WO2016071213A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zur ermittlung der impedanz einer prüfbatterie - Google Patents

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WO2016071213A1
WO2016071213A1 PCT/EP2015/075204 EP2015075204W WO2016071213A1 WO 2016071213 A1 WO2016071213 A1 WO 2016071213A1 EP 2015075204 W EP2015075204 W EP 2015075204W WO 2016071213 A1 WO2016071213 A1 WO 2016071213A1
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test
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test battery
battery
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Jan Philipp Schmidt
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • 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
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    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for determining the impedance of a test battery having a first Eckbatterie pole first polarity and a second educabatterie pole second polarity, comprising
  • a voltage detecting means connected in parallel with the test terminals and the AC power source, by means of which one between the
  • the invention further relates to a method for determining the impedance of a
  • a test battery having a first battery first pole polarity and a second polarity second battery terminal
  • Impedance is an essential characteristic of a battery, from which, for example, its state of aging can be determined.
  • an alternating current source with test connections to which a test battery can be connected is connected.
  • Circuitry a voltmeter for measuring the between the
  • an AC current applied to the poles of a battery generates a modulated voltage response, so that the impedance of the battery can be determined by comparison, in particular by complex division. In practice, this is usually done by determining the phase shift between the applied current and the resulting voltage signal and dividing their real amplitudes. For more detailed characterization of the battery, measurements are usually included
  • the voltage profile detected by the voltmeter is composed of a time constant constant component, namely the no-load voltage of the test battery, and a time-varying alternating component as a function of the alternating current application, wherein the parameters relevant for the impedance determination, such as the phase information, can only be determined from the alternating component , At the same time, however, an exact determination of the alternating component is made more difficult by the co-detection of the large proportion of direct current compared to the alternating component, since this almost fills the entire range of resolution of the voltmeter.
  • a voltage measuring unit for measuring a voltage curve present between two measuring terminals of the voltage measuring unit
  • a DC voltage supplying compensation voltage source having a first pole of the first polarity and a second pole of the second polarity
  • first pole of the compensation voltage source is connected to the first test connection
  • second pole of the compensation voltage source is connected to the first measurement connection
  • the second measurement connection is connected to the second test connection
  • the object is further achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 6, characterized in that the voltage detection device
  • a voltage measuring unit for measuring a voltage curve present between two measuring terminals of the voltage measuring unit
  • a DC voltage supplying compensation voltage source having a first pole of the first polarity and a second pole of the second polarity
  • first pole of the compensation voltage source is connected to the first expressbatterie-Pol, the second pole of the compensation voltage source to the first measuring terminal and the second measuring terminal to the second sketchbatterie-pole, so that when detecting the course of the resulting voltage whose DC component
  • DC voltage of the compensation voltage source is at least partially compensated.
  • Compensating voltage to the open circuit voltage of the test battery can be completely reduced to zero.
  • the responsible for the emergence of the AC component, which is applied to the test battery can be configured differently.
  • a sinusoidal alternating current of a certain frequency can be used.
  • impedance spectroscopy a number of further possibilities are known to the person skilled in the art in connection with impedance spectroscopy.
  • Alternating current not necessarily designed sinusoidal. It is only decisive that the impedance of the test battery can be determined from the alternating current curve and the measured voltage curve.
  • the alternating current curve can be connected, for example, with a series connection between one of the test connections and the
  • AC power switched current measuring unit to be measured.
  • AC current directly from the
  • the DC voltage supplied by the compensation voltage source is equal to the open circuit voltage of the battery within a predetermined tolerance.
  • DC voltage source is formed.
  • This embodiment makes it possible for the circuit arrangement advantageously for test batteries, the different Have open circuit voltages to use.
  • the no-load voltage of the test battery can be measured and a corresponding counter-voltage can be triggered at the controllable compensation voltage source.
  • a method is considered to be advantageous in which a controllable compensation voltage source is used, which is controlled so that it delivers a DC voltage within a predetermined tolerance before detecting the course of the voltage resulting from the AC application to the test battery Open circuit voltage of the test battery is.
  • Kompensationsenciesquelie can be realized for example in the form of a digital-to-analog converter, which provides a corresponding Gleichspannnung depending on a setting made.
  • the Kompensationstapsquelie comprises a batten or a capacitor.
