battery cell, and from this in turn to the current thermal state of the battery cell and/or the other battery cell.

Daher stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die mindestens eine Zustandsgröße, die die Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle betrifft, mindestens eine der folgenden darstellt: Eine durch die Batteriezelle aktuell und/oder der weiteren Batteriezelle erzeugte Verlustleistung, einen aktuellen Zellstrom der mindestens einen Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle, eine aktuelle Zellspannung der mindestens einen Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle und einen aktuellen Ladezustand der mindestens einen Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle. Insbesondere ist es sehr vorteilhaft, bei der Ermittlung der ersten Temperatur im Inneren der Batteriezelle die durch die Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle aktuell erzeugte Verlustleistung zu berücksichtigen. Diese kann als Eingangsgröße direkt in das Temperaturmodell eingehen oder andererseits wiederum erst aus anderen Größen, wie zum Beispiel dem Zellstrom, der Zellspannung und/oder dem Ladezustand der Batteriezelle, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Kennlinie oder eines Kennlinienfeldes, ermittelt werden. Die Verlustleistung der Batteriezelle entspricht mit sehr hoher Genauigkeit der durch die Batteriezelle selbst im Betrieb erzeugten Wärme. Fließt also kein Batteriestrom durch die Batteriezelle, das heißt weder ein Laststrom zur Versorgung eines an die Zelle angeschlossenen Verbrauchers, noch ein Ladestrom zum Laden der Batteriezelle, so wird durch die Batteriezelle selbst keinerlei Wärme aktiv erzeugt. In allen anderen Fällen, in denen von der Batteriezelle ein Laststrom zur Verfügung gestellt wird oder die Batteriezelle durch einen Ladestrom geladen wird, wird aufgrund des Innenwiderstands der Batteriezelle eine gewisse Verlustleistung erzeugt, die nahezu vollständig in Wärme umgewandelt wird. Somit ist es sehr vorteilhaft, zur genauen Beschreibung der Temperaturverhältnisse der Batteriezelle und der Batterieanordnung als Ganzes die aktuell von der Batteriezelle erzeugte Verlustleistung zu berücksichtigen. Gleiches gilt auch für optionale weitere Zellen. Wie bereits erwähnt, ist die Verlustleistung vom aktuellen Zellstrom der Batteriezelle abhängig. Daher ist es sehr vorteilhaft, zum Beispiel zur Ermittlung der Verlustleistung oder als Eingangsgröße für das Temperaturmodell den aktuellen Zellstrom der mindestens einen Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle zu erfassen und in Abhängigkeit von diesem die erste Temperatur zu ermitteln. Ebenso beeinflusst auch die aktuelle Zellspannung der mindestens einen Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle die Verlustleistung. Die aktuelle Zellspannung, und insbesondere die Ruhespannung der Batteriezelle, sind wiederum vom Ladezustand der Batteriezelle abhängig. Therefore, it is a further very advantageous embodiment of the invention if the at least one state variable relating to the battery cell and/or the further battery cell represents at least one of the following: a power loss currently generated by the battery cell and/or the further battery cell, a current cell current of the at least one battery cell and/or the further battery cell, a current cell voltage of the at least one battery cell and/or the further battery cell and a current state of charge of the at least one battery cell and/or the further battery cell. In particular, it is very advantageous to take into account the power loss currently generated by the battery cell and/or the further battery cell when determining the first temperature inside the battery cell. This can be included directly in the temperature model as an input variable or, on the other hand, can be determined from other variables, such as the cell current, the cell voltage and/or the state of charge of the battery cell, if necessary with the aid of a characteristic curve or a characteristic curve field. The power loss of the battery cell corresponds with very high accuracy to the heat generated by the battery cell itself during operation. If no battery current flows through the battery cell, i.e. neither a load current to supply a consumer connected to the cell nor a charging current to charge the battery cell, then no heat is actively generated by the battery cell itself. In all other cases in which a load current is provided by the battery cell or the battery cell is charged by a charging current, a certain power loss is generated due to the internal resistance of the battery cell, which is almost completely converted into heat. It is therefore very advantageous to take into account the power loss currently generated by the battery cell in order to accurately describe the temperature conditions of the battery cell and the battery arrangement as a whole. The same applies to optional additional cells. As already mentioned, the power loss depends on the current cell current of the battery cell. It is therefore very advantageous, for example to determine the power loss or as an input variable for the temperature model, to record the current cell current of the at least one battery cell and/or the other battery cell and to determine the first temperature based on this. The current cell voltage of the at least one battery cell and/or the other battery cell also influences the power loss. The current cell voltage, and in particular the resting voltage of the battery cell, in turn depend on the state of charge of the battery cell.

Diese Größen können zudem auch über ein Kennlinienfeld in Zusammenhang gesetzt werden. Damit ist es auf einfache Weise möglich, auf Basis weniger Messgrößen, die insbesondere ohnehin zur Verfügung stehen, da sie auch zu anderen Zwecken erfasst und überwacht werden, wie der Zellspannung und des Zellstroms, die aktuell durch die Batteriezelle erzeugte Verlustleistung zu ermitteln und in Abhängigkeit von dieser wiederum, insbesondere unter Zuhilfenahme des Temperaturmodells, die erste Temperatur zu bestimmen.These variables can also be related using a characteristic field. This makes it easy to determine the power loss currently generated by the battery cell based on a few measured variables, which are available anyway because they are also recorded and monitored for other purposes, such as cell voltage and cell current, and to determine the first temperature based on this, in particular with the help of the temperature model.

Somit kann die mindestens eine Zustandsgröße eine durch die Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle aktuell erzeugte Verlustleistung darstellen oder es ist in Abhängigkeit von der mindestens einen Zustandsgröße die durch die Batteriezelle und/oder der weiteren Batteriezelle aktuell erzeugte Verlustleistung ermittelbar oder diese wird ermittelt.Thus, the at least one state variable can represent a power loss currently generated by the battery cell and/or the further battery cell or, depending on the at least one state variable, the power loss currently generated by the battery cell and/or the further battery cell can be determined or is determined.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich die mindestens eine Zustandsgröße auf die Kühleinrichtung und stellt mindestens eine der folgenden Zustandsgrößen dar: Eine aktuelle durch die Kühleinrichtung zum Temperieren des Batteriemoduls bereitgestellte Kühl- oder Heizleistung, eine aktuelle dritte Temperatur eines Kühlmittels der Kühleinrichtung, wobei die dritte Temperatur beispielsweise als eine gemittelte Temperatur aufgefasst werden kann, eine aktuelle vierte Temperatur eines Kühlmittels der Kühleinrichtung an einem Eingang der Kühleinrichtung, eine aktuelle fünfte Temperatur eines Kühlmittels der Kühleinrichtung an einem Ausgang der Kühleinrichtung, und ein aktueller Massestrom eines die Kühleinrichtung durchströmenden Kühlmittels.In a further advantageous embodiment of the invention, the at least one state variable relates to the cooling device and represents at least one of the following state variables: a current cooling or heating power provided by the cooling device for controlling the temperature of the battery module, a current third temperature of a coolant of the cooling device, wherein the third temperature can be understood, for example, as an average temperature, a current fourth temperature of a coolant of the cooling device at an inlet of the cooling device, a current fifth temperature of a coolant of the cooling device at an outlet of the cooling device, and a current mass flow of a coolant flowing through the cooling device.

Auch die Kühleinrichtung und ihr aktueller Temperierungszustand beeinflusst die Batterieanordnung im Betrieb der Kühleinrichtung maßgeblich. Daher ist es sehr vorteilhaft, auch Parameter der Kühleinrichtung bei der Ermittlung der ersten Temperatur im Inneren der Batteriezelle zu berücksichtigen. Stellt beispielsweise die Kühleinrichtung aktuell eine sehr hohe Kühlleistung bereit, so kann ein sehr großer Teil der in der Batteriezelle über ihre Verlustleistung selbst erzeugte Wärme schnell und effizient abgeführt werden und trägt damit nicht maßgeblich zur Erwärmung der Batteriezelle selbst bei. Ist die aktuell bereitgestellte Kühlleistung der Kühleinrichtung sehr gering, so erwärmt sich die Batteriezelle aufgrund ihrer erzeugten Verlustleistung bei sonst gleichen Bedingungen deutlich stärker. Damit kann deutlich genauer die erste Temperatur im Inneren der Batteriezelle bestimmt werden, wenn auch eine Information über einen aktuellen Zustand der Kühleinrichtung bei der Ermittlung der ersten Temperatur berücksichtigt wird. Hierbei ist es vor allem vorteilhaft, die aktuell durch die Kühleinrichtung bereitgestellte Kühl- und/oder Heizleistung zu berücksichtigen beziehungsweise zu erfassen oder zu ermitteln. Diese lässt sich insbesondere wiederum aus anderen Größen, insbesondere Messgrößen, bestimmen, zum Beispiel der aktuellen Temperatur des Kühlmittels und des die Kühleinrichtung aktuell durchströmenden Massestroms des Kühlmittels. Ist also die aktuelle Temperatur des Kühlmittels, zum Beispiel die mittlere Temperatur des Kühlmittels, die zum Beispiel durch die dritte Temperatur bereitgestellt sein kann, bekannt, so ist auch der Einfluss dieses Kühlmittels auf die Batteriezelle bekannt und kann somit vorteilhafterweise gemäß dem Temperaturmodell berücksichtigt werden, um die erste Temperatur zu ermitteln. Eine noch genauere Ermittlung der ersten Temperatur ist darüber hinaus möglich, wenn nicht nur zum Beispiel die gemittelte Kühlmitteltemperatur berücksichtigt wird, sondern eine vierte Temperatur an einem Eingang der Kühleinrichtung und eine fünfte Temperatur an einem Ausgang der Kühleinrichtung. Über die Bildung der Temperaturdifferenz kann beispielsweise, insbesondere zusätzlich in Kenntnis des aktuellen Massestroms, ermittelt werden, wie viel Wärme pro Zeiteinheit von der Kühleinrichtung von den Zellen aufgenommen wird, insbesondere gemäß: Q ˙ = m ˙  c  Δ T .

Figure DE102022133914A1_0001
The cooling device and its current temperature state also have a significant influence on the battery arrangement when the cooling device is in operation. It is therefore very advantageous to also take parameters of the cooling device into account when determining the first temperature inside the battery cell. If, for example, the cooling device is currently providing a very high cooling capacity, a very large part of the heat generated in the battery cell itself via its power loss can be dissipated quickly and efficiently and thus does not contribute significantly to the heating of the battery cell itself. If the cooling capacity currently provided by the cooling device is very low, the battery cell heats up significantly more due to the power loss it generates, all other conditions being equal. This means that the first temperature inside the battery cell can be determined much more precisely if information about the current state of the cooling device is also taken into account when determining the first temperature. In this case, it is particularly advantageous to take the current cooling capacity provided by the cooling device into account. The cooling and/or heating performance can be taken into account or recorded or determined. This can in turn be determined from other variables, in particular measured variables, for example the current temperature of the coolant and the mass flow of the coolant currently flowing through the cooling device. If the current temperature of the coolant, for example the average temperature of the coolant, which can be provided by the third temperature, is known, the influence of this coolant on the battery cell is also known and can therefore advantageously be taken into account according to the temperature model in order to determine the first temperature. An even more precise determination of the first temperature is also possible if not only the average coolant temperature is taken into account, for example, but also a fourth temperature at an inlet of the cooling device and a fifth temperature at an outlet of the cooling device. By forming the temperature difference, for example, in particular additionally knowing the current mass flow, it can be determined how much heat per unit of time is absorbed by the cells from the cooling device, in particular according to: Q ˙ = m ˙ c Δ T .
Figure DE102022133914A1_0001

Hierbei bezeichnet Q die zeitliche Ableitung der von der Kühleinrichtung aufgenommenen oder abgegebenen Wärmemenge Q, m den Massestrom des Kühlmittels, c die spezifische Wärmekapazität des Kühlmittels und ΔT die Differenz zwischen der vierten und fünften Temperatur.Here, Q denotes the time derivative of the amount of heat Q absorbed or released by the cooling device, m is the mass flow of the coolant, c is the specific heat capacity of the coolant and ΔT is the difference between the fourth and fifth temperatures.

