WO2013143746A1 - Device and method for determining at least one state variable of a battery cell, battery cell, and vehicle battery - Google Patents

Device and method for determining at least one state variable of a battery cell, battery cell, and vehicle battery Download PDF

Info

Publication number
WO2013143746A1
WO2013143746A1 PCT/EP2013/052658 EP2013052658W WO2013143746A1 WO 2013143746 A1 WO2013143746 A1 WO 2013143746A1 EP 2013052658 W EP2013052658 W EP 2013052658W WO 2013143746 A1 WO2013143746 A1 WO 2013143746A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery cell
battery
state
state variable
determining
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/052658
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Opitz
Jens Schneider
Erich Biermann
Fabian Henrici
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2013143746A1 publication Critical patent/WO2013143746A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/371—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with remote indication, e.g. on external chargers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/10—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a centralized architecture
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/80—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/84—Measuring functions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

The invention relates to a device (130) for determining at least one state variable (135) of a battery cell (100), wherein the device (130) has a sensor interface (140) for receiving at least one measured value (125), which represents a measured value (125) of at least one battery sensor (120), an apparatus (150) for determining at least one state variable (135) using the at least one measured value (125), wherein the state variable (135) represents a state of the battery cell (100), and an interface (160) for outputting the at least one state variable (135), wherein the interface (160) is designed to output the at least one state variable (135) to a receiver arranged externally to the battery cell (100).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariab- len einer Batteriezelle, Batteriezelle und Fahrzeugbatterie  Device and method for determining at least one state variables of a battery cell, battery cell and vehicle battery
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen einer Batteriezelle, auf eine entsprechende Batteriezelle für eine Fahrzeugbatterie, auf eine entsprechende Fahrzeugbatterie sowie auf ein entsprechendes Verfahren zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen einer Batteriezelle. The present invention relates to a device for determining at least one state variable of a battery cell, to a corresponding battery cell for a vehicle battery, to a corresponding vehicle battery and to a corresponding method for determining at least one state variable of a battery cell.
Für viele Anwendungen, insbesondere bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen, ist es wünschenswert, über den Zustand der Batterien informiert zu werden. Innerhalb der Batterie können eine Erfassung von Messwerten der Batteriezellen mittels diskreter Elektronik und eine Übertragung dieser Messwerte über dezidierte Datenleitungen, z. B. CAN-Bus, an ein zentrales Steuergerät erfolgen. Eine Bereithaltung und Bearbeitung aller Daten kann in diesem zentralen Steuergerät erfolgen. For many applications, especially in hybrid and electric vehicles, it is desirable to be informed of the condition of the batteries. Within the battery, a recording of measured values of the battery cells by means of discrete electronics and a transmission of these measured values on dedicated data lines, eg. B. CAN bus, to a central control unit. Provision and processing of all data can be done in this central control unit.
Die DE 102 25 658 A1 offenbart ein Batteriesystem und ein Verfahren zur Übertragung einer Information über eine Batterieeigenschaft. DE 102 25 658 A1 discloses a battery system and a method for transmitting information about a battery property.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen einer Batteriezelle, ein entsprechendes Verfahren, weiterhin eine Batteriezelle sowie schließlich eine entsprechende Batterie gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Aus- gestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, the present invention proposes a device for determining at least one state variable of a battery cell, a corresponding method, furthermore a battery cell and finally a corresponding battery according to the main claims. Advantageous Designs emerge from the respective subclaims and the following description.
Eine Auswertung einer Vielzahl von Messwerten einer Vielzahl von Batteriezellen in einem zentralen Steuergerät erfordert zum einen die Übertragung einer großen Datenmenge und zum anderen genügend Ressourcen zur Verarbeitung der großen Datenmenge. Dabei können sowohl die zu übertragene Datenmenge als auch die notwendigen Ressourcen zum Verarbeiten in dem zentralen Steuergerät erheblich verringert werden, wenn eine Vorverarbeitung bereits auf dem Niveau jeder einzelnen Batteriezelle erfolgt. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die Batteriezellen bereits Teile der notwendigen Infrastruktur beziehungsweise Ressourcen für andere Aufgaben vorhalten. Weiterhin kann ein flexibleres System erzielt werden, da es nicht erforderlich ist, ein zentrales Batteriemanagementsystem an unterschiedliche Zellchemie oder ähnliche Faktoren anzupassen, wenn die Verarbeitung der Messdaten direkt in der entsprechenden Batteriezelle abläuft. An evaluation of a plurality of measured values of a plurality of battery cells in a central control unit requires, on the one hand, the transmission of a large amount of data and, on the other hand, sufficient resources for processing the large amount of data. In this case, both the amount of data to be transmitted and the resources required for processing in the central control unit can be considerably reduced if preprocessing already takes place at the level of each individual battery cell. This is particularly useful when the battery cells already hold parts of the necessary infrastructure or resources for other tasks. Furthermore, a more flexible system can be achieved since it is not necessary to adapt a central battery management system to different cell chemistry or similar factors when processing the measurement data directly in the corresponding battery cell.
Eine Vorrichtung zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen einer Batteriezelle weist die folgenden Merkmale auf: eine Sensorschnittstelle zum Empfang von zumindest einem Messwert, wobei der Messwert zumindest, der Batteriezelle eine physikalische Größe repräsentiert; eine Einrichtung zum Bestimmen zumindest einer Zustandsvariablen unter Verwendung des zumindest einen Messwerts, wobei die Zustandsvariable einen Zustand der der Batteriezelle repräsentiert; und eine Schnittstelle zum Ausgeben der zumindest einen Zustandsvariablen, wobei die Schnittstelle ausgebildet ist, die zumindest eine Zustandsvariable an einen zu der Batteriezelle extern angeordneten Empfänger auszugeben. A device for determining at least one state variable of a battery cell has the following features: a sensor interface for receiving at least one measured value, the measured value representing at least the battery cell a physical variable; means for determining at least one state variable using the at least one measurement value, the state variable representing a state of the battery cell; and an interface for outputting the at least one state variable, wherein the interface is designed to output the at least one state variable to a receiver arranged externally to the battery cell.
