WO2020082102A1 - Method for providing an indicator - Google Patents

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WO2020082102A1 PCT/AT2019/060354 AT2019060354W WO2020082102A1 WO 2020082102 A1 WO2020082102 A1 WO 2020082102A1 AT 2019060354 W AT2019060354 W AT 2019060354W WO 2020082102 A1 WO2020082102 A1 WO 2020082102A1
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indicator
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spectrum
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Stefan POFAHL
Lukas WIELANDNER
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Avl List Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for providing an indicator.
  • the invention further relates to a device for providing an indicator.
  • electrochemical cells are monitored by means of an excitation.
  • the effects of the excitation can be recorded for this monitoring, and certain characteristics of this effect can serve as an indicator of the operating state.
  • the excitation was carried out with a sinusoidal electrical signal which is impressed on the cell at a fixed frequency.
  • the response signal can then be measured and evaluated at the same frequency or its harmonic frequency. In other words, only a few become
  • the object of the present invention is that described above
  • the object of the present invention to provide an improved indicator for monitoring the parameter.
  • the object is achieved in particular by a method for providing an indicator which is specific for at least one parameter of a system and / or is used for monitoring the parameter.
  • the system can be an electrochemical system and / or a system in the form of at least one electrochemical cell and preferably at least one fuel cell.
  • Such an indicator can be used to monitor the parameter, preferably by evaluating overall harmonic distortion (also: total harmony distortion, or THD for short).
  • the parameter is, for example, an operating state or a process in the system.
  • the parameter can vary, i.e. change during the operation of the system. The change can be time-dependent (such as aging or the like of the system) or be caused by other influences (such as a temperature or the like of the system).
  • an electrical signal (an excitation signal such as a
  • Response signal (such as a resonance voltage) are recorded as a system response in the system. Characteristics of the response signal can be used as an indicator for the parameter. For example, a sinusoidal alternating current in a limited frequency spectrum or a non-sinusoidal excitation, for example in the form of a sawtooth-shaped electrical signal, is used for the excitation. Signals present in the system, such as switching a valve or the like, can also be used as excitation. It is also possible that distorted sinusoidal or non-sinusoidal signals are used as excitation. The complexity of the resulting frequency spectrum of the
  • an indicator can be provided which can possibly also enable the use of such complex response signals.
  • the following steps to provide the indicator to be carried out, preferably in succession in the order specified or in any order, individual steps also being able to be carried out repeatedly:
  • an indicator the indicator being determined taking into account the varied parameter and the at least one overall spectrum, in particular selectively,
  • the indicator is advantageously determined selectively, preferably selectively with respect to the
  • Total spectrum can be selected for the indicator. This can be done, for example, by an iterative optimization process, in which the frequencies of the entire spectrum are examined with regard to their specificity for the varied parameter. In contrast to conventional methods, the frequencies are not specified as an indicator from the outset, but are determined taking into account the entire spectrum. In this way, in principle all (or at least the predominant number) of the frequencies of the entire spectrum can potentially serve as an indicator.
  • the quality criterion is advantageously a suitability of the indicator and / or of frequencies of the entire spectrum, a reference to a value of the Deliver parameters.
  • the quality criterion z. B. a monotone
  • the system response can e.g. B. can be determined by measuring a response signal as an electrical signal in the system during the excitation.
  • the suggestion is e.g. B. applying an electrical voltage as an excitation signal to the system.
  • the total spectrum is, for example, the entire frequency spectrum of the response signal, which is determined, for example, by means of a (digital) Fourier transformation from the response signal.
  • a frequency range of the entire spectrum can be in the range from 0.1 Flz to 10 kHz.
  • the provision of the at least one entire spectrum is carried out by performing a frequency analysis such as a Fourier analysis on an electrical signal measured on the system by a data processing system or the like.
  • the measured signal can be advantageous for this
  • the response signal which can be measured in the excitation on the system.
  • the response signal can be the time profile of an electrical voltage or a current at connections of the system.
  • the response signal can also be determined as a system response by known methods, for example as a step response when the system is excited by a step function.
  • the excitation of the system can further z. B. by applying an excitation signal - such as an electrical voltage or a sinusoidal alternating current or some other influence on the system. If the total spectrum is determined from the response signal, it is advantageously specific for the system response to the excitation of the system and is therefore suitable for characterizing the system. It can also be a particular criterion in the provision of the overall spectrum that the broadest possible spectrum is determined as the overall spectrum in order to increase the information content for characterizing the system.
  • Parameters are determined.
  • a change in the overall spectrum can occur with the change in the parameter
  • the parameter is, for example, an operating state or a process in the system which changes (for example over time).
  • a simple example of the parameter is the age of the system. In this case, the parameter does not have to be actively set to be varied, but then changes automatically over time. If the parameter in this advantageous embodiment thus varies during the operation of the system, the overall spectra determined for the different variations of the parameters also change.
  • an indicator can be used in particular according to the invention.
  • the overall spectra are for the parameter z. B. created in the form of frequency spectra (such as transfer functions from the impulse or step response), in particular for different variations of the parameters, so z. B. at different times.
  • Total spectrum can be in a frequency range from 0.1 Hz to 10 kHz
  • the parameters can be varied in such a way that the entire spectrum is determined at fixed time intervals, if necessary automatically by an electrical measuring device. For each of these investigations, the indicator can be generated and finally provided
  • the entire spectrum is selected - that is, selected.
  • the provision of the respective overall spectrum and the generation of the indicator can be
  • the frequencies of the previously provided total spectrum are selected to generate the indicator.
  • Which of the frequencies are selected in each of these iterations can preferably be determined randomly (for example by a random generator) and / or can be specified by an optimization algorithm.
  • the optimization algorithm optimizes the selection of the frequencies, for example, which is the largest
  • the optimization process can, if necessary, manually enter the specificity as a quality criterion.
  • the optimization algorithm can therefore be an iterative numerical one
  • the frequencies finally selected can preferably serve to provide the generated indicator.
  • the indicator is, for example, the specification of which of the frequencies are selected, and thus comprises a (digital) list of frequencies from the entire spectrum.
  • the indicator can advantageously be determined, taking into account the varied parameter and the at least one overall spectrum, in particular selectively, that only specific frequencies are selected from the overall spectra determined (at fixed time intervals) for different variations of the parameters.
  • the number of frequencies used for this lies e.g. B. in the range of 1% up to 50%, preferably 5% to 25% of the available frequencies (sampling points) of the entire spectrum (if the entire spectrum is available with discrete frequencies).
  • the selective determination of the indicator from the entire spectrum can take place in particular under the criterion that only those frequencies are selected for the indicator that can describe the parameter with particularly high specificity.
  • the generated indicator it is thus possible for the generated indicator to be made available on the basis of the quality criterion in comparison with the varied parameter in that only those
  • Frequencies are selected which also show the variation of the parameter.
  • a comparison with the varied parameter z. B. in that the course of the parameter is compared in terms of value with the course of the selected frequencies.
  • Quality criterion can e.g. B. in the case of aging, the parameter can be defined by selecting only the frequencies at which the amplitude also increases (or decreases) over time (as with the parameter). Generally speaking, the quality criterion can preferably match the course of the parameter with the course of the amplitudes of the selected ones
  • the match can e.g. B. be evaluated by a threshold value, so that, for example, with at least 80% agreement, the quality criterion is considered fulfilled and thus the frequency is selected for the indicator.
  • the indicator with the correspondingly selected frequencies i.e. a frequency combination
  • electrochemical cell In the operation of the electrochemical cell, it is then not necessary to evaluate the entire entire spectrum in order to determine the aging, but only the indicator, ie the limited number of frequencies. In this way, different indicators can preferably also be determined for different parameters (aging, temperature, or the like).
  • a stochastic optimization method can in particular be understood to be a method which uses random variables in order to find the best solution.
  • such algorithms can also use mathematical models, such as the evolutionaries Algorithms.
  • this can also be understood to mean the use of an “evolution strategy” or genetic algorithms.
  • the indicator is determined from frequencies of the at least one overall spectrum, which are changed dynamically, and in particular randomly and / or iteratively, during generation. In this way, different frequencies of the
  • the frequency combinations can be a list of the different frequencies, the amplitudes of which are evaluated for the indicator or for monitoring the parameter.
  • the initial selection can serve to reduce the initial frequency components of the entire spectrum to those frequencies which are above one of their own noise Detection of the measuring device used and / or additionally show monotonous behavior via the monotonically varying parameters. These frequency components of this reduced spectrum can then be combined randomly in order to obtain the initially selected frequency combination. It can also be provided that the amplitudes of the frequencies of this initially selected frequency combination are then added up for each spectrum of a parameter point.
  • the background to this is that an overall spectrum can have been recorded for each variation of the parameter (ie each parameter point).
  • a quality criterion may be considered fulfilled and / or quality characteristics of this frequency combination can be buffered.
  • This frequency combination can then be used as a starting point (or according to an evolution strategy as a "parent").
  • These parents are then possibly reproduced in order to provide the multiple frequency combinations from the selection frequencies in a first iteration when generating.
  • the parents can pass their genes (i.e. the frequencies) at random to a number of predefined children, so that the combined frequencies of the children are partially selected from the previously selected frequency combination (of the parents). In order not to get stuck in any local optimum, the principle of mutation can also be used.
  • Each frequency in the children's frequency spectrum is additionally pre-defined
  • the combined frequencies of the frequency combinations may differ from those previously selected
  • the quality characteristic can now be determined and / or for each of these children
  • this quality feature depends, for example, on a signal strength of the amplitudes of the frequencies of the respective frequency combination and / or on a deviation of the frequency combination from the varying parameters with respect to one
  • the respective frequency combination is preferably designed as a linear combination and / or as a weighted summation of the amplitudes of the combined frequencies of the respective frequency combination.
  • An individual signal on a frequency can also be formed as a quotient.
  • a linear combination of impedances at different frequencies can be used to determine an indicator.
  • the quotient can be formed from quantities of the same type, as is the case for the distortion factor (THD), or from quantities of different types, as is the case with impedance or power. If one speaks in the following of the summing up of the amplitudes, then - for reasons of simplification - is to be understood as the linear combination of amplitudes or quotients of measured variables at different frequencies.
  • the provision of the at least one overall spectrum is carried out by acquiring different overall spectra and associated parameter points for different values of the parameter.
  • the parameter can be varied in the operation of the system for test measurements, e.g. B. in the event of aging as a parameter, the system can be operated for a longer period of time, and repeated measurements can be carried out during this operation. Each of these measurements is then one
  • Assigned parameter point at the time of measurement e.g. B. a time and / or value for aging.