  • the use of a capacitor is particularly advantageous because it is an extremely cost-effective
  • Capacitor is discharged again relatively quickly due to leakage currents after a charging process.
  • the compensation voltage source comprises a battery.
  • the DC voltage supplied by the compensation voltage source can be set very precisely to the open-circuit voltage of the test battery before application of the alternating current. by first closing the switch and then applying it to the
  • Alternating current is reopened to the test battery and to capture the voltage curve.
  • the test battery By closing the switch, the test battery itself is used to charge the capacitor or to adjust the voltage of the compensation battery.
  • FIG. 1 a first embodiment of an inventive
  • Figure 2 a second embodiment of an inventive
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention with a first test connection 11 and a second test connection 12.
  • a first test connection 11 To the first test port 11 is a first sketchbatteriepol 21 and to the second
  • Test connection a second sketch of a test battery 2 connected.
  • Figure 1 a further connected to the test terminals 1 1, 12
  • the voltage detection device 16 has a voltage measuring unit 161 and a compensation voltage source 162.
  • the compensation voltage source 162 is formed in the embodiment shown in FIG. 1 as a capacitor having a first pole 1621 and a second pole 1622.
  • Voltage detecting device 16 additionally has a
  • FIG. 1 also shows that a voltage corresponding to the no-load voltage U 0 vc of the test battery 2 is present at the compensation voltage source 162.
  • the switch 163 has been closed. Before application of an alternating current to the test battery 2 by means of the AC power source 14, the switch 163 has then been reopened. As a result, therefore, lies between the test terminals 1 1, 12 a from the open circuit voltage U 0 cv of the test battery and a function of the
  • Compensation voltage source 162 compensates for the DC component U 0 cv of the voltage profile detected by the voltage detection device, so that the voltage curve measured between the measurement connections 161 1 and 1612 only the
  • the impedance determination unit controls the AC power source 14, so that the applied to the test battery 2
  • Figure 2 shows another embodiment of an inventive
  • Compensation voltage source 162 delivered and applied between the first and second pole DC voltage is adjustable accordingly.
  • the voltage supplied by the compensation voltage source 162 is set exactly to the no-load voltage of the test battery 2, which, as already explained in the description of FIG.
  • Voltage sensing device detected voltage waveform can be measured with high accuracy of the voltage measuring unit.
  • the measured alternating component of the voltage curve is then connected to a not shown Impedanzbeticiansaku transmitted, which determines an impedance for the test battery 2 from the transmitted voltage waveform and the alternating current waveform.
  • the alternating current profile is detected in the embodiment shown in Figure 2 by a, not shown, connected in series between the AC power source 14 and the second test port 22 current measuring unit and to the

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung (1) zur Ermittlung der Impedanz einer Prüfbatterie (2) mit einem ersten Prüfbatterie-Pol (21) erster Polarität und einem zweiten Prüfbatterie-Pol (22) zweiter Polarität, umfassend - einen ersten Prüfanschluss (11) zum Anschließen des ersten Prüfbatterie- Pols (21) und einen zweiten Prüfanschluss (12) zum Anschließen des zweiten Prüfbatterie-Pols (22), - eine mit den Prüfanschlüssen (11, 12) verbundene Wechselstromquelle (14), mittels welcher ein Wechselstrom auf die Prüfbatterie (2) im angeschlossenen Zustand aufbringbar ist, - eine parallel zu den Prüfanschlüssen (11, 12) und der Wechselstromquelle (14) geschaltete Spannungserfassungseinrichtung (16), mittels welcher ein zwischen den Prüfanschlüssen (11, 12) anliegender Spannungsverlauf erfassbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Spannungserfassungseinrichtung (16) - eine Spannungsmesseinheit (161) zum Messen eines zwischen zwei Messanschlüssen (1611, 1612) der Spannungsmesseinheit (161 ) anliegenden Spannungsverlaufs, und - eine seriell zu der Spannungsmesseinheit (161) geschaltete, eine Gleichspannung liefernde Kompensationsspannungsquelle (162) mit einem ersten Pol (1621) der ersten Polarität und einem zweiten Pol (1622) der zweiten Polarität naufweist, wobei der erste Pol (1621) der Kompensationsspannungsquelle (162) mit dem ersten Prüfanschluss (11), der zweite Pol (1622) der Kompensationsspannungsquelle (162) mit dem ersten Messanschluss (1611) und der zweite Messanschluss (1612) mit dem zweiten Prüfanschluss (12) verbunden ist.

