WO2024199890A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer beeinträchtigung des zellkontaktiersystems einer zelleinheit einer batterie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung einer beeinträchtigung des zellkontaktiersystems einer zelleinheit einer batterie Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device and a corresponding method with which an impairment of the cell contact system of a cell unit of an electric battery cell can be detected in an efficient and reliable manner.
  • An at least partially electrically powered vehicle has an energy storage device for storing electrical energy for operating an electric drive motor of the vehicle.
  • the energy storage device typically comprises a plurality of individual storage cells, e.g. a plurality of round cells and/or pouch cells, which are arranged in a housing of the energy storage device.
  • the storage cells can be grouped into cell units, each with a plurality of individual storage cells.
  • the storage cells within the individual cell units can each be electrically connected to one another via a cell contact system.
  • the cell contact system of a cell unit of an electrical energy storage device may exhibit an impairment, e.g. due to aging and/or due to mechanical impact. This document deals with the technical task of detecting an impairment of the cell contact system of a cell unit of an electrical energy storage device in an efficient and reliable manner.
  • a device for detecting an impairment of a cell contact system of a cell unit of an electrical energy storage device can have a nominal voltage of 300V or more.
  • the energy storage device can be designed to provide electrical energy for operating an electric drive machine of a (motor) vehicle.
  • the cell contact system can be designed to connect the P storage cells of the cell unit electrically in parallel. Impairment of the Cell contacting system can include, for example, a faulty, in particular a missing, electrical contact of at least one storage cell of the cell unit.
  • the device is designed to determine a temporal progression of the voltage at the cell unit (i.e. between the two poles of the cell unit) during a charging process or a discharging process of the energy storage device.
  • the voltage can be recorded using a voltage measuring unit.
  • the temporal progression can show how the voltage changes over time, in particular increases or decreases.
  • the temporal progression can, for example, have 5 voltage values or more, or 10 voltage values or more, or 50 voltage values or more for a corresponding number of different points in time.
  • the temporal progression of the voltage can have a gradient that indicates the change in the temporal progression as a function of a unit of time (e.g. per second or per minute).
  • the gradient can depend on the level of the charging or discharging current of the charging or discharging process of the energy storage device.
  • the device is further configured to detect an impairment of the cell contact system of the cell unit on the basis of the temporal progression, in particular on the basis of the gradient of the temporal progression, of the voltage at the cell unit.
  • the device can also be set up to bring about a safety measure, in particular the issuing of a message to a user of the energy storage device (in particular to the user of the vehicle in which the energy storage device is installed), if an impairment of the cell contact system of the respective cell unit has been detected. In this way, particularly safe operation of the energy storage device can be achieved.
  • a device is thus described which is designed to analyze the dynamic development of the voltage on at least one cell unit in order to detect an impairment of the cell contact system of the cell unit in a particularly reliable manner.
  • the device can be set up to determine a reference voltage curve for the charging process or the discharging process.
  • the reference curve can indicate the expected voltage curve at the cell unit in the event that there is no impairment of the contact system of the cell unit.
  • the reference voltage curve can depend on a reference model for the cell unit, in particular on values of one or more model parameters of the reference model.
  • the values of the one or more model parameters can describe the current state of the cell unit and/or the current charging or discharging process.
  • Example model parameters are,
  • the impairment of the cell contact system of the cell unit can also be detected in a particularly reliable manner on the basis of the reference curve.
  • the device can be set up to compare the determined temporal curve with the reference curve and to detect the impairment of the cell contact system of the cell unit on the basis of the comparison.
  • the device can in particular be set up (as part of the comparison) to determine the value of a deviation measure (e.g. a mean square deviation) for the deviation of the determined temporal profile from the reference profile. It can be determined that there is an impairment of the cell contact system of the cell unit if the value of the deviation measure is equal to or greater than a deviation threshold value. On the other hand, it can be determined that there is no impairment of the cell contact system of the cell unit if the value of the deviation measure is smaller than the deviation threshold value.
  • a deviation measure e.g. a mean square deviation
  • an impairment of the cell contact system can be detected in a particularly reliable manner.
  • the device can be set up to detect an impairment of the cell contact system of the cell unit on the basis of the gradient of the temporal course of the voltage at the cell unit.
  • the gradient of the temporal course can be compared with the reference gradient of the reference voltage curve in order to detect the impairment of the cell contact system in a particularly reliable manner.
  • the device can be set up to determine reference data, in particular the reference curve of the voltage and/or the reference gradient of the reference curve of the voltage, for the charging process or the discharging process based on a (pre-determined) reference model for the voltage at the cell unit.
  • the reference model can have one or more model parameters.
  • the device can be set up to determine values for the one or more model parameters of the reference model for the charging process or the discharging process.
  • the reference data can then be determined using the determined values for the one or more model parameters of the reference model.
  • An impairment of the cell contact system of the cell unit can be detected in a particularly reliable manner on the basis of the reference data.
  • the device can be set up to determine the temporal progression of the voltage at the cell unit for a sequence of consecutive charging processes and/or discharging processes of the energy storage device (using the voltage measuring unit). It can then be checked on the basis of the temporal progression of the voltage at the cell unit determined in each case as to whether or not there is an impairment of the cell contact system of the cell unit. In this way, a safe operation of the energy storage device can be ensured in the long term.
  • the energy storage device typically comprises a plurality of cell units, which can be arranged electrically in series.
  • the device can be set up to measure a time profile of the voltage at the respective cell unit for each of the plurality of cell units for the charging process or the discharging process of the energy storage device (using a dedicated voltage measuring unit). cell unit. It can then be checked based on the temporal progression of the voltage at the respective cell unit whether or not there is an impairment of the cell contact system of the respective cell unit. This enables comprehensive monitoring of the cell units of the energy storage system in order to further increase the safety of the energy storage system's operation.
  • a (road) motor vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle
  • a (road) motor vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle
  • a method for detecting an impairment (in particular a contacting error) of a cell contacting system of a cell unit of an electrical energy storage device e.g. of a motor vehicle.