  • a course of measured values of the measurements can oppose a course of parameter points.
  • Measurements themselves are e.g. B. each measurement of a response signal, so that the total spectra of the response signals are also assigned to the parameter points. Furthermore, the following steps can optionally be carried out before generation:
  • Frequency combination on the basis of the comparison for example as the value of the respective deviation
  • the generation of the selection can comprise the following steps:
  • Parameter points based on the quality criterion e.g. B. with regard to a deviation and / or monotony to the parameter points, - determining a respective quality characteristic on the basis of the comparison, for example as a value of the respective deviation,
  • Frequency combination based on a comparison of the quality characteristics with the quality characteristic of the previously selected frequency combination, preferably if one of the last quality characteristics determined is higher than the quality characteristic of the frequency combination previously selected (in the previous iteration), the selected frequency combination possibly after the last iteration
  • Providing the generated indicator can be used. This has the The advantage that an indicator specific to the parameter can be determined very reliably.
  • the selection frequencies are formed in accordance with the selection criterion from frequencies which, in particular as the quality criterion, over a noise component of the
  • the generation comprises several optimization steps, in each of which the indicator is iteratively adapted and evaluated on the basis of different frequencies of the entire spectrum and selected for the subsequent optimization step on the basis of the evaluation.
  • the evaluation is in particular an evaluation in which a course of the overall spectra is compared with a course of the parameter, preferably using the
  • the indicator is at least partially stochastically determined, preferably by means of a locally stochastic optimization method, preferably by means of a
  • the overall spectrum is taken into account by taking a predominant part of the total spectrum for the indicator and / or using it for generation.
  • the specificity of the indicator can be increased by using several frequencies of the entire spectrum.
  • the following step is provided: Detecting the system responses by performing the particularly non-sinusoidal excitation repeatedly while varying the
  • the variation parameter preferably being taken into account by comparing a course of the overall spectra from the recorded system responses with a course of the associated parameter values (parameter points).
  • a particularly robust indicator can be determined in this way.
  • a further advantage can be achieved within the scope of the invention if the generated indicator is provided in order to monitor the parameter in the system or in a further system on the basis of the indicator, the parameter preferably being an operating state of the system, in particular a temperature, or a process of the system, in particular aging, is carried out.
  • the indicator for evaluating the parameter can be designed using the system response, in particular as an electrical signal detected by the system during monitoring. In this way, the indicator can be used to monitor and / or determine the parameter in a system, without the need to carry out complex other measurements of the parameter.
  • the invention also relates to a device for providing an indicator.
  • the device can e.g. B. as a data processing system or as a computer program, in particular Com computer program product, or as an electronic device.
  • the device can also be designed as a computer-readable medium, such as a data carrier, with the computer program.
  • the indicator is specific for at least one parameter of a system, in particular in the form of at least one electrochemical cell.
  • the device according to the invention can the following modules, for. B. in the form of software and / or hardware modules, have: a provisioning module for providing at least one
  • Total spectrum which is specific for a system response to an excitation of the system with a varied parameter of the system
  • an indicator module for generating an indicator which is designed to selectively determine the indicator taking into account the varied parameter and the at least one overall spectrum
  • the device according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to a method according to the invention.
  • the device can be suitable for carrying out a method according to the invention.
  • the device has at least one processing means which is designed to cause the device to carry out the steps of a method according to the invention.
  • the processing agent may e.g. B. a
  • the processing means (as a computer program) can, for example, cause the steps to be carried out.
  • Figure 1 is a schematic representation for the visualization of a
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a device according to the invention
  • Figure 3 is a schematic representation for the visualization of a
  • a system 1 for visualizing a method 100 according to the invention is shown schematically in FIG. It is shown here that first an excitation 212 can be carried out in the system 1 in order to determine a system response 214. A total spectrum 230 can then be calculated from this system response 214, such as an electrical signal. In addition, a response signal during the excitation 212 in the system 1 can be determined by a measuring device and, for example, converted into a digital signal by an analog-digital converter. The entire spectrum 230 can then be formed from this digital signal by means of a digital Fourier transformation, such as, for example, a Fast Fourier transformation. Furthermore, it is possible in a further step that
  • Selection frequencies 232 can be selected from the total spectrum 230, which thus correspond to a subset of the total spectrum 230.
  • Selection frequencies 232 need not necessarily be adjacent frequencies, so that a list of different frequencies from the entire spectrum 230 can also be considered as selection frequencies 232.
  • An indicator 200 can then be determined on the basis of different frequency combinations 234, taking into account the varied parameter 210 of the system 1 and the overall spectrum 230. For this purpose, parameter 210 is varied in order to determine different system responses 214 for different suggestions 212.
  • a device 10 can be used, for example. This is shown schematically in FIG. 2 and, in addition to a preparation module 20, also includes an indicator module 30 and a result module 40. A processing means 11 is also optionally provided.
  • a method 100 according to the invention for providing an indicator 200 is schematically visualized in FIG. 3, the indicator 200 being specific for at least one parameter 210 of a system 1 in the form of at least one electrochemical cell 1.
  • a first method step 101 at least one total spectrum 230 is prepared, each for one
  • System 210 parameter 210 is specific.
  • a second Method step 102 generates an indicator 200, the indicator 200 being selectively determined taking into account the varied parameter 210 and the at least one overall spectrum 230.
  • the generated indicator 200 is made available on the basis of a quality criterion in comparison with the varied parameter 210.

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Abstract

The present invention relates to a method (100) for providing an indicator (200) which is specific to at least one parameter (210) of a system (1) in the form of at least one electrochemical cell (1), wherein the following steps are carried out: providing at least one overall spectrum (230) which is specific in each case to a system response (214) to an excitation (212) of the system (1) in the case of a varied parameter (210) of the system (1), generating an indicator (200), wherein the indicator (200) is selectively determined taking into account the varied parameter (210) and the at least one overall spectrum (230), providing the generated indicator (200) on the basis of a quality criterion in comparison with the varied parameter (210).

Description

Verfahren zur Bereitstellung eines Indikators  Procedure for providing an indicator
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Indikators. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines Indikators. The present invention relates to a method for providing an indicator. The invention further relates to a device for providing an indicator.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Betriebszustände bei It is known from the prior art that operating states at
elektrochemischen Zellen mittels einer Anregung überwacht werden. Für diese Überwachung können Auswirkungen der Anregung erfasst werden, wobei bestimmte Merkmale dieser Auswirkung als Indikator für den Betriebszustand dienen können. Beispielsweise erfolgte die Anregung mit einem sinusförmigen elektrischen Signal, welches mit einer festen Frequenz bei der Zelle eingeprägt wird. Anschließend kann das Antwortsignal bei der gleichen Frequenz oder dessen harmonischen gemessen und ausgewertet werden. In anderen Worten werden nur einzelne wenige electrochemical cells are monitored by means of an excitation. The effects of the excitation can be recorded for this monitoring, and certain characteristics of this effect can serve as an indicator of the operating state. For example, the excitation was carried out with a sinusoidal electrical signal which is impressed on the cell at a fixed frequency. The response signal can then be measured and evaluated at the same frequency or its harmonic frequency. In other words, only a few become
Frequenzen des Antwortsignals als Grundlage für die Bestimmung des Indikators genutzt. Frequencies of the response signal used as the basis for determining the indicator.
Häufig ist jedoch dieses Vorgehen noch nachteilig hinsichtlich der Spezifität des Indikators für den Betriebszustand und/oder hinsichtlich der Signalstärke und/oder Signalrobustheit. However, this procedure is frequently still disadvantageous with regard to the specificity of the indicator for the operating state and / or with regard to the signal strength and / or signal robustness.
Aus den Veröffentlichungen DE 10 2014 224 290 A1 und US 8 034 498 B2 sind Verfahren zur Überwachung von Systemen bekannt. Methods for monitoring systems are known from publications DE 10 2014 224 290 A1 and US 8 034 498 B2.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen The object of the present invention is that described above
Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Indikator zur Überwachung des Parameters bereitzustellen. To take account of the problem at least in part. In particular, it is the object of the present invention to provide an improved indicator for monitoring the parameter.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. The above object is solved by the claims. In particular, the above object is achieved by a method having the features of claim 1 and by an apparatus having the features of claim 11. Further features and details of the invention result from the respective subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention also apply, of course, in connection with the Apparatus according to the invention, and vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference can always be made to one another.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Bereitstellung eines Indikators, welcher für wenigstens einen Parameter eines Systems spezifisch ist und/oder zur Überwachung des Parameters dient. Bei dem System kann es sich um ein elektrochemisches System und/oder um ein System in Form wenigstens einer elektrochemischen Zelle und vorzugsweise um wenigstens eine Brennstoffzelle handeln. The object is achieved in particular by a method for providing an indicator which is specific for at least one parameter of a system and / or is used for monitoring the parameter. The system can be an electrochemical system and / or a system in the form of at least one electrochemical cell and preferably at least one fuel cell.
Ein derartiger Indikator kann zur Überwachung des Parameters genutzt werden, bevorzugt durch eine Auswertung einer gesamtharmonischen Verzerrung (auch: Total Harmonie Distortion, kurz THD). Der Parameter ist bspw. ein Betriebszustand oder ein Prozess bei dem System. Der Parameter kann dabei variieren, sich also während des Betriebs des Systems verändern. Die Veränderung kann zeitabhängig erfolgen (wie eine Alterung oder dergleichen des Systems) oder durch andere Einflüsse bedingt sein (wie eine Temperatur oder dergleichen des Systems). Such an indicator can be used to monitor the parameter, preferably by evaluating overall harmonic distortion (also: total harmony distortion, or THD for short). The parameter is, for example, an operating state or a process in the system. The parameter can vary, i.e. change during the operation of the system. The change can be time-dependent (such as aging or the like of the system) or be caused by other influences (such as a temperature or the like of the system).