Description

Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ermittlung der Impedanz einer
Prüfbatterie
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Impedanz einer Prüfbatterie mit einem ersten Prüfbatterie-Pol erster Polarität und einem zweiten Prüfbatterie-Pol zweiter Polarität, umfassend
- einen ersten Prüfanschluss zum Anschließen des ersten Prüfbatterie-Pols und einen zweiten Prüfanschluss zum Anschließen des zweiten Prüfbatterie-Pols,
- eine mit den Prüfanschlüssen verbundene Wechselstromquelle, mittels welcher ein Wechselstrom auf die Prüfbatterie im angeschlossenen Zustand aufbringbar ist,
- eine parallel zu den Prüfanschlüssen und der Wechselstromquelle geschaltete Spannungserfassungseinrichtung, mittels welcher ein zwischen den
Prüfanschlüssen anliegender Spannungsverlauf erfassbar ist,
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Ermittlung der Impedanz einer
Prüfbatterie mit einem ersten Prüfbatterie-Pol erster Polarität und einem zweiten Prüfbatterie-Pol zweiter Polarität,
umfassend die Schritte: a) Aufbringen eines Wechselstroms auf die Prüfbatterie, mittels einer an ihren Prüfbatterie-Polen angeschlossenen Wechselstromquelle, sodass an den Prüfbatterie-Polen eine entsprechend modulierte Spannung resultiert, b) Erfassen des Verlaufs der resultierenden Spannung mittels einer parallel zu der Wechselstromquelle und der Prüfbatterie an deren Prüfbatterie-Polen angeschlossenen Spannungserfassungseinrichtung,
c) Ermitteln der Impedanz der Prüfbatterie durch Vergleich der Verläufe des aufgebrachten Wechselstroms und der resultierenden Spannung. Stand der Technik
Eine derartige Schaltungsanordnung und ein derartiges Verfahren sind bekannt aus der WO 2012/088555 A1. Die Impedanz ist eine wesentliche Eigenschaft einer Batterie, aus der sich beispielsweise deren Alterungszustand bestimmen lässt. In der bekannten Schaltungsanordnung ist eine Wechselstromquelle mit Prüfungsanschlüssen, an denen eine Prüfbatterie angeschlossen werden kann, verbunden. Zusätzlich weist die
Schaltungsanordnung einen Spannungsmesser zur Messung des zwischen den
Prüfanschlüssen anliegenden, resultierenden Spannungsverlaufs auf.
Bekanntermaßen erzeugt ein an den Polen einer Batterie angelegter Wechselstrom eine modulierte Spannungsantwort, sodass sich durch Vergleich, insbesondere durch komplexe Division, die Impedanz der Batterie bestimmen lässt. Praktisch erfolgt dies in der Regel durch Bestimmung der Phasenverschiebung zwischen dem angelegten Strom- und dem resultierenden Spannungssignal sowie Division ihrer realen Amplituden. Zur detaillierteren Charakterisierung der Batterie werden meist Messungen bei
unterschiedlichen Strom- bzw. Spannungsfrequenzen und/oder mit komplizierteren, von reinen Sinusanregungen abweichenden Anregungssignalen durchgeführt, wobei dem Fachmann die gesamte Breite spektroskopischer Techniken zur Verfügung steht. Man spricht daher in diesem Zusammenhang auch von Impedanzspektroskopie.