Unter einer Batteriezelle kann ein wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis verstanden werden. Unter einer Batteriezelle kann eine wiederaufladbare Sekundärzelle, ein Sekundärelement beziehungsweise ein Akkumulator verstanden werden. Unter einer Batterie kann eine Zusammenschaltung mehrerer Batteriezellen verstanden werden. Die Batteriezellen in einer Batterie können die gleiche Zellchemie aufweisen. Die Batterie kann in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwa- gen oder ein sonstiges Nutzfahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann mit einemA battery cell can be understood to mean a rechargeable storage for electrical energy on an electrochemical basis. A battery cell can be understood as meaning a rechargeable secondary cell, a secondary element or an accumulator. Under a battery can a Interconnection of multiple battery cells are understood. The battery cells in a battery may have the same cell chemistry. The battery can be used in a vehicle. The vehicle may be a motor vehicle, for example a passenger car, a truck or another commercial vehicle. The vehicle can with a
Hybrid-Antrieb ausgestattet sein oder es kann sich um ein Elektrofahrzeug handeln. Die Batterie kann jedoch auch in anderen Geräten oder Anwendungen zum Einsatz kommen. Von der Batteriezelle kann unter anderem ein Ladezustand, auch als State-of-Charge (SOC) bezeichnet, ein Funktionszustand, auch als Sta- te-of-Function (SOF) bezeichnet und zusätzlich oder alternativ ein Alterungszustand oder Lebensdauerzustand, auch als State-of-Health (SOH) bezeichnet, als Zustandsvariable bestimmt werden. Eine Zustandsvariable kann unter Verwendung von Messwerten bestimmt werden und repräsentiert einen Zustand der Batteriezelle. Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät ver- standen werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Sensorschnittstelle und/oder eine Schnittstelle zum Ausgeben aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhan- den sind. Dabei können die Sensorschnittstelle und/oder die Schnittstelle zumHybrid drive or it may be an electric vehicle. However, the battery can also be used in other devices or applications. Among other things, a state of charge, also referred to as a state-of-charge (SOC), of the battery cell can also be referred to as state-of-function (SOF) and, additionally or alternatively, an aging state or lifetime state, also as a state of charge. of Health (SOH), to be determined as a state variable. A state variable may be determined using measurements and represents a state of the battery cell. In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals as a function thereof. The device may have a sensor interface and / or an interface for output, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules. The sensor interface and / or the interface to the
Ausgeben als zwei separate Schnittstellen ausgebildet sein oder als eine integrierte Schnittstelle ausgebildet sein, beispielsweise als eine Busschnittstelle. Output can be formed as two separate interfaces or designed as an integrated interface, for example as a bus interface.
Die Vorrichtung kann als ein dezentraler und integrierter Zustandsberechner ausgeführt sein. Dieser bietet einen deutlichen Mehrwert, da statt einer großenThe device may be implemented as a decentralized and integrated state calculator. This offers a clear added value, instead of a large one
Menge von Messwerten nur das Berechnungsergebnis in Form der zumindest einen Zustandsvariablen über eine Datenverbindung, beispielsweise einen Bus, an ein Steuergerät zu übertragen ist. Diese Datenreduktion erleichtert die Kommunikation und entlastet das Steuergerät deutlich. Bei unterschiedlichem Zell- und Batteriehersteller muss kein Wissen über die Zellspezifikation und Berechnungsmodelle an Dritte weitergegeben werden. Dies dient einer Vereinfachung und damit einem Mehrwert für den OEM, da Zellen einfacher austauschbar und kombinierbar werden. Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist somit nicht mehr aufwendig an geänderte Zelltypen anzupassen. Bei Reparatur einer defekten Batterie, beispielsweise einem Austausch einer defekten Zelle im Pack, be- kommt das Batteriemanagementsystem automatisch den neuen Zellzustand gemeldet und muss nicht mehr umprogrammiert werden, falls ein solches Update überhaupt vorgesehen ist. Quantity of measured values only the calculation result in the form of at least one state variable via a data connection, such as a bus, is to be transmitted to a control unit. This data reduction facilitates communication and relieves the ECU significantly. With different cell and battery manufacturers, no knowledge about the cell specification and calculation models has to be passed on to third parties. This is a simplification and thus added value for the OEM, as cells become easier to interchangeable and combine. A battery management system (BMS) is thus no longer complicated to adapt to changed cell types. When repairing a defective battery, for example replacing a defective cell in the pack, the battery management system automatically receives the new cell status and no longer needs to be reprogrammed if such an update is even intended.
Ferner kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, die zumindest ei- ne Zustandsvariable der Batteriezelle mittels eines Modells der Batteriezelle zu bestimmen. Mittels eines, beispielsweise mathematischen, Modells kann aus zumindest einem Messwert eine Zustandsvariable bestimmt werden. Einige nicht direkt messbare Batteriezustandsgrößen, wie beispielsweise der Ladezustand oder der Innenwiderstand, können das Verhalten einer Batteriezelle und somit einer Batterie beeinflussen. So kann ein berechneter Ladezustand eine nützlicheFurthermore, the device for determining can be designed to determine at least one state variable of the battery cell by means of a model of the battery cell. By means of a, for example mathematical, model, a state variable can be determined from at least one measured value. Some not directly measurable battery state variables, such as the state of charge or the internal resistance, can affect the behavior of a battery cell and thus a battery. So a calculated state of charge can be a useful
Information für den Anwender darstellen. So kann dieser sein Benutzerverhalten dem Ladezustand anpassen. Represent information for the user. So this can adapt its user behavior to the state of charge.
