EP3356835A1 - Method for determining a real component of a complex internal resistance of a battery - Google Patents

Method for determining a real component of a complex internal resistance of a battery

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Publication number
EP3356835A1
EP3356835A1 EP16774935.7A EP16774935A EP3356835A1 EP 3356835 A1 EP3356835 A1 EP 3356835A1 EP 16774935 A EP16774935 A EP 16774935A EP 3356835 A1 EP3356835 A1 EP 3356835A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery
calculation rule
axis
term
real part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16774935.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Michael Graf
Thomas Klement
Martin Schramme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP3356835A1 publication Critical patent/EP3356835A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a relative portion of a complex internal resistance of a battery.
  • this can be understood as the determination by a battery sensor (IBS) connected to the battery.
  • IBS battery sensor
  • An internal resistance of a battery typically describes the magnitude of voltage changes in relation to the current changes applied to the battery, for example according to Ohm's Law.
  • the real part of the internal resistance of the battery above an excitation frequency of about 100 Hz is particularly interesting.
  • inductive components contribute to the complex resistance of the battery, and at significantly lower frequencies, capacitive components.
  • An intelligent battery sensor offers the possibility of measuring current and voltage at a frequency of at least 1000 Hz and by evaluating both signals to infer the real part of the resistance.
  • the battery current is usually ge ⁇ measured using a shunt resistor.
  • the voltage signal at the shunt resistor is amplified and amplified via a fast, time-discrete analog-digital (AD) converter converted to digital values.
  • the battery voltage is fed via a voltage divider into an AD converter.
  • the measured current and voltage values undergo filtering, are differentiated and the quotient is formed. This is done according to Ohm's law R dU / dI. A suitable downstream averaging and normalization can then lead to the final value of the internal resistance. In this determination method, however, the real part of the internal resistance is not determined, but rather the absolute value of the complex impedance Z, as shown schematically in FIG. 1, for example.
  • the exciting frequency is given by the electrical system, which makes it variable and unpredictable. This leads to strong fluctuations.
  • the determination of the internal resistance, in particular with laboratory means, can usually be carried out with a special measuring device which determines the complex impedance Z (f) at a frequency of, for example, 1 kHz. For this purpose, a small sinusoidal current, usually with 1000 Hz, of the battery becomes active impressed. The voltage change caused by this current on the battery is measured and the real and imaginary part of the impedance Z are determined by means of the resulting phase shift.
  • the resulting real resistance R is then the real resistance of the battery.
  • the problem for an application in a battery sensor is the comparatively high effort to actively impart a current, so that this method is predominantly found in laboratory measuring instruments.
  • the invention relates to a method for determining a real part of a complex internal resistance of a battery, comprising the following steps:
  • the calculation of the real part of the internal resistance is based on a differential equation based on the battery model.
  • the differential equations associated with the battery model are determined.
  • the calculated differential equations are converted into their time-discrete counterpart, the difference equations, since the measured values present for the calculation of the internal resistance are, in particular, time-discrete.
  • these difference equations or differential equations are resolved according to the real part of the complex internal resistance of the battery to be determined.
  • a frequency-independent real part can also be simply spoken of a real part.
  • To connected devices can be, for example, components that are typically present in a vehicle, in particular electronic Steuerungsvor ⁇ directions, lights, alternators, other components of a vehicle lighting, ignition or comfort items such as electric windows or motors of an electric seat adjustment.
  • the measurement is performed without exciting the battery or imparting an excitation signal to it.
  • This can be understood in particular to mean that there are no components which specifically impose a current or a voltage of the battery for the purpose of measurement.
  • Such components which are typically expensive, can thus be dispensed with, which significantly improves the usability of the method, especially in vehicles for the mass market.
  • the rule may, in particular based on a He ⁇ equivalent circuit diagram of the battery. Such a replacement circuit diagram will be described below and also with reference to the drawing at ⁇ , so that reference can be made to the comments below.
  • model parameters L, R x and C x can in particular be functions of a state of charge (SOC), a temperature and / or a battery capacity.
  • At least the battery voltage values (U), the battery current values (I), first and second derivatives of the battery voltage values (U) can be included in the calculation specification first, second and third time derivatives of the battery ⁇ current values (I) received.
  • Calculation rules with such values have proven to be advantageous for typical applications. Exemplary calculation rules are given below.
  • the calculation rule may be given by the following formula:
  • OCV Open Clamp Voltage
  • the calculation rule can specify that the real part is to be determined as the slope of a straight line which approximates points in a two-dimensional coordinate system having an x-axis and a y-axis, wherein the calculation rule plots applied terms on the x-axis and indicating on the y-axis.
  • the real part can be determined. Examples of this are given below.
  • the calculation rule can specify in particular that the term dt dt is plotted on the x-axis and the term is plotted on the y-axis dt dt dt dt dt is applied. Such a procedure has proved particularly advantageous in the case in which OCV can not be assumed to be constant.
  • the slope a thus corresponds to the real resistance R.
  • this can also indicate, for example, that the term dt dt is plotted on the x axis and the term dt dt dt dt is plotted on the y axis.
  • the calculation rule may indicate in particular that at least two different regression methods are used for loading ⁇ humor of a respective real part, wherein a distance between the respectively determined real parts is a measure of the quality of the calculation.
  • the Zuver ⁇ permeability can be increased in the determination of the real part.
  • basically only one regression method can be used.
  • calculation rule can specify that the real part is calculated according to the following formula:
  • Xi are the values of the term plotted on the x-axis at time t ⁇ ,
  • yi are the values of the y-axis term at time t ⁇
  • the calculation rule can also specify that the real part is calculated at each measurement time as a quotient of a first term and a second term. Again, suitable formulas have been found which are suitable for determining a real part. For example, the calculation rule may specify that the first term dt dt is and the second term is.
  • the battery may advantageously be a lead-acid battery.
  • Such batteries have proven themselves in particular for use in motor vehicles, and it has been shown that the inventive method is applicable before ⁇ geous, especially for such batteries. It should be understood, however, that under a battery, typically a rechargeable battery is meant here, which may be referred to for example as Ak ⁇ kumulator. It should be noted in this regard that for batteries used in motor vehicles, the term battery, especially car battery, has prevailed.
  • the battery voltage values (U) and / or the battery current values (I) may be used filtered or unfiltered. Filtering can improve the accuracy of the calculation, while eliminating filtering can reduce the need for computational power. According to a further aspect of the invention, a control device is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
  • the specified device has a memory and a processor.
  • the specified method is stored in the form of a Compu ⁇ terprogramms in the memory and the processor is provided for performing the method when the computer program from the memory is loaded into the processor.
  • a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.
  • a computer program product comprises a program code which is stored on a data carrier and the compu ⁇ terlesbaren, when executed on a data processing device, carries out one of the methods specified.
  • a battery sensor comprises a specified control device.
  • a vehicle includes a specified battery sensor.
  • the invention further relates to a battery arrangement with a battery, in particular a lead-acid battery and such a device. Moreover, the invention relates to a computer-readable non-volatile storage medium containing program code, in the execution of which a processor performs the method according to the invention.
  • Fig. 2 an electrical equivalent circuit diagram of a lead-acid battery.
  • the invention is based on an electrical equivalent circuit diagram of the battery, which is parameterized such that it maps the nen ⁇ resistance of the battery to be measured.
  • Such an equivalent circuit diagram is reproduced in FIG. 2, where L denotes an inductance, R the internal resistance, C x a capacitance, R x a capacitance C x parasitic resistance, and OCV an open terminal voltage.
  • the open terminal voltage OCV may in particular depend on parameters such as a temperature T or a state of charge SOC.