Der mit dem Spannungsmesser erfasste Spannungsverlauf setzt sich aus einem zeitlich konstantem Gleichanteil, nämlich der Leerlaufspannung der Prüfbatterie, und einem in Abhängigkeit von der Wechselstromaufbringung zeitlich variierenden Wechselanteil zusammen, wobei lediglich aus dem Wechselanteil die für die Impedanzermittlung relevanten Parameter, wie die Phaseninformation, ermittelbar sind. Gleichzeitig wird eine genaue Bestimmung des Wechselanteils jedoch durch die Miterfassung des im Vergleich zum Wechselanteil großen Gleichanteils erschwert, da dieser nahezu den gesamten Auflösungsbereich des Spannungsmessers ausfüllt.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße
Schaltungsanordnung derart weiterzubilden, dass der im Spannungsverlauf enthaltene Wechselanteil mit höherer Auflösung erfasst werden kann. Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Spannungserfassungseinrichtung
- eine Spannungsmesseinheit zum Messen eines zwischen zwei Messanschlüssen der Spannungsmesseinheit anliegenden Spannungsverlaufs, und
- eine seriell zu der Spannungsmesseinheit geschaltete, eine Gleichspannung liefernde Kompensationsspannungsquelle mit einem ersten Pol der ersten Polarität und einem zweiten Pol der zweiten Polarität
aufweist,
wobei der erste Pol der Kompensationsspannungsquelle mit dem ersten Prüfanschluss, der zweite Pol der Kompensationsspannungsquelle mit dem ersten Messanschluss und der zweite Messanschluss mit dem zweiten Prüfanschluss verbunden ist.
Die Aufgabe wird weiterhin in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 6 dadurch gelöst, dass die Spannungserfassungseinrichtung
- eine Spannungsmesseinheit zum Messen eines zwischen zwei Messanschlüssen der Spannungsmesseinheit anliegenden Spannungsverlaufs und
- eine seriell zu der Spannungsmesseinheit geschaltete, eine Gleichspannung liefernde Kompensationsspannungsquelle mit einem ersten Pol der ersten Polarität und einem zweiten Pol der zweiten Polarität
aufweist,
wobei der erste Pol der Kompensationsspannungsquelle mit dem ersten Prüfbatterie-Pol, der zweite Pol der Kompensationsspannungsquelle mit dem ersten Messanschluss und der zweite Messanschluss mit dem zweiten Prüfbatterie-Pol verbunden ist, sodass beim Erfassen des Verlaufs der resultierenden Spannung deren Gleichanteil durch die
Gleichspannung der Kompensationsspannungsquelle wenigstens teilweise kompensiert wird.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß wird also der ursprünglichen Messspannung eine Gegen- Gleichspannung gegengeschaltet, die einen entsprechenden Gleichanteil der ursprünglichen Messspannung kompensiert. Mit anderen Worten wird der
Gleichspannungs-Offset der ursprünglichen Messspannung beseitigt, sodass die resultierende Messspannung nur noch aus dem durch die Wechselstromaufprägung erzwungenen Wechselanteil und - bei unvollständiger Kompensation - einem reduzierten Restbetrag des Gleichanteils besteht. Letzterer kann durch Angleichung der
Kompensationsspannung an die Leerlaufspannung der Prüfbatterie vollständig auf Null reduziert werden.
Der für die Entstehung des Wechselanteils verantwortliche Wechselstrom, der auf die Prüfbatterie aufgebracht wird, kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Hierfür kann beispielsweise ein sinusförmiger Wechselstrom einer bestimmten Frequenz eingesetzt werden. Dem Fachmann sind im Zusammenhang mit der Impedanzspektroskopie jedoch auch noch eine Reihe weiterer Möglichkeiten bekannt. Beispielsweise muss der
Wechselstrom nicht zwingend sinusförmig ausgestaltet sein. Entscheidend ist lediglich, dass aus dem Wechselstromverlauf und dem gemessenen Spannungsverlauf die Impedanz der Prüfbatterie bestimmt werden kann. Der Wechselstromverlauf kann beispielsweise mit einer in Reihe zwischen einem der Prüfanschlüsse und der
Wechselstromquelle geschalteten Strommesseinheit gemessen werden. Alternativ ist es aber selbstverständlich auch möglich den Wechselstromverlauf direkt aus der
Wechselstromquelle oder einer die Wechselstromquelle steuernden Steuereinheit auszulesen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die von der Kompensationsspannungsquelle gelieferte Gleichspannung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich der Leerlaufspannung der Batterie ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Leerlaufspannung der Prüfbatterie nahezu vollständig kompensiert und der Wechselanteil des Spannungsverlaufs daher mit extrem hoher Auflösung und damit äußerst genau bestimmt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist vorgesehen, dass die Kompensationsspannungsquelle als eine steuerbare
Gleichspannungsquelle ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, die Schaltungsanordnung in vorteilhafter Weise für Prüfbatterien, die unterschiedliche Leerlaufspannungen aufweisen, einzusetzen. Die Notwendigkeit, die Kompensationsspannungsquelie für die Ermittlung der Impedanz einer zweiten
Prüfbatterie austauschen zu müssen, entfällt somit. Beispielsweise kann vor Anlegen des Wechselstroms die Leerlaufspannung der Prüfbatterie gemessen und an der steuerbaren Kompensationsspannungsquelie eine entsprechende Gegenspannung angesteuert werden.