Zur Überwachung und vorzugsweise durch ein hierbei verwendetes THD-Verfahren kann ggf. zur Anregung ein elektrisches Signal (ein Anregungssignal, wie ein For monitoring purposes and preferably using a THD method used here, an electrical signal (an excitation signal such as a
Wechselstrom) auf das System aufgeprägt und ein daraus resultierendes AC) imprinted on the system and a resulting one
Antwortsignal (wie eine Resonanzspannung) als Systemantwort beim System erfasst werden. Merkmale des Antwortsignals können dabei als Indikator für den Parameter genutzt werden. Zur Anregung wird bspw. ein sinusförmiger Wechselstrom in einem begrenzten Frequenzspektrum oder auch eine nicht-sinusförmige Anregung, beispielsweise in Form eines sägezahnförmigen elektrischen Signals, genutzt. Es können ferner auch im System vorhandene Signale wie das Schalten eines Ventils oder dergleichen als Anregung genutzt werden. Auch ist es möglich, dass verzerrte sinusförmige oder nicht-sinusförmige Signale als Anregung Verwendung finden. Hierbei wird die Komplexität des resultierenden Frequenzspektrums des Response signal (such as a resonance voltage) are recorded as a system response in the system. Characteristics of the response signal can be used as an indicator for the parameter. For example, a sinusoidal alternating current in a limited frequency spectrum or a non-sinusoidal excitation, for example in the form of a sawtooth-shaped electrical signal, is used for the excitation. Signals present in the system, such as switching a valve or the like, can also be used as excitation. It is also possible that distorted sinusoidal or non-sinusoidal signals are used as excitation. The complexity of the resulting frequency spectrum of the
Antwortsignals deutlich erhöht, es kann allerdings auch eine verbesserte Response signal increased significantly, but it can also be improved
Signalstärke und/oder Signalrobustheit erzielt werden. Aufgrund der erhöhten Komplexität ist die Auswertung eines solchen Antwortsignals herkömmlicherweise jedoch problematisch. Erfindungsgemäß kann ein Indikator bereitgestellt werden, welcher ggf. auch die Nutzung solcher komplexen Antwortsignale ermöglichen kann. Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass die nachfolgenden Schritte zur Bereitstellung des Indikators durchgeführt werden, bevorzugt nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können: Signal strength and / or signal robustness can be achieved. However, due to the increased complexity, the evaluation of such a response signal is conventionally problematic. According to the invention, an indicator can be provided which can possibly also enable the use of such complex response signals. Within the scope of the method according to the invention, it is possible for the following steps to provide the indicator to be carried out, preferably in succession in the order specified or in any order, individual steps also being able to be carried out repeatedly:
Bereitstellen wenigstens eines Gesamtspektrums, welches jeweils für eine Systemantwort einer Anregung des Systems bei einem variierten Parameter des Systems spezifisch ist, Providing at least one overall spectrum, which is specific for a system response to an excitation of the system with a varied parameter of the system,
Generieren eines Indikators, wobei der Indikator unter Berücksichtigung des variierten Parameters und des wenigstens einen Gesamtspektrums, insbesondere selektiv, ermittelt wird, Generating an indicator, the indicator being determined taking into account the varied parameter and the at least one overall spectrum, in particular selectively,
Bereitstellen des generierten Indikators anhand eines Qualitätskriteriums im Vergleich mit dem variierten Parameter. Provision of the generated indicator based on a quality criterion in comparison with the varied parameter.
Dies hat den Vorteil, dass das Gesamtspektrum bei der Generierung des Indikators berücksichtigt wird, und somit nicht nur einzelne wenige Frequenzen. Auch eine komplexe Systemantwort, wie sie zum Beispiel durch eine nicht-sinusförmige This has the advantage that the entire spectrum is taken into account when generating the indicator, and not just a few frequencies. Even a complex system response, such as a non-sinusoidal one
Anregung hervorgerufen wird, kann auf diese Weise Berücksichtigung finden. In this way, stimulation can be taken into account.
Darüber hinaus können auch mehr Merkmale bei der Systemantwort als Indikator dienen, als dies herkömmlicherweise der Fall ist. Vorteilhafterweise erfolgt dabei die Ermittlung des Indikators selektiv, bevorzugt selektiv in Bezug auf das In addition, more features in the system response can serve as an indicator than is traditionally the case. The indicator is advantageously determined selectively, preferably selectively with respect to the
Gesamtspektrum. Dies bedeutet insbesondere, dass nicht automatisch sämtliche oder bestimmte Frequenzen des Gesamtspektrums für den Indikator genutzt werden, sondern selektiv die für den Parameter signifikanten Frequenzen des Overall spectrum. In particular, this means that not all or certain frequencies of the entire spectrum are automatically used for the indicator, but rather selectively the frequencies of the parameter that are significant for the parameter
Gesamtspektrums für den Indikator ausgewählt werden. Dies kann beispielsweise durch einen iterativen Optimierungsprozess erfolgen, bei welchem die Frequenzen des Gesamtspektrums hinsichtlich ihrer Spezifität für den variierten Parameter untersucht werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden sind dabei die Frequenzen jedoch nicht von vornherein als Indikator vorgegeben, sondern werden unter Berücksichtigung des Gesamtspektrums bestimmt. Auf diese Weise können grundsätzlich alle (oder zumindest die überwiegende Anzahl) der Frequenzen des Gesamtspektrums potenziell als Indikator dienen. Total spectrum can be selected for the indicator. This can be done, for example, by an iterative optimization process, in which the frequencies of the entire spectrum are examined with regard to their specificity for the varied parameter. In contrast to conventional methods, the frequencies are not specified as an indicator from the outset, but are determined taking into account the entire spectrum. In this way, in principle all (or at least the predominant number) of the frequencies of the entire spectrum can potentially serve as an indicator.
Das Qualitätskriterium ist vorteilhafterweise eine Geeignetheit des Indikators und/oder von Frequenzen des Gesamtspektrums, einen Flinweis auf einen Wert des Parameters zu liefern. Somit kann das Qualitätskriterium z. B. ein monotones The quality criterion is advantageously a suitability of the indicator and / or of frequencies of the entire spectrum, a reference to a value of the Deliver parameters. Thus, the quality criterion z. B. a monotone
Verhalten der Frequenzen (bspw. der Summe derer Amplituden) über den monoton variierten Parameter und/oder eine Proportionalität der Frequenzen bzw. der Summe gegenüber dem variierten Parameter oder dergleichen betreffen. In anderen Worten kann das Qualitätskriterium umso mehr zutreffen, desto geringer die Abweichung der Monotonie und/oder Proportionalität der Frequenzen gegenüber dem variierten Parameter ist. Für diese Beurteilung, wie das monotone Verhalten und/oder die Proportionalität, können z. B. die Frequenzen für unterschiedliche Variationen des Parameters erfasst werden, und insbesondere für jede dieser Erfassungen die Summe der Amplituden der jeweiligen Frequenzen gebildet werden. Behavior of the frequencies (for example the sum of their amplitudes) via the monotonically varied parameter and / or a proportionality of the frequencies or the sum in relation to the varied parameter or the like. In other words, the more the quality criterion applies, the less the deviation of the monotony and / or the proportionality of the frequencies from the varied parameter. For this assessment, such as monotonous behavior and / or proportionality, e.g. B. the frequencies are recorded for different variations of the parameter, and in particular the sum of the amplitudes of the respective frequencies are formed for each of these acquisitions.
Die Systemantwort kann z. B. dadurch ermittelt werden, dass ein Antwortsignal als elektrisches Signal bei dem System während der Anregung gemessen wird. Die Anregung ist z. B. ein Anlegen einer elektrischen Spannung als Anregungssignal am System. Das Gesamtspektrum ist bspw. das gesamte Frequenzspektrum des Antwortsignals, welches bspw. mittels einer (digitalen) Fouriertransformation aus dem Antwortsignal ermittelt wird. Ein Frequenzbereich des Gesamtspektrums kann dabei im Bereich von 0,1 Flz bis 10 kHz liegen. The system response can e.g. B. can be determined by measuring a response signal as an electrical signal in the system during the excitation. The suggestion is e.g. B. applying an electrical voltage as an excitation signal to the system. The total spectrum is, for example, the entire frequency spectrum of the response signal, which is determined, for example, by means of a (digital) Fourier transformation from the response signal. A frequency range of the entire spectrum can be in the range from 0.1 Flz to 10 kHz.
Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Bereitstellen des wenigstens einen Gesamtspektrums dadurch erfolgt, dass jeweils durch eine Datenverarbeitungsanlage oder dergleichen eine Frequenzanalyse wie eine Fourier-Analyse bei einem am System gemessenen elektrischen Signal durchgeführt wird. Das gemessene Signal kann bei dieser vorteilhaften Advantageously, it can be provided within the scope of the invention that the provision of the at least one entire spectrum is carried out by performing a frequency analysis such as a Fourier analysis on an electrical signal measured on the system by a data processing system or the like. The measured signal can be advantageous for this
Ausgestaltung das Antwortsignal sein, welches bei der Anregung am System gemessen werden kann. Dabei kann bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung das Antwortsignal der zeitliche Verlauf einer elektrischen Spannung oder eines Stroms an Anschlüssen des Systems sein. Das Antwortsignal kann bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung ebenfalls als Systemantwort durch bekannte Methoden, bspw. als Sprungantwort bei Anregung des Systems durch eine Sprungfunktion, ermittelt werden. Die Anregung des Systems kann bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung weiter z. B. durch ein Anlegen eines Anregungssignals - wie einer elektrischen Spannung oder eines sinusförmigen Wechselstrom oder eines anderen Einflusses beim System - erfolgen. Wenn das Gesamtspektrum aus dem Antwortsignal ermittelt wird, ist es vorteilhafter Weise für die Systemantwort der Anregung des Systems spezifisch, und ist somit geeignet, das System zu charakterisieren. Es kann ferner insbesondere ein Kriterium bei der Bereitstellung des Gesamtspektrums sein, dass ein möglichst breitbandiges Spektrum als das Gesamtspektrum ermittelt wird, um somit den Informationsgehalt zur Charakterisierung des Systems zu erhöhen. Design the response signal, which can be measured in the excitation on the system. In this advantageous embodiment, the response signal can be the time profile of an electrical voltage or a current at connections of the system. In this advantageous embodiment, the response signal can also be determined as a system response by known methods, for example as a step response when the system is excited by a step function. The excitation of the system can further z. B. by applying an excitation signal - such as an electrical voltage or a sinusoidal alternating current or some other influence on the system. If the total spectrum is determined from the response signal, it is advantageously specific for the system response to the excitation of the system and is therefore suitable for characterizing the system. It can also be a particular criterion in the provision of the overall spectrum that the broadest possible spectrum is determined as the overall spectrum in order to increase the information content for characterizing the system.