  • the model can also be extended by additional elements compared to Figure 2: resistors R, capacitances C, inductors L, nonlinear elements, Warburg element, etc., It can also be parameterized depending on the battery state (state of charge, temperature, etc.).
  • the calculation of the real part of the internal resistance then takes place on the basis of a differential equation based on the battery model.
  • the differential equations associated with the battery model are determined, and in a further step these equations are resolved according to the value R to be determined.
  • R the value of the battery model
  • the value R represents the real internal resistance of the battery. If OCV were constant, then the real resistance at any time by means of the following simplifying ⁇ fanned equation could be calculated:
  • the derivatives of current and voltage after the time (d / dt) can be calculated, for example, in a microcontroller (yC) by differentiation.
  • the value R is then independent of frequency.
  • the real resistance can be determined, for example, by a least square analysis (regression line).
  • regression line the term X determined from measured values is determined on a virtual x-axis
  • the virtual y-axis is used to plot the calculated term Y
  • the determination of the real part of the internal resistance of a battery, in particular a lead-acid battery can be More generally, for example, by applying a method with the following steps:
  • the resistance may be determined by regression analysis of a plurality of values of Xi and Y ⁇ .
  • derivatives of higher order time may also be used, for example, as follows:
  • the squared distances of the Yi values of calculated Y values can be used: i
  • the quadratic distances of the Xi values of calculated X values can be used to find the balance line between Xi and Y ⁇ :
  • the quadratic distances of the value pairs Xi Yi can also be minimized from the calculated equalization line:
  • the difference between the resistance R from different calculation methods can be used as a measure of the quality or the error of the resistance.
  • offset B can be set to 0, which simplifies the calculation (here, for the quadratic Yi values of calculated Y values):
  • the calculation of the time derivative can be determined, for example, by subtraction:
  • the input values of current and voltage can be both filtered and unfiltered in the regression calculation.
  • steps of the method according to the invention can be carried out in the order given. However, they can also be executed in a different order.
  • the method according to the invention can be carried out in one of its embodiments, for example with a specific combination of steps, in such a way that no further steps are carried out. However, in principle also further steps can be carried out, even those which are not mentioned.

Abstract

The invention relates to a method for determining a real component of a complex internal resistance of a battery, wherein associated battery voltage values and battery current values are measured at a plurality of measuring time points, said values being produced corresponding to a number of connected consumers, and wherein a frequency-independent real component is determined using a calculation rule based on said battery voltage values and battery current values.

Description

Verfahren zum Bestimmen eines Realteils eines komplexen Innenwiderstands einer Batterie Method for determining a real part of a complex internal resistance of a battery
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Re- alteils eines komplexen Innenwiderstands einer Batterie. Insbesondere kann darunter die Bestimmung durch einen mit der Batterie verbundenen Batteriesensor (IBS) verstanden werden. The invention relates to a method for determining a relative portion of a complex internal resistance of a battery. In particular, this can be understood as the determination by a battery sensor (IBS) connected to the battery.
Ein Innenwiderstand einer Batterie beschreibt typischerweise die Höhe von Spannungsänderungen im Verhältnis zu den auf die Batterie einwirkenden Stromänderungen, beispielsweise nach dem Ohmschen Gesetz. Für die Diagnose einer Bleibatterie ist der Realteil des Innenwiderstands der Batterie oberhalb einer Anregungsfrequenz von etwa 100 Hz besonders interessant. Bei deutlich höheren Frequenzen tragen induktive Anteile zum komplexen Widerstand der Batterie bei, bei deutlich niedrigeren Frequenzen kapazitive Anteile. An internal resistance of a battery typically describes the magnitude of voltage changes in relation to the current changes applied to the battery, for example according to Ohm's Law. For the diagnosis of a lead battery, the real part of the internal resistance of the battery above an excitation frequency of about 100 Hz is particularly interesting. At significantly higher frequencies, inductive components contribute to the complex resistance of the battery, and at significantly lower frequencies, capacitive components.
Im Stand der Technik ist es bekannt, dass zur Bestimmung des Widerstands bei einer Frequenz ein Signal bekannter Frequenz an die Batterie angelegt wird oder ein breitbandiges Signalspektrum appliziert und anschließend das Verhalten im interessanten Frequenzbereich herausgefiltert wird. In einem Kraftfahrzeug bietet sich insbesondere letztere Methode an. Im Labor wird jedoch meist die erstere Methode benutzt. In the prior art, it is known that to determine the resistance at a frequency, a signal of known frequency is applied to the battery or applied to a broadband signal spectrum and then the behavior is filtered out in the interesting frequency range. In a motor vehicle, in particular, offers the latter method. In the laboratory, however, the former method is usually used.
Ein intelligenter Batteriesensor (IBS) bietet die Möglichkeit, Strom und Spannung bei einer Frequenz von mindestens 1000 Hz zu messen und durch Auswertung beider Signale auf den Realteil des Widerstands zu schließen. Im intelligenten Batteriesensor wird der Batteriestrom üblicherweise mittels Shunt-Widerstand ge¬ messen. Das am Shunt-Widerstand abfallende Spannungssignal wird verstärkt und über einen schnellen, zeitdiskreten Analog-Digital (AD) -Wandler in digitale Werte gewandelt. Die Batteriespannung wird über einen Spannungsteiler in einen AD-Wandler eingespeist. An intelligent battery sensor (IBS) offers the possibility of measuring current and voltage at a frequency of at least 1000 Hz and by evaluating both signals to infer the real part of the resistance. In the intelligent battery sensor, the battery current is usually ge ¬ measured using a shunt resistor. The voltage signal at the shunt resistor is amplified and amplified via a fast, time-discrete analog-digital (AD) converter converted to digital values. The battery voltage is fed via a voltage divider into an AD converter.
Bisher wurde die Berechnung eines Innenwiderstands einer Batterie typischerweise folgendermaßen durchgeführt. Eine Apparatur bestehend aus einem MikroController, einem Analogverstärker, einem AD-Wandler sowie einem Shunt-Widerstand liefert Messsignale von Strom und Spannung, welche die phy¬ sikalischen Voraussetzungen erfüllen, um damit eine Wider- Standsberechnung durchzuführen. Es stehen also Strom und Spannung als zeitdiskrete Wertepaare zur Verfügung. Die Strom- und Spannungswerte, welche zur Verfügung stehen, ergeben sich aus der Aktivität der an das Fahrzeugbordnetz angeschlossenen Geräte wie Batterie, Steuergeräte, Generator oder Scheinwerfer. Es wird also vom Batteriesensor typischerweise kein aktives Messsignal auf die Batterie eingespeist und ausgewertet. So far, the calculation of an internal resistance of a battery has typically been performed as follows. An apparatus consisting of a microcontroller, an analog amplifier, an AD converter and a shunt resistor provides measurement signals of current and voltage, which meet the phy ¬ sikalischen conditions to perform a Wider- standsberechnung. Thus, current and voltage are available as time-discrete value pairs. The current and voltage values that are available result from the activity of the devices connected to the vehicle electrical system such as battery, control units, generator or headlights. Thus, the battery sensor typically does not supply and evaluate an active measurement signal to the battery.