Mit anderen Worten wird ein Verfahren als vorteilhaft angesehen, bei dem eine steuerbare Kompensationsspannungsquelie zum Einsatz kommt, die so angesteuert wird, dass sie vor Erfassung des Verlaufs der aus der Wechselstromaufbringung auf die Prüfbatterie resultierenden Spannung eine Gleichspannung liefert, die innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich der Leerlaufspannung der Prüfbatterie ist. Die steuerbare
Kompensationsspannungsquelie kann beispielsweise in Form eines Digital-Analog- Wandlers realisiert werden, der in Abhängigkeit von einer vorgenommenen Einstellung eine entsprechende Gleichspannnung liefert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung ist vorgesehen, dass die Kompensationsspannungsquelie eine Battene oder einen Kondensator umfasst. Der Einsatz eines Kondensators ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da er eine äußerst kostengünstige
Kompensationsspannungsquelie darstellt. Nachteilhaft ist hingegen, dass der
Kondensator aufgrund von Leckströme nach einem Ladevorgang relativ schnell wieder entladen wird. Alternativ ist daher vorgesehen, dass die Kompensationsspannungsquelie eine Batterie umfasst. Der Einsatz einer Batterie ist zwar gegenüber dem Kondensator deutlich kostenintensiver und weniger flexibel, im Gegensatz zum Kondensator wirken sich Leckströme jedoch weniger stark auf die erzeugte Kompensationsspannung aus. Der Fachmann kann somit durch die Wahl der Kompensationsspannungsquelie die
Schaltungsanordnung an die jeweiligen Anforderungen anpassen.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass bei Ausführungsformen mit Kondensator oder Batterie als Kompensationsspannungsquelie die Spannungserfassungseinnchtung weiter einen die Spannungsmesseinheit überbrückenden Schalter aufweist. Hierdurch kann die von der Kompensationspannungsquelle gelieferte Gleichspannung, wie in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, vor Anlegen des Wechselstroms sehr exakt auf die Leerlaufspannung der Prüfbatterie eingestellt werden, indem der Schalter zunächst geschlossen und anschließend zum Aufbringen des
Wechselstroms auf die Prüfbatterie und zur Erfassung des Spannungsverlaufs wieder geöffnet wird. Durch das Schließen des Schalters wird die Prüfbatterie selbst zum Laden des Kondensators bzw. zur Spannungsanpassung der Kompensationsbatterie genutzt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 ; eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung mit einer angeschlossenen Prüfbatterie,
Figur 2: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung mit einer angeschlossenen Prüfbatterie.
Beschreibung bevorzugter Ausführunqsformen
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem ersten Prüfanschluss 11 und einem zweiten Prüfanschluss 12 zu sehen. An den ersten Prüfanschluss 11 ist ein erster Prüfbatteriepol 21 und an den zweiten
Prüfanschluss ein zweiter Prüfbatteriepol 22 einer Prüfbatterie 2 angeschlossen. In Figur 1 ist weiterhin eine mit den Prüfanschlüssen 1 1 , 12 verbundene
Wechselstromquelle 14 sowie eine parallel zu den Prüfanschlüssen 1 1 , 12 und der Wechselstromquelle 14 geschaltete Spannungserfassungseinrichtung 16 dargestellt. Die Spannungserfassungseinrichtung 16 verfügt über eine Spannungsmesseinheit 161 und eine Kompensationsspannungsquelle 162. Die Kompensationsspannungsquelle 162 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Kondensator mit einem ersten Pol 1621 und einem zweiten Pol 1622 ausgebildet. Die
Spannungserfassungseinrichtung 16 verfügt zusätzlich über einen die
Spannungsmesseinheit 161 überbrückenden Schalter 163. In Figur 1 ist weiterhin zu sehen, dass der erste Pol 1621 der Kompensationsspannungsquelle 162 über die Masse mit dem ersten Prüfanschluss 11 , der zweite Pol 1622 der Kompensationsspannungsquelle 162 mit einem ersten Messanschluss 1611 der Spannungsmesseinheit 161 und der zweiten Messanschluss 1612 der