  • the cell unit can comprise P storage cells arranged electrically in parallel, with P>1.
  • the method includes determining, during a charging process or a discharging process of the energy storage device, a temporal progression of the voltage at the cell unit.
  • the method further includes detecting an impairment of the cell contact system of the cell unit based on the temporal progression of the voltage at the cell unit.
  • SW software program
  • the SW program can be configured to be executed on a processor (e.g. on a control unit of a vehicle) and thereby to carry out the method described in this document.
  • a storage medium is described.
  • Storage medium may include a SW program which is set up to to be executed on a processor and thereby to carry out the method described in this document.
  • Figure 1 shows an exemplary vehicle with an energy storage device for storing electrical energy
  • Figure 2a shows an exemplary round cell
  • Figure 2b shows an exemplary electrical energy storage device with a plurality of round cells
  • Figure 2c shows exemplary cell units, each with a cell contacting system
  • Figure 3a shows an exemplary measurement of the voltage on a cell unit
  • Figure 3b shows exemplary temporal profiles of the voltage at a cell unit
  • Figure 4 shows a flow chart of an exemplary method for detecting an impairment of the cell contact system of a cell unit of an electrical energy storage device.
  • Fig. 1 shows an exemplary vehicle 100 with an electrical energy storage device 110 for storing electrical energy and an electric drive motor 102, which is operated with electrical energy from the energy storage device 110.
  • the energy storage device 110 is typically installed within a housing in the vehicle 100.
  • the energy storage device 110 typically comprises a plurality of storage cells, in particular round cells.
  • Fig. 2a shows an exemplary storage cell 200, in particular a round cell, for an electrical energy storage device 110.
  • the storage cell 200 has a circular cylindrical shape.
  • a positive contact point 201 and a negative contact point 202 for electrically connecting the storage cell 200 are arranged on an end face of the storage cell 200.
  • the positive contact point 201 can be formed by the end face of the cylindrical storage cell 200.
  • the negative contact point 202 can be formed by a bolt that protrudes from the end face of the storage cell 200.
  • the polarity of the contact points 201, 202 can be exactly the opposite.
  • Fig. 2b shows an exemplary electrical energy storage device 110, which has a plurality of storage cells 200, which are arranged side by side (i.e., surface to surface), next to one another, in particular such that the contact points 201, 202 of the individual storage cells 200 are arranged on a uniform side (in Fig. 2b, on the top side).
  • the energy storage device 110 can, for example, have 100 or more storage cells 200, or 1000 or more storage cells 200.
  • the individual storage cells 200 can be electrically connected to one another via a cell contact system 210.
  • the cell contact system 210 can, for example, have a frame with connecting lines or with connecting webs for electrically contacting the contact points 201, 202 of the individual storage cells 200.
  • the cell contact system 210 can be arranged on the side of the storage cells 200 on which the contact points 201, 202 of the storage cells 200 are also arranged.
  • the cell contact system 210 of an energy storage device 110 can be designed to group the storage cells 200 into several different cell units, wherein the individual cell units each comprise P storage cells 200 that are arranged parallel to one another, eg P>2. Furthermore, the individual cell units can be connected in series.
  • the cell contact system 210 for the energy storage device 110 has individual cell contact systems 211 for the individual cell units 250, by means of which the storage cells 200 of the respective cell unit 250 are connected in parallel. Furthermore, the cell contact system 210 for the energy storage device 110 has contact elements 212, by means of which the individual cell units 250 are connected in series.
  • the cell contact systems 211 of the individual cell units 250 of the energy storage device 110 may be impaired due to aging effects and/or due to mechanical influences. This document describes measures with which impairment of a cell contact system 211 of a cell unit 250 of an energy storage device 110 can be detected in an efficient and reliable manner.
  • Fig. 3a illustrates an energy storage device 110 with several cell units 250 connected in series, each with P storage cells 200.
  • the energy storage device 110 comprises measuring units 300 for the individual cell units 250.
  • the measuring unit 300 for a cell unit 250 can be set up to record a measured value in relation to the electrical voltage 301 that is applied to the respective cell unit 250.
  • the voltage 301 typically increases with increasing charge state of the cell unit 250 and/or decreases with decreasing charge state of the cell unit 250.
  • a dedicated measuring unit the value of the total voltage 305 at the poles of the energy storage device 110 can be determined.
  • the temporal progression (of the measured values) of the voltage 301 at the cell unit 250 can be recorded using the measuring unit 300 of a cell unit 250.
  • Fig. 3b shows an example of a measured (temporal) progression 322 of the voltage 301.
  • the measured progression 322 extends from a first voltage value 311, e.g. a lower voltage limit value (which corresponds, for example, to a first state of charge, approximately 0%) to a second voltage value 312, e.g. an upper voltage limit value (which corresponds, for example, to a second state of charge, approximately 100%).
  • the measured progression 322 has a specific temporal gradient 324, wherein the temporal gradient 324 indicates the extent of the voltage change per unit of time (e.g. per second or per minute).
  • An impairment of the cell contact system 211 of a cell unit 250 typically leads to the contact resistance between at least one storage cell 200 of the cell unit 250 and the cell contact system 211 increasing.
  • the effective resistance of the affected storage cell 200 increases, which leads to the voltage 301 at the cell unit 250 increasing more quickly (with a constant charging current).
  • the accelerated increase in the voltage 301 leads to the measured curve 322 having an increased temporal gradient 324.
  • an impairment of the cell contact system 211 of a cell unit 250 of an energy storage device 110 can thus be detected in an efficient and reliable manner.
  • Fig. 3b shows a temporal reference curve 321 of the voltage 301 for a cell unit 250 with a non-impaired cell contact system 211.
  • the Reference curve 321 can have been determined specifically for the respective cell unit 250 and/or for the respective charging or discharging process.
  • the reference curve 321 has a temporal reference gradient 323.