Auch kann das Modell zur Bestimmung der zumindest einen Zustandsvariablen ein äquivalentes Schaltungsmodell und zusätzlich oder alternativ ein elektrochemisches Modell der Batteriezelle repräsentieren. Unter einem äquivalenten Schaltungsmodell kann ein elektrisches Ersatzschaltbild und/oder ein„Equivalent Circuit Model" (ECM) verstanden werden. Ein äquivalentes Schaltungsmodell kann eine phänomenologische Beschreibung einer Batteriezelle darstellen. Unter einem elektrochemischen Modell kann ein Batteriezellenmodell verstanden werden, welches die chemischen, physikalischen, chemisch-physikalischen und elektrochemischen Prozesse einer Batteriezelle beschreibt. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um den mittels des Modells bestimmten Zustand der Batteriezelle an ein zentrales Steuergerät zu senden. Auch kann der Zustand von dem zentralen Steuergerät abgerufen werden. Also, the model for determining the at least one state variable may represent an equivalent circuit model and additionally or alternatively an electrochemical model of the battery cell. An equivalent circuit model may be understood to mean an equivalent electrical circuit diagram and / or an "equivalent circuit model" (ECM) .An equivalent circuit model may represent a phenomenological description of a battery cell An electrochemical model may be understood as a battery cell model representing the chemical, physical, The device may be configured to send the state of the battery cell determined by the model to a central control device, or the state may be called up by the central control device.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung eine Speichereinheit aufweisen, die ausgebildet ist, eine Batteriezellhistorie zu speichern und die Einrichtung zum Bestimmen kann ausgebildet sein, die Zustands- variable unter Verwendung der Batteriezellhistorie zu bestimmen. Unter einerIn one embodiment of the present invention, the device may include a memory unit configured to store a battery cell history, and the means for determining may be configured to determine the state variable using the battery cell history. Under one
Zellhistorie kann beispielsweise eine Anzahl von Lade- und/oder Entladezyklen oder Betriebsstunden während des aktuellen Entladevorgangs verstanden werden. Die Vorrichtung zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen einer Batteriezelle kann ausgebildet sein, um unter Verwendung von aktuellen Messwerten und der Batteriezellhistorie effizient zumindest eine aktuelle Zu- standsvariable der Batterie bestimmen. For example, cell history may include a number of charge and / or discharge cycles or operating hours during the current unloading process. The device for determining at least one state variable of a battery cell can be designed to efficiently determine at least one current state variable of the battery using current measured values and the battery cell history.
Ferner kann die Einrichtung zum Bestimmen ausgebildet sein, eine Mehrzahl von Zustandsvariablen zu bestimmen. Die Schnittstelle zum Ausgeben kann ausgebildet sein, eine Mehrzahl von Zustandsvariablen auszugeben. Vorteilhaft kann die Bestimmung einer Mehrzahl von Zustandsvariablen sein, um den aktuellen Zustand der Batteriezelle umfassender zu beschreiben. Furthermore, the means for determining may be configured to determine a plurality of state variables. The output interface may be configured to output a plurality of state variables. Advantageously, the determination of a plurality of state variables may be to more fully describe the current state of the battery cell.
Die zumindest eine Zustandsvariable kann einen Funktionszustand, einen Alterungszustand, eine Restkapazität und zusätzlich oder alternativ einen Ladezustand repräsentieren. Mittels Funktionszustand, auch als State-of-Function bezeichnet, Alterungszustand oder Lebensdauerzustand, auch als State-of-Health bezeichnet, Ladezustand, auch als State-of-Charge bezeichnet, und gelichzeitig oder alternativ Restkapazität der Batteriezelle kann für einen Anwender oder eine Steuereinrichtung eine umfassende Beschreibung über den Zustand der Batteriezelle zur Verfügung gestellt werden. The at least one state variable may represent a functional state, an aging state, a residual capacity and additionally or alternatively a state of charge. By means of functional state, also referred to as state-of-function, aging state or lifetime state, also referred to as state-of-health, state of charge, also referred to as state-of-charge, and gelichzeitig or alternatively residual capacity of the battery cell can for a user or a control device a comprehensive description of the condition of the battery cell will be provided.
Eine Batteriezelle für eine Fahrzeugbatterie weist die folgenden Merkmale auf: zumindest einen Batteriesensor, der ausgebildet ist, um zumindest einen Messwert auszugeben, wobei der Messwert zumindest eine physikalische Größe der Batteriezelle repräsentiert, und eine Vorrichtung zur Bestimmung zumindest einer Zustandsvariablen unter Verwendung des Messwerts. A battery cell for a vehicle battery has the following features: at least one battery sensor that is configured to output at least one measured value, wherein the measured value represents at least one physical variable of the battery cell, and a device for determining at least one state variable using the measured value.
Unter einem Batteriesensor kann ein Messgrößen-Aufnehmer oder Sensor verstanden werden, der von einer Batteriezelle zumindest eine physikalische Größe erfasst und in ein elektrisches Signal umwandelt. Unter einem Batteriesensor kann ein Messumformer und/oder Messwandler verstanden werden. Dabei kann ein Batteriesensor als integrierter Batteriesensor eine Mehrzahl von unterschiedlichen physikalischen Größen erfassen. Die Batteriezelle kann ein Gehäuse aufweisen. Die Vorrichtung zur Bestimmung und zusätzlich oder alternativ der zumindest eine Batteriesensor können im Inneren des Gehäuses angeordnet sein. Das Gehäuse kann die Batteriezelle und zusätzlich die Vorrichtung und den Batteriesensor schützen, sofern diese innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Durch die Anordnung der Komponenten der Batteriezelle im Inneren des Gehäuses kann eine kompakte, integrierte Batteriezelle geschaffen werden, die sich einfach in einer Batterie als eine Einheit integrieren lässt. A battery sensor can be understood to mean a sensor or sensor that detects at least one physical variable from a battery cell and converts it into an electrical signal. A battery sensor may be understood to mean a transmitter and / or a transducer. In this case, a battery sensor as an integrated battery sensor can detect a plurality of different physical quantities. The battery cell may have a housing. The device for determining and additionally or alternatively the at least one battery sensor can be arranged in the interior of the housing. The housing may protect the battery cell and in addition the device and the battery sensor, provided that they are arranged within the housing. By arranging the components of the battery cell inside the housing, a compact, integrated battery cell can be created that can be easily integrated into a battery as a unit.