Die jeweiligen Gesamtspektren können vorteilhafter Weise für den variierten The respective overall spectra can advantageously for the varied
Parameter des Systems spezifisch sein. Darunter wird insbesondere verstanden, dass die Gesamtspektren für unterschiedliche Variationen (z. B. Werte) der System specific parameters. This means in particular that the overall spectra for different variations (e.g. values) of the
Parameter ermittelt werden. Dabei kann bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung eine Veränderung des Gesamtspektrums mit der Veränderung des Parameters Parameters are determined. In this advantageous embodiment, a change in the overall spectrum can occur with the change in the parameter
korrelieren. Dies hängt damit zusammen, dass das Gesamtspektrum auf der correlate. This is due to the fact that the entire spectrum on the
Systemantwort basiert, und damit geeignet ist, das System zu charakterisieren. Um diesen Effekt zu nutzen, können vorzugsweise die Gesamtspektren für System response based, and is therefore suitable to characterize the system. To use this effect, the total spectra for
unterschiedliche Variationen der Parameter ermittelt werden, also bspw. zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Der Parameter ist bspw. ein Betriebszustand oder ein Prozess bei dem System, welcher sich (bspw. im Laufe der zeit) verändert. Ein einfaches Beispiel für den Parameter ist somit das Alter des Systems. Der Parameter muss in diesem Falle nicht aktiv eingestellt werden, um variiert zu werden, sondern verändert sich dann automatisch mit der Zeit. Wenn der Parameter bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung somit während des Betriebs des Systems variiert, verändern sich auch die für die unterschiedlichen Variationen der Parameter ermittelten Gesamtspektren. different variations of the parameters are determined, for example at different times. The parameter is, for example, an operating state or a process in the system which changes (for example over time). A simple example of the parameter is the age of the system. In this case, the parameter does not have to be actively set to be varied, but then changes automatically over time. If the parameter in this advantageous embodiment thus varies during the operation of the system, the overall spectra determined for the different variations of the parameters also change.
Um eine ggf. komplexe Korrelation zwischen Gesamtspektrum und Parameter einfacher auswertbar zu machen, kann gemäß der Erfindung insbesondere ein Indikator genutzt werden. Die Gesamtspektren werden für den Parameter z. B. in der Form von Frequenzspektren (wie Übertragungsfunktionen aus der Impuls- oder Sprungantwort) erstellt, und zwar insbesondere für unterschiedliche Variationen der Parameter, also z. B. zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Das jeweilige In order to make a possibly complex correlation between the overall spectrum and parameters easier to evaluate, an indicator can be used in particular according to the invention. The overall spectra are for the parameter z. B. created in the form of frequency spectra (such as transfer functions from the impulse or step response), in particular for different variations of the parameters, so z. B. at different times. The respective
Gesamtspektrum kann in einem Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 10 kHz, Total spectrum can be in a frequency range from 0.1 Hz to 10 kHz,
vorzugsweise 1 Hz bis 1 kHz, bevorzugt 10 Hz bis 100 Hz vorliegen. Die Parameter können dabei bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung auf die Weise variiert werden, dass das Gesamtspektrum in festen zeitlichen Abständen ermittelt wird, ggf. automatisch durch eine elektrische Messvorrichtung. Für jede dieser Ermittlungen kann das Generieren und abschließend das Bereitstellen des Indikators preferably 1 Hz to 1 kHz, preferably 10 Hz to 100 Hz. In this advantageous embodiment, the parameters can be varied in such a way that the entire spectrum is determined at fixed time intervals, if necessary automatically by an electrical measuring device. For each of these investigations, the indicator can be generated and finally provided
vorzugsweise dadurch erfolgen, dass nur einige der Frequenzen des preferably done by only some of the frequencies of the
Gesamtspektrums selektiert - also ausgewählt - werden. Das Bereitstellen des jeweiligen Gesamtspektrums und das Generieren des Indikators können The entire spectrum is selected - that is, selected. The provision of the respective overall spectrum and the generation of the indicator can
insbesondere iterativ verzahnt durchgeführt werden: Es wird dann bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung zeitlich nacheinander wiederholt zunächst das in particular, iteratively interlocked: In this advantageous embodiment, this is then repeated one after the other in time
Gesamtspektrum bereitgestellt, und dann werden die Frequenzen des zuvor bereitgestellten Gesamtspektrums zur Generierung des Indikators selektiert. Welche der Frequenzen in jedem dieser Iterationen ausgewählt werden, kann vorzugsweise zufallsbestimmt sein (bspw. durch einen Zufallsgenerator) und/oder durch einen Optimierungsalgorithmus vorgegeben werden. Der Optimierungsalgorithmus optimiert die Auswahl der Frequenzen bspw. dahingehend, welche die größte Provided entire spectrum, and then the frequencies of the previously provided total spectrum are selected to generate the indicator. Which of the frequencies are selected in each of these iterations can preferably be determined randomly (for example by a random generator) and / or can be specified by an optimization algorithm. The optimization algorithm optimizes the selection of the frequencies, for example, which is the largest
Spezifität für den Parameter aufweisen. Im hierzu genutzten iterativen Have specificity for the parameter. In the iterative used for this
Optimierungsprozess kann bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung die Spezifität als Qualitätskriterium ggf. manuell eingegeben werden. Der Optimierungsalgorithmus kann bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung somit ein iteratives numerisches In this advantageous embodiment, the optimization process can, if necessary, manually enter the specificity as a quality criterion. With this advantageous embodiment, the optimization algorithm can therefore be an iterative numerical one
Verfahren für Optimierungsprobleme durchführen. Derartige Verfahren sind bspw. in Göllmann L. et al. (2017)„Iterative numerische Verfahren für Optimierungsprobleme“, in:„Mathematik für Ingenieure“, Springer Vieweg, Berlin, Fleidelberg offenbart. Perform procedures for optimization problems. Such methods are, for example, in Göllmann L. et al. (2017) "Iterative numerical methods for optimization problems", in: "Mathematics for engineers", Springer Vieweg, Berlin, Fleidelberg disclosed.
Abschließend können im letzten Iterationsschritt vorzugsweise die final ausgewählten Frequenzen zur Bereitstellung des generierten Indikators dienen. Der Indikator ist bspw. die Vorgabe, welche der Frequenzen ausgewählt sind, und umfasst somit eine (digitale) Liste von Frequenzen aus dem Gesamtspektrum. Finally, in the last iteration step, the frequencies finally selected can preferably serve to provide the generated indicator. The indicator is, for example, the specification of which of the frequencies are selected, and thus comprises a (digital) list of frequencies from the entire spectrum.
Der Indikator kann vorteilhafterweise dadurch unter Berücksichtigung des variierten Parameters und des wenigstens einen Gesamtspektrums, insbesondere selektiv, ermittelt werden, dass aus den (in zeitlich festen Abständen) für unterschiedliche Variationen der Parameter ermittelten Gesamtspektren nur bestimmte Frequenzen ausgewählt werden. Damit ist es bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung möglich, dass das System und der Parameter nicht anhand des gesamten Gesamtspektrums charakterisiert werden müssen, sondern nur anhand des Indikators - also einiger weniger Frequenzen. Dies hat den Vorteil, eine einfachere und schnellere The indicator can advantageously be determined, taking into account the varied parameter and the at least one overall spectrum, in particular selectively, that only specific frequencies are selected from the overall spectra determined (at fixed time intervals) for different variations of the parameters. With this advantageous embodiment, it is thus possible that the system and the parameters do not have to be characterized on the basis of the entire overall spectrum, but only on the basis of the indicator - that is to say a few frequencies. This has the advantage of being easier and faster
Datenverarbeitung zur Auswertung des Parameters anhand des Indikators nutzen zu können. Die Anzahl der hierzu genutzten Frequenzen liegt z. B. im Bereich von 1 % bis 50 %, vorzugsweise 5 % bis 25 % der verfügbaren Frequenzen (Abtastpunkte) des Gesamtspektrums (sofern das Gesamtspektrum mit diskreten Frequenzen vorliegt). To be able to use data processing to evaluate the parameter based on the indicator. The number of frequencies used for this lies e.g. B. in the range of 1% up to 50%, preferably 5% to 25% of the available frequencies (sampling points) of the entire spectrum (if the entire spectrum is available with discrete frequencies).
Die selektive Ermittlung des Indikators aus dem Gesamtspektrum kann insbesondere unter dem Kriterium erfolgen, dass nur diejenigen Frequenzen für den Indikator ausgewählt werden, welche den Parameter mit besonders hoher Spezifizität beschreiben können. Damit ist es bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung möglich, dass das Bereitstellen des generierten Indikators anhand des Qualitätskriteriums im Vergleich mit dem variierten Parameter dadurch erfolgt, dass nur diejenigen The selective determination of the indicator from the entire spectrum can take place in particular under the criterion that only those frequencies are selected for the indicator that can describe the parameter with particularly high specificity. With this advantageous embodiment, it is thus possible for the generated indicator to be made available on the basis of the quality criterion in comparison with the varied parameter in that only those
Frequenzen ausgewählt werden, welche ebenfalls die Variation des Parameters zeigen. Flierzu erfolgt bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung also ein Vergleich mit dem variierten Parameter z. B. dadurch, dass der Verlauf des Parameters mit dem Verlauf der ausgewählten Frequenzen wertemäßig verglichen wird. Das Frequencies are selected which also show the variation of the parameter. In this advantageous embodiment, a comparison with the varied parameter z. B. in that the course of the parameter is compared in terms of value with the course of the selected frequencies. The
Qualitätskriterium kann z. B. im Falle einer Alterung als der Parameter dadurch definiert sein, dass nur die Frequenzen ausgewählt werden, bei denen die Amplitude ebenfalls (wie beim Parameter) proportional über die Zeit steigt oder sinkt. Allgemein gesprochen kann das Qualitätskriterium vorzugsweise die Übereinstimmung des Verlaufs des Parameters mit dem Verlauf der Amplituden der ausgewählten Quality criterion can e.g. B. in the case of aging, the parameter can be defined by selecting only the frequencies at which the amplitude also increases (or decreases) over time (as with the parameter). Generally speaking, the quality criterion can preferably match the course of the parameter with the course of the amplitudes of the selected ones
Frequenz sein. Die Übereinstimmung kann z. B. durch einen Schwellenwert ausgewertet werden, sodass bspw. bei mindestens 80 % Übereinstimmung das Qualitätskriterium als erfüllt gilt und somit die Frequenz für den Indikator ausgewählt wird. Der Indikator mit den entsprechend ausgewählten Frequenzen (also eine Frequenzkombination) kann damit bspw. für den Alterungsprozess einer Frequency. The match can e.g. B. be evaluated by a threshold value, so that, for example, with at least 80% agreement, the quality criterion is considered fulfilled and thus the frequency is selected for the indicator. The indicator with the correspondingly selected frequencies (i.e. a frequency combination) can thus be used, for example, for the aging process
elektrochemischen Zelle spezifisch sein. Im Betrieb der elektrochemischen Zelle muss dann nicht das komplette Gesamtspektrum ausgewertet werden, um die Alterung festzustellen, sondern nur der Indikator also die begrenzte Anzahl der Frequenzen. Es können auf diese Weise vorzugsweise auch für unterschiedliche Parameter (Alterung, Temperatur, oder dergleichen) unterschiedliche Indikatoren ermittelt werden. electrochemical cell. In the operation of the electrochemical cell, it is then not necessary to evaluate the entire entire spectrum in order to determine the aging, but only the indicator, ie the limited number of frequencies. In this way, different indicators can preferably also be determined for different parameters (aging, temperature, or the like).