  • the measured curve 322 can be compared with the reference curve 321, in particular the measured gradient 324 can be compared with the reference gradient 323 in order to detect an impairment of the cell contact system 211 of the cell unit 250 in a particularly reliable manner.
  • the electrical voltages 301 of individual cells 200 and/or individual cell units 250 of a battery 110 can be monitored to ensure that one or more safety limits 311, 312 of the respective cell 200 or cell unit 250 are not violated. For example, excessive discharging and/or excessive charging can be prevented.
  • This document describes a dynamic evaluation of the voltage 301 on a cell unit 250 in order to detect an impairment of the cell contact system 210, 211.
  • a conclusion can be drawn in particular about damage in the battery 110 (e.g. a broken line).
  • a safety measure can be initiated at an early stage, such as issuing an error message or warning to the user of the vehicle 100 in which the battery 110 is installed.
  • the electrical voltages 301 of the individual logical cells (ie the individual cell units) 250 in a battery 110 can be dynamically monitored in order to detect damage.
  • a plurality of cells 200 are usually electrically connected in parallel in individual cell units 250, which in turn are electrically connected in series in order to provide the required system voltages and operating currents for operating an electric drive machine 102 of a vehicle 100.
  • a logical cell 250 can be a combination, in particular a p-combination, of a plurality of parallel individual cells 200. This form of connection of the individual cells 200 is ensured by the cell contact system (ZKS) 210, 211.
  • the voltages 301 of the individual logical cells 301 and the total voltage 305 of the battery 110 can be recorded and evaluated by an internal voltage monitor 300.
  • an internal voltage monitor 300 Several error cases are conceivable, which involve mechanical damage to the ZKS 210, 211 and the interruption of one or more electrical lines (see Fig. 3a).
  • a sensor line to a voltage measuring unit 300 can be defective (see I in Fig. 3a).
  • Such an error can be detected by the fact that the voltage values of the corresponding cell unit 250 are missing, but on the other hand the total voltage 305 of the battery 110 can be measured.
  • a statistical evaluation of the voltage values 301 e.g. deviations of the min/max values from the mean value
  • the gradients 324 of the voltage change during charging or discharging can be analyzed.
  • the resulting logical cell 250 has a reduced capacity. Since the remaining cells 200 that are still in contact are now subjected to a greater load, the voltage curve 322 changes during charging or discharging. In particular, the logical cell 250 is fully charged or discharged more quickly.
  • a digital twin (i.e. a reference model) of the cell voltages 301 can be determined and provided. Based on data from the assembly and/or configuration of the battery 110, a model of the battery 110 can be created and provided with initial values of the cell voltages 301. Other aspects such as the state of health of the cells 200, state of charge and/or current load over the service life of the battery 110 can also be included in the model. If the behavior predicted by the model deviates (in particular suddenly) from the measured value of the battery 110, this can be inferred to be a defect. The defect can be detected, for example, due to a change in the internal resistance of a logical cell 250 or due to a deviation in the course 322 of the cell voltage 310. The calculations for the model over the runtime can be carried out in a (vehicle-external) cloud and/or in the vehicle 100.
  • Fig. 4 shows a flow chart of an exemplary (possibly computer-implemented) method 400 for detecting an impairment of the Cell contacting system 211 of a cell unit 250 of an electrical energy storage device 110.
  • the cell unit 250 can comprise P storage cells 200 arranged electrically in parallel, with P>1.
  • the method 400 includes determining 401, during a charging process or a discharging process of the energy storage device 110, the temporal profile 322 of the voltage 301 at the cell unit 250 (e.g. using a voltage measuring unit 300).
  • the temporal profile 322 can indicate the voltage 301 at the cell unit 250 as a function of time (e.g. for 10 or more, or 50 or more consecutive points in time).
  • the method 400 comprises detecting 402 a
  • a reference profile 321 of the voltage 301 for the charging process or the discharging process can be determined and/or taken into account, wherein the reference profile 321 depends, for example, on the charging current or the discharging current.
  • the reference profile 321, in particular the reference gradient 323 of the reference profile 321, can be taken into account when detecting an impairment of the cell contact system 211.
  • an impairment of the cell contact system of a cell unit 250 of an electrical energy storage device 119 can be detected in an efficient and precise manner.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Erkennung einer Beeinträchtigung eines Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit eines elektrischen Energiespeichers beschrieben. Die Vorrichtung ist eingerichtet, während eines Ladevorgangs oder eines Entladevorgangs des Energiespeichers, einen zeitlichen Verlauf der Spannung an der Zelleinheit zu ermitteln, und eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit auf Basis des zeitlichen Verlaufs der Spannung an der Zelleinheit zu erkennen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit einer Batterie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren, mit denen in effizienter und zuverlässiger Weise eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit einer elektrischen Batteriezelle erkannt werden kann.
Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug weist einen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs auf. Der Energiespeicher umfasst typischerweise eine Vielzahl von einzelnen Speicherzellen, z.B. eine Vielzahl von Rundzellen und/oder Pouch-Zellen, die in einem Gehäuse des Energiespeichers angeordnet sind. Die Speicherzellen können in Zelleinheiten mit jeweils mehreren einzelnen Speicherzellen gruppiert sein. Die Speicherzellen innerhalb der einzelnen Zelleinheiten können jeweils über ein Zellkontaktiersystem elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Das Zellkontaktiersystem einer Zelleinheit eines elektrischen Energiespeichers kann, z.B. aufgrund von Alterung und/oder aufgrund einer mechanischen Einwirkung, eine Beeinträchtigung aufweisen. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit eines elektrischen Energiespeichers in effizienter und zuverlässiger Weise zu erkennen.
Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Erkennung einer Beeinträchtigung eines Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit eines elektrischen Energiespeichers beschrieben. Der Energiespeicher kann eine Nennspannung von 300V oder mehr aufweisen. Der Energiespeicher kann ausgebildet sein, elektrische Energie für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine eines (Kraft-) Fahrzeugs bereitzustellen.