Eine Batterie für ein Fahrzeug weist zumindest eine Batteriezelle gemäß einer genannten Ausführungsform und ein Batteriemanagementsystem auf, wobei das Batteriemanagementsystem ausgebildet ist, die Zustandsvariable der zumindest einen Batteriezelle zu empfangen. A battery for a vehicle has at least one battery cell according to an embodiment and a battery management system, wherein the battery management system is configured to receive the state variable of the at least one battery cell.
Ein Batteriemanagementsystem kann ausgebildet sein, um eine Vielzahl von Batteriezellen zu überwachen und Informationen über deren Zustand bereitstellen. Ein Batteriemanagementsystem kann als eine elektronische Schaltung ausgebildet sein, welche zur Überwachung und Regelung einer Batterie dient. Ein Batteriemanagementsystem kann einzelne Batteriezellen und/oder eine Batterie als Gesamtsystem überwachen. Ein Batteriemanagementsystem kann beispielsweise den Ladezustand einer Batterie überwachen. A battery management system may be configured to monitor a plurality of battery cells and provide information about their condition. A battery management system may be formed as an electronic circuit which serves to monitor and control a battery. A battery management system may monitor individual battery cells and / or a battery as an overall system. For example, a battery management system may monitor the state of charge of a battery.
Ein Verfahren zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen umfasst die folgenden Schritte: A method for determining at least one state variable comprises the following steps:
Empfangen von zumindest einem Messwert, wobei der Messwert einen Messwert eines Batteriesensors repräsentiert, Receiving at least one measured value, wherein the measured value represents a measured value of a battery sensor,
Bestimmen zumindest einer Zustandsvariablen unter Verwendung des zumindest einen Messwerts, wobei die Zustandsvariable einen Zustand der der Batteriezelle repräsentiert, und Determining at least one state variable using the at least one measurement value, the state variable representing a state of the battery cell, and
Ausgeben der zumindest einen Zustandsvariablen an einen zu der Batteriezelle extern angeordneten Empfänger. Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Batteriemanagementsystem, das ausgebildet ist, um die Schritte des Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Batteriemanagementsystem kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Outputting the at least one state variable to a receiver arranged externally to the battery cell. The present invention further provides a battery management system configured to perform the steps of the method in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a battery management system, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
Unter einem Batteriemanagementsystem kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Batteriemanagementsystem beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. In the present case, a battery management system can be understood to mean an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the battery management system. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung oder einem Batteriemanagementsystem ausgeführt wird. A computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program product is installed on a computer or a device is also of advantage or a battery management system.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Batteriezelle eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a block diagram of a battery cell of an embodiment of the present invention;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Batterie eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 is a block diagram of a battery of an embodiment of the present invention;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und Fig. 4 eine Struktur eines elektrischen Ersatzschaltbildes oder„Equivalent Circuit Model" (ECM) mit temperatur- und ladezustandsabhängigen Parametern gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention; and 4 shows a structure of an equivalent electrical circuit diagram or "equivalent circuit model" (ECM) with temperature and charge state-dependent parameters according to an embodiment of the present invention.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Batteriezelle mit einem Batteriesensor und einer Vorrichtung zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Batteriezelle 100 weist einen Energiespeicher 1 10, einen Batteriesensor 120, welcher zumindest einen Messwert 125 ausgibt, und eine Vorrichtung 130 zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen 135 der Batteriezelle 100 unter Verwendung des Messwerts 125 auf. Die Vorrichtung 130 weist eine Sensorschnittstelle 140 zum Empfang von zumindest einem Messwert 125, eine Einrichtung 150 zum Bestimmen zumindest einer Zustandsvariablen 135 unter Verwendung des zumindest einen Messwerts 125, und eine Schnittstelle 160 zum Ausgeben der zumindest einen Zustandsvariablen 135 auf. Weiterhin weist die Vorrichtung 130 eine Speichereinheit 170 auf. Die Batteriezelle 100 wird von einem Gehäuse 180 umschlossen. Aus dem Gehäuse 180 sind zwei Anschlüsse 190 der Batteriezelle 100 herausgeführt, um den Energiespeicher 1 10 von außerhalb der Batteriezelle 100 kontaktieren zu können. 1 shows a block diagram of a battery cell with a battery sensor and a device for determining at least one state variable of a battery cell according to an embodiment of the present invention. The battery cell 100 has an energy store 110, a battery sensor 120, which outputs at least one measured value 125, and a device 130 for determining at least one state variable 135 of the battery cell 100 using the measured value 125. The device 130 has a sensor interface 140 for receiving at least one measured value 125, a device 150 for determining at least one state variable 135 using the at least one measured value 125, and an interface 160 for outputting the at least one state variable 135. Furthermore, the device 130 has a memory unit 170. The battery cell 100 is enclosed by a housing 180. From the housing 180, two terminals 190 of the battery cell 100 led out to contact the energy storage 1 10 from outside the battery cell 100 can.