In gleicher Weise kann hierüber nicht nur im Falle eines Kühlens der Batteriezelle ermittelt werden, wie viel Wärme von der Kühleinrichtung aufgenommen wird, sondern auch im Falle eines Beheizens der Batteriezelle über die Kühleinrichtung, wie viel Wärme an die Batteriezelle abgegeben wird. Die Temperaturen des Kühlmittels, insbesondere die gemittelte Temperatur und/oder die Temperaturen am Ein- und Ausgang der Kühleinrichtung, können darüber hinaus auch über weitere Temperatursensoren gemessen werden. Weiterhin kann für den Fall, dass die Kühlmitteltemperatur am Eingang und Ausgang gemessen wird, angenommen werden, dass sich beispielsweise über die Batteriezellen hinweg beziehungsweise entlang des Kühlmittelpfads ein näherungsweise lineares Temperaturgefälle ergibt. Damit lässt sich beispielsweise ermitteln, welche Temperatur am Ort der betreffenden Batteriezelle vorherrscht und welches Kühlmitteltemperaturgefälle sich entsprechend über die betreffende Batteriezelle hinweg ergibt. Dies ist vor allem vorteilhaft, wenn über die Kühleinrichtung keine gleichmäßige Kühlung aller Batteriezellen bereitgestellt werden kann und beispielsweise manche Batteriezellen stärker gekühlt werden als andere, zum Beispiel aufgrund ihrer Position, die sich zum Beispiel näher am Eingang der Kühleinrichtung oder am Ausgang der Kühleinrichtung befinden kann, wobei das Kühlmittel typischerweise am Eingang der Kühleinrichtung kälter ist als am Ausgang, insbesondere wenn durch die Kühleinrichtung eine Kühlleistung zum Kühlen der Zellen bereitgestellt werden soll. Bei einem homogenen Kühlkonzept, gemäß welchem durch die Kühleinrichtung eine relativ homogene Kühlung aller Zellen bereitgestellt werden kann, kann sich die Berechnung der von einer Zelle an die Kühleinrichtung abgegebenen oder von dieser aufgenommenen Wärmemenge vereinfacht dadurch berechnen lassen, indem angenommen wird, dass von jeder Zelle des Batteriemoduls die gleiche Wärmemenge an die Kühleinrichtung abgegeben wird bzw. von der Kühleinrichtung aufgenommen wird.In the same way, it can be used to determine not only how much heat is absorbed by the cooling device when the battery cell is cooled, but also how much heat is given off to the battery cell when the battery cell is heated via the cooling device. The temperatures of the coolant, in particular the average temperature and/or the temperatures at the inlet and outlet of the cooling device, can also be measured using other temperature sensors. Furthermore, if the coolant temperature is measured at the inlet and outlet, it can be assumed that an approximately linear temperature gradient results, for example, across the battery cells or along the coolant path. This can be used, for example, to determine which temperature prevails at the location of the battery cell in question and which coolant temperature gradient results accordingly across the battery cell in question. This is particularly advantageous if the cooling device cannot provide uniform cooling of all battery cells and, for example, some battery cells are cooled more than others, for example due to their position, which may be closer to the inlet of the cooling device or to the outlet of the cooling device, wherein the coolant is typically colder at the inlet of the cooling device than at the outlet, in particular if the cooling device is intended to provide cooling power for cooling the cells. In a homogeneous cooling concept, according to which the cooling device can provide relatively homogeneous cooling of all cells, the calculation of the amount of heat given off to or absorbed by a cell to the cooling device can be simplified by assuming that the same amount of heat is given off to the cooling device or absorbed by the cooling device by each cell of the battery module.

In diesem Fall muss keine Segmentierung der Kühlmitteltemperatur wie oben erläutert stattfinden. Unter einer Segmentierung ist dabei die segmentweise Betrachtung der Anfangs- und Endtemperatur des Kühlmittels zu Beginn des betreffenden Segments und am Ausgang des entsprechenden Segments zu verstehen, wobei ein jeweiliges Segment einer jeweiligen Batteriezelle des Batteriemoduls zugeordnet sein kann.In this case, no segmentation of the coolant temperature is required as explained above. Segmentation is understood to mean the segment-by-segment consideration of the initial and final temperature of the coolant at the beginning of the relevant segment and at the exit of the corresponding segment, whereby a respective segment can be assigned to a respective battery cell of the battery module.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt die mindestens eine Zustandsgröße eine aktuelle Umgebungstemperatur dar. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass auch die aktuelle Umgebungstemperatur, insbesondere der Batterieanordnung, und vor allem auch des gesamten Kraftfahrzeugs Einfluss auf die aktuelle erste Temperatur im Inneren der Batteriezelle hat. Insbesondere wirkt sich die Umgebungstemperatur auch auf die Effizienz der Kühleinrichtung aus. Somit ist es besonders vorteilhaft, auch die Umgebungstemperatur bei der Ermittlung der ersten Temperatur der Batteriezelle zu berücksichtigen.In a further very advantageous embodiment of the invention, the at least one state variable represents a current ambient temperature. This is based on the knowledge that the current ambient temperature, in particular of the battery arrangement, and above all of the entire motor vehicle, also influences the current first temperature inside the battery cell. In particular, the ambient temperature also affects the efficiency of the cooling device. It is therefore particularly advantageous to also take the ambient temperature into account when determining the first temperature of the battery cell.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt die mindestens eine Zustandsgröße eine aktuelle Geschwindigkeit des die Batterieanordnung umfassenden Kraftfahrzeugs dar. Auch diese wirkt sich wiederum auf das thermische Verhalten der Batterieanordnung selbst aus. Dies ist insbesondere durch die kühlende Wirkung des Fahrtwinds abhängig. Dieser Umgebungseinfluss kann somit ebenfalls Berücksichtigung bei der Ermittlung der ersten Temperatur finden, was eine wiederum umso genauere Ermittlung der ersten Temperatur der Batteriezelle erlaubt.In a further advantageous embodiment of the invention, the at least one state variable represents a current speed of the motor vehicle comprising the battery arrangement. This in turn also affects the thermal behavior of the battery arrangement itself. This is particularly dependent on the cooling effect of the airstream. This environmental influence can therefore also be taken into account when determining the first temperature, which in turn allows the first temperature of the battery cell to be determined even more precisely.

Insgesamt können also mehrere „thermisch aktive“ Einflussfaktoren auf die Temperatur, insbesondere Innentemperatur, der Batteriezelle Berücksichtigung finden, nämlich das thermische Verhalten der Batteriezelle selbst, das thermische Verhalten der Kühleinrichtung und das thermische Verhalten der Umgebung. All diese Einflussfaktoren, die insbesondere ein zeitlich veränderliches thermisches Verhalten zeigen können und je nach Zustand als Wärmequelle oder Wärmesenke fungieren, können damit vorteilhafterweise bei der Ermittlung der ersten Temperatur im Rahmen des Temperaturmodells berücksichtigt werden. Dies erlaubt vorteilhafterweise eine umfassende Beschreibung der thermischen Verhältnisse der Batterieanordnung und eine besonders genaue Ermittlung der ersten Temperatur.Overall, several “thermally active” factors influencing the temperature, especially the internal temperature, of the battery cell can be taken into account, namely the thermal behavior the battery cell itself, the thermal behavior of the cooling device and the thermal behavior of the environment. All of these influencing factors, which can in particular show a thermal behavior that changes over time and act as a heat source or heat sink depending on the state, can thus advantageously be taken into account when determining the first temperature within the framework of the temperature model. This advantageously allows a comprehensive description of the thermal conditions of the battery arrangement and a particularly precise determination of the first temperature.

Die Temperatur im Inneren der Batteriezelle wird jedoch nicht nur ausschließlich von solchen thermisch aktiven Komponenten und Medien beeinflusst, sondern auch von thermisch passiven Komponenten der Batterieanordnung, die aufgrund ihrer jeweiligen Wärmekapazitäten einen reversiblen Wärmeaustausch mit ihrer jeweiligen Umgebung ermöglichen und hierdurch Wärme aufnehmen und wieder abgeben können.However, the temperature inside the battery cell is not only influenced exclusively by such thermally active components and media, but also by thermally passive components of the battery arrangement, which, due to their respective heat capacities, enable a reversible heat exchange with their respective environment and can thus absorb and release heat.