Die Zelleinheit kann P elektrisch parallel angeordnete Speicherzellen umfassen, z.B. mit P>1, insbesondere P=2, P=3, P=4, P=5 oder mehr. Das Zellkontaktiersystem kann ausgebildet sein, die P Speicherzellen der Zelleinheit elektrisch parallel zu verschalten. Eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems kann z.B. eine fehlerhafte, insbesondere eine fehlende, elektrische Kontaktierung von zumindest einer Speicherzelle der Zelleinheit umfassen.
Die Vorrichtung ist eingerichtet, während eines Ladevorgangs oder eines Entladevorgangs des Energiespeichers, einen zeitlichen Verlauf der Spannung an der Zelleinheit (d.h. zwischen den beiden Polen der Zelleinheit) zu ermitteln. Die Spannung kann anhand einer Spannungs-Messeinheit erfasst werden. Der zeitliche Verlauf kann anzeigen, wie sich die Spannung mit der Zeit verändert, insbesondere erhöht oder reduziert. Der zeitliche Verlauf kann z.B. 5 Spannungswerte oder mehr, oder 10 Spannungswerte oder mehr, oder 50 Spannungswerte oder mehr für entsprechend viele unterschiedliche Zeitpunkte aufweisen.
Der zeitliche Verlauf der Spannung kann einen Gradienten aufweisen, der die Veränderung des zeitlichen Verlaufs als Funktion einer Zeiteinheit (z.B. pro Sekunde oder pro Minute) angibt. Der Gradient kann von der Höhe des Lade- bzw. Entladestroms des Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers abhängen.
Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit auf Basis des zeitlichen Verlaufs, insbesondere auf Basis des Gradienten des zeitlichen Verlaufs, der Spannung an der Zelleinheit zu erkennen.
Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, eine Sicherheitsmaßnahme, insbesondere die Ausgabe eines Hinweises an einen Nutzer des Energiespeichers (insbesondere an den Nutzer des Fahrzeugs, in dem der Energiespeicher verbaut ist), zu bewirken, wenn eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der jeweiligen Zelleinheit erkannt wurde. So kann ein besonders sicherer Betrieb des Energiespeichers bewirkt werden. Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die ausgebildet ist, die dynamische Entwicklung der Spannung an zumindest einer Zelleinheit zu analysieren, um in besonders zuverlässiger Weise eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit zu detektieren.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, einen Referenzverlauf der Spannung für den Ladevorgang oder den Entladevorgang zu ermitteln. Der Referenzverlauf kann den erwarteten Verlauf der Spannung an der Zelleinheit angeben, für den Fall, dass keine Beeinträchtigung des Kontaktiersystems der Zelleinheit vorliegt.
Der Referenzverlauf der Spannung kann von einem Referenzmodell für die Zelleinheit, insbesondere von Werten von ein oder mehreren Modellparametem des Referenzmodells, abhängen. Die Werte der ein oder mehreren Modellparameter können den aktuellen Zustand der Zelleinheit und/oder den aktuellen Ladevorgang bzw. Entladevorgang beschreiben. Beispielhafte Modellparameter sind,
• Konfigurationsdaten in Bezug auf die Konfiguration der Zelleinheit, insbesondere in Bezug auf die Anzahl P von parallel angeordneten Speicherzellen;
• Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung der P Speicherzellen der Zelleinheit (an dem Zeitpunkt des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs);
• Daten in Bezug auf den State-of-Health der P Speicherzellen der Zelleinheit (an dem Zeitpunkt des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs);
• Temperaturdaten in Bezug auf der Temperatur der Zelleinheit (an dem Zeitpunkt des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs);
• Daten in Bezug auf den Ladezustand der Zelleinheit während, insbesondere zu Beginn, des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs; • Daten in Bezug auf den Ladestrom oder den Entladestrom (insbesondere die Stromstärke) während des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs; und/oder
• Belastungsdaten in Bezug auf eine (ggf. über der Zeit kumulierte) Strombelastung der Zelleinheit.
Die Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit kann in besonders zuverlässiger Weise auch auf Basis des Referenzverlaufs erkannt werden. Insbesondere kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den ermittelten zeitlichen Verlauf mit dem Referenzverlauf zu vergleichen, und die Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit auf Basis des Vergleichs zu erkennen.
Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein (im Rahmen des Vergleichs), den Wert eines Abweichungsmaßes (z.B. einer mittleren quadratischen Abweichung) für die Abweichung des ermittelten zeitlichen Verlaufs von dem Referenzverlauf zu ermitteln. Es kann bestimmt werden, dass eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit vorliegt, wenn der Wert des Abweichungsmaßes gleich wie oder größer als ein Abweichungs- Schwellenwert ist. Andererseits kann bestimmt werden, dass keine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit vorliegt, wenn der Wert des Abweichungsmaßes kleiner als der Abweichungs-Schwellenwert ist.
Durch den Vergleich des erfassten zeitlichen Verlaufs mit einem Referenzverlauf kann eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems in besonders zuverlässiger Weise erkannt werden.
Wie bereits weiter oben dargelegt, kann die Vorrichtung eingerichtet sein, eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zell einheit auf Basis des Gradienten des zeitlichen Verlaufs der Spannung an der Zelleinheit zu erkennen. Dabei kann der Gradient des zeitlichen Verlaufs mit dem Referenzgradienten des Referenzverlaufs der Spannung verglichen werden, um die Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems in besonders zuverlässiger Weise zu erkennen.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis eines (im Vorfeld ermittelten) Referenzmodells für die Spannung an der Zelleinheit Referenzdaten, insbesondere den Referenzverlauf der Spannung und/oder den Referenzgradienten des Referenzverlaufs der Spannung, für den Ladevorgang oder den Entladevorgang zu ermitteln. Das Referenzmodell kann ein oder mehrere Modellparameter aufweisen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, Werte für die ein oder mehreren Modellparameter des Referenzmodells für den Ladevorgang oder den Entladevorgang zu ermitteln. Die Referenzdaten können dann unter Verwendung der ermittelten Werte für die ein oder mehreren Modellparameter des Referenzmodells ermittelt werden.
Eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit kann in besonders zuverlässiger Weise auf Basis der Referenzdaten erkannt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, für eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Ladevorgängen und/oder Entladevorgängen des Energiespeichers jeweils (anhand der Spannungs-Messeinheit) den zeitlichen Verlauf der Spannung an der Zelleinheit zu ermitteln. Es kann dann auf Basis des jeweils ermittelten zeitlichen Verlaufs der Spannung an der Zelleinheit überprüft werden, ob eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit vorliegt oder nicht. So kann dauerhaft ein sicherer Betrieb des Energiespeichers bewirkt werden.
Der Energiespeicher umfasst typischerweise eine Vielzahl von Zelleinheiten, die elektrisch in Serie angeordnet sein können. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, für jede der Vielzahl von Zelleinheiten jeweils für den Ladevorgang oder den Entladevorgang des Energiespeichers (unter Verwendung einer dedizierten Spannungs-Messeinheit) einen zeitlichen Verlauf der Spannung an der jeweiligen Zelleinheit zu ermitteln. Es kann dann auf Basis des zeitlichen Verlaufs der Spannung an der jeweiligen Zelleinheit überprüft werden, ob eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der jeweiligen Zelleinheit vorliegt oder nicht. Es kann somit eine umfassende Überwachung der Zelleinheiten des Energiespeichers bewirkt werden, um die Sicherheit des Betriebs des Energiespeichers weiter zu erhöhen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Erkennung einer Beeinträchtigung (insbesondere eines Kontaktierungsfehlers) eines Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit eines elektrischen Energiespeichers (z.B. eines Kraftfahrzeugs) beschrieben. Die Zelleinheit kann P elektrisch parallel angeordnete Speicherzellen umfassen, mit P>l.
Das Verfahren umfasst das Ermitteln, während eines Ladevorgangs oder eines Entladevorgangs des Energiespeichers, eines zeitlichen Verlaufs der Spannung an der Zelleinheit. Das Verfahren umfasst ferner das Erkennen einer Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems der Zelleinheit auf Basis des zeitlichen Verlaufs der Spannung an der Zelleinheit.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das
Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie;
Figur 2a eine beispielhafte Rundzelle;
Figur 2b einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher mit einer Vielzahl von Rundzellen;
Figur 2c beispielhafte Zelleinheiten mit jeweils einem Zellkontaktiersystem;
Figur 3a eine beispielhafte Messung der Spannung an einer Zelleinheit;
Figur 3b beispielhafte zeitliche Verläufe der Spannung an einer Zelleinheit; und Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Erkennung einer Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit eines elektrischen Energiespeichers.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und präzisen Erkennung einer Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit eines elektrischen Energiespeichers. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit einem elektrischen Energiespeicher 110 zur Speicherung von elektrischer Energie und einem elektrischen Antriebsmotor 102, der mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher 110 betrieben wird. Dabei ist der Energiespeicher 110 typischerweise innerhalb eines Gehäuses in dem Fahrzeug 100 verbaut.
Der Energiespeicher 110 umfasst typischerweise eine Vielzahl von Speicherzellen, insbesondere Rundzellen. Fig. 2a zeigt eine beispielhafte Speicherzelle 200, insbesondere eine Rundzelle, für einen elektrischen Energiespeicher 110. Die Speicherzelle 200 weist eine kreiszylindrische Form auf. An einer Stirnfläche der Speicherzelle 200 sind ein positiver Kontaktpunkt 201 und ein negativer Kontaktpunkt 202 zur elektrischen Anbindung der Speicherzelle 200 angeordnet. Der positive Kontaktpunkt 201 kann dabei durch die Stirnfläche der zylinderförmigen Speicherzelle 200 gebildet werden. Der negative Kontaktpunkt 202 kann durch einen Bolzen gebildet werden, der aus der Stirnfläche der Speicherzelle 200 heraussteht. In einem weiteren Beispiel kann die Polarität der Kontaktpunkte 201, 202 genau umgekehrt sein.
Fig. 2b zeigt einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher 110, der eine Vielzahl von Speicherzellen 200 aufweist, die Seite an Seite (d.h. Mantelfläche an Mantelfläche), nebeneinander angeordnet sind, insbesondere derart, dass die Kontaktpunkte 201, 202 der einzelnen Speicherzellen 200 an einer einheitlichen Seite (in Fig. 2b an der Oberseite) angeordnet sind. Der Energiespeicher 110 kann z.B. 100 oder mehr Speicherzellen 200, oder 1000 oder mehr Speicherzellen 200 aufweisen.
Die einzelnen Speicherzellen 200 können über ein Zellkontaktiersystem 210 elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Das Zellkontaktiersystem 210 kann z.B. einen Rahmen mit Verbindungsleitungen oder mit Verbindungsstegen zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktpunkte 201, 202 der einzelnen Speicherzellen 200 aufweisen. Das Zellkontaktiersystem 210 kann auf der Seite der Speicherzellen 200 angeordnet sein, an der auch die Kontaktpunkte 201, 202 der Speicherzellen 200 angeordnet sind. Das Zellkontaktiersystem 210 eines Energiespeichers 110 können ausgebildet ist, die Speicherzellen 200 in mehreren unterschiedlichen Zelleinheiten zu gruppieren, wobei die einzelnen Zelleinhei ten jeweils P Speicherzellen 200 umfassen, die parallel zueinander angeordnet sind, z.B. P>2. Ferner können die einzelnen Zelleinheiten in Serie geschaltet sein.
Fig. 2c veranschaulicht einen Energiespeicher 110, der mehrere Zelleinheiten 250 mit jeweils P=4 Speicherzellen 200 aufweist. Das Zellkontaktiersystem 210 für den Energiespeicher 110 weist einzelne Zellkontaktiersysteme 211 für die einzelnen Zelleinheiten 250 auf, durch die die Speicherzellen 200 der jeweiligen Zelleinheit 250 parallel geschaltet werden. Ferner weist das Zellkontaktiersystem 210 für den Energiespeicher 110 Kontaktierelemente 212 auf, durch die die einzelnen Zelleinheiten 250 in Reihe geschaltet werden.