Die Vorrichtung 130 zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen 135 der Batteriezelle 100 unter Verwendung des Messwerts 125 ermöglicht eine zellintegrierte Berechnung von Funktionszustand, Ladezustand und Alterungszustand bei Batterien für Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Dazu kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein elektronischer Schaltkreis in oder an eine Batteriezelle 100 (z. B. Lithium-Ionen Batterie eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges) an- oder eingebaut werden, der aus Messwerten 125 beispielsweise den Funktionszustand, Ladezustand und/oder Alterungszustand berechnet und diese Zustandsvariablen kommunizieren kann. Die Kommunikation zwischen Batteriezelle 100 und einem Batteriemanagementsystem kann verschlüsselt, bzw. zertifiziert erfolgen, um Manipulationen vorzubeugen. Die Kommunikation kann beispielsweise per„power line communication" über die Batteriepole erfolgen oder auch über dezidierte Datenleitungen mittels bekannter Übertragungsverfahren (z. B. CAN-Bus). Die Kommunikation kann unidirektional oder bidirektional ausgeprägt sein. The device 130 for determining at least one state variable 135 of the battery cell 100 using the measured value 125 enables a cell-integrated calculation of functional state, state of charge and aging state in batteries for hybrid and electric vehicles. For this purpose, according to an exemplary embodiment of the present invention, an electronic circuit can be installed or installed in or on a battery cell 100 (eg, lithium-ion battery of a hybrid or electric vehicle) which, for example, determines the functional state, state of charge and / or from measured values 125 Aging condition calculated and these state variables can communicate. The communication between battery cell 100 and a battery management system can be encrypted or certified to prevent tampering. The communication can take place, for example, via "power line communication" via the battery poles or via dedicated data lines by means of known transmission methods (eg CAN bus) .The communication can be unidirectional or bidirectional.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann somit eine Batteriezelle 100 für Hybrid- und Elektrofahrzeuge ausgestattet werden mit einer Vorrichtung 130 zur Berechnung von Zustandsvariablen 135 der BatteriezelleThus, according to an embodiment of the present invention, a battery cell 100 for hybrid and electric vehicles can be equipped with a device 130 for calculating state variables 135 of the battery cell
100 mittels hinterlegter Algorithmen und einer Möglichkeit diese Zustandsvariablen 135 aktiv oder passiv mit beispielsweise einem Batteriesteuergerät auszutauschen. 100 by means of stored algorithms and a way these state variables 135 active or passive to exchange with, for example, a battery control unit.
Die Vorrichtung 130 kann beispielsweise ein ASIC sein oder als Zusatzfunktion einen bereits vorhandenen integrierten Batteriesensor und/oder ASIC erweitern. Die Vorrichtung 130 kann in die Zelle 100 integriert sein oder an die Zelle 100 angebaut sein. Die Vorrichtung 100 kann auch als Zustandsberechner bezeichnet werden. The device 130 may, for example, be an ASIC or expand an already existing integrated battery sensor and / or ASIC as an additional function. The device 130 may be integrated into the cell 100 or attached to the cell 100. The device 100 may also be referred to as a state calculator.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Batterie 200 sind vier Batteriezellen 100 in einer Reihenschaltung angeordnet. Von jeder Batteriezelle ist die Schnittstelle zum Ausgeben der zumindest einen Zustandsvariablen verbunden mit einem Batteriemanagementsystem 210. Ein Anschluss der ersten und ein Anschluss der letzten Batteriezelle 100 in der Reihenschaltung sind au einem Gehäuse der Batterie 200 heraus geführt. Bei den Batteriezellen 100 kann es sich jeweils um eine Batteriezelle mit einer Vorrichtung zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen handeln, wie sie anhand von Fig. 1 beschrieben ist. Fig. 2 is a block diagram of a battery according to an embodiment of the present invention. In the battery 200, four battery cells 100 are arranged in series. Of each battery cell, the interface for outputting the at least one state variable is connected to a battery management system 210. One terminal of the first and one terminal of the last battery cell 100 in the series connection are led out of a housing of the battery 200. The battery cells 100 may each be a battery cell having a device for determining at least one state variable, as described with reference to FIG. 1.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Vorrichtungen zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen jeweils um einen According to one exemplary embodiment, the devices for determining at least one state variable are each one
Zustandsberechner. Im Zustandsberechner wird auf Grundlage von aktuellen Messwerten wie beispielsweise Temperatur, Spannung und/oder Strom und einer Zellhistorie wie zum Beispiel Zyklen oder Betriebsstunden der jeweiligen Batteriezelle 100 mittels hinterlegter Algorithmen - diese können unveränderlich oder reprogrammierbar sein - der aktuelle Zellzustand der Batteriezelle 100 berechnet. Dieser Zustand kann dann an ein zentrales Steuergerät, beispielsweise dem Batteriemanagementsystem 210, gemeldet, bzw. von diesem abgerufen werden. Die Messwerte können von einem mit dem Zustandsberechner integrierten Sensor- System stammen und zusätzlich oder auch vom Steuergerät 210 an den Zustandsberechner. In the state calculator is based on current measurements such as temperature, voltage and / or current and a cell history such as cycles or hours of operation of the respective battery cell 100 by means of stored algorithms - these can be fixed or be reprogrammable - the current cell state of the battery cell 100 calculated. This state can then be reported to or retrieved from a central control device, for example the battery management system 210. The measured values can come from a sensor system integrated with the state calculator and additionally or also from the control unit 210 to the