Spannungsmesseinheit 161 mit dem zweiten Prüfanschluss 12 verbunden ist. In Figur 1 ist ebenfalls dargestellt, dass an der Kompensationsspannungsquelle 162 eine der Leerlaufspannung U0vc der Prüfbatterie 2 entsprechende Spannung anliegt. Hierfür ist, nachdem die Prüfbatterie 2 an die Prüfanschlüsse 1 1 , 12 angeschlossen wurde, der Schalter 163 geschlossen worden. Vor Aufbringung eines Wechselstroms auf die Prüfbatterie 2 mittels der Wechselstromquelle 14 ist der Schalter 163 dann wieder geöffnet worden. Im Ergebnis liegt daher zwischen den Prüfanschlüssen 1 1 , 12 eine aus der Leerlaufspannung U0cv der Prüfbatterie und einem in Abhängigkeit von der
Wechselstromaufbringung zeitlich variierenden Wechselanteil U* bestehende Spannung an, deren Verlauf von der Spannungserfassungseinrichtung erfasst wird. Die
Kompensationsspannungsquelle 162 kompensiert den Gleichanteil U0cv des von der Spannungserfassungseinrichtung erfassten Spannungsverlaufs, sodass der zwischen den Messanschlüssen 161 1 und 1612 gemessene Spannungsverlauf lediglich den
Wechselanteil U* enthält. Hierdurch kann der für die Impedanzermittlung relevante Wechselanteil U* mit hoher Genauigkeit von der Spannungsmesseinheit 161 gemessen werden und mittels einer nicht dargestellten und mit der Spannungserfassungseinheit verbundenen Impedanzermittlungseinheit mit dem Wechselstromverlauf zu einem Impedanzwert verknüpft werden. Hierfür steuert die Impedanzermittlungseinheit die Wechselstromquelle 14, sodass der auf die Prüfbatterie 2 aufgebrachte
Wechselstromverlauf bereits in der Impedanzermittlungseinheit hinterlegt ist.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung, bei dem die Kompensationsspannungsquelle 162 als Digital- Analog-Wandler ausgebildet ist, wodurch die von der
Kompensationsspannungsquelle 162 gelieferte und zwischen deren ersten und zweiten Pol anliegende Gleichspannung entsprechend einstellbar ist. In dem in Figur 2 gezeigtem Ausführungsbeispiel ist die von der Kompensationsspannungsquelle 162 gelieferte Spannung exakt auf die Leerlaufspannung der Prüfbatterie 2 eingestellt, wodurch, wie bereits in der Beschreibung zu Figur 1 erläutert, der durch die Aufbringung eines
Wechselstroms auf die Prüfbatterie entstehende Wechselanteil des an der
Spannungserfassungseinrichtung erfassten Spannungsverlaufs mit hoher Genauigkeit von der Spannungsmesseinheit gemessen werden kann. Der gemessene Wechselanteil des Spannungsverlaufs wird daraufhin an eine nicht dargestellte Impedanzbestimmungseinheit übermittelt, die aus dem übermittelten Spannungsverlauf und dem Wechselstromverlauf eine Impedanz für die Prüfbatterie 2 ermittelt. Der Wechselstromverlauf wird in dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine nicht dargestellte, in Reihe zwischen der Wechselstromquelle 14 und dem zweiten Prüfanschluss 22 geschaltete Strommesseinheit erfasst und an die
Impedanzermittlungseinheit übermittelt.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
Bezugszeichenliste
1 Schaltungsanordnung
2 Prüfbatterie
21 Erster Prüfbatterie-Pol
22 Zweiter Prüfbatterie-Pol
11 Erster Prüfanschluss
12 Zweiter Prüfanschluss
14 Wechselstromquelle
16 Spannugserfassungseinrichtung
161 Spannungsmesseinheit
1611 Erster Messanschluss der Spannungsmesseinheit
1612 Zweiter Messanschluss der Spannungsmesseinheit
162 Kompensationsspannungsquelle
1621 Erster Pol der Kompensationsspannungsquelle
1622 Zweiter Pol der Kompensationsspannungsquelle
163 Schalter

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung (1) zur Ermittlung der Impedanz einer Prüfbatterie (2) mit einem ersten Prüfbatterie-Pol (21 ) erster Polarität und einem zweiten Prüfbatterie- Pol (22) zweiter Polarität, umfassend