Im Laufe der Lebensdauer eines Energiespeichers 110 kann es aufgrund von Alterungseffekten und/oder aufgrund von mechanischen Einwirkungen zu einer Beeinträchtigung der Zellkontaktiersysteme 211 der einzelnen Zelleinheiten 250 des Energiespeichers 110 kommen. In dem vorliegenden Dokument werden Maßnahmen beschrieben, mit denen eine Beeinträchtigung eines Zellkontaktiersystems 211 einer Zelleinheit 250 eines Energiespeichers 110 in effizienter und zuverlässiger Weise detektiert werden kann.
Fig. 3a veranschaulicht einen Energiespeicher 110 mit mehreren in Reihe geschalteten Zelleinheiten 250 mit jeweils P Speicherzellen 200. Der Energiespeicher 110 umfasst Messeinheiten 300 für die einzelnen Zelleinheiten 250. Die Messeinheit 300 für eine Zelleinheit 250 kann eingerichtet sein, einen Messwert in Bezug auf die elektrische Spannung 301 zu erfassen, die an der jeweiligen Zelleinheit 250 anliegt. Die Spannung 301 steigt typischerweise mit steigendem Ladezustand der Zelleinheit 250 und/oder sinkt mit sinkendem Ladezustand der Zelleinheit 250. Ferner kann durch eine dedizierte Messeinheit der Wert der Gesamtspannung 305 an den Polen des Energiespeichers 110 ermittelt werden.
Während eines Ladevorgangs (und ggf. in entsprechender Weise während eines Entladevorgangs) kann anhand der Messeinheit 300 einer Zelleinheit 250 der zeitliche Verlauf (der Messwerte) der Spannung 301 an der Zelleinheit 250 erfasst werden. Fig. 3b zeigt einen beispielhaften gemessenen (zeitlichen) Verlauf 322 der Spannung 301. Der gemessene Verlauf 322 erstreckt sich von einem ersten Spannungswert 311, z.B. einem unteren Spannungs-Grenzwert, (der z.B. einem ersten Ladezustand, etwa von 0%, entspricht) bis zu einem zweiten Spannungswert 312, z.B. einem oberen Spannungs-Grenzwert, (der z.B. einem zweiten Ladezustand, etwa von 100%, entspricht). Ferner weist der gemessene Verlauf 322 einen bestimmten zeitlichen Gradienten 324 auf, wobei der zeitliche Gradient 324 das Ausmaß der Spannungsänderung pro Zeiteinheit (z.B. pro Sekunde oder pro Minute) angibt.
Eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems 211 einer Zelleinheit 250 führt typischerweise dazu, dass der Kontaktwiderstand zwischen zumindest einer Speicherzelle 200 der Zelleinheit 250 und dem Zellkontaktiersystem 211 ansteigt. Als Folge daraus erhöht sich der effektive Widerstand der betroffenen Speicherzelle 200, was dazu führt, dass die Spannung 301 an der Zelleinheit 250 (bei gleichbleibendem Ladestrom) schneller ansteigt. Der beschleunigte Anstieg der Spannung 301 führt dazu, dass der gemessene Verlauf 322 einen erhöhten zeitlichen Gradienten 324 aufweist. Auf Basis der zeitlichen Verlaufs 322 der Spannung 301, insbesondere auf Basis des Gradienten 324 des zeitlichen Verlaufs 322 der Spannung 301, kann somit in effizienter und zuverlässiger Weise eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems 211 einer Zelleinheit 250 eines Energiespeichers 110 detektiert werden.
Fig. 3b zeigt einen zeitlichen Referenzverlauf 321 der Spannung 301 für eine Zelleinheit 250 mit einem nicht-beeinträchtigten Zellkontaktiersystem 211. Der Referenzverlauf 321 kann spezifisch für die jeweilige Zelleinheit 250 und/oder für den jeweiligen Lade- bzw. Entladevorgang ermittelt worden sein. Der Referenzverlauf 321 weist einen zeitlichen Referenzgradienten 323 auf. Der gemessene Verlauf 322 kann mit dem Referenzverlauf 321 verglichen werden, insbesondere kann der gemessene Gradient 324 mit dem Referenzgradienten 323 verglichen werden, um in besonders zuverlässiger Weise eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems 211 der Zelleinheit 250 zu detektieren.
Wie eingangs dargelegt, kann es im Betrieb einer Hochvoltbatterie 110 zu einer mechanischen Beschädigung des Zellkontaktiersystems 210, 211, 212 kommen. Diese Beschädigungen können durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen frühzeitig erkannt werden, um einen besonders sicheren Betrieb der Batterie 110 zu ermöglichen.
Die elektrischen Spannungen 301 einzelner Zellen 200 und/oder einzelner Zelleinheiten 250 einer Batterie 110 können überwacht werden, um sicherzustellen, dass ein oder mehrere Sicherheitsgrenzen 311, 312 der jeweiligen Zelle 200 bzw. Zelleinheit 250 nicht verletzt werden. Beispielsweise können ein zu tiefes Entladen und/oder ein zu weites Aufladen verhindert werden.