Die gemessenen Strom- und Spannungswerte durchlaufen eine Filterung, werden differenziert und der Quotient gebildet. Dies geschieht nach dem Ohmschen Gesetz R=dU/dI. Eine geeignete nachgelagerte Mittelwertbildung und Normierung kann anschließend zum finalen Wert des Innenwiderstands führen. Bei dieser Bestimmungsmethode wird jedoch nicht der Realteil des Innenwiderstands bestimmt, sondern vielmehr der Absolutbetrag der komplexen Impedanz Z, wie sie beispielsweise in Fig. 1 schematisch wiedergegeben ist. Außerdem wird die anregende Frequenz durch das Bordnetz vorgegeben, wodurch sie variabel und nicht vorhersehbar ist. Dies führt zu starken Schwankungen. Alternativ kann die Bestimmung des Innenwiderstands insbesondere mit Labormitteln üblicherweise mit einem speziellen Messgerät erfolgen, das die komplexe Impedanz Z (f) bei einer Frequenz von beispielsweise 1 kHz bestimmt. Dazu wird aktiv ein kleiner sinusförmiger Strom, üblicherweise mit 1000 Hz, der Batterie aufgeprägt. Die von diesem Strom an der Batterie hervorgerufene Spannungsänderung wird gemessen und mithilfe der entstehenden Phasenverschiebung der Real- und Imaginärteil der Impedanz Z ermittelt . The measured current and voltage values undergo filtering, are differentiated and the quotient is formed. This is done according to Ohm's law R = dU / dI. A suitable downstream averaging and normalization can then lead to the final value of the internal resistance. In this determination method, however, the real part of the internal resistance is not determined, but rather the absolute value of the complex impedance Z, as shown schematically in FIG. 1, for example. In addition, the exciting frequency is given by the electrical system, which makes it variable and unpredictable. This leads to strong fluctuations. Alternatively, the determination of the internal resistance, in particular with laboratory means, can usually be carried out with a special measuring device which determines the complex impedance Z (f) at a frequency of, for example, 1 kHz. For this purpose, a small sinusoidal current, usually with 1000 Hz, of the battery becomes active impressed. The voltage change caused by this current on the battery is measured and the real and imaginary part of the impedance Z are determined by means of the resulting phase shift.
Der daraus resultierende reelle Widerstand R ist dann der reelle Widerstand der Batterie. Problematisch für eine Anwendung in einem Batteriesensor ist der vergleichsweise hohe Aufwand, um aktiv einen Strom einzuprägen, so dass diese Methode vorwiegend bei Labormessgeräten anzutreffen ist. The resulting real resistance R is then the real resistance of the battery. The problem for an application in a battery sensor is the comparatively high effort to actively impart a current, so that this method is predominantly found in laboratory measuring instruments.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen eines Realteils eines komplexen Innenwiderstands einer Batterie vorzusehen, welches tatsächlich den Realteil liefert und einfacher anwendbar ist. It is therefore an object of the invention to provide a method for determining a real part of a complex internal resistance of a battery, which actually provides the real part and is easier to use.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Be¬ schreibung gemacht. This is achieved according to the invention by a method according to claim 1. Advantageous embodiments can be taken, for example, the dependent claims. The content of the claims is incorporated by reference herein express the content of Be ¬ sensitive.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Realteils eines komplexen Innenwiderstands einer Batterie, welches folgende Schritte aufweist: The invention relates to a method for determining a real part of a complex internal resistance of a battery, comprising the following steps:
Messen, zu einer Mehrzahl von Messzeitpunkten (t±) , jeweils eines zugehörigen Batteriespannungswerts (U) und eines zugehörigen Batteriestromwerts (I), welche sich ent¬ sprechend einer Anzahl angeschlossener Verbraucher er- geben, und Measuring, at a plurality of measurement times (t ±), in each case an associated battery voltage value (U) and an associated battery current value (I), which result ent ¬ accordingly a number of connected consumers, and
Bestimmen eines frequenzunabhängigen Realteils unter Verwendung einer Berechnungsvorschrift basierend auf den Batteriespannungswerten (U) und den Batteriestromwerten (I) · Die Berechnung des Realteils des Innenwiderstands erfolgt anhand einer auf dem Batteriemodell beruhenden Differenzengleichung. Dazu werden die dem Batteriemodell zugehörigen Differenzial- gleichungen ermittelt. Die ermittelten Differenzialgleichungen werden in ihr zeitdiskretes Pendant, den Differenzengleichungen überführt, da die für die Berechnung des Innenwiderstands vorliegenden Messwerte insbesondere zeitdiskret vorliegen. Determining a frequency-independent real part using a calculation rule based on the battery voltage values (U) and the battery current values (I) The calculation of the real part of the internal resistance is based on a differential equation based on the battery model. For this purpose, the differential equations associated with the battery model are determined. The calculated differential equations are converted into their time-discrete counterpart, the difference equations, since the measured values present for the calculation of the internal resistance are, in particular, time-discrete.
In einem weiteren Schritt werden diese Differenzengleichungen bzw. Differentialgleichungen nach dem zu bestimmenden Realteil des komplexen Innenwiderstands der Batterie aufgelöst. In a further step, these difference equations or differential equations are resolved according to the real part of the complex internal resistance of the battery to be determined.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Gegensatz zur ersten aus dem Stand der Technik bekannten Methode wie oben beschrieben eine genaue Bestimmung des Realteils und nicht nur des Betrags der Impedanz möglich. Im Gegensatz zur zweiten oben beschriebenen Methode mit Anregung wird der Strom entsprechend angeschlossener Verbraucher und nicht entsprechend Anregung gemessen. Damit kann auf eine Anregung verzichtet werden. By means of the method according to the invention, in contrast to the first method known from the prior art as described above, an accurate determination of the real part and not only the amount of the impedance is possible. In contrast to the second method described above with excitation, the current is measured according to connected consumers and not according to excitation. This can be dispensed with a suggestion.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben erkannt, dass Berechnungsvorschriften existieren, welche ein solches Vorgehen erlauben. Aus dem Stand der Technik sind jedoch keine solchen Berechnungsvorschriften bekannt, vielmehr galt es im Stand der Technik als nicht möglich, ohne Anregung separat einen Realteil zu messen. The inventors of the present application have recognized that calculation rules exist which allow such a procedure. From the prior art, however, no such calculation rules are known, but it was in the prior art as not possible to measure separately without stimulation a real part.
Es sei verstanden, dass statt eines frequenzunabhängigen Realteils auch schlicht von einem Realteil gesprochen werden kann. Bei den angeschlossenen Verbrauchern kann es sich beispielsweise um Komponenten handeln, welche typischerweise in einem Fahrzeug vorhanden sind, insbesondere elektronische Steuerungsvor¬ richtungen, Scheinwerfer, Lichtmaschinen, sonstige Komponenten einer Fahrzeugbeleuchtung, Zündung oder Komfortelemente wie elektrische Fensterheber oder Motoren einer elektrischen Sitzverstellung . It should be understood that instead of a frequency-independent real part can also be simply spoken of a real part. To connected devices can be, for example, components that are typically present in a vehicle, in particular electronic Steuerungsvor ¬ directions, lights, alternators, other components of a vehicle lighting, ignition or comfort items such as electric windows or motors of an electric seat adjustment.
Insbesondere wird das Messen durchgeführt, ohne die Batterie anzuregen oder ihr ein Anregungssignal aufzuprägen. Darunter kann insbesondere verstanden werden, dass keine Komponenten vorhanden sind, welche speziell zur Messung einen Strom oder eine Spannung der Batterie aufprägen. Auf das Vorsehen solcher Komponenten, welche typischerweise aufwändig sind, kann somit verzichtet werden, was die Einsatzfähigkeit des Verfahrens insbesondere in Fahrzeugen für den Massenmarkt deutlich verbessert . In particular, the measurement is performed without exciting the battery or imparting an excitation signal to it. This can be understood in particular to mean that there are no components which specifically impose a current or a voltage of the battery for the purpose of measurement. On the provision of such components, which are typically expensive, can thus be dispensed with, which significantly improves the usability of the method, especially in vehicles for the mass market.
