DE102009054547B4

DE102009054547B4 - Determining the internal resistance of a battery cell of a traction battery

Info

Publication number: DE102009054547B4
Application number: DE102009054547.6A
Authority: DE
Inventors: Holger Fink
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2029-12-12
Also published as: BR112012014072A2; DE102009054547A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Innenwiderstands einer Batteriezelle (1a) einer Batterie (1), insbesondere einer Traktionsbatterie, wobei der Innenwiderstand der Batteriezelle (1a) abhängig von einer Spannungsänderung der Batteriezelle (1a) bei einem Lade- und/oder Entladevorgang bestimmt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der Bestimmung des Innenwiderstands (Ri) weiter eine zu vor und nach einem Lade- und/oder Entladevorgang bestehenden Ladezuständen der Batteriezelle korrespondierende Ruhespannungsänderung (ΔOCV) der Batteriezelle berücksichtigt wird. Erfindungsgemäß sind eine erste Tabelle (3), die eine Ruhespannung der Batteriezelle (1a) abhängig von dem Ladezustand der Batteriezelle (1a) speichert, und eine erste Auswerteeinheit (4) vorgesehen, die eine Ruhespannungsänderung (ΔOCV) der Batteriezelle anhand von vor und nach einem Lade- und/oder Entladevorgang bestehenden Ladezuständen der Batteriezelle (1a) und einer oder mehrerer Abfragen der ersten Tabelle (3) bestimmt und der Recheneinheit (6) zur Berücksichtigung bei der Bestimmung des Innenwiderstands (Ri) bereitstellt.The invention relates to a method and a device for determining the internal resistance of a battery cell (1a) of a battery (1), in particular a traction battery, wherein the internal resistance of the battery cell (1a) depends on a voltage change of the battery cell (1a) in a charging and / or or discharging process is determined, which is characterized in that in the determination of the internal resistance (Ri) is further taken into account before and after a charge and existing charging states of the battery cell resting voltage change (ΔOCV) of the battery cell. According to the invention, a first table (3), which stores a rest voltage of the battery cell (1a) as a function of the state of charge of the battery cell (1a), and a first evaluation unit (4) are provided which determine a rest voltage change (ΔOCV) of the battery cell on the basis of before and after a charging and / or discharging existing charge states of the battery cell (1 a) and one or more queries of the first table (3) and determines the computing unit (6) for consideration in the determination of the internal resistance (Ri) provides.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Innenwiderstands einer Batteriezelle einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie, gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 5.The present invention relates to a method and a device for determining the internal resistance of a battery cell of a battery, in particular a traction battery, according to the preambles of patent claims 1 and 5.

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, z.B. bei Windkraftanlagen, als auch in Fahrzeugen z.B. in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden. In der vorliegenden Beschreibung werden die Begriffe Batterie und Batteriesystem, dem üblichen Sprachgebrauch angepasst, für Akkumulator bzw. Akkumulatorsystem verwendet.It is becoming apparent that in the future both stationary applications, e.g. in wind turbines, as well as in vehicles e.g. in hybrid and electric vehicles, more and more new battery systems will be used. In the present specification, the terms battery and battery system, adapted to common usage, are used for accumulator system.

Der prinzipielle funktionale Aufbau eines Batteriesystems gemäß dem Stand der Technik ist in 3 dargestellt. Um die geforderten Leistungs- und Energiedaten mit dem Batteriesystem zu erzielen, werden in einer Batteriezelle 1 einzelne Batteriezellen 1a in Serie und teilweise zusätzlich parallel geschaltet. Zwischen den Batteriezellen 1a und den Polen des Batteriesystems befindet sich eine sogenannte Safety&Fuse-Einheit 16, welche z.B. das Zu- und Abschalten der Batterie 1 an externe Systeme und die Absicherung des Batteriesystems gegen unzulässig hohe Ströme und Spannungen übernimmt sowie Sicherheitsfunktionen bereitstellt wie z.B. das einpolige Abtrennen der Batteriezellen 1a von den Batteriesystempolen bei Öffnen des Batteriegehäuses. Eine weitere Funktionseinheit bildet das Batteriemanagement 17, welches neben der Batteriezustandserkennung 17a auch die Kommunikation mit anderen Systemen sowie das Thermomanagement der Batterie 1 durchführt.The basic functional structure of a battery system according to the prior art is in 3 shown. To achieve the required power and energy data with the battery system, are in a battery cell 1 individual battery cells 1a in series and sometimes additionally connected in parallel. Between the battery cells 1a and the poles of the battery system is a so-called safety & fuse unit 16 , which eg the switching on and off of the battery 1 to external systems and the protection of the battery system against impermissibly high currents and voltages and provides safety functions such as the unipolar disconnection of the battery cells 1a from the battery system poles when opening the battery case. Another functional unit is battery management 17 , which in addition to the battery condition detection 17a also the communication with other systems as well as the thermal management of the battery 1 performs.