Entsprechend stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Batterieanordnung mindestens eine Komponente aufweist, wobei im Temperaturmodell als Modellparameter mindestens ein die mindestens eine Komponente betreffender Parameter abgelegt ist, insbesondere wobei der Parameter eine spezifische Wärmekapazität der Komponente darstellt, und/oder eine Masse der Komponente darstellt, und/oder einen thermischen Widerstand und/oder eine thermische Leitfähigkeit der Komponente darstellt, wobei die erste Temperatur in Abhängigkeit von dem Modellparameter ermittelt wird. Diese passiven Komponenten können also vorteilhafterweise durch die genannten Modellparameter thermisch charakterisiert werden. Dabei ist der thermische Widerstand indirekt proportional zur thermischen Leitfähigkeit der Komponente, sodass die Kenntnis einer dieser beiden Größen ausreicht. Durch diese Größen kann also beschrieben werden, wie viel Wärme in welcher Situation von der entsprechenden Komponente aufgenommen, wieder abgegeben und wie schnell weitergeleitet werden kann. Sowohl die Thermostatik als auch die Thermodynamik dieser Komponente kann damit allumfassend beschrieben werden. Dies ermöglicht wiederum eine umso genauere Beschreibung und Ermittlung der ersten Temperatur. Die Komponente kann dabei im Allgemeinen eine der Komponenten der Batterieanordnung darstellen, die oben bereits beschrieben wurden. Insbesondere kann jede Komponente der Batterieanordnung durch derartige Parameter im Temperaturmodell beschrieben werden. Die Komponenten können also Teile eines Modulgehäuses des Batteriemoduls sein, ein thermisches Interfacematerial, ein Gesamtbatteriegehäuse, ein Unterfahrschutz, auch Luftdrücken zwischen diesen Komponenten, andere Karosseriebauteile des Kraftfahrzeugs, an welcher die Batterieanordnung angeordnet ist, Komponenten der Kühleinrichtung beziehungsweise Kühleinrichtungen, zum Beispiel der Kühlplatten und so weiter. Zeigen mehrere Komponenten ein ähnliches thermisches Verhalten, können auch mehrere Komponenten zu einer Gesamtkomponente zusammengefasst und zum Beispiel durch eine gleiche Wärmekapazität oder gemittelte spezifische Wärmekapazität, Gesamtmasse und gemittelte thermische Leitfähigkeit beschrieben werden. Dies vereinfacht das Temperaturmodell. Ob Komponenten ein ähnliches thermisches Verhalten aufweisen, kann zum Beispiel experimentell ermittelt werden. Damit können vorteilhafterweise auch alle möglichen passiven Komponenten im Temperaturmodell Berücksichtigung finden. Passive Komponenten stellen insbesondere solche dar, die ihr thermisches Verhalten im Laufe der Zeit nicht ändern. Damit können die entsprechenden Modellparameter, das heißt die Parameter, die diese Komponenten thermisch charakterisieren, als fest vorgegebene Parameter im Temperaturmodell abgelegt sein. Das Temperaturmodell ist damit optimal an eine gegebene Batterieanordnung und ihre Komponenten angepasst.Accordingly, it is a further very advantageous embodiment of the invention if the battery arrangement has at least one component, wherein at least one parameter relating to the at least one component is stored in the temperature model as a model parameter, in particular wherein the parameter represents a specific heat capacity of the component, and/or represents a mass of the component, and/or represents a thermal resistance and/or a thermal conductivity of the component, wherein the first temperature is determined as a function of the model parameter. These passive components can therefore advantageously be thermally characterized by the model parameters mentioned. The thermal resistance is indirectly proportional to the thermal conductivity of the component, so that knowledge of one of these two quantities is sufficient. These quantities can therefore describe how much heat can be absorbed, released again and how quickly the corresponding component can be passed on in which situation. Both the thermostat and the thermodynamics of this component can thus be described comprehensively. This in turn enables an even more precise description and determination of the first temperature. The component can generally represent one of the components of the battery arrangement that have already been described above. In particular, each component of the battery arrangement can be described by such parameters in the temperature model. The components can therefore be parts of a module housing of the battery module, a thermal interface material, an overall battery housing, an underrun protection, also air pressures between these components, other body components of the motor vehicle on which the battery arrangement is arranged, components of the cooling device or cooling devices, for example the cooling plates and so on. If several components show a similar thermal behavior, several components can also be combined to form an overall component and described, for example, by an equal heat capacity or average specific heat capacity, total mass and average thermal conductivity. This simplifies the temperature model. Whether components have a similar thermal behavior can be determined experimentally, for example. This advantageously means that all possible passive components can also be taken into account in the temperature model. Passive components are in particular those that do not change their thermal behavior over time. This means that the corresponding model parameters, i.e. the parameters that characterize these components thermally, can be stored as fixed parameters in the temperature model. The temperature model is thus optimally adapted to a given battery arrangement and its components.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Batterieanordnung mindestens eine Komponente auf, die insbesondere eine der oben bereits genannten Komponenten darstellen kann, wobei eine aktuelle sechste Temperatur der Komponente und/oder ein aktueller der Komponente zugeordneter Wärmestrom in Abhängigkeit von einer siebten Ausgangstemperatur der Komponente ermittelt wird, die in einer vorbestimmten Betriebssituation der Batterieanordnung, insbesondere unmittelbar im Anschluss an eine vorbestimmt lange inaktive Phase der Batterieanordnung, als die Umgebungstemperatur und/oder die zweite Temperatur bestimmt wird. Zum einen ist es besonders vorteilhaft, für diese Komponente ebenfalls eine Temperatur und/oder einen zugeordneten Wärmestrom zu ermitteln. Dadurch kann das thermische Verhalten dieser Komponente und ihr Einfluss auf die Batteriezelle beschrieben werden, insbesondere wiederum im Rahmen des Temperaturmodells. Damit ist es vorteilhafterweise möglich, im Rahmen des Temperaturmodells nicht nur die aktuelle erste Temperatur im Inneren der Batteriezelle zu ermitteln, sondern grundsätzlich auch jede beliebige Temperatur einer jeden beliebigen weiteren Komponente der Batterieanordnung. Hierfür ist lediglich eine Temperatur zur Initialisierung des Temperaturmodells erforderlich. Mit anderen Worten sollte zumindest eine Temperatur zu einem Zeitpunkt an einer bestimmten Stelle innerhalb der Batterieanordnung bekannt sein. Besonders vorteilhaft ist es dabei vor allem, eine siebte Ausgangstemperatur der Komponente in einer bestimmten Betriebsphase der Batterieanordnung, nämlich einer passiven beziehungsweise inaktiven Phase der Batterieanordnung, nach ausreichend langer Standzeit des Kraftfahrzeugs zu verwenden. Mit anderen Worten, hat sich ein Kraftfahrzeug ausreichend lange im Stillstand befunden, ohne dass hierbei die Batterieanordnung im Betrieb war, das heißt auch ohne dass währenddessen ein Ladevorgang zum Laden der Batterieanordnung stattgefunden hat, so befinden sich alle Komponenten der Batterieanordnung in der Regel auf einer gleichen Temperatur, nämlich näherungsweise der Umgebungstemperatur, die dann auch die zweite mittels des Temperatursensors erfassbare Temperatur darstellt. Mit anderen Worten kann sowohl die Umgebungstemperatur, die mittels eines eigenen Temperatursensors zur Erfassung der Umgebungstemperatur erfasst werden kann, und/oder die zweite Temperatur als Ausgangstemperatur für die Komponenten verwendet werden. Diese Temperaturen, das heißt entweder die Umgebungstemperatur oder zusätzlich oder alternativ auch die zweite Temperatur, können dann als Ausgangstemperatur für jede beliebige Komponente der Batterieanordnung, einschließlich der Batteriezelle, verwendet werden. Ausgehend von dieser Ausgangstemperatur kann dann entsprechend über das Temperaturmodell auch die zeitliche Entwicklung der Temperaturen der jeweiligen Komponenten, einschließlich der Batteriezelle, modelliert werden, wenn dann die Batterieanordnung in Betrieb genommen wird. Hierauf basierend können dann den jeweiligen Komponenten zugeordnete Wärmeströme ermittelt werden, die wiederum zu einer Temperaturveränderung der jeweiligen Komponenten, einschließlich der Batteriezelle, führen. Damit können über die Zeit hinweg die Temperatur im Inneren der Batteriezelle sowie auch die Temperaturentwicklung jeder anderen Komponente der Batterieanordnung, sehr genau bestimmt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the battery arrangement has at least one component, which can in particular represent one of the components already mentioned above, wherein a current sixth temperature of the component and/or a current heat flow associated with the component is determined as a function of a seventh initial temperature of the component, which is determined as the ambient temperature and/or the second temperature in a predetermined operating situation of the battery arrangement, in particular immediately after a predetermined long inactive phase of the battery arrangement. On the one hand, it is particularly advantageous to also determine a temperature and/or an associated heat flow for this component. This makes it possible to describe the thermal behavior of this component and its influence on the battery cell, in particular again within the framework of the temperature model. This advantageously makes it possible to determine not only the current first temperature inside the battery cell within the framework of the temperature model, but also in principle any temperature of any other component of the battery arrangement. For this purpose, only one temperature is required to initialize the temperature model. In other words, at least one temperature should be known at a specific point in time within the battery arrangement. It is particularly advantageous to have a seventh initial temperature of the component in a specific operating phase of the battery arrangement, namely a passive or inactive active phase of the battery arrangement, after the motor vehicle has been stationary for a sufficiently long time. In other words, if a motor vehicle has been stationary for a sufficiently long time without the battery arrangement being in operation, i.e. without a charging process having taken place to charge the battery arrangement, all components of the battery arrangement are generally at the same temperature, namely approximately the ambient temperature, which then also represents the second temperature that can be detected by the temperature sensor. In other words, both the ambient temperature, which can be detected by a separate temperature sensor for detecting the ambient temperature, and/or the second temperature can be used as the starting temperature for the components. These temperatures, i.e. either the ambient temperature or additionally or alternatively the second temperature, can then be used as the starting temperature for any component of the battery arrangement, including the battery cell. Based on this starting temperature, the temperature model can then be used to model the temporal development of the temperatures of the respective components, including the battery cell, when the battery arrangement is then put into operation. Based on this, the heat flows associated with the respective components can then be determined, which in turn lead to a change in the temperature of the respective components, including the battery cell. This means that the temperature inside the battery cell as well as the temperature development of every other component in the battery arrangement can be determined very precisely over time.

Dadurch ist es im Allgemeinen nicht nur möglich, als erste Temperatur im Inneren der Batteriezelle nur eine einzige Temperatur, das heißt einen einzigen Temperaturwert, zu bestimmen, sondern auch mehrere. Daher stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn mehrere erste Temperaturen für die Batteriezelle ermittelt werden, die sich jeweils auf unterschiedliche Bereiche innerhalb der Batteriezelle beziehen. Beispielsweise kann eine erste Temperatur für eine Unterseite der Batteriezelle ermittelt werden, insbesondere in Bezug auf die oben definierte erste Richtung, eine Temperatur für einen zentralen Bereich innerhalb der Batteriezelle und eine erste Temperatur für einen oberen Bereich der ersten Batteriezelle. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass eine Temperaturverteilung der Temperatur innerhalb einer Batteriezelle im Betrieb der Batteriezelle in der Regel nicht homogen ist. Allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Temperaturverhältnisse der verschiedenen Bereiche innerhalb der Batteriezelle näherungsweise konstant sind. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, die zur Erwärmung der Batteriezelle im Inneren beitragende oder diese verursachende Gesamtwärmemenge über einen Faktor auf die einzelnen Bereiche aufzuteilen. Dadurch lässt sich die erste Temperatur individuell für jeden dieser Bereiche innerhalb der Batteriezelle separat ermitteln, insbesondere wie zur ersten Temperatur bereits beschrieben.As a result, it is generally not only possible to determine a single temperature, i.e. a single temperature value, as the first temperature inside the battery cell, but also several. Therefore, a further very advantageous embodiment of the invention is when several first temperatures are determined for the battery cell, each of which relates to different areas within the battery cell. For example, a first temperature can be determined for an underside of the battery cell, in particular with respect to the first direction defined above, a temperature for a central area within the battery cell and a first temperature for an upper area of the first battery cell. This is based on the knowledge that a temperature distribution of the temperature within a battery cell is generally not homogeneous when the battery cell is in operation. However, it can be assumed that the temperature conditions of the various areas within the battery cell are approximately constant. This advantageously makes it possible to divide the total amount of heat contributing to or causing the heating of the battery cell inside between the individual areas using a factor. This allows the first temperature to be determined individually for each of these areas within the battery cell, in particular as already described for the first temperature.

Die oben definierte erste Richtung weist wie bereits erwähnt bevorzugt in Richtung der Fahrzeughochachse bezogen auf eine bevorzugte bestimmungsgemäße Einbaulage in einem Kraftfahrzeug. Grundsätzlich sind aber auch beliebig andere Einbaulagen denkbar. Somit kann auch eine seitliche Kühlung der mindestens einen Batteriezelle vorgesehen sein, z.B. durch eine seitlich an der Batteriezelle angeordnete Kühlplatte. Insbesondere kann die Kühleinrichtung eine oder mehrere Kühlplatten oder andere Kühlelemente aufweisen, die in Bezug auf eine bestimmte Einbaulage im Kraftfahrzeug oberhalb der mindestens einen Batteriezelle und/oder unterhalb der mindestens einen Batteriezelle und/oder auf einer oder zwei Seiten der mindestens einen Batteriezelle angeordnet sind, die von einer Oberseite und Unterseite der Batteriezelle verschieden ist. Grundsätzlich ist auch eine allseitige Kühlung der Batteriezelle durch die Kühleinrichtung denkbar. Darüber hinaus kann die Batterieanordnung, insbesondere die Kühleinrichtung auch so ausgestaltet sein, dass das Kühlmittel die Batteriezelle an einer Seite oder an mehreren Seiten oder an allen Seiten der Batteriezelle direkt kontaktiert. Zumindest ein Teil einer den Kühlmittelkanal der Kühleinrichtung begrenzenden Wand ist dann in diesem Fall durch die eine oder mehrere bzw. alle Seiten des Zellgehäuses der Batteriezelle selbst bereitgestellt. Hierdurch kann die durch das Kühlmittel bewirkte Kühlung oder Heizung direkt auf die Zelle wirken und der sich daraus ergebende Wärmestrom zwischen der Batteriezelle und der Kühleinrichtung kann damit auch einfacher modelliert werden.As already mentioned, the first direction defined above preferably points in the direction of the vehicle's vertical axis in relation to a preferred intended installation position in a motor vehicle. In principle, however, any other installation positions are also conceivable. Thus, lateral cooling of the at least one battery cell can also be provided, e.g. by a cooling plate arranged on the side of the battery cell. In particular, the cooling device can have one or more cooling plates or other cooling elements which, with respect to a specific installation position in the motor vehicle, are arranged above the at least one battery cell and/or below the at least one battery cell and/or on one or two sides of the at least one battery cell, which are different from a top and bottom of the battery cell. In principle, all-round cooling of the battery cell by the cooling device is also conceivable. In addition, the battery arrangement, in particular the cooling device, can also be designed such that the coolant directly contacts the battery cell on one side or on several sides or on all sides of the battery cell. At least part of a wall delimiting the coolant channel of the cooling device is then provided in this case by one or more or all sides of the cell housing of the battery cell itself. This allows the cooling or heating caused by the coolant to act directly on the cell and the resulting heat flow between the battery cell and the cooling device can also be modeled more easily.