Zustandsberechner gesandt werden. In einer Ausführungsform könnte die Berechnung vom Steuergerät 210 übernommen werden und nur die Zustandsvari- ablen im Zustandsberechner in der Zelle 100 gespeichert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Zustandsberechner, bzw. dem hinterlegten Algorithmus, um ein sogenanntes "equivalent circuit mo- del" (ECM - elektrisches Ersatzschaltbild), wie es nachfolgend anhand von Fig. 4 beschrieben wird. Die Struktur und Werte der Bauteile im elektrischen Ersatzschaltbild werden durch Referenzmessungen im Labor bestimmt. Auf Basis des elektrischen Ersatzschaltbildes werden aus den Messwerten der Alterungszustand und der Ladezustand berechnet. Alternativ kann statt eines elektrischen Ersatzschaltbildes auch ein elektrochemisches Modell (eChem) verwendet werden. Beim elektrochemischen Modell werden die tatsächlichen chemischphysikalischen Vorgänge innerhalb der Batterie abgebildet anstelle der rein phä- nomenologischen Beschreibung durch das elektrische Ersatzschaltbild.  State calculator sent. In one embodiment, the calculation could be taken over by the controller 210 and only the state variables stored in the state calculator in the cell 100. According to one exemplary embodiment, the state calculator or the stored algorithm is a so-called "equivalent circuit model" (ECM), as will be described below with reference to FIG. 4. The structure and values of the components in the electrical equivalent circuit diagram are determined by reference measurements in the laboratory. Based on the electrical equivalent circuit diagram, the aging state and the state of charge are calculated from the measured values. Alternatively, instead of an electrical equivalent circuit diagram, an electrochemical model (eChem) can also be used. In the electrochemical model, the actual chemical-physical processes within the battery are depicted instead of the purely phenomenological description given by the electrical equivalent circuit diagram.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 300 zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen umfasst einen Schritt 310 des Empfan- gens von zumindest einem Messwert, einen Schritt 320 des Bestimmens zumindest einer Zustandsvariablen unter Verwendung des zumindest einen Messwerts und einen Schritt 330 des Ausgebens der zumindest einen Zustandsvariablen. Das Verfahren 300 kann beispielsweise von Einrichtungen einer Vorrichtung zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen ausgeführt werden, wie sie anhand von Fig. 1 beschrieben ist. 3 shows a flowchart of a method 300 according to an embodiment of the present invention. The method 300 for determining at least one state variable comprises a step 310 of receiving at least one measured value, a step 320 of determining at least one state variable using the at least one measured value and a step 330 of outputting the at least one state variable. The method 300 may be performed, for example, by means of a device for determining at least one state variable, as described with reference to FIG. 1.
Im Schritt 310 des Empfangens wird in einem Ausführungsbeispiel ein einzelner Messwert empfangen und in einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Mehrzahl von Messwerten empfangen. Die Mehrzahl von Messwerten kann von einem Sensor oder von einer Mehrzahl von Sensoren aufgenommen werden. Bei der Mehrzahl von Messwerten kann es sich um unterschiedliche physikalische Signale handeln. Bei den Messwerten kann es sich beispielsweise um Strom, Spannung, Temperatur und/oder Druck handeln. Im Schritt 320 des Bestimmens wird zumindest eine Zustandsvariable bestimmt, unter Verwendung von zumindest einem Messwert und einem dem Schritt 320 des Bestimmens zugeordneten Algorithmus. Im Schritt 330 des Ausgebens wird die zumindest eine Zustandsvariable beispielsweise einem Batteriemanagementsystem zur Verfügung gestellt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. In step 310 of receiving, in one embodiment, a single measurement value is received, and in another embodiment, a plurality of measurement values are received. The plurality of measurements may be taken by a sensor or a plurality of sensors. The majority of measurements may be different physical ones Signals act. The measured values can be, for example, current, voltage, temperature and / or pressure. In step 320 of determining, at least one state variable is determined using at least one measure and an algorithm associated with step 320 of determining. In step 330 of the output, the at least one state variable is provided, for example, to a battery management system, as shown in FIG. 2.
Fig. 4 zeigt eine Struktur eines elektrischen Ersatzschaltbildes oder„Equivalent Circuit Model" einer Batteriezelle mit temperatur- und ladezustandsabhängigen4 shows a structure of an equivalent electrical circuit diagram or "equivalent circuit model" of a battery cell with temperature and state of charge dependent
Parametern gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ersatzschaltbild kann eine Batteriezelle beschreiben, wie sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist. Das gezeigte Ersatzschaltbild besteht aus zwei Bereichen, die mit OCV fürParameters according to an embodiment of the present invention. The equivalent circuit diagram may describe a battery cell, as shown for example in FIG. The equivalent circuit shown consists of two areas, which with OCV for
„Open Circuit Voltage" und mit ECM für„Equivalent Circuit Model" bezeichnet sind. Eine Ruhespannung der Batteriezelle wird durch eine ideale Spannungsquelle Uocv repräsentiert. Die ideale Spannungsquelle Uocv ist auf der einen Seite mit einer Masse 410 verbunden und weiterhin verbunden mit einem Wider- stand R0 über dem die Spannung U0 und der Strom lcen abgegriffen werden kann."Open Circuit Voltage" and ECM for "Equivalent Circuit Model". A rest voltage of the battery cell is represented by an ideal voltage source Uocv. The ideal voltage source Uocv is connected on one side to a ground 410 and furthermore connected to a resistor R 0 over which the voltage U 0 and the current I ce n can be tapped.
Hinter dem Widerstand R0 sind ein Widerstand Ri und ein Kondensator Ci parallel angeordnet. Über den Widerstand Ri fließt der Strom lR, über den Kondensator Ci fließt der Strom lc. Über dem Widerstand Ri kann die Spannung Ui abgegriffen werden. Die parallel angeordneten Widerstand Ri und Kondensator Ci sind verbunden mit einem Knotenpunkt 420. An der Verbindung liegt die Spannung UECM an. Zwischen einer Masse 430 und dem Knotenpunkt 420 kann eine Spannung Uceii abgegriffen werden. Die Spannung der Batteriezelle kann entsprechend dem in Fig. 4 dargestellten Ersatzschaltbild über folgende Formel berechnet werden: Ucell = Uocv + R0 · Icell +υι . Behind the resistor R 0 , a resistor Ri and a capacitor Ci are arranged in parallel. The current I R flows through the resistor R i, the current I c flows through the capacitor C 1. Via the resistor Ri, the voltage Ui can be tapped. The parallel resistor Ri and capacitor Ci are connected to a node 420. At the connection, the voltage UECM is applied. Between a mass 430 and the node 420, a voltage U ce ii can be tapped. The voltage of the battery cell can be calculated according to the equivalent circuit shown in Fig. 4 by the following formula: U cell = U ocv + R 0 × I cell + υ ι .