- einen ersten Prüfanschluss (1 1) zum Anschließen des ersten Prüfbatterie- Pols (21) und einen zweiten Prüfanschluss ( 2) zum Anschließen des zweiten Prüfbatterie-Pols (22),
- eine mit den Prüfanschlüssen (11 , 12) verbundene Wechselstromquelle (1 ), mittels welcher ein Wechselstrom auf die Prüfbatterie (2) im angeschlossenen Zustand aufbringbar ist,
- eine parallel zu den Prüfanschlüssen (11 , 12) und der Wechselstromquelle (14) geschaltete Spannungserfassungseinrichtung (16), mittels welcher ein zwischen den Prüfanschlüssen (11 , 12) anliegender Spannungsverlauf erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannungserfassungseinrichtung (16)
- eine Spannungsmesseinheit (161) zum Messen eines zwischen zwei
Messanschlüssen (161 1 , 1612) der Spannungsmesseinheit (161 ) anliegenden Spannungsverlaufs, und
- eine seriell zu der Spannungsmesseinheit (161 ) geschaltete, eine
Gleichspannung liefernde Kompensationsspannungsqueiie (162) mit einem ersten Pol (1621 ) der ersten Polarität und einem zweiten Pol (1622) der zweiten Polarität
aufweist,
wobei der erste Pol (1621 ) der Kompensationsspannungsqueiie (162) mit dem ersten Prüfanschluss (11 ), der zweite Pol (1622) der
Kompensationsspannungsqueiie (162) mit dem ersten Messanschiuss (161 1 ) und der zweite Messanschiuss (1612) mit dem zweiten Prüfanschluss (12) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die von der Kompensationsspannungsqueiie (162) gelieferte Gleichspannung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich der Leerlaufspannung der
Prüfbatterie (2) ist. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kompensationsspannungsquelle (162) als eine steuerbare
Gleichspannungsquelle ausgebildet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kompensationsspannungsquelle (162) eine Batterie oder einen
Kondensator umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannungserfassungseinrichtung (16) weiter einen die
Spannungsmesseinheit (161) überbrückenden Schalter (163) aufweist.
Verfahren zur Ermittlung der Impedanz einer Prüfbatterie (2) mit einem ersten Prüfbatterie-Pol (21 ) erster Polarität und einem zweiten Prüfbatterie-Pol (22) zweiter Polarität,
umfassend die Schritte:
a) Aufbringen eines Wechselstroms auf die Prüfbatterie (2), mittels einer an ihren Prüf atterie-Polen (21 , 22) angeschlossenen Wechselstromquelle (14), sodass an den Prüfbatterie-Polen (21 , 22) eine entsprechend modulierte Spannung resultiert,
b) Erfassen des Verlaufs der resultierenden Spannung mittels einer parallel zu der Wechselstromquelle (14) und der Prüfbatterie (2) an deren Prüfbatterie-Polen (21 , 22) angeschlossenen Spannungserfassungseinrichtung (16),
c) Ermitteln der Impedanz der Prüfbatterie (2) durch Vergleich der Verläufe des aufgebrachten Wechselstroms (14) und der resultierenden Spannung, dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannungserfassungseinrichtung (16)
- eine Spannungsmesseinheit (161 ) zum Messen eines zwischen zwei
Messanschlüssen (1611 , 1612) der Spannungsmesseinheit (161 ) anliegenden
Spannungsverlaufs und - eine seriell zu der Spannungsmesseinheit (161) geschaltete, eine
Gleichspannung liefernde Kompensationsspannungsquelie (162) mit einem ersten Pol (1621) der ersten Polarität und einem zweiten Pol (1622) der zweiten Polarität
aufweist,
wobei der erste Pol (1621 ) der Kompensationsspannungsquelie (162) mit dem ersten Prüfbatterie-Pol (21 ), der zweite Pol (1622) der
Kompensationsspannungsquelie (162) mit dem ersten Messanschluss (1611) und der zweite Messanschluss (1612) mit dem zweiten Prüfbatterie-Pol (22) verbunden ist: sodass beim Erfassen des Verlaufs der resultierenden Spannung deren Gleichanteil durch die Gleichspannung der Kompensationsspannungsquelie (162) wenigstens teilweise kompensiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kompensationsspannungsquelie (162) als eine steuerbare