Da sich auf Grundlage des Temperaturmodells für die Batterieanordnung wie oben beschrieben nicht nur die Temperatur der Batteriezelle selbst, insbesondere im Inneren der Batteriezelle, bestimmen lässt, sondern grundsätzlich auch für jede andere Komponente außerhalb der Batteriezelle, so ist es vorteilhafterweise möglich, auf Grundlage des Temperaturmodells und der in diesem Zusammenhang ermittelten Temperaturen der anderen Komponenten auch eine Plausibilisierung, zum Beispiel der mittels des Temperatursensors erfassten zweiten Temperatur, durchzuführen. Dabei stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Steuereinrichtung die ermittelte erste Temperatur und/oder die gemessene zweite Temperatur mit einem Referenztemperaturbereich vergleicht und im Falle einer vorbestimmten Abweichung ein Signal erzeugt. Der Referenztemperaturbereich kann zum Beispiel auf Grundlage des Temperaturmodells wie oben beschrieben ermittelt werden. Mit anderen Worten kann die Steuereinrichtung zum Beispiel an der Stelle, an welcher der Temperatursensor positioniert ist, eine entsprechende Temperatur ermitteln und diese mit der vom Temperatursensor gemessenen Temperatur vergleichen. Somit können zum Beispiel einfacher „Ausreißer“ detektiert werden, temporäre Fehlmessungen des Temperatursensors, oder beispielsweise lässt sich hierdurch auch feststellen, wenn der Temperatursensor grundsätzlich ungünstig positioniert ist, zum Beispiel in zu geringer räumlichen Nähe zu einer Stromschiene, die sehr viel Hitze erzeugt, sodass die vom Temperatursensor gemessene Temperatur stark verfälscht ist. Eine solche Plausibilisierung lässt sich zudem auch nutzen, um ein Wegdriften der Werte über die Zeit zu erkennen. Entsprechend ist es also vorteilhaft, eine entsprechende Überwachungsfunktion vorzusehen, die die Temperaturmodell- und Temperatursensorwerte plausibilisiert und gegebenenfalls als ungültig markiert. Bei hoher Belastung zum Beispiel während eines dynamischen Fahrens des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines starken Leistungsabrufs aus dem Batteriemodul beziehungsweise der Batterieanordnung, einer hohen Kühlleistung und so weiter, ist es vorteilhaft, über die Zeit eine größere Abweichung zuzulassen und als noch plausibel einzustufen, als zum Beispiel bei konstantem Ladestrom oder konstanter oder geringer Kühlleistung oder während des Parkens oder im Allgemeinen in relativ homogenen Belastungszuständen der Zelle. Die vorbestimmte Abweichung kann entsprechend auch in Abhängigkeit von der aktuellen Betriebssituation der Batteriezelle beziehungsweise der Batterieanordnung abhängig gewählt sein. Tritt eine vorbestimmt große Abweichung auf beziehungsweise wird diese überschritten, kann die Steuereinrichtung ein entsprechendes Signal erzeugen. Dieses kann vielfältige Funktionen erfüllen beziehungsweise auslösen. Beispielsweise kann dies einen Eintrag in einen Fehlerspeicher erzeugen, eine Warnung an ein übergeordnetes Steuergerät ausgeben, zu einer verstärkten Ansteuerung der Kühleinrichtung führen und so weiter.Since, based on the temperature model for the battery arrangement as described above, not only the temperature of the battery cell itself, in particular inside the battery cell, can be determined, but also in principle for every other component outside the battery cell, it is advantageously possible to carry out a plausibility check, for example of the second temperature detected by means of the temperature sensor, based on the temperature model and the temperatures of the other components determined in this context. In this case, it represents a further very advantageous embodiment of the invention if the control device compares the determined first temperature and/or the measured second temperature with a reference temperature range. and generates a signal in the event of a predetermined deviation. The reference temperature range can, for example, be determined on the basis of the temperature model as described above. In other words, the control device can, for example, determine a corresponding temperature at the point at which the temperature sensor is positioned and compare this with the temperature measured by the temperature sensor. This makes it easier to detect “outliers”, temporary incorrect measurements by the temperature sensor, or it can also be determined if the temperature sensor is fundamentally unfavorably positioned, for example in too close proximity to a power rail that generates a lot of heat, so that the temperature measured by the temperature sensor is greatly distorted. Such a plausibility check can also be used to detect any drift in the values over time. Accordingly, it is advantageous to provide a corresponding monitoring function that checks the plausibility of the temperature model and temperature sensor values and, if necessary, marks them as invalid. In the case of high loads, for example during dynamic driving of the motor vehicle or a high power demand from the battery module or the battery arrangement, a high cooling capacity and so on, it is advantageous to allow a larger deviation over time and to classify it as still plausible than, for example, with a constant charging current or constant or low cooling capacity or during parking or generally in relatively homogeneous load conditions of the cell. The predetermined deviation can also be selected depending on the current operating situation of the battery cell or the battery arrangement. If a predetermined large deviation occurs or is exceeded, the control device can generate a corresponding signal. This can fulfill or trigger a variety of functions. For example, it can generate an entry in an error memory, issue a warning to a higher-level control unit, lead to increased control of the cooling device and so on.

Insgesamt ermöglicht die Verwendung des beschriebenen Temperaturmodells die Bereitstellung genauerer Informationen über die Temperatur in der Zelle und damit eine verbesserte Bestimmung des Zustands der Zelle, insbesondere ihres aktuellen Ladezustands (State of Charge, SOC), ihres inneren Widerstands, ihrer Kapazität, und verbessert damit die Leistungsfähigkeit der Zelle mit Auswirkung auf Ladezeiten, Fahrperformance und Zellalterung. Durch die optimierte Ansteuerung der Kühlung beziehungsweise des Heizens der Batterie kann die Reichweite erhöht werden.Overall, the use of the described temperature model enables the provision of more precise information about the temperature in the cell and thus an improved determination of the state of the cell, in particular its current state of charge (SOC), its internal resistance, its capacity, and thus improves the performance of the cell with an impact on charging times, driving performance and cell aging. The range can be increased by optimizing the control of the cooling or heating of the battery.

Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.For use cases or application situations that may arise during the method and which are not explicitly described here, it may be provided that, in accordance with the method, an error message and/or a request to enter user feedback is issued and/or a default setting and/or a predetermined initial state is set.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder einer seiner Ausführungsformen auszuführen.Furthermore, the invention also relates to a control device for a motor vehicle, which is designed to carry out a method according to the invention or one of its embodiments.

Darüber hinaus soll auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung als zur Erfindung gehörend angesehen werden. Dabei kann das Kraftfahrzeug auch die Batterieanordnung umfassen.In addition, a motor vehicle with such a control device should also be considered to be part of the invention. The motor vehicle can also include the battery arrangement.

Die Steuereinrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Eine Prozessorschaltung der Prozessoreinrichtung kann z.B. zumindest eine Schaltungsplatine und/oder zumindest ein SoC (System on Chip) aufweisen.The control device can have a data processing device or a processor device that is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the processor device can have program code that is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor device. A processor circuit of the processor device can, for example, have at least one circuit board and/or at least one SoC (System on Chip).

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the control device according to the invention, which have features as have already been described in connection with the further developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding further developments of the control device according to the invention are not described again here.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Als eine weitere Lösung umfasst die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer oder einen Computerverbund diesen veranlassen, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Das Speichermedium kann z.B. zumindest teilweise als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher (z.B. als eine Flash-Speicher und/oder als SSD - solid state drive) und/oder zumindest teilweise als ein flüchtiger Datenspeicher (z.B. als ein RAM - random access memory) ausgestaltet sein. Das Speichermedium kann aber auch beispielsweise als sogenannter Appstore-Server im Internet betrieben sein. Durch den Computer oder Computerverbund kann eine Prozessorschaltung mit zumindest einem Mikroprozessor bereitgestellt sein. Die Befehle können als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z.B. C) bereitgestellt sein.As a further solution, the invention also comprises a computer-readable storage medium comprising instructions which, when executed by a computer or a computer network, cause the computer or computer network to carry out an embodiment of the method according to the invention. The storage medium can, for example, be at least partially designed as a non-volatile data storage (e.g. as a flash memory and/or as an SSD - solid state drive) and/or at least partially as a volatile data storage (e.g. as a RAM - random access memory). The storage medium can also be operated, for example, as a so-called app store server on the Internet. The computer or computer network can provide a processor circuit with at least one microprocessor. The commands can be provided as binary code or assembler and/or as source code of a programming language (e.g. C).