In diesem Dokument wird eine dynamische Auswertung der Spannung 301 an einer Zelleinheit 250 beschrieben, um eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems 210, 211 zu erkennen. Durch die dynamische Auswertung der Zell spannungsdaten 322 während des Betriebs einer Batterie 110 kann insbesondere ein Rückschluss auf eine Beschädigung in der Batterie 110 (z.B. eine unterbrochene Leitung) gezogen werden. So kann frühzeitig eine Sicherheitsmaßnahme eingeleitet werden, wie z.B. das Ausgeben einer Fehlermeldung oder Warnung an den Nutzer des Fahrzeugs 100, in dem die Batterie 110 verbaut ist. Anhand einer Softwarefunktion können die elektrischen Spannungen 301 der einzelnen logischen Zellen (d.h. der einzelnen Zelleinheiten) 250 in einer Batterie 110 dynamisch überwacht werden, um eine Beschädigung zu erkennen. In der Batterie 110 sind üblicherweise mehrere Zellen 200 elektrisch parallel in einzelnen Zelleinheiten 250 verschaltet, die wiederum elektrisch seriell verschaltet sind, um die erforderlichen Systemspannungen und Betriebsströme für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine 102 eines Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Eine logische Zelle 250 kann ein Verbund, insbesondere ein p- Verbund, mehrerer paralleler Einzelzellen 200 sein. Diese Form der Verschaltung der einzelnen Zellen 200 wird durch das Zellkontaktiersystem (ZKS) 210, 211 sichergestellt.
Es können die Spannungen 301 der einzelnen logischen Zellen 301 und die Gesamtspannung 305 der Batterie 110 durch eine interne Spannungsüberwachung 300 erfasst und ausgewertet werden. Es sind mehrere Fehlerfälle denkbar, die mechanische Beschädigungen des ZKS 210, 211 und die Unterbrechung von ein oder mehreren elektrischen Leitungen betreffen (siehe Fig. 3a). Beispielsweise kann eine Sensorleitung zu einer Spannungs-Messeinheit 300 defekt sein (siehe I in Fig. 3a). Ein derartiger Fehler kann dadurch detektiert werden, dass die Spannungswerte der entsprechenden Zelleinheit 250 fehlen, andererseits die Gesamtspannung 305 der Batterie 110 aber gemessen werden kann.
In dem mit II in Fig. 3a gekennzeichneten Fall kann ein Defekt im Hauptstrompfad vorliegen, der unter Last ggf. auch zu einem Defekt der ein oder mehreren Sensorleitungen führt. Ein derartiger Fehler kann detektiert werden, da die Spannungswerte der einzelnen Zelleinheiten 250 fehlen und da die Gesamtspannung 305 nicht korrekt erfasst werden kann.
Bei einer Leitungs-Unterbrechung innerhalb eines p-Verbundes, d.h. innerhalb einer Zelleinheit 250, sind die Spannungswerte 301 der Zelleinheit 250 und Gesamtspannung 305 typischerweise in Ordnung. Eine derartige Leitungs- Unterbrechung kann durch die in diesem Dokument beschriebene dynamische Analyse der Spannungen 301 der einzelnen logischen Zellen 250 im Betrieb detektiert werden.
Im Rahmen der dynamischen Analyse kann eine statistische Auswertung der Spannungswerte 301 (z.B. Abweichungen der Min/Max -Werte vom Mittelwert) durchgeführt werden. Ferner können die Gradienten 324 der Spannungsänderung beim Laden bzw. Entladen analysiert werden.
Fallen in einem p-Verbund 250 einzelne Zellen 200 weg, ergibt sich eine reduzierte Kapazität der resultierenden logischen Zelle 250. Da die verbliebenen, noch kontaktierten Zellen 200, nun stärker belastet werden, ändert sich der Spannungsverlauf 322 beim Laden bzw. Entladen. Insbesondere ist die logische Zelle 250 schneller vollgeladen bzw. schneller entladen.
Es kann ein digitaler Zwilling (d.h. ein Referenzmodell) der Zell Spannungen 301 ermittelt und bereitgestellt werden. Basierend auf Daten aus der Montage und/oder der Konfiguration der Batterie 110 kann ein Modell der Batterie 110 erstellt und mit Initialwerten der Zell Spannungen 301 versehen werden. Es können weitere Aspekte wie State-of-Health der Zellen 200, Ladezustand und/oder Strombelastung über die Nutzungsdauer der Batterie 110 mit in das Modell einfließen. Wenn das von dem Modell prognostizierte Verhalten (insbesondere schlagartig) von dem gemessenen Wert der Batterie 110 abweicht, kann daraus auf einen Defekt geschlossen werden. Der Defekt kann z.B. aufgrund einer Änderung des Innenwiderstands einer logischen Zelle 250 oder aufgrund einer Abweichung im Verlauf 322 der Zellspannung 310 erkannt werden. Die Berechnungen für das Modell über der Laufzeit können in einer (Fahrzeugextemen) Cloud und/oder im Fahrzeug 100 erfolgen.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagram eines beispielhaften (ggf. Computerimplementierten) Verfahrens 400 zur Erkennung einer Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems 211 einer Zelleinheit 250 eines elektrischen Energiespeichers 110. Die Zelleinheit 250 kann P elektrisch parallel angeordnete Speicherzellen 200 umfasst, mit P>1.
Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401, während eines Ladevorgangs oder eines Entladevorgangs des Energiespeichers 110, des zeitlichen Verlaufs 322 der Spannung 301 an der Zelleinheit 250 (z.B. unter Verwendung einer Spannungs- Messeinheit 300). Der zeitliche Verlauf 322 kann die Spannung 301 an der Zelleinheit 250 als Funktion der Zeit angeben (z.B. für 10 oder mehr, oder 50 oder mehr aufeinanderfolgende Zeitpunkte).
Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Erkennen 402 einer
Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems 211 der Zelleinheit 250 auf Basis des zeitlichen Verlaufs 322 (insbesondere auf Basis des Gradienten 324) der Spannung 301 an der Zelleinheit 250. Dabei kann ein Referenzverlauf 321 der Spannung 301 für den Ladevorgang oder den Entladevorgang ermittelt und/oder berücksichtigt werden, wobei der Referenzverlauf 321 z.B. von dem Ladestrom bzw. dem Entladestrom abhängt. Der Referenzverlauf 321, insbesondere der Referenzgradient 323 des Referenzverlaufs 321, kann bei der Erkennung einer Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems 211 berücksichtigt werden.