Die Berechnungsvorschrift kann insbesondere auf einem Er¬ satzschaltbild der Batterie basieren. Ein solches Ersatz- Schaltbild wird weiter unten und auch mit Bezug auf die bei¬ liegende Zeichnung beschrieben, so dass hier auf die weiter unten stehenden Ausführungen verwiesen werden kann. The rule may, in particular based on a He ¬ equivalent circuit diagram of the battery. Such a replacement circuit diagram will be described below and also with reference to the drawing at ¬ , so that reference can be made to the comments below.
In die Berechnungsvorschrift können vorteilhaft zumindest folgende Parameter eingehen: At least the following parameters can advantageously be included in the calculation rule:
Batteriemodellinduktivität (L) ,  Battery model inductance (L),
Batteriemodellkapazität (Cx) , Battery model capacity (C x ),
parasitärer Widerstand und Batteriekapazität (Rx) . Es hat sich gezeigt, dass Berechnungsvorschriften, in welche diese Parameter eingehen, eine besonders vorteilhafte, d.h. insbesondere einfache und genaue Bestimmung des Realteils ermöglichen. Derartige Modellparameter L, Rx und Cx können insbesondere Funktionen eines Ladezustands (SOC = State of Charge), einer Temperatur und/oder einer Batteriekapazität sein . parasitic resistance and battery capacity (R x ). It has been found that calculation rules in which these parameters are incorporated make it possible to determine the real part in a particularly advantageous manner, that is to say in particular simply and accurately. Such model parameters L, R x and C x can in particular be functions of a state of charge (SOC), a temperature and / or a battery capacity.
In die Berechnungsvorschrift können vorteilhaft zumindest die Batteriespannungswerte (U) , die Batteriestromwerte (I), erste und zweite Ableitungen der Batteriespannungswerte (U) sowie erste, zweite und dritte zeitliche Ableitungen der Batterie¬ stromwerte (I) eingehen. Berechnungsvorschriften mit derartigen Werten haben sich als vorteilhaft für typische Anwendungen erwiesen. Beispielhafte Berechnungsvorschriften werden weiter unten angegeben. Advantageously, at least the battery voltage values (U), the battery current values (I), first and second derivatives of the battery voltage values (U) can be included in the calculation specification first, second and third time derivatives of the battery ¬ current values (I) received. Calculation rules with such values have proven to be advantageous for typical applications. Exemplary calculation rules are given below.
Gemäß einer Ausführung kann die Berechnungsvorschrift durch folgende Formel angegeben sein: According to one embodiment, the calculation rule may be given by the following formula:
^U(t) -Cx-Rx + ±U(t) + l(t) L -^I(t) -Rx-Cx-L -±I(t) · Rx ^ U (t) -C x -R x + ± U (t) + l (t) L - ^ I (t) -R x -C x -L - ± I (t) * R x
^ _ dt dt dt dt dt  ^ _ dt dt dt dt dt
—II((tt)) ++—-r I(t)-Cx-Rx -II ((tt)) ++ - r I (t) -C x -R x
dt dt  dt dt
Dieses Vorgehen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn davon ausgegangen werden kann, dass die offene Klemmenspannung (OCV = Open Clamp Voltage) der Batterie konstant ist. Dieses Vorgehen stellt eine besonders einfache Ausführung dar, insbesondere im Vergleich zu den nachfolgend beschriebenen Ausführungen, bei welchen diese Voraussetzung nicht gilt. This procedure is particularly advantageous if it can be assumed that the open terminal voltage (OCV = Open Clamp Voltage) of the battery is constant. This procedure represents a particularly simple embodiment, in particular in comparison to the embodiments described below, in which this condition does not apply.
Gemäß einer Ausführung kann die Berechnungsvorschrift angeben, dass der Realteil als Steigung einer Gerade zu ermitteln ist, welche Punkte in einem zweidimensionalen Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer y-Achse approximiert, wobei die Be¬ rechnungsvorschrift aufgetragene Terme auf der x-Achse und auf der y-Achse angibt. Mittels einer solchen Berechnungsvorschrift kann insbesondere auch in dem Fall, in welchem OCV nicht konstant ist bzw. nicht von einer Konstanz von OCV ausgegangen werden kann, der Realteil ermittelt werden. Beispiele hierfür werden nachfolgend gegeben. Die Berechnungsvorschrift kann dabei insbesondere angeben, dass auf der x-Achse der Term dt dt aufgetragen ist und auf der y-Achse der Term dt dt dt dt dt aufgetragen ist. Ein derartiges Vorgehen hat sich insbesondere in dem Fall als vorteilhaft erwiesen, in welchem OCV nicht als konstant angenommen werden kann. According to one embodiment, the calculation rule can specify that the real part is to be determined as the slope of a straight line which approximates points in a two-dimensional coordinate system having an x-axis and a y-axis, wherein the calculation rule plots applied terms on the x-axis and indicating on the y-axis. By means of such a calculation rule, in particular in the case in which OCV is not constant or can not be assumed to have a constancy of OCV, the real part can be determined. Examples of this are given below. The calculation rule can specify in particular that the term dt dt is plotted on the x-axis and the term is plotted on the y-axis dt dt dt dt dt is applied. Such a procedure has proved particularly advantageous in the case in which OCV can not be assumed to be constant.
Durch Minimierung der Abstände einer Vielzahl von Messpunkten ergibt sich somit eine Ausgleichsgerade mit folgender Gerad¬ engleichung : By minimizing the distances between a plurality of measurement points, this results in a regression line with the following Straight ¬ engleichung:
v V r n V n ^ d2OCV dOCV v V V n rn ^ d 2 OCV dOCV
Y = aX + b = R - X + RXCX — + Y = aX + b = R - X + R X C X - +
dt dt  dt dt
Die Steigung a entspricht also dem reellen Widerstand R.  The slope a thus corresponds to the real resistance R.
Gemäß einer alternativen Berechnungsvorschrift kann diese beispielsweise auch angeben, dass auf der x-Achse der Term dt dt aufgetragen ist und auf der y-Achse der Term dt dt dt dt dt aufgetragen ist. According to an alternative calculation rule, this can also indicate, for example, that the term dt dt is plotted on the x axis and the term dt dt dt dt is plotted on the y axis.
Die Berechnungsvorschrift kann insbesondere angeben, dass zumindest zwei unterschiedliche Regressionsverfahren zur Be¬ stimmung eines jeweiligen Realteils verwendet werden, wobei ein Abstand zwischen den jeweils ermittelten Realteilen ein Maß für die Qualität der Berechnung darstellt. Somit kann die Zuver¬ lässigkeit bei der Bestimmung des Realteils erhöht werden. Es sei jedoch verstanden, dass grundsätzlich auch nur ein Regressionsverfahren verwendet werden kann. 0 The calculation rule may indicate in particular that at least two different regression methods are used for loading ¬ humor of a respective real part, wherein a distance between the respectively determined real parts is a measure of the quality of the calculation. Thus, the Zuver ¬ permeability can be increased in the determination of the real part. However, it should be understood that basically only one regression method can be used. 0
o  O
Hinsichtlich zu verwendender Regressionsverfahren zur Bestimmung einer Geradensteigung kann auf bekannte Vorgehensweisen zurückgegriffen werden. Beispiele hierzu sind weiter unten beschrieben . Regarding the regression method to be used for determining a straight line slope, known methods can be used. Examples of this are described below.
Die Berechnungsvorschrift kann insbesondere angeben, dass der Realteil nach folgender Formel berechnet wird: In particular, the calculation rule can specify that the real part is calculated according to the following formula:
Σχ { ■ γι Zfo+*,) (yt + Ayt) Σ&+*,) (Sxt + Ayt) Σ χ { ■ γ ι Zfo + *,) (y t + Ay t ) Σ & + *,) (Sx t + Ay t )
__i __i  __i __i
Σ(ϋχ,χ, + χ,(RAx, + Ay, ) + Αγ,Αχ, ) wobei Σ (ϋχ, χ, + χ, (RAx, + Ay,) + Αγ, Αχ,) in which
Xi Werte des auf der x-Achse angetragenen Terms zur Zeit t± sind,  Xi are the values of the term plotted on the x-axis at time t ±,
yi Werte des auf der y-Achse angetragenen Terms zur Zeit t± sind, und  yi are the values of the y-axis term at time t ±, and
- Δχι sowie Δγι Parameter sind. - Δχι and Δγι parameters are.