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes combinations of the features of the described embodiments. The invention therefore also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments have not been described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung und einer Steuereinrichtung zum Ermitteln einer Temperatur einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 2 eine schematische Darstellung der Batterieanordnung aus 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Exemplary embodiments of the invention are described below.
  • 1 a schematic representation of a motor vehicle with a battery arrangement and a control device for determining a temperature of a battery cell according to an embodiment of the invention; and
  • 2 a schematic representation of the battery arrangement 1 according to an embodiment of the invention.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the components of the embodiments described each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and which also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure should also include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by other features of the invention already described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, identical reference symbols designate functionally identical elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Batterieanordnung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Darüber hinaus weist das Kraftfahrzeug 10 noch eine Steuereinrichtung 14 zur Ermittlung einer ersten Temperatur T1 in einem Inneren einer Batteriezelle 16 der Batterieanordnung 12 auf. Die Steuereinrichtung 14 kann ein Batteriesteuergerät darstellen. Um diese erste Temperatur T1 im Inneren der Batteriezelle 16 zu ermitteln, verwendet die Steuereinrichtung 14 ein in ihrem Speicher 18 abgelegtes Temperaturmodell M der Batterieanordnung 12. Dieses Temperaturmodell M modelliert die thermischen Eigenschaften und das thermische Verhalten der Batterieanordnung 12 mathematisch. Zur Ermittlung der ersten Temperatur T1 nutzt dieses Modell M1 Eingangsparameter E1, E2, von denen zumindest einer eine mittels eines Temperatursensors 20 an einer bestimmten Stelle außerhalb der Batteriezelle 16, vorzugsweise an der Batteriezelle 16 selbst, erfasste zweite Temperatur T2 darstellt, sowie ein weiterer mindestens eine Zustandsgröße Z. Diese Zustandsgröße Z stellt dabei eine ein thermisches Verhalten der Batterieanordnung 12 beeinflussende und zeitlich veränderbare Zustandsgröße Z dar, die einer thermischen Komponente oder einem thermischen Medium zugeordnet ist, welches also zumindest thermisch mit der Batteriezelle 16 direkt oder indirekt in Kontakt steht. Bei dieser Komponente beziehungsweise dem Medium handelt es sich dabei entweder um einen Bestandteil der Batterieanordnung 12 oder einer Umgebung 22 des Kraftfahrzeugs 10. Bevorzugt werden als solche Zustandsgrößen Z eine Umgebungstemperatur TU der Umgebung 22 sowie auch eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeugs 10 als Eingangsgrößen für das Modell M berücksichtigt. Weitere vorteilhafte Eingangsgrößen und Modellparameter des Temperaturmodells M werden nachfolgend näher erläutert, insbesondere im Zusammenhang mit einer näheren Beschreibung des Aufbaus der Batterieanordnung 12. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle 10 with a battery arrangement 12 according to an embodiment of the invention. In addition, the motor vehicle 10 also has a control device 14 for determining a first temperature T1 in the interior of a battery cell 16 of the battery arrangement 12. The control device 14 can represent a battery control unit. In order to determine this first temperature T1 in the interior of the battery cell 16, the control device 14 uses a temperature model M of the battery arrangement 12 stored in its memory 18. This temperature model M mathematically models the thermal properties and the thermal behavior of the battery arrangement 12. To determine the first temperature T1, this model M1 uses input parameters E1, E2, of which at least one represents a second temperature T2 detected by means of a temperature sensor 20 at a specific location outside the battery cell 16, preferably on the battery cell 16 itself, and another at least one state variable Z. This state variable Z represents a state variable Z that influences a thermal behavior of the battery arrangement 12 and is variable over time, which is assigned to a thermal component or a thermal medium, which is therefore at least thermally in direct or indirect contact with the battery cell 16. This component or medium is either a component of the battery arrangement 12 or an environment 22 of the motor vehicle 10. Preferably, an ambient temperature TU of the environment 22 and also a current vehicle speed v of the vehicle 10 are taken into account as such state variables Z as input variables for the model M. Further advantageous input variables and model parameters of the temperature model M are explained in more detail below, in particular in connection with a more detailed description of the structure of the battery arrangement 12.

Hierzu zeigt 2 eine schematische Darstellung einer Batterieanordnung 12 für ein Kraftfahrzeug 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Batterieanordnung 12 umfasst dabei zumindest ein Batteriemodul 24, welches mindestens eine Batteriezelle 16 umfasst. Insbesondere umfasst das Batteriemodul 24 vorzugsweise mehrere Batteriezellen 16, die in einer Stapelrichtung, zum Beispiel der hier dargestellten Y-Richtung, nebeneinander angeordnet sein können. Die Batterieanordnung 12 kann darüber hinaus auch mehrere solcher Batteriemodule 24 umfassen. Jede Batteriezelle 16 weist dabei ein Zellgehäuse 17 und zwei Zellpole 26 auf. Diese können über Zellverbinder 28 elektrisch miteinander verschaltet sein. Die Zellverbinder 28 können auch als Stromschienen 28 bezeichnet werden. In diesem Beispiel sind die Batteriezellen 16 so ausgeführt, dass ihre Zellpole 26 an gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. In diesem Beispiel weist die Batteriezelle 16 also eine erste Seite 16a auf, an welcher ein Zellpol 26 angeordnet ist, und eine weitere Seite 16b, die der ersten Seite 16a bezüglich der dargestellten x-Richtung gegenüberliegt, und an welcher der zweite Zellpol 26 der Zelle 16 angeordnet ist. Außerdem weist die Batteriezelle 16 eine dritte Seite 16c auf, die ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als Oberseite bezeichnet werden kann, sowie eine gegenüberliegende vierte Seite 16d, die auch als Unterseite bezeichnet werden kann. Die dargestellte z-Richtung weist bevorzugt in Richtung der Fahrzeughochachse bezogen auf eine bevorzugte bestimmungsgemäße Einbaulage in einem Kraftfahrzeug. Grundsätzlich sind aber auch beliebig andere Einbaulagen denkbar.This is shown by 2 a schematic representation of a battery arrangement 12 for a motor vehicle 10 according to an embodiment of the invention. This battery arrangement 12 comprises at least one battery module 24, which comprises at least one battery cell 16. In particular, the battery module 24 preferably comprises a plurality of battery cells 16, which can be arranged next to one another in a stacking direction, for example the Y direction shown here. The battery arrangement 12 can also comprise a plurality of such battery modules 24. Each battery cell 16 has a cell housing 17 and two cell poles 26. These can be electrically connected to one another via cell connectors 28. The cell connectors 28 can also be referred to as busbars 28. In this example, the battery cells 16 are designed such that their cell poles 26 are arranged on opposite sides. In this example, the battery cell 16 has a first side 16a, on which a cell pole 26 is arranged, and a further side 16b, which is opposite the first side 16a with respect to the illustrated x-direction, and on which the second cell pole 26 of the cell 16 is arranged. In addition, the Battery cell 16 has a third side 16c, which can also be referred to as the top side without restricting generality, and an opposite fourth side 16d, which can also be referred to as the bottom side. The z-direction shown preferably points in the direction of the vehicle's vertical axis in relation to a preferred intended installation position in a motor vehicle. In principle, however, any other installation positions are also conceivable.

Die Ober- und Unterseite 16c, 16d sind im vorliegenden Beispiel jeweils an eine Kühleinrichtung, insbesondere eine obere Kühlplatte 28 und eine untere Kühlplatte 30, angebunden. In diesem Beispiel weist das Batteriemodul 24 ein Modulgehäuse 32 auf. Das Modulgehäuse 32 umfasst zum Beispiel einen oberen Modulrahmen 32a, einen unteren Modulrahmen 32b und ein Seitenblech 32c. Auf der in x-Richtung gegenüberliegenden Seite kann ebenfalls ein weiteres Seitenblech 32c angeordnet sein, welches vorliegend jedoch nicht dargestellt ist. Außerdem kann der andere Zellpol 26 ebenfalls über Stromschienen 28 mit weiteren Zellpolen benachbarter Zellen elektrisch verschaltet sein. Die Batteriezellen 16, die in dem Modulrahmen beziehungsweise Modulgehäuse 32 angeordnet sind, können mit ihren Zellgehäusen 17 an dem Modulrahmen 32, zum Beispiel wie hier für den unteren Modulrahmen 32b und den oberen Modulrahmen 32a dargestellt, über ein Füllmaterial 34 angebunden sein, insbesondere thermisch und/oder mechanisch angebunden. Bei dem Füllmaterial 34 kann es sich zum Beispiel um einen Gapfiller beziehungsweise ein thermisches Interfacematerial handeln und/oder einen Klebstoff. Das Batteriemodul 24 ist wiederum an die obere Kühlplatte 28 einerseits und an die untere Kühlplatte 30 andererseits angebunden, und zwar über ein thermisches Interfacematerial 36, welches auch als Gapfiller bezeichnet wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann sich zwischen der unteren Kühlplatte 30 und dem unteren Modulrahmenteil 32b noch ein Batteriegehäuseteil, das auch als Batterierahmenteil bezeichnet werden kann, befinden. In diesem Fall wäre es bevorzugt, dass dieses über eine Klebeschicht an die untere Kühlplatte 30 angebunden ist und auf der anderen Seite über den Gapfiller 36 an das untere Modulrahmenteil 32b angebunden ist. Gleiches kann auch für die obere Kühlplatte 28 gelten, d.h. zwischen dieser und dem oberen Modulrahmenteil 32a kann sich ein oberes Batteriegehäuseteil befinden, dass über eine weitere, obere Klebeschicht an die obere Kühlplatte 28 angebunden ist und über die obere Gapfillerschicht 36 an den oberen Modulrahmen 32a angebunden ist.In the present example, the top and bottom sides 16c, 16d are each connected to a cooling device, in particular an upper cooling plate 28 and a lower cooling plate 30. In this example, the battery module 24 has a module housing 32. The module housing 32 comprises, for example, an upper module frame 32a, a lower module frame 32b and a side plate 32c. On the opposite side in the x direction, a further side plate 32c can also be arranged, which is not shown here, however. In addition, the other cell pole 26 can also be electrically connected to other cell poles of neighboring cells via busbars 28. The battery cells 16, which are arranged in the module frame or module housing 32, can be connected with their cell housings 17 to the module frame 32, for example as shown here for the lower module frame 32b and the upper module frame 32a, via a filling material 34, in particular thermally and/or mechanically connected. The filling material 34 can be, for example, a gap filler or a thermal interface material and/or an adhesive. The battery module 24 is in turn connected to the upper cooling plate 28 on the one hand and to the lower cooling plate 30 on the other hand, namely via a thermal interface material 36, which is also referred to as a gap filler. According to a further embodiment, a battery housing part, which can also be referred to as a battery frame part, can be located between the lower cooling plate 30 and the lower module frame part 32b. In this case, it would be preferred for this to be connected to the lower cooling plate 30 via an adhesive layer and on the other side to be connected to the lower module frame part 32b via the gap filler 36. The same can also apply to the upper cooling plate 28, i.e. between this and the upper module frame part 32a there can be an upper battery housing part which is connected to the upper cooling plate 28 via a further, upper adhesive layer and is connected to the upper module frame 32a via the upper gap filler layer 36.

Auch das Seitenblech 32c ist über diesen Gapfiller 36, insbesondere über die jeweiligen Gapfillerschichten 36, jeweils an die obere Platte 28 bzw. an das obere Batteriegehäuseteil als auch an die untere Kühlplatte 30 bzw. an das untere Batteriegehäuseteil angebunden. An dieses Seitenblech 32c ist wiederum einer der Pole 26 thermisch angebunden, zum Beispiel ebenfalls über ein elektrisch isolierendes thermisches Interfacematerial, vorzugsweise in Form eines Gappads 38. Weiterhin sind die Kühlplatten 28, 30 so ausgebildet, dass diese jeweils einen Kühlkanal 28a, 30a umfassen, welche von einem Kühlmittel 40 durchströmbar ist und im Betrieb durchströmt wird. Die Batterieanordnung 12 kann zudem mehrere solcher Batteriemodule 24 aufweisen. Diese können beispielsweise in beziehungsweise entgegen x-Richtung nebeneinander angeordnet sein. Unterhalb der unteren Kühlplatte 30 ist zudem ein Batterieschlagschutz 42, zum Beispiel ein Unterfahrschutz des Kraftfahrzeugs 10, angeordnet. Dieser Schlagschutz 42 kann an einer Karosseriekomponente des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein und/oder am Rahmen 44 eines Batteriegehäuses 46 der Batterieanordnung 12. In diesem Batteriegehäuse 46 sind vorliegend das Batteriemodul 24 sowie die optionalen weiteren Batteriemodule 24 angeordnet. Der Boden des Batteriegehäuses 46 kann zum Beispiel durch die untere Kühlplatte 30 bereitgestellt sein und ein Deckel des Batteriegehäuses durch die obere Kühlplatte 28.Grunsätzlich ist aber auch eine andere Ausbildung der Kühleinrichtung denkbar. Die in 2 dargestellte Anordnung von Zelle 16 bzw. Batteriemodul 24 und den daran angeordneten Kühlplatten 28, 30 kann z.B. je nach Bauraum auch um 90° gedreht verbaut werden.The side plate 32c is also connected via this gap filler 36, in particular via the respective gap filler layers 36, to the upper plate 28 or to the upper battery housing part as well as to the lower cooling plate 30 or to the lower battery housing part. One of the poles 26 is in turn thermally connected to this side plate 32c, for example also via an electrically insulating thermal interface material, preferably in the form of a gap pad 38. Furthermore, the cooling plates 28, 30 are designed such that they each comprise a cooling channel 28a, 30a through which a coolant 40 can flow and through which it flows during operation. The battery arrangement 12 can also have several such battery modules 24. These can be arranged next to one another, for example in or against the x direction. A battery impact protection 42, for example an underrun protection of the motor vehicle 10, is also arranged below the lower cooling plate 30. This impact protection 42 can be arranged on a body component of the motor vehicle 10 and/or on the frame 44 of a battery housing 46 of the battery arrangement 12. In this battery housing 46, the battery module 24 and the optional additional battery modules 24 are arranged. The bottom of the battery housing 46 can be provided, for example, by the lower cooling plate 30 and a cover of the battery housing by the upper cooling plate 28. In principle, however, another design of the cooling device is also conceivable. The 2 The arrangement shown of cell 16 or battery module 24 and the cooling plates 28, 30 arranged thereon can, for example, also be installed rotated by 90° depending on the installation space.