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems einer Zelleinheit 250 eines elektrischen Energiespeichers 119 in effizienter und präziser Weise erkannt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Vorrichtung (101) zur Erkennung einer Beeinträchtigung eines Zellkontaktiersystems (211) einer Zelleinheit (250) eines elektrischen Energiespeichers (110); wobei die Zelleinheit (250) P elektrisch parallel angeordnete Speicherzellen (200) umfasst, mit P>1; wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist,
- während eines Ladevorgangs oder eines Entladevorgangs des Energiespeichers (110), einen zeitlichen Verlauf (322) einer Spannung (301) an der Zelleinheit (250) zu ermitteln; und
- eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) auf Basis des zeitlichen Verlaufs (322) der Spannung (301) an der Zelleinheit (250) zu erkennen.
2) Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist,
- einen Referenzverlauf (321) der Spannung (301) für den Ladevorgang oder den Entladevorgang zu ermitteln; wobei der Referenzverlauf (321) insbesondere einen erwarteten Verlauf der Spannung (301) an der Zelleinheit (250) angibt, für den Fall, dass keine Beeinträchtigung des Kontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) vorliegt; und
- die Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) auch auf Basis des Referenzverlaufs (321) zu erkennen.
3) Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist,
- den ermittelten zeitlichen Verlauf (322) mit dem Referenzverlauf (321) zu vergleichen; und
- die Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) auf Basis des Vergleichs zu erkennen, insbesondere derart, dass - eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) erkannt wird, wenn ein Wert eines Abweichungsmaßes für eine Abweichung des ermittelten zeitlichen Verlaufs (322) von dem Referenzverlauf (321) gleich wie oder größer als ein Abweichungs-Schwellenwert ist; und/oder
- erkannt wird, dass keine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) vorliegt, wenn der Wert des Abweichungsmaßes kleiner als der Abweichungs-Schwellenwert ist.
4) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, die Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) auf Basis eines Gradienten (324) des zeitlichen Verlaufs (322) der Spannung (301) an der Zelleinheit (250), insbesondere auf Basis eines Vergleichs des Gradienten (324) mit einem Referenzgradienten (323) eines Referenzverlaufs (321) der Spannung (301), zu erkennen.
5) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist,
- ein Referenzmodell für die Spannung (301) an der Zelleinheit (250) zu ermitteln;
- Werte für ein oder mehrere Modellparameter des Referenzmodells für den Ladevorgang oder den Entladevorgang zu ermitteln;
- auf Basis des Referenzmodells mit den ermittelten Werten für die ein oder mehreren Modellparameter Referenzdaten, insbesondere einen Referenzverlauf (321) der Spannung (301) und/oder einen Referenzgradienten (323) des Referenzverlaufs (321) der Spannung (301), für den Ladevorgang oder den Entladevorgang zu ermitteln; und die Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) auch auf Basis der Referenzdaten zu erkennen.
6) Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 5, wobei die ein oder mehreren Modellparameter umfassen,
- Konfigurationsdaten in Bezug auf eine Konfiguration der Zelleinheit (250), insbesondere in Bezug auf die Anzahl P von parallel angeordneten Speicherzellen (200);
- Alterungsdaten in Bezug auf eine Alterung der P Speicherzellen (200);
- Daten in Bezug auf einen State-of-Health der P Speicherzellen (200);
- Temperaturdaten in Bezug auf eine Temperatur der Zelleinheit (250);
- Daten in Bezug auf einen Ladezustand der Zelleinheit (250) während, insbesondere zu Beginn, des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs;
- Daten in Bezug auf den Ladestrom oder den Entladestrom während des Ladevorgangs oder des Entladevorgangs; und/oder
- Belastungsdaten in Bezug auf eine Strombelastung der Zelleinheit (250).
7) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, für eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Ladevorgängen und/oder Entladevorgängen des Energiespeichers (110) jeweils
- einen zeitlichen Verlauf (322) der Spannung (301) an der Zelleinheit (250) zu ermitteln; und
- auf Basis des zeitlichen Verlaufs (322) der Spannung (301) an der Zelleinheit (250) zu überprüfen, ob eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) vorliegt oder nicht.
8) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Energiespeicher (110) eine Vielzahl von Zelleinheiten (250) umfasst, die insbesondere elektrisch in Serie angeordnet sind; und
- die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, für jede der Vielzahl von Zelleinheiten (250) jeweils für einen Ladevorgang oder einen Entladevorgang des Energiespeichers (110)
- einen zeitlichen Verlauf (322) der Spannung (301) an der jeweiligen Zelleinheit (250) zu ermitteln; und
- auf Basis des zeitlichen Verlaufs (322) der Spannung (301) an der jeweiligen Zelleinheit (250) zu überprüfen, ob eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der jeweiligen Zelleinheit (250) vorliegt oder nicht.
9) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zellkontaktiersystem (211) ausgebildet ist, die P Speicherzellen (200) der Zelleinheit (250) elektrisch parallel zu verschalten.
10) Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, eine Sicherheitsmaßnahme, insbesondere eine Ausgabe eines Hinweises an einen Nutzer des Energiespeichers (110), zu bewirken, wenn eine Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der jeweiligen Zelleinheit (250) erkannt wurde.
11) Verfahren (400) zur Erkennung einer Beeinträchtigung eines Zellkontaktiersystems (211) einer Zelleinheit (250) eines elektrischen Energiespeichers (110); wobei die Zelleinheit (250) P elektrisch parallel angeordnete Speicherzellen (200) umfasst, mit P>1; wobei das Verfahren (400) umfasst,
- Ermitteln (401), während eines Ladevorgangs oder eines Entladevorgangs des Energiespeichers (110), eines zeitlichen Verlaufs (322) einer Spannung (301) an der Zelleinheit (250); und - Erkennen (402) einer Beeinträchtigung des Zellkontaktiersystems (211) der Zelleinheit (250) auf Basis des zeitlichen Verlaufs (322) der Spannung (301) an der Zelleinheit (250).
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