Mittels der eben beschriebenen Formel kann insbesondere das Rauschen berücksichtigt werden, wobei Mittelwertdifferenzen selbst unter Idealbedingungen niemals Null werden. Zur Ver- besserung des Regressionsergebnisses kann daher beispielsweise eine Korrektur der Summen verursacht durch Rauschen von Strom und Spannung wie eben beschrieben vorgenommen werden. By means of the formula just described, in particular the noise can be taken into account, mean value differences never becoming zero even under ideal conditions. To improve the regression result, therefore, it is possible, for example, to correct the sums caused by the noise of current and voltage as just described.
Die Berechnungsvorschrift kann auch angeben, dass der Realteil zu jedem Messzeitpunkt als Quotient aus einem ersten Term und einem zweiten Term berechnet wird. Auch hierfür haben sich geeignete Formeln gefunden, welche zur Bestimmung eines Realteils geeignet sind. Beispielsweise kann die Berechnungs¬ vorschrift angeben, dass der erste Term dt dt lautet und der zweite Term lautet . The calculation rule can also specify that the real part is calculated at each measurement time as a quotient of a first term and a second term. Again, suitable formulas have been found which are suitable for determining a real part. For example, the calculation rule may specify that the first term dt dt is and the second term is.
Damit kann auf die rechnerisch aufwändige Regression verzichtet werden und der Realteil stattdessen durch eine einfacher durchzuführende Division ermittelt werden. Dies kann bei¬ spielsweise von Vorteil sein, wenn sparsam mit Rechenkapazität umgegangen werden soll, beispielsweise um die Kosten für ein entsprechendes Rechenmodul nicht zu hoch zu treiben. Die Batterie kann vorteilhaft eine Blei-Säure-Batterie sein. Derartige Batterien haben sich insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen bewährt, und es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren gerade für solche Batterien vor¬ teilhaft anwendbar ist. Es sei jedoch verstanden, dass unter einer Batterie hier typischerweise eine wiederaufladbare Batterie verstanden wird, welche beispielsweise auch als Ak¬ kumulator bezeichnet werden kann. Es sei diesbezüglich darauf hingewiesen, dass sich für in Kraftfahrzeugen verwendete Akkumulatoren die Bezeichnung Batterie, insbesondere Autobat- terie, durchgesetzt hat. Thus, the computationally expensive regression can be dispensed with and the real part can instead be determined by a simple division to be performed. This can be at ¬ play as be advantageous to be as economical with computer capacity, for example, the cost of a corresponding calculation module not to push too high. The battery may advantageously be a lead-acid battery. Such batteries have proven themselves in particular for use in motor vehicles, and it has been shown that the inventive method is applicable before ¬ geous, especially for such batteries. It should be understood, however, that under a battery, typically a rechargeable battery is meant here, which may be referred to for example as Ak ¬ kumulator. It should be noted in this regard that for batteries used in motor vehicles, the term battery, especially car battery, has prevailed.
Die Batteriespannungswerte (U) und/oder die Batteriestromwerte (I) können gefiltert oder ungefiltert verwendet werden. Eine Filterung kann die Genauigkeit der Berechnung verbessern, wohingegen der Verzicht auf eine Filterung den Bedarf an Rechenleistung verringern kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen. The battery voltage values (U) and / or the battery current values (I) may be used filtered or unfiltered. Filtering can improve the accuracy of the calculation, while eliminating filtering can reduce the need for computational power. According to a further aspect of the invention, a control device is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Compu¬ terprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist. In a development of the specified control device, the specified device has a memory and a processor. In this case, the specified method is stored in the form of a Compu ¬ terprogramms in the memory and the processor is provided for performing the method when the computer program from the memory is loaded into the processor.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird. According to a further aspect of the invention, a computer program comprises program code means for performing all the steps of one of the specified methods when the computer program is executed on a computer or one of the specified devices.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem compu¬ terlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt. According to a further aspect of the invention a computer program product comprises a program code which is stored on a data carrier and the compu ¬ terlesbaren, when executed on a data processing device, carries out one of the methods specified.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Batteriesensor eine angegebene Steuervorrichtung. According to another aspect of the invention, a battery sensor comprises a specified control device.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug einen angegebenen Batteriesensor. According to another aspect of the invention, a vehicle includes a specified battery sensor.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Batterieanordnung mit einer Batterie, insbesondere einer Blei-Säure-Batterie und einer solchen Vorrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein computerlesbares nichtflüchtiges Speichermedium, welches Programmcode enthält, bei dessen Ausführung ein Prozessor das erfindungsgemäße Verfahren durchführt. Hinsichtlich des Ver¬ fahrens kann dabei jeweils auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung genauer beschrieben. Dabei zeigen: The invention further relates to a battery arrangement with a battery, in particular a lead-acid battery and such a device. Moreover, the invention relates to a computer-readable non-volatile storage medium containing program code, in the execution of which a processor performs the method according to the invention. With respect to the driving Ver ¬ thereby embodiments and variants described in each case on all herein may be resorted to. The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Showing:
Fig. 1: einen typischen Widerstandsverlauf einer Bleibatterie bei verschiedenen Frequenzen,  1 shows a typical course of resistance of a lead-acid battery at different frequencies,
Fig. 2: ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Bleibatterie . Fig. 2: an electrical equivalent circuit diagram of a lead-acid battery.
Der Erfindung zugrunde liegt ein elektrisches Ersatzschaltbild der Batterie, welches so parametriert ist, dass es den In¬ nenwiderstand der zu messenden Batterie abbildet. Ein solches Ersatzschaltbild ist in Figur 2 wiedergegeben, wobei L eine Induktivität, R den Innenwiderstand, Cx eine Kapazität, Rx einen zur Kapazität Cx parasitären Widerstand und OCV eine offene Klemmenspannung bezeichnen. Die offene Klemmenspannung OCV kann insbesondere von Parametern wie einer Temperatur T oder einem Ladezustand SOC (State of Charge) abhängen. The invention is based on an electrical equivalent circuit diagram of the battery, which is parameterized such that it maps the nen ¬ resistance of the battery to be measured. Such an equivalent circuit diagram is reproduced in FIG. 2, where L denotes an inductance, R the internal resistance, C x a capacitance, R x a capacitance C x parasitic resistance, and OCV an open terminal voltage. The open terminal voltage OCV may in particular depend on parameters such as a temperature T or a state of charge SOC.
Das Modell kann gegenüber Figur 2 auch um zusätzliche Elemente erweitert werden: Widerstände R, Kapazitäten C, Induktivitäten L, nichtlineare Elemente, Warburg-Element, u.s.w.. Es kann auch in Abhängigkeit des Batterieszustandes (Ladezustand, Temperatur u.s.w.) parametriert werden. The model can also be extended by additional elements compared to Figure 2: resistors R, capacitances C, inductors L, nonlinear elements, Warburg element, etc., It can also be parameterized depending on the battery state (state of charge, temperature, etc.).
Es kann typischerweise angenommen werden, dass über die Le¬ bensdauer der Batterie insbesondere der Realteil des Innen- Widerstandes R ansteigt. Alle anderen Teile des Ersatz¬ schaltbildes können typischerweise als nahezu konstant ange¬ nommen werden. It can be assumed typically that over the service life of the battery Le ¬ particular the real part of the internal resistance R increases. All other parts of the spare ¬ diagram can be as nearly constant is accepted ¬ typically.