Im Rahmen der Erfindung kann unter einem stochastischen Optimierungsverfahren insbesondere ein Verfahren verstanden werden, welches Zufallsgrößen einsetzt, um die beste Lösung zu finden. Solche Algorithmen können bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung auch mathematische Modelle nutzen, wie die Evolutionären Algorithmen. Darunter kann nachfolgend auch der Einsatz einer„Evolutionsstrategie“ oder genetischer Algorithmen verstanden werden. Offenbart sind derartige Verfahren z. B. in Schröder D., Buss M. (2017)„Stochastische Optimierungsverfahren“ in: In the context of the invention, a stochastic optimization method can in particular be understood to be a method which uses random variables in order to find the best solution. With this advantageous embodiment, such algorithms can also use mathematical models, such as the evolutionaries Algorithms. In the following, this can also be understood to mean the use of an “evolution strategy” or genetic algorithms. Such methods are disclosed for. B. in Schröder D., Buss M. (2017) "Stochastic Optimization Methods" in:
„Intelligente Verfahren“, Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. "Intelligent processes", Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg.
Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass der Indikator aus Frequenzen des wenigstens einen Gesamtspektrums ermittelt wird, welche beim Generieren dynamisch, und insbesondere zufällig und/oder iterativ, verändert werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Frequenzen des It can advantageously be provided in the invention that the indicator is determined from frequencies of the at least one overall spectrum, which are changed dynamically, and in particular randomly and / or iteratively, during generation. In this way, different frequencies of the
Gesamtspektrums hinsichtlich ihrer Spezifität und/oder Geeignetheit für den Indikator berücksichtigt werden. Die Geeignetheit entspricht dabei beispielsweise dem Total spectrum with regard to their specificity and / or suitability for the indicator. The suitability corresponds to that, for example
Qualitätskriterium. Quality criterion.
Ferner ist es denkbar, dass vor dem Generieren die nachfolgenden Schritte vorgesehen sind: It is also conceivable that the following steps are provided before generation:
Initiales Auswählen von Auswahlfrequenzen aus Frequenzen des wenigstens einen Gesamtspektrums, insbesondere anhand eines Auswahlkriteriums, Initial selection of selection frequencies from frequencies of the at least one overall spectrum, in particular on the basis of a selection criterion,
Bereitstellen einer initial selektierten Frequenzkombination aus den Providing an initially selected frequency combination from the
Auswahlfrequenzen, insbesondere zufällig, und beim Generieren iterativ die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:  Selection frequencies, especially random, and the following steps are carried out iteratively when generating:
Bereitstellen mehrerer Frequenzkombinationen aus den Auswahlfrequenzen, wobei hierzu die jeweils kombinierten Frequenzen teilweise aus der zuvor selektierten Frequenzkombination und teilweise davon abweichend und insbesondere zufällig ausgewählt werden, Provision of several frequency combinations from the selection frequencies, for which purpose the respectively combined frequencies are selected partly from the previously selected frequency combination and partly deviating from it and in particular randomly,
Durchführen einer Selektion wenigstens einer der Frequenzkombinationen anhand des Qualitätskriteriums. Carrying out a selection of at least one of the frequency combinations on the basis of the quality criterion.
Dies hat den Vorteil, dass verschiedene Frequenzkombinationen für den Indikator in Betracht gezogen werden können. Die Frequenzkombinationen können dabei eine Liste der verschiedenen Frequenzen sein, deren Amplituden für den Indikator bzw. für die Überwachung des Parameters ausgewertet werden. Das initiale Auswählen kann dabei dazu dienen, die anfänglichen Frequenzanteile des Gesamtspektrums auf solche Frequenzen zu reduzieren, welche über einem Eigenrauschen eines zur Erfassung genutzten Messgerätes liegen und/oder zusätzlich ein monotones Verhalten über die monoton variierenden Parameter zeigen. Anschließend können diese Frequenzanteile dieses reduzierten Spektrums zufällig kombiniert werden, um die initial selektierte Frequenzkombination zu erhalten. Es kann zudem vorgesehen sein, dass anschließend die Amplituden der Frequenzen dieser initial selektierten Frequenzkombination für jedes Spektrum eines Parameterpunktes aufsummiert werden. Hierbei ist der Flintergrund, dass für jede Variation des Parameters (also jeden Parameterpunkt) ein Gesamtspektrum erfasst worden sein kann. Verhalten sich diese Summen nun auch proportional oder indirekt proportional zu den This has the advantage that different frequency combinations can be considered for the indicator. The frequency combinations can be a list of the different frequencies, the amplitudes of which are evaluated for the indicator or for monitoring the parameter. The initial selection can serve to reduce the initial frequency components of the entire spectrum to those frequencies which are above one of their own noise Detection of the measuring device used and / or additionally show monotonous behavior via the monotonically varying parameters. These frequency components of this reduced spectrum can then be combined randomly in order to obtain the initially selected frequency combination. It can also be provided that the amplitudes of the frequencies of this initially selected frequency combination are then added up for each spectrum of a parameter point. The background to this is that an overall spectrum can have been recorded for each variation of the parameter (ie each parameter point). These sums now behave proportionally or indirectly proportional to the
Parameterpunkten, gilt gegebenenfalls ein Qualitätskriterium als erfüllt und/oder es können Qualitätsmerkmale dieser Frequenzkombination zwischengespeichert werden. Diese Frequenzkombination kann sodann als Ausgangspunkt (bzw. gemäß einer Evolutionsstrategie als„Eltern“) verwendet werden. Diese Eltern werden gegebenenfalls anschließend vervielfältigt, um somit beim Generieren die mehreren Frequenzkombinationen aus den Auswahlfrequenzen bei einer ersten Iteration bereitzustellen. Dabei können die Eltern ihre Gene (d. h. die Frequenzen) zufällig an eine Anzahl an vordefinierten Kindern vererben, sodass die jeweils kombinierten Frequenzen der Kinder teilweise aus der zuvor selektierten Frequenzkombination (der Eltern) ausgewählt werden. Um in keinem lokalen Optimum stecken zu bleiben, kann zudem das Prinzip der Mutation verwendet werden. Hierbei wird jede Frequenz im Frequenzspektrum der Kinder zusätzlich über eine vordefinierte Parameter points, a quality criterion may be considered fulfilled and / or quality characteristics of this frequency combination can be buffered. This frequency combination can then be used as a starting point (or according to an evolution strategy as a "parent"). These parents are then possibly reproduced in order to provide the multiple frequency combinations from the selection frequencies in a first iteration when generating. The parents can pass their genes (i.e. the frequencies) at random to a number of predefined children, so that the combined frequencies of the children are partially selected from the previously selected frequency combination (of the parents). In order not to get stuck in any local optimum, the principle of mutation can also be used. Each frequency in the children's frequency spectrum is additionally pre-defined
Wahrscheinlichkeit berücksichtigt oder nicht berücksichtigt, auch wenn sie vererbt bzw. nicht vererbt wurde. Auf diese Weise können die kombinierten Frequenzen der Frequenzkombinationen teilweise abweichend von den zuvor selektierten Probability taken into account or not taken into account, even if it was inherited or not inherited. In this way, the combined frequencies of the frequency combinations may differ from those previously selected
Frequenzkombinationen und insbesondere zufällig ausgewählt werden. Für jedes dieser Kinder kann nun das Qualitätsmerkmal bestimmt und/oder Frequency combinations and especially randomly selected. The quality characteristic can now be determined and / or for each of these children
zwischengespeichert werden. Diese neuen Qualitätsmerkmale können mit dem Qualitätsmerkmal der Eltern verglichen werden, um bei einem hinsichtlich des Qualitätskriteriums besseren Qualitätsmerkmal aus den Kindern neue Eltern zu generieren. Diese Vorgänge können beim Generieren iterativ wiederholt werden, zum Beispiel für eine vordefinierte Anzahl an Iterationen (Generationen) oder bis ein Konvergenzkriterium erfüllt wird. Anschließend kann die beste Frequenzkombination (hinsichtlich des Qualitätskriteriums) für den Indikator bereitgestellt werden. Hierbei kann der Vorteil sein, dass auch zuvor nicht verwendete Signalanteile bei der Entwicklung des Indikators berücksichtigt werden können, und somit ein besonders robuster Indikator bereitgestellt werden kann. be cached. These new quality features can be compared with the quality feature of the parents in order to generate new parents from the children with a better quality feature with regard to the quality criterion. These processes can be repeated iteratively during generation, for example for a predefined number of iterations (generations) or until a convergence criterion is met. The best frequency combination (with regard to the quality criterion) can then be provided for the indicator. The advantage here can be that even previously unused signal components in the Development of the indicator can be taken into account, and thus a particularly robust indicator can be provided.
Vorteilhafterweise kann es möglich sein, dass zur Beurteilung des Qualitätskriteriums ein Qualitätsmerkmal jeweiliger Frequenzkombinationen ermittelt wird. Dieses Qualitätsmerkmal ist beispielsweise abhängig von einer Signalstärke der Amplituden der Frequenzen der jeweiligen Frequenzkombination und/oder von einer Abweichung der Frequenzkombination zu den variierenden Parametern hinsichtlich einer Advantageously, it may be possible to determine a quality characteristic of respective frequency combinations in order to assess the quality criterion. This quality feature depends, for example, on a signal strength of the amplitudes of the frequencies of the respective frequency combination and / or on a deviation of the frequency combination from the varying parameters with respect to one
Monotonie und/oder Proportionalität und/oder Sensitivität. Monotony and / or proportionality and / or sensitivity.