Das Batteriegehäuse 46 ist wiederum an den Fahrzeugrohbau 48 des Kraftfahrzeugs 10 angebunden beziehungsweise an diesem befestigt, zum Beispiel an diesem verschraubt. Zudem ist die beschriebene Batterieanordnung 12 an Umgebungseinflüsse 50 der Umgebung 22 thermisch gekoppelt, die durch die bereits erwähnte Umgebungstemperatur TU sowie die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v gegeben sind. Diese können mittels Sensoren des Kraftfahrzeugs 10 erfasst werden und der Steuereinrichtung 14 zur Ermittlung der ersten Temperatur T1 zur Verfügung gestellt werden.The battery housing 46 is in turn connected to the vehicle body 48 of the motor vehicle 10 or is attached to it, for example screwed to it. In addition, the described battery arrangement 12 is thermally coupled to environmental influences 50 of the environment 22, which are given by the aforementioned ambient temperature TU and the vehicle speed v. These can be detected by means of sensors of the motor vehicle 10 and made available to the control device 14 for determining the first temperature T1.

Vorliegend soll nun also die erste Temperatur T1 im Inneren 52 der Batteriezelle 16 bestimmt werden. Das Innere 52 der Batteriezelle 16 ist in mehrere Bereiche untergliedert. Vorliegend ist das Innere 52 in einen unteren Bereich 52a, einen Zentralbereich 52b und einen oberen Bereich 52c unterteilt, der insbesondere die Ecken der Zelle 16 im Inneren 52 umfasst. Der obere Bereich kann aber auch anders definiert sein, wie für den zweiten oberen Bereich 52c' illustriert. Außerdem ist noch ein weiterer Teilbereich 52d vorgesehen, der sich auf den Zellwickel bzw. im Allgemeinen die Elektrodenschichtanordnung im Inneren des Zellgehäuses 17 bezieht. Die entsprechenden Bereiche 52a, 52b, 52c bzw. 52c' und 52d sind zu Veranschaulichungszwecken durch gestrichelte Linien separiert. Dabei ist es nun vorteilhafterweise möglich, dass die Steuereinrichtung 14 für jeden dieser Bereiche 52a, 52b, 52c bzw. 52c' und 52d eine entsprechend zugeordnete erste Temperatur T1a, T1 b, T1c bzw. T1c' und T1d ermittelt. Es kann aber auch für alle Bereiche 52a, 52b, 52c bzw. 52c' und 52d eine gemeinsame gemittelte Temperatur als erste Temperatur T1 ermittelt werden. Bei der Ermittlung einer jeweiligen Temperatur T1a, T1 b, T1c bzw. T1c' und T1d für die jeweiligen Bereiche 52a, 52b, 52c bzw. 52c' kann der Temperaturverteilung innerhalb der Zelle 16 eine bestimmte Verhältnismäßigkeit zugrunde gelegt werden. Dies erlaubt es beispielsweise, einen Wärmeeintrag in die Zelle 16 beziehungsweise die in der Zelle 16 erzeugte Verlustleistung gemäß einem bestimmten Faktor auf die einzelnen Bereiche 52a, 52b, 52c bzw. 52c' und 52d aufzuteilen. Darüber hinaus ermöglicht eine weitere Aufteilung in die einzelnen Bereiche 52a, 52b, 52c bzw. 52c' und 52d auch die Modellierung einer Erwärmung von außen nach innen bzw. in die umgekehrte Richtung.In the present case, the first temperature T1 in the interior 52 of the battery cell 16 is to be determined. The interior 52 of the battery cell 16 is divided into several areas. In the present case, the interior 52 is divided into a lower area 52a, a central area 52b and an upper area 52c, which in particular includes the corners of the cell 16 in the interior 52. The upper area can also be defined differently, as illustrated for the second upper area 52c'. In addition, a further sub-area 52d is provided, which relates to the cell winding or, in general, the electrode layer arrangement in the interior of the cell housing 17. The corresponding areas 52a, 52b, 52c or 52c' and 52d are designated by dashed lines. It is now advantageously possible for the control device 14 to determine a correspondingly assigned first temperature T1a, T1 b, T1c or T1c' and T1d for each of these areas 52a, 52b, 52c or 52c' and 52d. However, a common average temperature can also be determined as the first temperature T1 for all areas 52a, 52b, 52c or 52c' and 52d. When determining a respective temperature T1a, T1 b, T1c or T1c' and T1d for the respective areas 52a, 52b, 52c or 52c', the temperature distribution within the cell 16 can be based on a certain proportionality. This allows, for example, a heat input into the cell 16 or the power loss generated in the cell 16 to be divided into the individual areas 52a, 52b, 52c or 52c' and 52d according to a certain factor. In addition, a further division into the individual areas 52a, 52b, 52c or 52c' and 52d also enables the modeling of heating from the outside to the inside or in the opposite direction.

Durch das bereits erwähnte Temperaturmodell M kann das thermische Verhalten der Batterieanordnung 12 in ihrer Gesamtheit mathematisch modelliert werden. Dabei ist es beispielsweise vorteilhaft, zunächst zwischen aktiven und passiven thermischen Komponenten zu unterscheiden. Aktive thermische Komponenten oder Medien stellen solche dar, die aktiv Wärme erzeugen können oder eine bestimmte Kühlleistung zur Verfügung stellen können. Im vorliegenden Fall sind dies die Zelle 16 selbst, die Kühlplatten 28, 30, sowie die Umgebungseinflussfaktoren 50. Diese Komponenten beziehungsweise Einflussfaktoren können zeitlich ihr Temperaturverhalten ändern. Daher ist es sehr vorteilhaft, diese Größen durch eine entsprechende Zustandsgröße Z zu beschreiben, die regelmäßig beziehungsweise fortwährend erfasst werden kann und dem Modell M als Eingangsgrößen E1, E2 zur Verfügung gestellt werden kann. Beispielsweise ist es vorteilhaft, als solche Eingangsgröße E1, E2 die durch die Zelle 16 erzeugte Verlustleistung zu ermitteln und dem Modell M zur Ermittlung der ersten Temperatur T1 zuzuführen. Die Verlustleistung lässt sich wiederum auf Basis elektrischer Größen der Zelle 16 ermitteln, zum Beispiel auf Grundlage der Zellspannung und/oder des Zellstroms oder anderer Zustandsgrößen der Zelle 16, zum Beispiel auf Grundlage des aktuellen Ladezustands.The thermal behavior of the battery arrangement 12 in its entirety can be mathematically modeled using the temperature model M already mentioned. In this case, it is advantageous, for example, to first distinguish between active and passive thermal components. Active thermal components or media are those that can actively generate heat or provide a certain cooling capacity. In the present case, these are the cell 16 itself, the cooling plates 28, 30, and the environmental influencing factors 50. These components or influencing factors can change their temperature behavior over time. It is therefore very advantageous to describe these variables using a corresponding state variable Z, which can be recorded regularly or continuously and made available to the model M as input variables E1, E2. For example, it is advantageous to determine the power loss generated by the cell 16 as such input variables E1, E2 and to feed this to the model M to determine the first temperature T1. The power loss can in turn be determined on the basis of electrical variables of the cell 16, for example on the basis of the cell voltage and/or the cell current or other state variables of the cell 16, for example on the basis of the current state of charge.

Die oben beschriebenen einzelnen Komponenten der Batterieanordnung 12 sind durch die jeweiligen Punkte K1 - K17 und K4' - K8` und K16` illustriert, wobei der Batteriezelle 16 mehrere Punkte, z.B. die Punkte K1, K2, K8, K8` und K17 für die jeweiligen Bereiche 52a, 52b, 52c bzw. 52c' und52d zugeordnet sind. Damit lässt sich das Innere 52 der Zelle 16 genauer modellieren und thermisch beschreiben, insbesondere über das thermische Verhalten der Zellverbinder 28 bzw. der Anode 26 und Kathode 26, d.h. der Pole 26 und ihrer internen und externen Anteile, sowie das thermische Verhalten des Aktivmaterials bzw. der Elektrodenschichtanordnung, z.B. in Form des Zellwickels, welchem der Punkt K8 zugeordnet ist. Vor allen die Aktivmaterialtemperatur T1d ist relevant für die Leistungsfähigkeit der Zelle 16. Die inneren Materialen der Zelle 16 tauschen nur mit dem unteren Zellmaterial, dem mittleren Zellmaterial und dem oberen Zellmaterial, hier hauptsächlich der Zellbecher 17 Wärme aus und werden maßgeblich durch die Verlustleistung beeinflusst. Die Verlustleistung teilt sich somit auf das untere Zellmaterial, das mittlere Zellmaterial, und das obere Zellmaterial, z.B. korrespondierend zu den Bereichen 52a, 52b, 52c`,Aktivmaterial im Bereich 52d, insbesondere im Bereich des Punkts K17, und Zellverbinder 28 bzw. Pole 26 auf.The individual components of the battery arrangement 12 described above are illustrated by the respective points K1 - K17 and K4' - K8` and K16`, with the battery cell 16 being assigned several points, e.g. the points K1, K2, K8, K8` and K17 for the respective areas 52a, 52b, 52c or 52c' and 52d. This allows the interior 52 of the cell 16 to be modeled more precisely and described thermally, in particular via the thermal behavior of the cell connectors 28 or the anode 26 and cathode 26, i.e. the poles 26 and their internal and external parts, as well as the thermal behavior of the active material or the electrode layer arrangement, e.g. in the form of the cell coil, to which the point K8 is assigned. Above all, the active material temperature T1d is relevant for the performance of the cell 16. The internal materials of the cell 16 only exchange heat with the lower cell material, the middle cell material and the upper cell material, here mainly the cell cup 17, and are significantly influenced by the power loss. The power loss is thus divided between the lower cell material, the middle cell material and the upper cell material, e.g. corresponding to the areas 52a, 52b, 52c`, active material in the area 52d, in particular in the area of the point K17, and cell connectors 28 or poles 26.

Eine weitere Zustandsgröße Z kann durch die Heiz- und/oder Kühlleistung der jeweiligen Kühlplatten 28, 30 gegeben sein. Diese lässt sich zum Beispiel wiederum aus dem Massestrom des Kühlmittels 40, der die jeweiligen Kühlplatten 28, 30 durchströmt, sowie auf Grundlage der Temperaturen T3, T4 des Kühlmittels 40 in der ersten Platte 28 sowie in der zweiten Platte 30 ermitteln. Besonders von Vorteil ist dabei die Kenntnis der Kühlmitteltemperaturen T3, T4 sowohl am Eingang der jeweiligen Kühlplatte 28, 30 sowie am Ausgang. Um die Kühlleistung der Kühlplatten 28, 30 zu ermitteln, ist jedoch grundsätzlich auch eine gemittelte Kühlmitteltemperatur T3, T4 ausreichend.Another state variable Z can be given by the heating and/or cooling performance of the respective cooling plates 28, 30. This can be determined, for example, from the mass flow of the coolant 40 that flows through the respective cooling plates 28, 30, and on the basis of the temperatures T3, T4 of the coolant 40 in the first plate 28 and in the second plate 30. It is particularly advantageous to know the coolant temperatures T3, T4 both at the inlet of the respective cooling plate 28, 30 and at the outlet. In order to determine the cooling performance of the cooling plates 28, 30, however, an average coolant temperature T3, T4 is generally sufficient.