Die Berechnung des Realteils des Innenwiderstands erfolgt dann anhand einer auf dem Batteriemodell beruhenden Differenzengleichung. Dazu werden die dem Batteriemodell zugehörigen Differenzialgleichungen ermittelt und in einem weiteren Schritt werden diese Gleichungen nach dem zu bestimmenden Wert R aufgelöst . Es sei verstanden, dass nachfolgend anstatt der bereits ein¬ geführten Bezeichnungen U und I für die gemessene Spannung und den gemessenen Strom auch die Bezeichnungen Ubatt und Ibatt verwendet werden. The calculation of the real part of the internal resistance then takes place on the basis of a differential equation based on the battery model. For this purpose, the differential equations associated with the battery model are determined, and in a further step these equations are resolved according to the value R to be determined. It is to be understood that hereinafter, instead of the already guided ¬ designations U and I for the measured voltage and the measured current batt also the designations U and I are used batt.
Eine Herleitung einer möglichen Differentialgleichung A derivation of a possible differential equation
beispielsweise wie folgt erfolgen: uRx =u, dUR* = 1Cx for example, as follows: u Rx = u, dU R * = 1 Cx
Cx  cx
dt C  c
u RCx URCX Q dU RCx _Rr dURCx u RCx U RCX Q dU RCx _ R r d U RCx
batt batt U RCx RJbatt batt batt U RCx R Jbatt
R R dt dt  R dt dt
Ubatt =OCV + uRCx=ubatt- Diese kann beispielsweise mittels Ableitung nach der Zeit wie folgt gelöst werden: U bat = OCV + u RCx = u batt - This can be solved for example by means of derivative by time as follows:
OCV + R - lbatt + L dh batt OCV + R - l batt + L ie batt
dU x batt - U b, att dU x batt - U b, att
RCx dt ocv batt L dl batt R ~xJ batt U b, att dt RrC R R C dt RrC R C dl batt RCx dt ocv batt L dl batt R ~ xJ batt U b, dt r R CRRC dt R r CRC dl batt
dt  dt
Der Wert R repräsentiert den reellen ohmschen Innenwiderstand der Batterie. Falls OCV konstant wäre, dann könnte der reelle Widerstand zu jedem Zeitpunkt mittels der folgenden verein¬ fachten Gleichung berechnet werden: The value R represents the real internal resistance of the battery. If OCV were constant, then the real resistance at any time by means of the following simplifying ¬ fanned equation could be calculated:
Die Ableitungen von Strom und Spannung nach der Zeit (d/dt) können beispielsweise in einem Mikrokontroller (yC) durch Differen- zenbildung berechnet werden. The derivatives of current and voltage after the time (d / dt) can be calculated, for example, in a microcontroller (yC) by differentiation.
Der Wert R ist dann frequenzunabhängig. The value R is then independent of frequency.
Häufig wird die Annahme, dass OCV konstant ist, jedoch nicht zu halten sein. In diesem Fall kann der reelle Widerstand beispielsweise durch eine Least-Square-Analyse (Regressionsgerade) bestimmet werden. Gemäß einer Ausführung wird dabei auf einer virtuellen x-Achse der aus Messwerten bestimmte Term X Often, however, the assumption that OCV is constant will not be sustainable. In this case, the real resistance can be determined, for example, by a least square analysis (regression line). According to one embodiment, the term X determined from measured values is determined on a virtual x-axis
_ dl batt _|_ Q Ibatt _ dl batt _ | _ Q Ibatt
dt x dt2 dt x dt 2
aufgetragen. Auf der virtuellen y-Achse erfolgt die Auftragung des berechneten Terms Y applied. The virtual y-axis is used to plot the calculated term Y
γ _ dU batt g Q d U batt _ g dl batt _ I batt „ ^ d Ibatt γ _ dU batt g Q d U batt _ g dl b a tt _ I batt "^ d I batt
dt x dt2 x dt dt2 x dt dt x dt 2 x dt dt 2 x dt
Durch Minimierung der Abstände einer Vielzahl von Messpunkten ergibt sich eine Ausgleichsgerade mit der folgenden Gerad¬ engleichung : dt dt By minimizing the distances between a plurality of measurement points results in a regression line with the following Straight ¬ engleichung: dt dt
Die Steigung a entspricht also dem reellen Widerstand R The slope a thus corresponds to the real resistance R
Die Bestimmung des Realteils des Innenwiderstandes einer Batterie, insbesondere einer Blei-Säure-Batterie, kann all- gemeiner ausgedrückt beispielsweise durch Anwenden eines Verfahrens mit den folgenden Schritten erfolgen: The determination of the real part of the internal resistance of a battery, in particular a lead-acid battery, can be More generally, for example, by applying a method with the following steps:
1) Erstellung einer elektrischen Ersatzschaltung 1) Creation of an electrical equivalent circuit
2) Bestimmung der Differenzialgleichung der Ersatzschaltung 2) Determination of the differential equation of the equivalent circuit
3) Überführung der Differentialgleichungen in eine lineare Form, welche als Proportionalitätskonstante den Innen¬ widerstand aufweiset 3) conversion of the differential equations in a linear form which aufweiset as a proportionality constant the internal resistance ¬
4) numerische Berechnung aller notwendigen Differentialquotienten a) aus den Messsignalen von Strom und Spannung und b) aus batteriespezifischen Parametern wie L, Rx, Cx, Temperatur, Ladezustand, u.s.w. 4) numerical calculation of all necessary differential quotients a) from the measuring signals of current and voltage and b) from battery specific parameters like L, R x , C x , temperature, state of charge, etc
5) numerische Bestimmung des Realteils des Innenwiderstandes unter Zuhilfenahme der ermittelten Differentialquotienten.  5) numerical determination of the real part of the internal resistance with the aid of the determined differential quotient.
Es sei verstanden, dass dieses Verfahren einen eigenständigen Erfindungsaspekt darstellt und in beliebiger Weise sowie in beliebiger Unterkombination mit anderen in dieser Anmeldung offenbarten Aspekten kombiniert werden kann. It should be understood that this method is a separate aspect of the invention and may be combined in any manner and in any sub-combination with other aspects disclosed in this application.
Ein Vorteil der sich aus der beschriebenen Lösung ergibt, ist ein von Phasen und Frequenzverhalten der Batterie kompensierter Wert des Innenwiderstands, dessen Wert stabil gegenüber Frequenz¬ schwankungen des Bordnetzes ist. An advantage which results from the described solution, is compensated by a phase and frequency behavior of the battery value of internal resistance, whose value is stable with respect to frequency fluctuations ¬ the vehicle electrical system.
Weiterhin ist die Berechnung der Differentialquotienten selbst mit hoher Abtastrate von einem kostengünstigen Mikrokontroller zu bewerkstelligen. Furthermore, the calculation of the differential quotients even with high sampling rate of a low-cost microcontroller to accomplish.
Die für ein solches Ergebnis erforderliche aktive Einspeisung von Messsignalen in die Batterie entfällt, was ebenfalls den ap¬ parativen Aufwand verringert. Es sei erwähnt dass es gemäß einer alternativen Ausführung auch möglich ist, das Bordnetzes nach Frequenz und Phase auszuwerten, insbesondere mittels einer Fouriertransformation. Dies erfordert jedoch eine hohe Rechenleistung und damit den Einsatz eines DSPs (Digitaler Signalprozessor) und den damit verbundene höheren Kosten. Required for such a result active launch of measuring signals is omitted in the battery, which also reduces the ap ¬ para tive effort. It should be mentioned that according to an alternative embodiment it is also possible to evaluate the vehicle electrical system according to frequency and phase, in particular by means of a Fourier transformation. However, this requires a high computing power and thus the use of a DSP (Digital Signal Processor) and the associated higher costs.