Die jeweilige Frequenzkombination ist vorzugsweise als eine Linearkombination und/oder als eine gewichtete Aufsummierung der Amplituden der kombinierten Frequenzen der jeweiligen Frequenzkombination ausgeführt. Ein Einzelsignal auf einer Frequenz kann dabei auch als ein Quotient gebildet werden. Beispielsweise kann eine Linearkombination von Impedanzen bei unterschiedlichen Frequenzen zur Ermittlung eines Indikators herangezogen werden. Der Quotient kann aus Größen gleicher Art gebildet, wie dies etwa für den Klirrfaktor (THD) gilt, oder aus Größen unterschiedlicher Art gebildet werden, wie dies etwa bei der Impedanz oder Leistung der Fall ist. Wird im Folgenden vom Aufsummieren der Amplituden gesprochen, dann ist drunter - aus Gründen der Vereinfachung - die Linearkombination von Amplituden oder Quotienten von Messgrößen bei unterschiedlichen Frequenzen zu verstehen. The respective frequency combination is preferably designed as a linear combination and / or as a weighted summation of the amplitudes of the combined frequencies of the respective frequency combination. An individual signal on a frequency can also be formed as a quotient. For example, a linear combination of impedances at different frequencies can be used to determine an indicator. The quotient can be formed from quantities of the same type, as is the case for the distortion factor (THD), or from quantities of different types, as is the case with impedance or power. If one speaks in the following of the summing up of the amplitudes, then - for reasons of simplification - is to be understood as the linear combination of amplitudes or quotients of measured variables at different frequencies.
Es kann ferner möglich sein, dass das Bereitstellen des wenigstens einen Gesamt- spektrums dadurch durchgeführt wird, dass verschiedene Gesamtspektren und jeweils zugehörige Parameterpunkte für verschiedene Werte des Parameters erfasst werden. Hierzu kann der Parameter im Betrieb des Systems für Testmessungen variiert werden, z. B. im Falle einer Alterung als Parameter das System für einen längeren Zeitraum betrieben werden, und während dieses Betriebs wiederholt Messungen durchgeführt werden. Jede dieser Messungen ist dann einem It may also be possible that the provision of the at least one overall spectrum is carried out by acquiring different overall spectra and associated parameter points for different values of the parameter. For this purpose, the parameter can be varied in the operation of the system for test measurements, e.g. B. in the event of aging as a parameter, the system can be operated for a longer period of time, and repeated measurements can be carried out during this operation. Each of these measurements is then one
Parameterpunkt zum Zeitpunkt der Messung zugeordnet, z. B. einem Zeitpunkt und/oder Wert für die Alterung. In anderen Worten kann ein Verlauf von Messwerten der Messungen einem Verlauf von Parameterpunkten gegenüberstehen. Die Assigned parameter point at the time of measurement, e.g. B. a time and / or value for aging. In other words, a course of measured values of the measurements can oppose a course of parameter points. The
Messungen selbst sind z. B. jeweils eine Messung eines Antwortsignals, sodass die Gesamtspektren der Antwortsignale ebenfalls den Parameterpunkten zugeordnet sind. Ferner können vor dem Generieren optional die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: Measurements themselves are e.g. B. each measurement of a response signal, so that the total spectra of the response signals are also assigned to the parameter points. Furthermore, the following steps can optionally be carried out before generation:
Durchführen wenigstens einer Kombination einer zufälligen Auswahl aus den Auswahlfrequenzen, um die initial selektierte Frequenzkombination Performing at least one combination of a random selection from the selection frequencies around the initially selected frequency combination
bereitzustellen,  to provide
Aufsummieren der Amplituden dieser Auswahl aus den Auswahlfrequenzen für jedes der Gesamtspektren, insbesondere Gesamtspektren für Summing up the amplitudes of this selection from the selection frequencies for each of the total spectra, in particular total spectra for
unterschiedliche Parameterpunkte,  different parameter points,
Vergleichen der aufsummierten Amplituden mit den Parameterpunkten anhand des Qualitätskriteriums, z. B. hinsichtlich einer Abweichung und/oderComparing the summed amplitudes with the parameter points on the basis of the quality criterion, e.g. B. with regard to a deviation and / or
Monotonie zu den Parameterpunkten, Monotony to the parameter points,
Bestimmen eines Qualitätsmerkmals der initial selektierten Determining a quality characteristic of the initially selected
Frequenzkombination anhand des Vergleichs, bspw. als Wert der jeweiligen Abweichung, wobei beim Generieren das Durchführen der Selektion die nachfolgenden Schritte umfassen kann:  Frequency combination on the basis of the comparison, for example as the value of the respective deviation, wherein the generation of the selection can comprise the following steps:
Vergleichen der bereitgestellten Frequenzkombinationen mit den Compare the frequency combinations provided with the
Parameterpunkten anhand des Qualitätskriteriums, z. B. hinsichtlich einer Abweichung und/oder Monotonie zu den Parameterpunkten, - Bestimmen eines jeweiligen Qualitätsmerkmals anhand des Vergleichs, bspw. als Wert der jeweiligen Abweichung,  Parameter points based on the quality criterion, e.g. B. with regard to a deviation and / or monotony to the parameter points, - determining a respective quality characteristic on the basis of the comparison, for example as a value of the respective deviation,
Auswählen einer der Frequenzkombinationen als selektierte Select one of the frequency combinations as selected
Frequenzkombination anhand eines Vergleichs der Qualitätsmerkmale mit dem Qualitätsmerkmal der zuvor selektierten Frequenzkombination, vorzugsweise wenn eines der zuletzt bestimmten Qualitätsmerkmale höher ist als das Qualitätsmerkmal der zuvor (bei der vorherigen Iteration) selektierten Frequenzkombination wobei ggf. die selektierte Frequenzkombination nach der letzten Iteration zum  Frequency combination based on a comparison of the quality characteristics with the quality characteristic of the previously selected frequency combination, preferably if one of the last quality characteristics determined is higher than the quality characteristic of the frequency combination previously selected (in the previous iteration), the selected frequency combination possibly after the last iteration
Bereitstellen des generierten Indikators verwendet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass sehr zuverlässig ein für den Parameter spezifischer Indikator ermittelt werden kann. Providing the generated indicator can be used. This has the The advantage that an indicator specific to the parameter can be determined very reliably.
Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung die Auswahlfrequenzen gemäß dem Auswahlkriterium aus solchen Frequenzen gebildet werden, welche, insbesondere als das Qualitätskriterium, über einem Rauschanteil des It can be advantageous if, in the context of the invention, the selection frequencies are formed in accordance with the selection criterion from frequencies which, in particular as the quality criterion, over a noise component of the
Gesamtspektrums liegen und/oder dessen Monotonie mit der Monotonie des Total spectrum and / or its monotony with the monotony of
Parameters korreliert. Auf diese Weise kann eine Spezifität des Parameters untersucht werden. Correlated parameters. In this way, a specificity of the parameter can be examined.
Des Weiteren ist es denkbar, dass das Generieren mehrere Optimierungsschritte umfasst, in welchen jeweils der Indikator iterativ anhand verschiedener Frequenzen des Gesamtspektrums angepasst und evaluiert und anhand der Evaluation für den nachfolgenden Optimierungsschritt selektiert wird. Die Evaluation ist dabei insbesondere eine Auswertung, bei welcher ein Verlauf der Gesamtspektren mit einem Verlauf des Parameters verglichen wird, bevorzugt anhand des Furthermore, it is conceivable that the generation comprises several optimization steps, in each of which the indicator is iteratively adapted and evaluated on the basis of different frequencies of the entire spectrum and selected for the subsequent optimization step on the basis of the evaluation. The evaluation is in particular an evaluation in which a course of the overall spectra is compared with a course of the parameter, preferably using the
Qualitätskriteriums. Dies ermöglicht es, anhand einer Vielzahl potenzieller Quality criterion. This enables a variety of potential
Frequenzen für den Indikator die vielversprechendsten auszuwählen. Frequencies for the indicator to select the most promising.
Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Ermitteln des Indikators zumindest teilweise stochastisch, vorzugsweise mittels eines lokal stochastischen Optimierungsverfahrens, bevorzugt mittels einer It can advantageously be provided within the scope of the invention that the indicator is at least partially stochastically determined, preferably by means of a locally stochastic optimization method, preferably by means of a
Evolutionsstrategie und/oder eines Genetischen Algorithmus durchgeführt wird.Evolution strategy and / or a genetic algorithm is carried out.
Damit ist es möglich, auch solche Frequenzen des Gesamtspektrums zu This makes it possible to add such frequencies to the entire spectrum
berücksichtigen, welche gemäß herkömmlicher Verfahren ausgeschlossen werden würden. take into account which would be excluded according to conventional procedures.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die Another advantage can be achieved within the scope of the invention if the
Berücksichtigung des Gesamtspektrums dadurch erfolgt, dass ein überwiegender Teil des Gesamtspektrums für den Indikator berücksichtigt und/oder zur Generierung verwendet wird. Durch die Nutzung mehrerer Frequenzen des Gesamtspektrums kann die Spezifität des Indikators erhöht werden. The overall spectrum is taken into account by taking a predominant part of the total spectrum for the indicator and / or using it for generation. The specificity of the indicator can be increased by using several frequencies of the entire spectrum.
Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass der nachfolgende Schritt vorgesehen ist: Erfassen der System antworten durch ein Durchführen der insbesondere nicht- sinusförmigen Anregung wiederholt während eines Variierens des It can advantageously be provided in the invention that the following step is provided: Detecting the system responses by performing the particularly non-sinusoidal excitation repeatedly while varying the
Parameters, sodass der Parameter verschiedene Parameterwerte  Parameters, so the parameter has different parameter values
(Parameterpunkte) annimmt, wobei vorzugsweise die Berücksichtigung des variierten Parameters dadurch erfolgt, dass ein Verlauf der Gesamtspektren aus den erfassten Systemantworten mit einem Verlauf der zugehörigen Parameterwerte (Parameterpunkte) verglichen wird. Auf diese Weise kann ein besonders robuster Indikator ermittelt werden.  (Parameter points), the variation parameter preferably being taken into account by comparing a course of the overall spectra from the recorded system responses with a course of the associated parameter values (parameter points). A particularly robust indicator can be determined in this way.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn der generierte Indikator bereitgestellt wird, um anhand des Indikators den Parameter bei dem System oder bei einem weiteren System zu überwachen, wobei vorzugsweise der Parameter als ein Betriebszustand des Systems, insbesondere eine Temperatur, oder als ein Prozess des Systems, insbesondere eine Alterung, ausgeführt ist. Dabei kann der Indikator zur Bewertung des Parameters anhand der System antwort, insbesondere als ein beim System während der Überwachung erfasstes elektrisches Signal, ausgeführt sein. Auf diese Weise kann der Indikator dazu genutzt werden, den Parameter bei einem System zu überwachen und/oder zu ermitteln, ohne dass eine aufwendige anderweitige Messung des Parameters erfolgen muss. A further advantage can be achieved within the scope of the invention if the generated indicator is provided in order to monitor the parameter in the system or in a further system on the basis of the indicator, the parameter preferably being an operating state of the system, in particular a temperature, or a process of the system, in particular aging, is carried out. The indicator for evaluating the parameter can be designed using the system response, in particular as an electrical signal detected by the system during monitoring. In this way, the indicator can be used to monitor and / or determine the parameter in a system, without the need to carry out complex other measurements of the parameter.