1 1 1 1
Weiterhin gilt folgender Zusammenhang: Ui = J1 + Icell Furthermore, the following relationship applies: Ui = J 1 + I cell
RJCJ Cj R J C J C j
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass dasThe embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also can an embodiment be supplemented by features of another embodiment. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described. If an exemplary embodiment includes a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the
Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. Embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche claims
1 . Vorrichtung (130) zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvariablen (135) einer Batteriezelle (100), wobei die Vorrichtung (130) die folgenden Merkmale aufweist: eine Sensorschnittstelle (140) zum Empfang von zumindest einem Messwert (125), wobei der Messwert (125), der Batteriezelle (100) zumindest eine physikalische Größe repräsentiert; eine Einrichtung (150) zum Bestimmen zumindest einer Zustandsvariablen (135) unter Verwendung des zumindest einen Messwerts (125), wobei die Zustandsvariable (135) einen Zustand der Batteriezelle (100) repräsentiert; und eine Schnittstelle (160) zum Ausgeben der zumindest einen Zustandsvariablen (135), wobei die Schnittstelle (160) ausgebildet ist, die zumindest eine Zustandsvariable (135) an einen zu der Batteriezelle (100) extern angeordneten Empfänger auszugeben. 1 . Device (130) for determining at least one state variable (135) of a battery cell (100), the device (130) having the following features: a sensor interface (140) for receiving at least one measured value (125), the measured value (125 ), the battery cell (100) represents at least one physical quantity; means (150) for determining at least one state variable (135) using the at least one measurement (125), the state variable (135) representing a state of the battery cell (100); and an interface (160) for outputting the at least one state variable (135), wherein the interface (160) is configured to output the at least one state variable (135) to a receiver externally located to the battery cell (100).
2. Vorrichtung (130) gemäß Anspruch 1 , bei der die Einrichtung (150) zum Bestimmen ausgebildet ist, die zumindest eine Zustandsvariable (135) der Batteriezelle (100) mittels eines Modells der Batteriezelle (100) zu bestimmen. 2. Apparatus (130) according to claim 1, wherein the means (150) for determining is adapted to determine at least one state variable (135) of the battery cell (100) by means of a model of the battery cell (100).
3. Vorrichtung (130) gemäß Anspruch 2, bei der das Modell zur Bestimmung der zumindest einen Zustandsvariablen (135) ein äquivalentes Schaltungsmodell und/oder ein elektrochemisches Modell der Batteriezelle (100) repräsentiert. The apparatus (130) of claim 2, wherein the model for determining the at least one state variable (135) represents an equivalent circuit model and / or an electrochemical model of the battery cell (100).
4. Vorrichtung (130) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die eine Speichereinheit (170) aufweist, die ausgebildet ist, eine Batteriezellhistorie zu speichern und bei der die Einrichtung (150) zum Bestimmen ausgebildet ist, die Zustandsvariable (135) unter Verwendung der Batteriezellhistorie zu bestimmen. 4. Device (130) according to one of the preceding claims, which has a memory unit (170) which is designed to store a battery cell history and in which the device (150) is designed to determine is to determine the state variable (135) using the battery cell history.
Vorrichtung (130) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Einrichtung (150) ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Zustandsvariablen (135) zu bestimmen und bei der die Schnittstelle (160) ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Zustandsvariablen (135) auszugeben. Apparatus (130) according to any one of the preceding claims, wherein the means (150) is arranged to determine a plurality of state variables (135) and wherein the interface (160) is adapted to output a plurality of state variables (135).
Vorrichtung (130) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die zumindest eine Zustandsvariable (135) einen Funktionszustand und/oder einen Alterungszustand und/oder eine Restkapazität und/oder einen Ladezustand repräsentiert. Device (130) according to one of the preceding claims, wherein the at least one state variable (135) represents a functional state and / or an aging state and / or a residual capacity and / or a state of charge.
Batteriezelle (200) für eine Fahrzeugbatterie, wobei die Batteriezelle (100) die folgenden Merkmale aufweist: zumindest einen Batteriesensor (120), der ausgebildet ist, um zumindest einen Messwert (125) auszugeben, wobei der Messwert (125) zumindest eine physikalische Größe der Batteriezelle (100) repräsentiert; eine Vorrichtung (130) zur Bestimmung zumindest einer Zustandsvariablen (135) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 unter Verwendung des Messwerts (125). A battery cell (200) for a vehicle battery, the battery cell (100) comprising: at least one battery sensor (120) configured to output at least one measured value (125), the measured value (125) being at least one physical quantity Battery cell (100) represents; a device (130) for determining at least one state variable (135) according to one of claims 1 to 6 using the measured value (125).
Batteriezelle (100) gemäß Anspruch 7, die ein Gehäuse (180) aufweist und die Vorrichtung (130) zur Bestimmung und/oder der zumindest eine Batteriesensor (120) im Inneren des Gehäuses (180) angeordnet ist. Battery cell (100) according to claim 7, having a housing (180) and the device (130) for determining and / or the at least one battery sensor (120) inside the housing (180) is arranged.