Durch die über eine Fouriertransformation, insbesondere eine Fast-Fouriertransformation (FFT) erlangte Kenntnis über Frequenz und Phase der Signale kann, durch eine geeignete nach¬ gelagerte Filterung, deren Einfluss minimiert werden. By means of the Fourier transformation, in particular a fast Fourier transformation (FFT), knowledge of the frequency and phase of the signals can be minimized, by means of a suitable subsequent filtering, whose influence is minimized.
Gemäß einer Ausführung kann der Widerstand bei jedem neuen Messwert aus R(t) = Y(t) /X(t) berechnet werden. Gemäß einer weiteren Ausführung kann der Widerstand durch Regressionsanalyse einer Vielzahl von Werten von Xi und Y± bestimmt werden. According to one embodiment, the resistance at each new measurement can be calculated from R (t) = Y (t) / X (t). According to another embodiment, the resistance may be determined by regression analysis of a plurality of values of Xi and Y ±.
Anstelle der einfachen Ableitung nach der Zeit Instead of the simple derivation after the time
können auch Ableitungen nach der Zeit höherer Ordnung benutzt werden beispielsweise folgendermaßen: For example, derivatives of higher order time may also be used, for example, as follows:
Zur Findung der Ausgleichsgerade zwischen Xi und Y können beispielsweise die quadratischen Abstände der Yi-Werte von berechneten Y-Werten benutzt werden: i For finding the equalization line between Xi and Y, for example, the squared distances of the Yi values of calculated Y values can be used: i
Zur Findung der Ausgleichsgerade zwischen Xi und Y± können beispielsweise auch die quadratischen Abstände der Xi-Werte von berechneten X-Werten benutzt werden: For example, the quadratic distances of the Xi values of calculated X values can be used to find the balance line between Xi and Y ±:
Zur Findung der Ausgleichsgerade zwischen Xi und Y± können beispielsweise auch die quadratischen Abstände der Wertepaare Xi Yi von der berechneten Ausgleichsgerade minimiert werden: For finding the best-fit line between Xi and Y ±, for example, the quadratic distances of the value pairs Xi Yi can also be minimized from the calculated equalization line:
Der Unterschied zwischen dem Widerstand R aus unterschiedlichen Berechnungsverfahren kann als Maß für die Qualität bzw. den Fehler des Widerstandes herangezogen werden. The difference between the resistance R from different calculation methods can be used as a measure of the quality or the error of the resistance.
Die Berechnung der Ausgleichsgerade kann numerisch für eine der oben beschriebene Ausführungen wie folgt implementiert werden: The calculation of the regression line can be implemented numerically for one of the embodiments described above as follows:
(x,Y,-R-x x,-(r-Rx x,) χχ (x, Y, -Rx x, - (r-Rx x,) χχ
YX Σ i  YX Σ i
Zur Bestimmung der Ausgleichsgerade kann der Offset B auf den Wert 0 gesetzt werden, wodurch sich die Berechnung (hier für die Ausführung mit den quadratischen Abständen der Yi-Werte von berechneten Y-Werten) vereinfacht: To determine the best-fit line, offset B can be set to 0, which simplifies the calculation (here, for the quadratic Yi values of calculated Y values):
—Y(Y,-R-X,)2=0 => = RX-Y (Y, -RX,) 2 = 0 => = RX
' l> 'l>
Die Berechnung der zeitlichen Ableitung kann beispielsweise durch Differenzbildung ermittelt werden: The calculation of the time derivative can be determined, for example, by subtraction:
düf | At\_U(t + At)-U(t) smell | At \ _U (t + At) -U (t)
dt 2) At  dt 2) At
U(t + At)-U(t) U(t)-U(t-At)  U (t + At) -U (t) U (t) -U (t-At)
d2jJlt\ At At _U(t + At)-2-U(t) + U(t-At) d 2JJ l t \ At At _U (t + At) -2-U (t) + U (t-At)
dt2 Δί At2 dt 2 Δί At 2
Infolge des bekannten Rauschens von Strom und Spannung werden obige Mittelwertdifferenzen Xavg*Xavg-Xi*Xi, Yavg*Yavg-Yi*Yi oder Xavg*Yavg-Xi*Yi selbst unter Idealbedingungen niemals 0 werden. Dies ermöglicht folgende Formel zur Berechnung des Widerstands : Due to the well-known noise of current and voltage, the above mean value differences Xavg * Xavg-Xi * Xi, Yavg * Yavg-Yi * Yi or Xavg * Yavg-Xi * Yi never become 0 even under ideal conditions become. This allows the following formula for calculating the resistance:
Σχ { ■ γι Zfo+*,) (yt + Ayt) +*,) (Sxt + Ayt) Σ χ { ■ γ ι Zfo + *,) (y t + Ay t ) + *,) (Sx t + Ay t )
__i __i  __i __i
Σxi · xi Σ(χι + Αχι - (χι + Αχι Σ(χι + Αχι - (χι + ) Σ x i · x i Σ ( χ ι + Αχ ι - ( χ ι + Αχ ι Σ ( χ ι + Αχ ι - ( χ ι +)
i i i  i i i
Σ (RxiXi + xt (RAx, + Ay,)+ Δ^.Δχ ) Zur Verbesserung des Regressionsergebnisses kann daher bei¬ spielsweise eine Korrektur der Summen verursacht durch Rauschen von Strom und Spannung vorgenommen werden. Σ (Rx iXi + x t (RAx, + Ay,) + Δ ^ .Δχ) Therefore, to improve the regression result, a correction of the sums caused by noise current and voltage can be made in ¬ play.
Anstelle des in Figur 2 dargestellten Ersatzschaltbildes können alternative Ersatzschaltbilder als Basis genommen werden. Insbesondere können einzelne Komponenten des Ersatzschaltbildes in Figur 2 auch entfallen. Instead of the equivalent circuit diagram shown in FIG. 2, alternative equivalent circuit diagrams can be taken as a basis. In particular, individual components of the equivalent circuit diagram in Figure 2 can also be omitted.
Die Eingangswerte von Strom und Spannung können sowohl gefiltert als auch ungefiltert in die Regressionsrechnung eingehen. The input values of current and voltage can be both filtered and unfiltered in the regression calculation.
Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das er- findungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind. Mentioned steps of the method according to the invention can be carried out in the order given. However, they can also be executed in a different order. The method according to the invention can be carried out in one of its embodiments, for example with a specific combination of steps, in such a way that no further steps are carried out. However, in principle also further steps can be carried out, even those which are not mentioned.
Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar. Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen. The claims belonging to the application do not constitute a waiver of the achievement of further protection. If, in the course of the procedure, it turns out that a feature or a group of features is not absolutely necessary, it is already desired on the applicant side to formulate at least one independent claim which no longer has the feature or the group of features. This may, for example, be a subcombination of a claim present at the filing date or a subcombination of a claim limited by further features of a claim present at the filing date. Such newly formulated claims or feature combinations are to be understood as covered by the disclosure of this application.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen . It should also be noted that embodiments, features and variants of the invention, which are described in the various embodiments or embodiments and / or shown in the figures, can be combined with each other as desired. Single or multiple features are arbitrarily interchangeable. Resulting combinations of features are to be understood as covered by the disclosure of this application.
Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden. Recoveries in dependent claims are not to be understood as a waiver of obtaining independent, objective protection for the features of the dependent claims. These features can also be combined as desired with other features.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.  Features that are disclosed only in the specification or features that are disclosed in the specification or in a claim only in conjunction with other features may, in principle, be of independent significance to the invention. They can therefore also be included individually in claims to distinguish them from the prior art.