Vorzugsweise reicht es für die Überwachung aus, dass ein elektrisches Signal bei dem System für den Indikator erfasst wird. It is preferably sufficient for the monitoring that an electrical signal is detected in the system for the indicator.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines Indikators. Die Vorrichtung kann z. B. als eine Datenverarbeitungsanlage oder als ein Computerprogramm, insbesondere Com puterprogramm produkt, oder als eine elektronische Vorrichtung ausgebildet sein. Ferner kann die Vorrichtung auch als ein computerlesbares Medium, wie ein Datenträger, mit dem Computerprogramm ausgebildet sein. The invention also relates to a device for providing an indicator. The device can e.g. B. as a data processing system or as a computer program, in particular Com computer program product, or as an electronic device. Furthermore, the device can also be designed as a computer-readable medium, such as a data carrier, with the computer program.
Hierbei ist ggf. vorgesehen, dass der Indikator für wenigstens einen Parameter eines Systems insbesondere in Form wenigstens einer elektrochemischen Zelle spezifisch ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei die nachfolgenden Module, z. B. in der Form von Software- und/oder Hardwaremodulen, aufweisen: ein Bereitstellungsmodul zum Bereitstellen wenigstens eines It may be provided here that the indicator is specific for at least one parameter of a system, in particular in the form of at least one electrochemical cell. The device according to the invention can the following modules, for. B. in the form of software and / or hardware modules, have: a provisioning module for providing at least one
Gesamtspektrums, welches jeweils für eine Systemantwort einer Anregung des Systems bei einem variierten Parameter des Systems spezifisch ist, ein Indikatormodul zum Generieren eines Indikators, welches dazu ausgeführt ist, den Indikator unter Berücksichtigung des variierten Parameters und des wenigstens einen Gesamtspektrums selektiv zu ermitteln, ein Ergebnismodul zum Bereitstellen des generierten Indikators anhand eines Qualitätskriteriums im Vergleich mit dem variierten Parameter.  Total spectrum, which is specific for a system response to an excitation of the system with a varied parameter of the system, an indicator module for generating an indicator, which is designed to selectively determine the indicator taking into account the varied parameter and the at least one overall spectrum, a result module to provide the generated indicator based on a quality criterion in comparison with the varied parameter.
Damit bringt die erfindungsgemäße Vorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Zudem kann die Vorrichtung geeignet sein, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. The device according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to a method according to the invention. In addition, the device can be suitable for carrying out a method according to the invention.
Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung wenigstens ein Verarbeitungsmittel aufweist, welches dazu ausgeführt ist, die Vorrichtung zur Durchführung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu veranlassen. Bei dem Verarbeitungsmittel kann es sich z. B. um ein According to a further possibility it can be provided that the device has at least one processing means which is designed to cause the device to carry out the steps of a method according to the invention. The processing agent may e.g. B. a
Computerprogramm oder eine Elektronik oder dergleichen handeln. Zum Act computer program or electronics or the like. To the
Veranlassen der Durchführung der Schritte kann das Verarbeitungsmittel (als Computerprogramm) z. B. durch einen Prozessor der Vorrichtung geladen und ausgeführt werden. The processing means (as a computer program) can, for example, cause the steps to be carried out. B. loaded and executed by a processor of the device.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which reference is made to the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen: Embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines Figure 1 is a schematic representation for the visualization of a
erfindungsgemäßen Verfahrens,  method according to the invention,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, FIG. 2 shows a schematic illustration of a device according to the invention,
Figur 3 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines Figure 3 is a schematic representation for the visualization of a
erfindungsgemäßen Verfahrens. In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet. inventive method. In the following figures, the same reference numerals are used for the same technical features of different exemplary embodiments.
In Figur 1 ist schematisch ein System 1 zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 gezeigt. Dabei ist dargestellt, dass zunächst eine Anregung 212 bei dem System 1 durchgeführt werden kann, um eine Systemantwort 214 zu ermitteln. Aus dieser Systemantwort 214, wie ein elektrisches Signal, kann anschließend ein Gesamtspektrum 230 berechnet werden. Flierzu kann ein Antwortsignal während der Anregung 212 bei dem System 1 durch ein Messgerät ermittelt und zum Beispiel durch einen Analog-Digital-Wandler in ein digitales Signal umgewandelt werden. Mittels einer digitalen Fouriertransformation, wie beispielsweise einer Fast- Fouriertransformation, kann dann aus diesem digitalen Signal das Gesamtspektrum 230 gebildet werden. Ferner ist es in einem weiteren Schritt möglich, dass A system 1 for visualizing a method 100 according to the invention is shown schematically in FIG. It is shown here that first an excitation 212 can be carried out in the system 1 in order to determine a system response 214. A total spectrum 230 can then be calculated from this system response 214, such as an electrical signal. In addition, a response signal during the excitation 212 in the system 1 can be determined by a measuring device and, for example, converted into a digital signal by an analog-digital converter. The entire spectrum 230 can then be formed from this digital signal by means of a digital Fourier transformation, such as, for example, a Fast Fourier transformation. Furthermore, it is possible in a further step that
Auswahlfrequenzen 232 aus dem Gesamtspektrum 230 ausgewählt werden, welche somit einer Teilmenge des Gesamtspektrums 230 entsprechen. Diese Selection frequencies 232 can be selected from the total spectrum 230, which thus correspond to a subset of the total spectrum 230. These
Auswahlfrequenzen 232 müssen dabei nicht zwangsläufig benachbarte Frequenzen sein, sodass auch eine Liste verschiedener Frequenzen aus dem Gesamtspektrum 230 als Auswahlfrequenzen 232 in Betracht kommen. Anhand von verschiedenen Frequenzkombinationen 234 kann dann unter Berücksichtigung des variierten Parameters 210 des Systems 1 sowie des Gesamtspektrums 230 ein Indikator 200 bestimmt werden. Der Parameter 210 wird hierzu zur Ermittlung verschiedener Systemantworten 214 für verschiedene Anregungen 212 variiert. Selection frequencies 232 need not necessarily be adjacent frequencies, so that a list of different frequencies from the entire spectrum 230 can also be considered as selection frequencies 232. An indicator 200 can then be determined on the basis of different frequency combinations 234, taking into account the varied parameter 210 of the system 1 and the overall spectrum 230. For this purpose, parameter 210 is varied in order to determine different system responses 214 for different suggestions 212.
Um den Indikator 200 bereitzustellen, kann zum Beispiel eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 genutzt werden. Diese ist schematisch in Figur 2 dargestellt, und umfasst neben einem Bereitstellungsmodul 20 noch ein Indikatormodul 30 und ein Ergebnismodul 40. Optional ist zudem ein Verarbeitungsmittel 11 vorgesehen. To provide the indicator 200, a device 10 according to the invention can be used, for example. This is shown schematically in FIG. 2 and, in addition to a preparation module 20, also includes an indicator module 30 and a result module 40. A processing means 11 is also optionally provided.
In Figur 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zur Bereitstellung eines Indikators 200 visualisiert, wobei der Indikator 200 für wenigstens einen Parameter 210 eines Systems 1 in Form wenigstens einer elektrochemischen Zelle 1 spezifisch ist. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 101 erfolgt dabei ein Bereit- steilen wenigstens eines Gesamtspektrums 230, welches jeweils für eine A method 100 according to the invention for providing an indicator 200 is schematically visualized in FIG. 3, the indicator 200 being specific for at least one parameter 210 of a system 1 in the form of at least one electrochemical cell 1. According to a first method step 101, at least one total spectrum 230 is prepared, each for one
System antwort 214 einer Anregung 212 des Systems 1 bei einem variierten System response 214 of a suggestion 212 of system 1 for a varied one
Parameter 210 des Systems 1 spezifisch ist. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 102 erfolgt ein Generieren eines Indikators 200, wobei der Indikator 200 unter Berücksichtigung des variierten Parameters 210 und des wenigstens einen Gesamtspektrums 230 selektiv ermittelt wird. Als dritter Verfahrensschritt 103 wird ein Bereitstellen des generierten Indikators 200 anhand eines Qualitätskriteriums im Vergleich mit dem variierten Parameter 210 durchgeführt. System 210 parameter 210 is specific. According to a second Method step 102 generates an indicator 200, the indicator 200 being selectively determined taking into account the varied parameter 210 and the at least one overall spectrum 230. As a third method step 103, the generated indicator 200 is made available on the basis of a quality criterion in comparison with the varied parameter 210.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments, if technically meaningful, are free
miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. can be combined with one another without departing from the scope of the present invention.