Batterie (200) für ein Fahrzeug, die die folgendenden Merkmale aufweist: zumindest eine Batteriezelle (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8; A battery (200) for a vehicle comprising the following features: at least one battery cell (100) according to one of claims 7 to 8;
Batteriemanagementsystem (210), wobei das Batteriemanagementsystem (210) ausgebildet ist, die Zustandsvariable (135) der zumindest einen Batteriezelle (100) zu empfangen. A battery management system (210), wherein the battery management system (210) is configured to receive the state variable (135) of the at least one battery cell (100).
10. Verfahren (300) zur Bestimmung von zumindest einer Zustandsvanablen (135), wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte aufweist: 10. A method (300) for determining at least one state variable (135), the method (300) comprising the following steps:
Empfangen (310) von zumindest einem Messwert (125), wobei der Messwert (125) einen Messwert (125) eines Batteriesensors (120) repräsentiert; Receiving (310) at least one measured value (125), the measured value (125) representing a measured value (125) of a battery sensor (120);
Bestimmen (320) zumindest einer Zustandsvanablen (135) unter Verwendung des zumindest einen Messwerts (125), wobei die Zustandsvariable (135) einen Zustand der der Batteriezelle (100) repräsentiert; und Determining (320) at least one state variable (135) using the at least one measurement (125), the state variable (135) representing a state of the battery cell (100); and
Ausgeben (330) der zumindest einen Zustandsvanablen (135) an einen zu der Batteriezelle (100) extern angeordneten Empfänger. Outputting (330) the at least one state oscillator (135) to a receiver arranged externally to the battery cell (100).
PCT/EP2013/052658 2012-03-27 2013-02-11 Device and method for determining at least one state variable of a battery cell, battery cell, and vehicle battery WO2013143746A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012204834.0 2012-03-27
DE102012204834A DE102012204834A1 (en) 2012-03-27 2012-03-27 Apparatus and method for determining at least one state variable of a battery cell, battery cell and vehicle battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013143746A1 true WO2013143746A1 (en) 2013-10-03

Family

ID=47714085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/052658 WO2013143746A1 (en) 2012-03-27 2013-02-11 Device and method for determining at least one state variable of a battery cell, battery cell, and vehicle battery

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012204834A1 (en)
WO (1) WO2013143746A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5645949A (en) * 1994-09-12 1997-07-08 Apple Computer, Inc. Battery cell having an internal circuit for controlling its operation
DE10225658A1 (en) 2002-06-10 2003-12-24 Delphi Tech Inc Battery system and method for transmitting information about a battery property
WO2004047215A1 (en) * 2002-11-15 2004-06-03 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Wireless battery management system
US20100121587A1 (en) * 2006-11-30 2010-05-13 The Boeing Company Health Management of Rechargeable Batteries
US20100179778A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-15 Lonnie Calvin Goff Embedded monitoring system for batteries
DE102010002326A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi A method for balancing states of charge of a battery with a plurality of battery cells and a corresponding battery management system and a battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5645949A (en) * 1994-09-12 1997-07-08 Apple Computer, Inc. Battery cell having an internal circuit for controlling its operation
DE10225658A1 (en) 2002-06-10 2003-12-24 Delphi Tech Inc Battery system and method for transmitting information about a battery property
WO2004047215A1 (en) * 2002-11-15 2004-06-03 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Wireless battery management system
US20100121587A1 (en) * 2006-11-30 2010-05-13 The Boeing Company Health Management of Rechargeable Batteries
US20100179778A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-15 Lonnie Calvin Goff Embedded monitoring system for batteries
DE102010002326A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi A method for balancing states of charge of a battery with a plurality of battery cells and a corresponding battery management system and a battery

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012204834A1 (en) 2013-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007061130B4 (en) Method and device for monitoring an electrical energy storage device
DE112008001881B4 (en) Battery tester for electric vehicles
DE102016221788B4 (en) Method and system for diagnosing battery system problems
EP4061668A1 (en) Method for determining a state value of a traction battery
EP3095153B1 (en) Method for equalising state of charge in a battery
EP3766120B1 (en) Characterisation of lithium plating in rechargeable batteries
DE102012203991A1 (en) Stabilizing a battery cell state of charge
DE102013217451A1 (en) Method for data transmission in a battery management system
WO2010118909A1 (en) Determination of the internal resistance of a battery cell of a traction battery while using resistive cell balancing
DE102014207395A1 (en) Method for battery management and battery management system
DE102005029096A1 (en) Battery condition detection for car batteries
DE112016002067T5 (en) Method and monitoring unit for monitoring a battery system
DE102006033629A1 (en) Battery e.g. lithium-iron battery, condition e.g. internal resistance, determining method for vehicle, involves classifying cells based on condition of battery, and evaluating cells with worse condition in diagnostic procedure
DE102016220860A1 (en) Method, apparatus and system for evaluating a traction battery
WO2021032385A1 (en) Method for matching data of a first control unit with a second control unit to determine accurate predictive values
WO2015106974A1 (en) Method for monitoring a battery
DE102013214817A1 (en) Method for diagnosing a condition of a battery
WO2021083587A1 (en) Fast charging method
DE102017115766A1 (en) Method and system for operating a storage unit
DE102014200343A1 (en) A method of determining increased resistance of a cell connector
WO2013143746A1 (en) Device and method for determining at least one state variable of a battery cell, battery cell, and vehicle battery
DE102013100471A1 (en) Method for determining charge state of lead acid battery that is utilized in motor car, involves detecting voltage of energy storage unit, and assigning detected voltage to charge state value when reaching defined voltage
DE102013201451A1 (en) Method for battery diagnosis for vehicle, involves determining efficiency factor, which allows assessment of battery status, where efficiency factor is calculated as solution of specific equation
DE102022128702B3 (en) Method for determining a proportion of defective battery cells, a battery control device, a computer program, a computer-readable storage medium, a battery and a motor vehicle
WO2018114107A1 (en) Method and system for detecting fault currents in storage cells

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13704084

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13704084

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1