Außerdem ist es weiterhin vorteilhaft, wie bereits beschrieben, sowohl die Umgebungstemperatur TU als auch die Fahrzeuggeschwindigkeit v als Eingangsparameter E1, E2 dem Modell M zuzuführen. Auf Grundlage dieser Eingangsgrößen E1, E2 kann zum Beispiel die Verlustleistung der Zelle 16 ermittelt werden, die zumindest näherungsweise zu der in der Zelle 16 erzeugten Wärme korrespondiert, die Kühl- oder Heizleistungen, die durch die jeweiligen Kühlplatten 28, 30 bereitgestellt werden, sowie die Kühl- oder Heizleistung der Umgebung 22.Furthermore, it is also advantageous, as already described, to supply both the ambient temperature TU and the vehicle speed v as input parameters E1, E2 to the model M. On the basis of these input variables E1, E2, for example, the power loss of the cell 16 can be determined, which corresponds at least approximately to the heat generated in the cell 16, the cooling or heating power provided by the respective cooling plates 28, 30, and the cooling or heating power of the environment 22.

Darüber hinaus umfasst die Batterieanordnung 12 auch zahlreiche weitere thermische passive Komponenten, zum Beispiel die Kühlplatten 28, 30 an sich, die Gapfillerschichten 36, den Schlagschutz 42 sowie den Fahrzeugrohbau 48, die Modulrahmenteile 32a, 32b, 32c, sonstige Interfacematerialien 34, 38. All diesen Komponenten kann beispielsweise eine entsprechende Masse, eine spezifische Wärmekapazität, sowie ein spezifischer thermischer Widerstand beziehungsweise eine spezifische Wärmeleitfähigkeit zugeordnet sein. Auf Grundlage dieser Größen, die insbesondere entsprechende Modellparameter des Temperaturmodells M darstellen können, kann das thermische Verhalten dieser Komponenten beschrieben werden. Somit lässt sich für jede dieser Komponenten zu einem gegebenen Zeitpunkt eine entsprechende Temperatur und/oder auch ein Wärmestrom W, der vorliegend exemplarisch durch die dargestellten Pfeile veranschaulicht ist, berechnen. Im vorliegenden Beispiel fungiert der Zellverbinder 28 im Betrieb als Wärmequelle. Auf Grundlage der bereits erwähnten Größen wie Zellspannung und Zellstrom lässt sich die durch die Zelle 16 und insbesondere durch den Zellverbinder 28 erzeugte Verlustleistung ermitteln, die zum Großteil in den Wärmestrom W umgewandelt wird. Zum Teil wird diese erzeugte Wärme W über das Blech 32c an die untere Kühlplatte 30 abgeführt und/oder auch an die obere Kühlplatte 28, wenngleich auch vorliegend nicht dargestellt, und zum Teil in die Zelle 16 eingetragen. Von dort aus kann die Wärme wiederum über die Kühlplatten 28, 30 nach außen abgeführt werden. Wie sich dieser Wärmestrom W auf die einzelnen Komponenten verteilt, hängt dabei wiederum von den Temperaturen der jeweiligen Komponenten und deren Wärmeleitfähigkeiten sowie deren spezifischen Wärmekapazitäten ab. Dadurch, dass all diese Parameter im Temperaturmodell M abgelegt sind, kann das thermische Verhalten der Batterieanordnung 12 vorteilhafterweise sehr gut mathematisch modelliert werden. Dies erlaubt eine besonders genaue Ermittlung der Temperatur, insbesondere grundsätzlich an jeder beliebigen Stelle dieser Batterieanordnung 12, und vor allem eine besonders genaue Ermittlung der ersten Temperatur T1 in der Batteriezelle 16, insbesondere sogar an unterschiedlichen Bereichen 52a, 52b, 52c bzw. 52c' und 52d innerhalb der Batteriezelle 16.In addition, the battery arrangement 12 also includes numerous other thermally passive components, for example the cooling plates 28, 30 themselves, the gap filler layers 36, the impact protection 42 and the vehicle body shell 48, the module frame parts 32a, 32b, 32c, other interface materials 34, 38. All of these components can be assigned, for example, a corresponding mass, a specific heat capacity, and a specific thermal resistance or a specific thermal conductivity. On the basis of these variables, which in particular represent corresponding model parameters of the temperature model M len, the thermal behavior of these components can be described. Thus, for each of these components at a given point in time, a corresponding temperature and/or a heat flow W, which is illustrated here as an example by the arrows shown, can be calculated. In the present example, the cell connector 28 acts as a heat source during operation. On the basis of the variables already mentioned, such as cell voltage and cell current, the power loss generated by the cell 16 and in particular by the cell connector 28, which is largely converted into the heat flow W, can be determined. Some of this heat W generated is dissipated via the sheet 32c to the lower cooling plate 30 and/or to the upper cooling plate 28, although not shown here either, and partly introduced into the cell 16. From there, the heat can in turn be dissipated to the outside via the cooling plates 28, 30. How this heat flow W is distributed among the individual components depends in turn on the temperatures of the respective components and their thermal conductivities as well as their specific heat capacities. Because all of these parameters are stored in the temperature model M, the thermal behavior of the battery arrangement 12 can advantageously be mathematically modeled very well. This allows a particularly precise determination of the temperature, in particular basically at any point of this battery arrangement 12, and above all a particularly precise determination of the first temperature T1 in the battery cell 16, in particular even at different areas 52a, 52b, 52c or 52c' and 52d within the battery cell 16.

Durch das Temperaturmodell M kann grundsätzlich ein generisches und echtzeitfähiges Temperaturmodell M bereitgestellt werden, welches bevorzugt ausreichend stabil rechnet und vor allem welches vorteilhafterweise die vorhandene Seriensensorik nutzt, nämlich bestehende Modultemperaturen beziehungsweise Temperatursensoren, Außentemperaturen beziehungsweise Außentemperatursensoren, Kühlleistung, Strom und Spannung. Diese Größen stehen der Steuereinrichtung 14 auch zu anderen Zwecken typischerweise ohnehin zur Verfügung. Damit müssen zur Umsetzung des beschriebenen Verfahrens zur Ermittlung der ersten Temperatur T1 beispielsweise keine zusätzlichen Sensoren oder sonstige zusätzliche Komponenten in der Batterieanordnung 12 oder allgemein im Kraftfahrzeug 10 vorgesehen werden. Diese zusätzliche Funktionalität der genaueren Ermittlung der Temperatur im Inneren der Zelle 16 kann beispielsweise allein durch ein von der Steuereinrichtung 18 ausführbares Anwendungsprogramm beziehungsweise einen Algorithmus ausgeführt werden und implementiert werden, welcher das beschriebene Modell M zur Berechnung der ersten Temperatur T1 nutzt. Das Temperaturmodell M bildet dabei alle konstruktiven Ausprägungen der Batterieanordnung, zum Beispiel die seitlichen Stromschienen 28, die doppelseitige Kühlung 28, 30, falls vorhanden, und andere physikalische Abhängigkeiten, wie zum Beispiel irreversible oder reversible Verlustleistungen, ab. Dadurch kann die Software, die durch die Steuereinrichtung 14 ausgeführt wird, zur Ermittlung der Zelltemperatur T1 über alle Projekte verwendet werden, das heißt in allen Fahrzeugen 10 mit einer solchen Batterieanordnung 12. Andere konstruktive Auslegungen können durch andere Modellparameter des mathematischen Modells M Berücksichtigung finden. Die Auslegung des Temperaturmodells M ist also auf die konkrete strukturelle Auslegung der Batterieanordnung 12, die durch das Modell M beschrieben wird, angepasst.The temperature model M can basically provide a generic and real-time capable temperature model M which preferably calculates sufficiently stably and, above all, which advantageously uses the existing series sensors, namely existing module temperatures or temperature sensors, outside temperatures or outside temperature sensors, cooling capacity, current and voltage. These variables are typically available to the control device 14 for other purposes anyway. This means that, for example, no additional sensors or other additional components need to be provided in the battery arrangement 12 or generally in the motor vehicle 10 in order to implement the described method for determining the first temperature T1. This additional functionality of more precise determination of the temperature inside the cell 16 can, for example, be carried out and implemented solely by an application program executable by the control device 18 or an algorithm which uses the described model M to calculate the first temperature T1. The temperature model M represents all structural features of the battery arrangement, for example the side busbars 28, the double-sided cooling 28, 30, if present, and other physical dependencies, such as irreversible or reversible power losses. This means that the software executed by the control device 14 can be used to determine the cell temperature T1 across all projects, i.e. in all vehicles 10 with such a battery arrangement 12. Other structural designs can be taken into account by other model parameters of the mathematical model M. The design of the temperature model M is therefore adapted to the specific structural design of the battery arrangement 12, which is described by the model M.

Die einzelnen genannten Komponenten K1 - K17 und K4' - K8` und K16` sind durch die jeweiligen Punkte illustriert. Einzig der Batteriezelle 16 sind mehrere Punkte K1, K2, K8, K8`, K17 für die jeweiligen Bereiche 52a, 52b, 52c bzw. 52c' und 52d zugeordnet. Außerdem können als zusätzliche Modellparameter noch die jeweiligen thermischen Übergangswiderstände für die jeweiligen Grenzen zwischen zwei aneinander angrenzenden Komponenten K1 - K17 und K4' - K8' und K16` abgelegt sein.The individual components K1 - K17 and K4' - K8` and K16` mentioned are illustrated by the respective points. Only the battery cell 16 is assigned several points K1, K2, K8, K8`, K17 for the respective areas 52a, 52b, 52c or 52c' and 52d. In addition, the respective thermal contact resistances for the respective boundaries between two adjacent components K1 - K17 and K4' - K8' and K16` can be stored as additional model parameters.

Außerdem können entsprechend noch weitere, nicht dargestellte Komponenten der Batterieanordnung 12 Berücksichtigung finden, insbesondere an die Zelle 16 in bzw. entgegen der y-Richtung angrenzende Komponenten oder in der Nähe befindliche Komponenten, wie z.B. weitere Batteriezellen 16. Mit anderen Worten kann im Modell M auch der Wärmeaustausch zwischen den Zellen 16 berücksichtigt und modelliert werden. Dabei kann zudem auch die Position der Zelle 16 innerhalb des Moduls 26 berücksichtigt werden.In addition, other components of the battery arrangement 12 that are not shown can be taken into account, in particular components adjacent to the cell 16 in or opposite to the y-direction or components located nearby, such as other battery cells 16. In other words, the heat exchange between the cells 16 can also be taken into account and modeled in the model M. The position of the cell 16 within the module 26 can also be taken into account.

Zwischen je zwei in y-Richtung benachbarten Zellen 16 des Moduls 26 kann sich zudem ein Zelltrennelement befinden. Dieses kann unterschiedliche thermische Eigenschaften haben, je nach Zielsetzung, z.B. thermisch isolieren, um die Zellen 16 thermisch zu entkoppeln, oder auch thermisch gut leiten für ein schnelleres Heizen. Dieses Zelltrennelement kann auch in Form einer Wärmeleitpaste oder eines anderen Wärmeübertragers vorliegen. Auch ein solches Zelltrennelement kann eine weitere solche entsprechend im Modell M berücksichtigte Komponente darstellen.A cell separator can also be located between two adjacent cells 16 of the module 26 in the y-direction. This can have different thermal properties, depending on the objective, e.g. thermal insulation in order to thermally decouple the cells 16, or good thermal conductivity for faster heating. This cell separator can also be in the form of a thermal paste or another heat exchanger. Such a cell separator can also represent another such component taken into account in model M.