Claims

Patentansprüche  claims
1. Verfahren zum Bestimmen eines Realteils eines komplexen Innenwiderstands einer Batterie, welches folgende Schritte aufweist : A method of determining a real part of a complex internal resistance of a battery, comprising the steps of:
Messen, zu einer Mehrzahl von Messzeitpunkten (t±) , jeweils eines zugehörigen Batteriespannungswerts (U) und eines zugehörigen Batteriestromwerts (I), welche sich ent¬ sprechend einer Anzahl angeschlossener Verbraucher ergeben, und Measuring, at a plurality of measurement times (t ±), in each case an associated battery voltage value (U) and an associated battery current value (I), which result ent ¬ accordingly a number of connected consumers, and
Bestimmen eines frequenzunabhängigen Realteils unter Verwendung einer Berechnungsvorschrift basierend auf den Batteriespannungswerten (U) und den Batteriestromwerten (I) ·  Determining a frequency-independent real part using a calculation rule based on the battery voltage values (U) and the battery current values (I)
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
wobei das Messen durchgeführt wird ohne die Batterie anzuregen oder ihr ein Anregungssignal aufzuprägen.  wherein the measuring is performed without exciting the battery or imparting an excitation signal to it.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. The method according to any one of the preceding claims,
wobei die Berechnungsvorschrift auf einem Ersatzschaltbild der Batterie basiert.  wherein the calculation rule is based on an equivalent circuit diagram of the battery.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims,
wobei in die Berechnungsvorschrift zumindest folgende Parameter eingehen:  at least the following parameters are included in the calculation rule:
Batteriemodellinduktivität (L) ,  Battery model inductance (L),
Batteriemodellkapazität (Cx) , Battery model capacity (C x ),
parasitärer Widerstand der Batteriekapazität (Rx) . parasitic resistance of the battery capacity (R x ).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
wobei in die Berechnungsvorschrift zumindest die Batte¬ riespannungswerte (U) , die Batteriestromwerte (I), erste und zweite zeitliche Ableitungen der Batteriespannungs- werte (U) sowie erste, zweite und dritte zeitliche Ab¬ leitungen der Batteriestromwerte (I) eingehen. wherein in the calculation rule at least the Batte ¬ riespannungswerte (U), the battery current values (I), first and second time derivatives of the battery voltage values received (U) and first, second and third time from ¬ lines of the battery current values (I).
Verfahren nach den Ansprüche 4 und 5, Method according to claims 4 and 5,
wobei die Berechnungsvorschrift durch folgende Formel angegeben ist:  where the calculation rule is given by the following formula:
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
- wobei die Berechnungsvorschrift angibt, dass der Realteil als Steigung einer Gerade zu ermitteln ist, welche Punkte in einem zweidimensionalen Koordinatensystem mit einer X-Achse und eine Y-Achse approximiert, wobei die Be¬ rechnungsvorschrift aufgetragene Terme auf der X-Achse und auf der Y-Achse angibt. wherein the calculation rule specifies that the real part is to be determined as the slope of a straight line which approximates points in a two-dimensional coordinate system having an X-axis and a Y-axis, wherein the calculation rule plots applied terms on the X-axis and on the Y-axis Y-axis indicates.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 4, 5 und 7, 8. Process according to claims 4, 5 and 7,
wobei die Berechnungsvorschrift angibt, dass auf der X-Achse der Term dt dt  where the calculation rule specifies that on the X-axis the term dt dt
aufgetragen ist und auf der Y-Achse der Term  is plotted and on the y-axis the term
Y Lt + C,-d d^t - -d dL-L Y Lt + C , - d d ^ t - - d dL-L
t -d -R,C,L t - d -R, C, L
d dt -d dt d dt - d dt
aufgetragen ist. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 4, 5 und 7,  is applied. 9. Method according to claims 4, 5 and 7,
wobei die Berechnungsvorschrift angibt, dass auf der X-Achse der Term  where the calculation rule indicates that on the x-axis the term
X =— + RXCX—^~ X = - + R X C X - ^ ~
dt dt aufgetragen ist und auf der Y-Achse der dt dt dt dt dt dt dt is plotted on the Y-axis and the dt dt dt dt dt
aufgetragen ist.  is applied.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, 10. The method according to any one of claims 7 to 9,
wobei die Berechnungsvorschrift angibt, dass zumindest zwei unterschiedliche Regressionsverfahren zur Bestimmung eines jeweiligen Realteils verwendet werden, wobei ein Abstand zwischen den Realteilen ein Maß für die Qualität der Berechnung darstellt.  wherein the calculation rule specifies that at least two different regression methods are used to determine a respective real part, wherein a distance between the real parts represents a measure of the quality of the calculation.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, 11. The method according to any one of claims 7 to 10,
wobei die Berechnungsvorschrift angibt, dass der Realteil nach folgender Formel berechnet wird:  where the calculation rule specifies that the real part is calculated according to the following formula:
Σχ { ■ γι Zfo+*,) (yt + Ayt) Σ&+*,) (Sxt + Ayt)Σ χ { ■ γ ι Zfo + *,) (y t + Ay t ) Σ & + *,) (Sx t + Ay t )
R R
i i  i i
X (RxiXi + Xi (RAx, + Ay,)+ Δ^,.Δ ,) X (Rx iXi + Xi (RAx, + Ay,) + Δ ^, Δ,)
wobei in which
Xi Werte des auf der X-Achse angetragenen Terms zur Zeit ti sind,  Xi are the values of the X-axis term at time ti,
yi Werte des auf der Y-Achse angetragenen Terms zur Zeit ti sind, und  yi are values of the term plotted on the y-axis at time ti, and
Dxi sowie Dyi Parameter sind.  Dxi as well as Dyi parameters are.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Berechnungsvorschrift angibt, dass der Realteil zu jedem Messzeitpunkt als Quotient aus einem ersten Term und einem zweiten Term berechnet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the calculation rule specifies that the real part is calculated at each measurement time as a quotient of a first term and a second term.
13. Verfahren nach Anspruch 12, 13. The method according to claim 12,
wobei die Berechnungsvorschrift angibt, dass der erste Term dt dt  wherein the calculation rule indicates that the first term dt dt
lautet und der zweite Term is and the second term
lautet .  is.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 14. The method according to any one of the preceding claims,
wobei die Batterie eine Blei-Säure-Batterie ist.  the battery is a lead-acid battery.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15. The method according to any one of the preceding claims,
wobei die Batteriespannungswerte (U) und/oder die Bat¬ teriestromwerte (I) gefiltert oder ungefiltert verwendet werden . wherein the filtered battery voltage values (U) and / or the Bat ¬ teriestromwerte (I) or unfiltered used.
16. Steuervorrichtung, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen. 16. A control device which is adapted to carry out a method according to one of the preceding claims.
EP16774935.7A 2015-09-29 2016-09-29 Method for determining a real component of a complex internal resistance of a battery Pending EP3356835A1 (en)

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KR100823507B1 (en) 2006-08-29 2008-04-21 삼성에스디아이 주식회사 Battery manegement system and the operating method thereof
US9128165B2 (en) * 2011-05-04 2015-09-08 Datang Nxp Semiconductors Co., Ltd. Battery cell impedance measurement method and apparatus
JP6163933B2 (en) * 2013-07-18 2017-07-19 アイシン精機株式会社 Deriving device for deriving each resistance value of a solid oxide fuel cell single cell
US9428071B2 (en) 2014-01-14 2016-08-30 Ford Global Technologies, Llc Impedance based battery parameter estimation
CN104122504B (en) * 2014-08-11 2016-10-05 电子科技大学 A kind of SOC estimation method of battery

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