Bezugszeichenliste Reference list
I System, Zelle I system, cell
10 Vorrichtung 10 device
I I Verarbeitungsmittel  I I processing equipment
20 Bereitstellungsmodul 20 Provisioning module
30 Indikatormodul 40 Ergebnismodul 30 indicator module 40 result module
100 Verfahren 100 procedures
101 erster Verfahrensschritt 101 first process step
102 zweiter Verfahrensschritt102 second process step
103 dritter Verfahrensschritt 103 third process step
200 Indikator 200 indicator
210 Parameter 210 parameters
212 Anregung 212 suggestion
214 Systemantwort 214 system response
230 Gesamtspektrum 230 total spectrum
232 Auswahlfrequenzen 234 Frequenzkombination 232 selection frequencies 234 frequency combination

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren (100) zur Bereitstellung eines Indikators (200), welcher für wenigstens einen Parameter (210) eines Systems (1 ) in Form wenigstens einer elektrochemischen Zelle (1 ) spezifisch ist, 1. A method (100) for providing an indicator (200) which is specific for at least one parameter (210) of a system (1) in the form of at least one electrochemical cell (1),
wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:  performing the following steps:
- Bereitstellen wenigstens eines Gesamtspektrums (230), welches jeweils für eine Systemantwort (214) einer Anregung (212) des Systems (1 ) bei einem variierten Parameter (210) des Systems (1 ) spezifisch ist,  - Providing at least one overall spectrum (230), which is specific for a system response (214) of an excitation (212) of the system (1) with a varied parameter (210) of the system (1),
- Generieren eines Indikators (200), wobei der Indikator (200) unter Berücksichtigung des variierten Parameters (210) und des wenigstens einen Gesamtspektrums (230) selektiv ermittelt wird,  - Generating an indicator (200), the indicator (200) being selectively determined taking into account the varied parameter (210) and the at least one overall spectrum (230),
- Bereitstellen des generierten Indikators (200) anhand eines Qualitätskriteriums im Vergleich mit dem variierten Parameter (210).  - Providing the generated indicator (200) based on a quality criterion in comparison with the varied parameter (210).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , 2. The method (100) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Indikator (200) aus Frequenzen des wenigstens einen Gesamtspektrums (230) ermittelt wird, welche beim Generieren dynamisch, und insbesondere zufällig und/oder iterativ, verändert werden.  the indicator (200) is determined from frequencies of the at least one overall spectrum (230), which are changed dynamically, and in particular randomly and / or iteratively, during generation.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method (100) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
vor dem Generieren die nachfolgenden Schritte vorgesehen sind:  The following steps are provided before generation:
- Initiales Auswählen von Auswahlfrequenzen (232) aus Frequenzen des wenigstens einen Gesamtspektrums (230), insbesondere anhand eines Auswahlkriteriums,  - initial selection of selection frequencies (232) from frequencies of the at least one overall spectrum (230), in particular on the basis of a selection criterion,
- Bereitstellen einer initial selektierten Frequenzkombination (234) aus den Auswahlfrequenzen (232), insbesondere zufällig,  - Providing an initially selected frequency combination (234) from the selection frequencies (232), in particular randomly,
und beim Generieren iterativ die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: and the following steps are carried out iteratively during generation:
- Bereitstellen mehrerer Frequenzkombinationen (234) aus den Auswahlfrequenzen (232), wobei hierzu die jeweils kombinierten Frequenzen teilweise aus der zuvor selektierten Frequenzkombination (234) und teilweise davon abweichend und insbesondere zufällig ausgewählt werden, - Durchführen einer Selektion wenigstens einer der Frequenzkombinationen (234) anhand des Qualitätskriteriums. Provision of a plurality of frequency combinations (234) from the selection frequencies (232), the frequencies combined in each case being selected partly from the previously selected frequency combination (234) and partly deviating therefrom and in particular at random, - Carrying out a selection of at least one of the frequency combinations (234) on the basis of the quality criterion.
4. Verfahren (100) nach Anspruch 3, 4. The method (100) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Bereitstellen des wenigstens einen Gesamtspektrums (230) dadurch durchgeführt wird, dass verschiedene Gesamtspektren (230) und jeweils zugehörige Parameterpunkte für verschiedene Werte des Parameters (210) erfasst werden, wobei vor dem Generieren die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:  the provision of the at least one overall spectrum (230) is carried out by acquiring different overall spectra (230) and respectively associated parameter points for different values of the parameter (210), the following steps being carried out before generation:
- Durchführen wenigstens einer Kombination einer zufälligen Auswahl aus den Auswahlfrequenzen (232), um die initial selektierte - performing at least one combination of a random selection from the selection frequencies (232) to the initially selected one
Frequenzkombination (234) bereitzustellen, Provide frequency combination (234),
- Aufsummieren der Amplituden dieser Auswahl aus den - Sum up the amplitudes of this selection from the
Auswahlfrequenzen (232) für jedes der Gesamtspektren (230), Selection frequencies (232) for each of the total spectra (230),
- Vergleichen der aufsummierten Amplituden mit den Parameterpunkten anhand des Qualitätskriteriums,  - comparing the summed amplitudes with the parameter points on the basis of the quality criterion,
- Bestimmen eines Qualitätsmerkmals der initial selektierten - Determine a quality characteristic of the initially selected
Frequenzkombination (234) anhand des Vergleichs, Frequency combination (234) based on the comparison,
wobei beim Generieren das Durchführen der Selektion die nachfolgenden Schritte umfasst:  where the generation of the selection comprises the following steps:
- Vergleichen der bereitgestellten Frequenzkombinationen (234) mit den Parameterpunkten anhand des Qualitätskriteriums,  Comparing the frequency combinations (234) provided with the parameter points on the basis of the quality criterion,
- Bestimmen eines jeweiligen Qualitätsmerkmals anhand des Vergleichs, - Determining a respective quality characteristic based on the comparison,
- Auswählen einer der Frequenzkombinationen (234) als selektierte- Select one of the frequency combinations (234) as selected
Frequenzkombination (234) anhand eines Vergleichs derFrequency combination (234) based on a comparison of the
Qualitätsmerkmale mit dem Qualitätsmerkmal der zuvor selektierten Frequenzkombination (234), Quality features with the quality feature of the previously selected frequency combination (234),
wobei die selektierte Frequenzkombination (234) nach der letzten Iteration zum Bereitstellen des generierten Indikators (200) verwendet wird.  wherein the selected frequency combination (234) is used after the last iteration to provide the generated indicator (200).
5. Verfahren (100) nach Anspruch 3 oder 4, 5. The method (100) according to claim 3 or 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Auswahlfrequenzen (232) gemäß dem Auswahlkriterium aus solchen Frequenzen gebildet werden, welche, insbesondere als das Qualitätskriterium, über einem Rauschanteil des Gesamtspektrums (230) liegen und/oder dessen Monotonie mit der Monotonie des Parameters (210) korreliert. the selection frequencies (232) according to the selection criterion from such Frequencies are formed which, in particular as the quality criterion, lie above a noise component of the overall spectrum (230) and / or whose monotony correlates with the monotony of the parameter (210).
6. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method (100) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Generieren mehrere Optimierungsschritte umfasst, in welchen jeweils der Indikator (200) iterativ anhand verschiedener Frequenzen des Gesamtspektrums (230) angepasst und evaluiert und anhand der Evaluation für den nachfolgenden Optimierungsschritt selektiert wird.  the generation comprises several optimization steps, in each of which the indicator (200) is iteratively adapted and evaluated on the basis of different frequencies of the overall spectrum (230) and selected for the subsequent optimization step on the basis of the evaluation.
7. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. The method (100) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Ermitteln des Indikators (200) zumindest teilweise stochastisch, vorzugsweise mittels eines lokal stochastischen Optimierungsverfahrens, bevorzugt mittels einer Evolutionsstrategie und/oder eines Genetischen Algorithmus durchgeführt wird.  the indicator (200) is determined at least partially stochastically, preferably using a locally stochastic optimization method, preferably using an evolution strategy and / or a genetic algorithm.
8. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. The method (100) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Berücksichtigung des Gesamtspektrums (230) dadurch erfolgt, dass ein überwiegender Teil des Gesamtspektrums (230) für den Indikator (200) berücksichtigt und/oder zur Generierung verwendet wird.  the total spectrum (230) is taken into account by taking a predominant part of the total spectrum (230) into account for the indicator (200) and / or using it for generation.
9. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. The method (100) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der nachfolgende Schritt vorgesehen ist:  the following step is provided:
- Erfassen der System antworten (214) durch ein Durchführen der insbesondere nicht-sinusförmigen Anregung (212) wiederholt während eines Variierens des Parameters (210), sodass der Parameter (210) verschiedene Parameterwerte annimmt,  Detecting the system responses (214) by performing the particularly non-sinusoidal excitation (212) repeatedly while varying the parameter (210) so that the parameter (210) assumes different parameter values,
wobei die Berücksichtigung des variierten Parameters (210) dadurch erfolgt, dass ein Verlauf der Gesamtspektren (230) aus den erfassten Systemantworten (214) mit einem Verlauf der zugehörigen Parameterwerte verglichen wird. the varied parameter (210) is taken into account by comparing a course of the overall spectra (230) from the recorded system responses (214) with a course of the associated parameter values.
10. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. The method (100) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der generierte Indikator (200) bereitgestellt wird, um anhand des Indikators (200) den Parameter (210) bei dem System (1 ) oder bei einem weiteren System (1 ) zu überwachen, wobei der Parameter (210) als ein Betriebszustand des Systems (1 ), insbesondere eine Temperatur, oder als ein Prozess des Systems (1 ), insbesondere eine Alterung, ausgeführt ist, wobei der Indikator (200) zur Bewertung des Parameters (210) anhand der Systemantwort (214), insbesondere als ein beim System (1 ) während der Überwachung erfasstes elektrisches Signal, ausgeführt ist.  the generated indicator (200) is provided in order to use the indicator (200) to monitor the parameter (210) in the system (1) or in another system (1), the parameter (210) being an operating state of the system ( 1), in particular a temperature, or as a process of the system (1), in particular aging, the indicator (200) for evaluating the parameter (210) on the basis of the system response (214), in particular as a system ( 1) electrical signal detected during monitoring is executed.
11. Vorrichtung (10) zur Bereitstellung eines Indikators (200), welcher für wenigstens einen Parameter (210) eines Systems (1 ) in Form wenigstens einer elektrochemischen Zelle (1 ) spezifisch ist, 11. Device (10) for providing an indicator (200) which is specific for at least one parameter (210) of a system (1) in the form of at least one electrochemical cell (1),
aufweisend:  showing:
- ein Bereitstellungsmodul (20) zum Bereitstellen wenigstens eines Gesamtspektrums (230), welches jeweils für eine Systemantwort (214) einer Anregung (212) des Systems (1 ) bei einem variierten Parameter (210) des Systems (1 ) spezifisch ist,  a supply module (20) for providing at least one overall spectrum (230), which is specific for a system response (214) of an excitation (212) of the system (1) with a varied parameter (210) of the system (1),
- ein Indikatormodul (30) zum Generieren eines Indikators (200), welches dazu ausgeführt ist, den Indikator (200) unter Berücksichtigung des variierten Parameters (210) und des wenigstens einen Gesamtspektrums (230) selektiv zu ermitteln,  an indicator module (30) for generating an indicator (200), which is designed to selectively determine the indicator (200) taking into account the varied parameter (210) and the at least one overall spectrum (230),
- ein Ergebnismodul (40) zum Bereitstellen des generierten Indikators (200) anhand eines Qualitätskriteriums im Vergleich mit dem variierten Parameter (210).  - A result module (40) for providing the generated indicator (200) based on a quality criterion in comparison with the varied parameter (210).
12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 , 12. The device (10) according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Vorrichtung (10) wenigstens ein Verarbeitungsmittel (11 ) aufweist, welches dazu ausgeführt ist, die Vorrichtung (10) zur Durchführung der Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zu veranlassen.  the device (10) has at least one processing means (11) which is designed to cause the device (10) to carry out the steps of a method according to one of claims 1 to 10.
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