Für die Temperaturermittlung ist zudem eine Initialisierung mit möglichst genauen Temperaturen von Vorteil. Daher ist es bevorzugt, als Ausgangstemperatur, insbesondere für all die genannten Komponenten K1 - K17 und K4' - K8' und K16` der Batterieanordnung 12, die vom Sensor 20 gemessene Temperatur und/oder die Umgebungstemperatur TU zu nutzen, wenn die Batterie beziehungsweise die Batterieanordnung 12 längere Zeit nicht thermisch belastet wurde, sodass alle Materialien der Komponenten K1 - K17 und K4' - K8' und K16` eine homogene Temperatur aufweisen. Anschließend kann für jedes einzelne Material, das heißt jede der genannten Komponenten K1 - K17 und K4' - K8' und K16' der Batterieanordnung 12, die Temperatur anhand der Abhängigkeit der jeweiligen Einflussgrößen, zum Beispiel der entsprechenden Verlustleistungen, und der Temperatur und Wärmeleitung der benachbarten Materialien errechnet werden.For temperature determination, initialization with temperatures that are as accurate as possible is also advantageous. Therefore, it is preferred to use the Bat as the starting temperature, especially for all the components K1 - K17 and K4' - K8' and K16'. battery arrangement 12, the temperature measured by the sensor 20 and/or the ambient temperature TU when the battery or the battery arrangement 12 has not been thermally stressed for a long time, so that all materials of the components K1 - K17 and K4' - K8' and K16' have a homogeneous temperature. The temperature can then be calculated for each individual material, i.e. each of the components K1 - K17 and K4' - K8' and K16' of the battery arrangement 12, based on the dependence of the respective influencing variables, for example the corresponding power losses, and the temperature and heat conduction of the neighboring materials.

Um ein Wegdriften der Werte über die Zeit zu erkennen, kann zudem auch eine Überwachungsfunktion die Temperaturmodell- und Temperatursensorwerte plausibilisieren und gegebenenfalls als ungültig markieren. Bei hoher Belastung, zum Beispiel dynamischem Fahren oder hoher Kühlleistung und so weiter, sind bevorzugt über die Zeit größere Abweichungen plausibler als bei konstantem Laden oder Parken oder im Allgemeinen einer homogenen Belastung der Zelle 16.In order to detect any drift in the values over time, a monitoring function can also check the plausibility of the temperature model and temperature sensor values and mark them as invalid if necessary. In the case of high loads, for example dynamic driving or high cooling performance and so on, larger deviations over time are more plausible than in the case of constant charging or parking or generally a homogeneous load on the cell 16.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine verbesserte Temperaturbestimmung und Temperierung einer Hochvoltbatterie bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the invention can provide improved temperature determination and tempering of a high-voltage battery.

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Claims (10)

Verfahren zum Ermitteln einer ersten Temperatur (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) in einem Inneren (52) mindestens einer Batteriezelle (16) einer Batterieanordnung (12), wobei die Batterieanordnung (12) ein Batteriemodul (24) mit der mindestens einen Batteriezelle (16) umfasst und eine Kühleinrichtung (28, 30) zur Kühlung des Batteriemoduls (24), - wobei mittels mindestens eines Temperatursensors (20), der an einer bestimmten Stelle des Batteriemoduls (24) außerhalb der mindestens einen Batteriezelle (16) angeordnet ist, eine zweite Temperatur (T2) erfasst wird; und - von einer Steuereinrichtung (14) in Abhängigkeit von der zweiten Temperatur (T2) die erste Temperatur (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) ermittelt wird; dadurch gekennzeichnet, dass - ein Temperaturmodell (M) der Batterieanordnung (12) bereitgestellt ist, - mindestens eine aktuelle, ein thermisches Verhalten der Batterieanordnung (12) beeinflussende, zeitlich veränderbare Zustandsgröße (Z) einer thermischen Komponente (10, 16, 28, 30) oder eines thermischen Mediums (40; 22) erfasst wird; und - von der Steuereinrichtung (14) mittels des Temperaturmodells (M) und in Abhängigkeit von der zweiten Temperatur (T2) als eine erste Eingangsgröße (E2) für das Temperaturmodell (M) und in Abhängigkeit von der aktuellen Zustandsgröße (Z) als eine zweite Eingangsgröße (E1) für das Temperaturmodell (M) die erste Temperatur (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) ermittelt wird.Method for determining a first temperature (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) in an interior (52) of at least one battery cell (16) of a battery arrangement (12), wherein the battery arrangement (12) comprises a battery module (24) with the at least one battery cell (16) and a cooling device (28, 30) for cooling the battery module (24), - wherein a second temperature (T2) is detected by means of at least one temperature sensor (20) which is arranged at a specific point on the battery module (24) outside the at least one battery cell (16); and - the first temperature (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) is determined by a control device (14) as a function of the second temperature (T2); characterized in that - a temperature model (M) of the battery arrangement (12) is provided, - at least one current, time-variable state variable (Z) of a thermal component (10, 16, 28, 30) or of a thermal medium (40; 22) influencing a thermal behavior of the battery arrangement (12) is detected; and - the first temperature (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) is determined by the control device (14) by means of the temperature model (M) and depending on the second temperature (T2) as a first input variable (E2) for the temperature model (M) and depending on the current state variable (Z) as a second input variable (E1) for the temperature model (M). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zustandsgröße (Z) die mindestens eine Batteriezelle (16) und/oder mindestens eine weitere Batteriezelle (16) der Batterieanordnung (12) betrifft und mindestens eine der folgenden darstellt: - eine durch die Batteriezelle (16) und/oder der weiteren Batteriezelle (16) aktuell erzeugte Verlustleistung; - einen aktuellen Zellstrom der mindestens eine Batteriezelle (16) und/oder der weiteren Batteriezelle (16); - eine aktuelle Zellspannung der mindestens eine Batteriezelle (16) und/oder der weiteren Batteriezelle (16); - einen aktuellen Ladezustand der mindestens eine Batteriezelle (16) und/oder der weiteren Batteriezelle (16).Procedure according to Claim 1 , characterized in that the at least one state variable (Z) relates to the at least one battery cell (16) and/or at least one further battery cell (16) of the battery arrangement (12) and represents at least one of the following: - a power loss currently generated by the battery cell (16) and/or the further battery cell (16); - a current cell current of the at least one battery cell (16) and/or the further battery cell (16); - a current cell voltage of the at least one battery cell (16) and/or the further battery cell (16); - a current state of charge of the at least one battery cell (16) and/or the further battery cell (16). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zustandsgröße (Z) sich auf die Kühleinrichtung (28, 30) bezieht und mindestens eine der folgenden Zustandsgrößen darstellt: - eine aktuelle durch die Kühleinrichtung (28, 30) zum Temperieren des Batteriemoduls (24) bereitgestellte Kühl- oder Heizleistung; - eine aktuelle dritte Temperatur (T3, T4) eines Kühlmittels (40) der Kühleinrichtung (28, 30); - eine aktuelle vierte Temperatur eines Kühlmittels (40) des Kühleinrichtung (28, 30) an einem Eingang der Kühleinrichtung (28, 30); - eine aktuelle fünfte Temperatur eines Kühlmittels (40) des Kühleinrichtung (28, 30) an einem Ausgang der Kühleinrichtung (28, 30); - ein aktueller Massestrom eines die Kühleinrichtung (28, 30) durchströmenden Kühlmittels (40).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one state variable (Z) relates to the cooling device (28, 30) and represents at least one of the following state variables: - a current cooling or heating power provided by the cooling device (28, 30) for tempering the battery module (24); - a current third temperature (T3, T4) of a coolant (40) of the cooling device (28, 30); - a current fourth temperature of a coolant (40) of the cooling device (28, 30) at an inlet of the cooling device (28, 30); - a current fifth temperature of a coolant (40) of the cooling device (28, 30) at an outlet of the cooling device (28, 30); - a current mass flow of a coolant (40) flowing through the cooling device (28, 30). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zustandsgröße (Z) eine aktuelle Umgebungstemperatur (TU) darstellt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one state variable (Z) represents a current ambient temperature (TU). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zustandsgröße (Z) eine aktuelle Geschwindigkeit (v) des die Batterieanordnung (12) umfassenden Kraftfahrzeugs (10) darstellt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one state variable (Z) represents a current speed (v) of the motor vehicle (10) comprising the battery arrangement (12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (12) mindestens eine Komponente (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) aufweist, wobei im Temperaturmodell (M) als Modelparameter mindestens ein die mindestens eine Komponente (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) betreffender Parameter abgelegt ist, insbesondere wobei der Parameter - eine spezifische Wärmekapazität der Komponente (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) darstellt; und oder - eine Masse der Komponenten (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) darstellt; und/oder - ein thermischer Widerstand und/oder eine thermische Leitfähigkeit der Komponente (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) darstellt; wobei die erste Temperatur (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) in Abhängigkeit von dem Modelparameter ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the battery arrangement (12) has at least one component (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48), wherein in the temperature model (M) at least one parameter relating to the at least one component (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) is stored as a model parameter, in particular wherein the parameter - a specific heat capacity of the component (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) represents; and or - a mass of the components (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48); and/or - a thermal resistance and/or a thermal conductivity of the component (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48); wherein the first temperature (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) is determined as a function of the model parameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (12) mindestens eine Komponente (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) aufweist, wobei eine aktuelle sechste Temperatur der Komponente (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) und/oder ein aktueller der Komponente (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) zugeordneter Wärmestrom in Abhängigkeit von einer siebten Ausgangstemperatur der Komponente (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) ermittelt wird, die in einer vorbestimmten Betriebssituation der Batterieanordnung (12), insbesondere unmittelbar im Anschluss an eine vorbestimmt lange inaktive Phase der Batterieanordnung (12) - als die Umgebungstemperatur (TU) und/oder - die zweite Temperatur (T2) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the battery arrangement (12) has at least one component (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48), wherein a current sixth temperature of the component (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) and/or a current heat flow associated with the component (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) is determined as a function of a seventh initial temperature of the component (16, 26, 28, 30, 32, 32a, 32b, 32c, 34, 36, 38, 42, 44, 46, 48) is determined, which in a predetermined operating situation of the battery arrangement (12), in particular immediately following a predetermined long inactive phase of the battery arrangement (12) - is determined as the ambient temperature (TU) and/or - the second temperature (T2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Temperaturen (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) für die Batteriezelle (16) ermittelt werden, die sich jeweils auf unterschiedliche Bereiche (52a, 52b, 52c, 52c', 52d) innerhalb der Batteriezelle (16) beziehen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of first temperatures (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) are determined for the battery cell (16), which respectively relate to different regions (52a, 52b, 52c, 52c', 52d) within the battery cell (16). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (14) die ermittelte erste Temperatur (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) und/oder die gemessene zweite Temperatur (T2) mit einem Referenztemperaturbereich vergleich und im Falle einer vorbestimmten Abweichung ein Signal erzeugt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (14) compares the determined first temperature (T1; T1a, T1b, T1c, T1c', T1d) and/or the measured second temperature (T2) with a reference temperature range and generates a signal in the event of a predetermined deviation. Steuereinrichtung (14) für ein Kraftfahrzeug (10), die dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Control device (14) for a motor vehicle (10), which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.
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