Gleichspannungsquelle ausgebildet ist und vor dem Erfassen des Verlaufs der resultierenden Spannung zur Lieferung einer Gleichspannung, die innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich der Leerlaufspannung der Prüfbatterie (2) ist, angesteuert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kompensationsspannungsquelie (162) eine Batterie oder einen
Kondensator umfasst und die Spannungserfassungseinrichtung (16) weiter einen die Spannungsmesseinheit (161 ) überbrückenden Schalter (163) aufweist, der vor Aufbringen des Wechselstroms zunächst geschlossen wird, um die von der Kompensationsspannungsquelie (162) gelieferte Gleichspannung innerhalb einer vorgegebenen Toleranz auf die Leerlaufspannung der Prüfbatterie (2) einzustellen, und anschließend vor dem Aufbringen des Wechselstroms auf die Prüfbatterie (2) und zum Erfassen des Verlaufs der resultierenden Spannung wieder geöffnet wird.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017222967A1 (de) * 2017-12-15 2019-06-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Impedanznormal sowie Verfahren zum Kalibrieren einer Impedanzspektroskopievorrichtung
CN113125979A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 华为技术有限公司 一种蓄电池内阻检测装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3753094A (en) * 1969-07-01 1973-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ohmmeter for measuring the internal resistance of a battery and directly reading the measured resistance value
US20010028238A1 (en) * 1998-08-10 2001-10-11 Kenji Nakamura Method and device for judging the condition of secondary batteries and method for regenerating secondary batteries
WO2012088555A1 (de) 2010-12-30 2012-07-05 Österreichisches Forschungs- Und Prüfzentrum Arsenal Gesellschaft M.B.H. Verfahren zur bestimmung der momentan verfügbaren maximalen ladekapazität
JP2012163510A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Hioki Ee Corp インピーダンス測定装置
WO2014073208A1 (ja) * 2012-11-12 2014-05-15 アルプス・グリーンデバイス株式会社 蓄電装置の状態検知方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6546063B1 (en) 1998-02-10 2003-04-08 Agere Systems Inc. Asynchronous clock for adaptive equalization
JP3473488B2 (ja) * 1999-04-15 2003-12-02 松下電工株式会社 電池の残存容量検出装置
JP3788717B2 (ja) * 2000-03-02 2006-06-21 富士通株式会社 電池パック、電池電圧モニタ回路、電池システム、機器装置、電池電圧モニタ方法、および電池電圧モニタプログラム記憶媒体
US6456063B1 (en) * 2000-11-03 2002-09-24 Delphi Technologies, Inc. Self compensating control circuit for digital magnetic sensors
EP2003760A3 (de) * 2007-06-14 2018-01-24 Black & Decker, Inc. Temperatur- und Polarisationsspannungskompensierungssystem
CN102057282B (zh) * 2008-06-06 2013-04-17 株式会社明电舍 电容器的剩余寿命诊断装置以及具备剩余寿命诊断装置的电力补偿装置
CN102401881B (zh) * 2010-09-10 2015-03-25 新奥科技发展有限公司 电池测试装置、方法和系统
JP6823932B2 (ja) * 2016-03-01 2021-02-03 株式会社デンソー 電圧検出装置および組電池監視システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3753094A (en) * 1969-07-01 1973-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ohmmeter for measuring the internal resistance of a battery and directly reading the measured resistance value
US20010028238A1 (en) * 1998-08-10 2001-10-11 Kenji Nakamura Method and device for judging the condition of secondary batteries and method for regenerating secondary batteries
WO2012088555A1 (de) 2010-12-30 2012-07-05 Österreichisches Forschungs- Und Prüfzentrum Arsenal Gesellschaft M.B.H. Verfahren zur bestimmung der momentan verfügbaren maximalen ladekapazität
JP2012163510A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Hioki Ee Corp インピーダンス測定装置
WO2014073208A1 (ja) * 2012-11-12 2014-05-15 アルプス・グリーンデバイス株式会社 蓄電装置の状態検知方法
US20150198675A1 (en) * 2012-11-12 2015-07-16 Alps Green Devices Co., Ltd. Storage device state detection method

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