Die in 3 dargestellte Funktionseinheit Batteriezustandserkennung 17a hat die Aufgabe, den aktuellen Zustand der Batterie 1 zu bestimmen sowie das künftige Verhalten der Batterie 1 vorherzusagen, z.B. eine Lebensdauervorhersage und/oder eine Reichweitenvorhersage. Die Vorhersage des künftigen Verhaltens wird auch als Prädiktion bezeichnet. Der prinzipielle Aufbau einer modellbasierten Batteriezustandserkennung ist in 4 dargestellt. Die dargestellte modellbasierte Batteriezustandserkennung und -prädiktion basiert auf einer Auswertung der elektrischen Größen Batteriestrom und -spannung sowie der Temperatur der Batterie 1 mittels eines Beobachters 17b und eines Batteriemodells 17c in bekannter Weise. Die Batteriezustandserkennung kann für einzelne Zellen 1a einer Batterie 1 erfolgen, wobei dies dann auf Basis der entsprechenden Zellspannung, des Zellstroms sowie der Zelltemperatur erfolgt. Weiter kann die Batteriezustandserkennung auch für die gesamte Batterie 1 erfolgen. Dies erfolgt dann - je nach Anspruch an die Genauigkeit - entweder durch Auswertung der Zustände der einzelnen Zellen 1a der Batterie 1 und einer darauf basierenden Aggregation für die gesamte Batterie 1 oder direkt durch Auswertung der gesamten Batteriespannung, des Batteriestroms und der Batterietemperatur. Allen Verfahren gemäß Stand der Technik ist dabei gemein, dass die im normalen Betrieb der Batterie 1 auftretenden Strom-, Spannungsund Temperaturverläufe für die Ermittlung des Batteriezustands sowie für die Prädiktion des künftigen Verhaltens herangezogen werden.In the 3 illustrated functional unit battery status detection 17a has the task of the current state of the battery 1 to determine as well as the future behavior of the battery 1 predict, for example, a lifetime prediction and / or a range prediction. The prediction of future behavior is also called prediction. The basic structure of a model-based battery condition detection is in 4 shown. The illustrated model-based battery state detection and prediction is based on an evaluation of the electrical quantities of battery current and voltage as well as the temperature of the battery 1 by means of an observer 17b and a battery model 17c in a known manner. The battery condition detection can be for individual cells 1a a battery 1 This is done on the basis of the corresponding cell voltage, the cell current and the cell temperature. Furthermore, the battery condition detection can also be applied to the entire battery 1 respectively. This then takes place - depending on the requirement for accuracy - either by evaluating the states of the individual cells 1a the battery 1 and aggregation based on it for the entire battery 1 or directly by evaluating the total battery voltage, the battery current and the battery temperature. Allen method according to the prior art is common that the normal operation of the battery 1 occurring current, voltage and temperature curves are used for the determination of the battery condition and for the prediction of future behavior.

Eine wesentliche Information für die Ermittlung des aktuellen Batteriezustands und für die Prädiktion des künftigen Verhaltens der Batterie 1 ist der Innenwiderstand der Batteriezellen 1a. Stand der Technik für die Ermittlung ist ein Verfahren, welches auch in der VDA-Initiative „Energy Storage System for HEV“ sowie im Entwurf der ISO 12405 beschrieben ist. Das Grundprinzip dieses Verfahrens ist in 5 dargestellt. Bei dem Verfahren werden Spannungsänderungen während eines pulsförmigen Lade- und Entladestroms ausgewertet. Der Innenwiderstand der Batteriezellen 1a wird dabei direkt aus den Spannungs- und Stromdifferenzen zweier betrachteter Zeitpunkte ermittelt (in 5 sind die Messzeitpunkte nummeriert, die Indizes der im Folgenden angegebenen Spannungs- und Stromwerte beziehen sich auf diese Messzeitpunkte). Als Beispiel ergibt sich der Innenwiderstand für eine 10 Sekunden dauernde Entladung durch Auswertung der Spannungsund Stromwerte zu den Zeitpunkten 0 (t=0s) und 2 (t=10s) zu $R_{i_10 s, d c h} = \frac{U_{2} - U_{0}}{I_{2}}$

Essential information for the determination of the current battery condition and for the prediction of the future behavior of the battery 1 is the internal resistance of the battery cells 1a , The state of the art for the determination is a method which is also described in the VDA initiative "Energy Storage System for HEV" and in the draft of ISO 12405. The basic principle of this procedure is in 5 shown. In the method voltage changes are evaluated during a pulsed charging and discharging. The internal resistance of the battery cells 1a is determined directly from the voltage and current differences of two considered times (in 5 the measurement times are numbered, the indices of the voltage and current values given below refer to these measurement times). As an example, the internal resistance for a 10-second discharge results by evaluating the voltage and current values at the times 0 (t = 0s) and 2 (t = 10s) too

R_{i_10 s . d c H} = \frac{U_{2} - U_{0}}{I_{2}}

Der Innenwiderstand für einen 10 Sekunden andauernden Ladevorgang kann entsprechend durch Auswertung der Spannungs- und Stromwerte zu den Zeitpunkten 5 (t=58s) und 7 (t=68s) gemäß $R_{i_10 s, d c h} = \frac{U_{7} - U_{5}}{I_{7}}$

berechnet werden. Alle derzeit zum Einsatz kommenden Verfahren für die Ermittlung des Innenwiderstands der Batteriezellen 1a bei Batteriesystemen 10 für den Einsatz in Hybrid- und Elektrofahrzeugen haben gemeinsam, dass die Berechnung auf Basis lediglich auf den zu zwei Zeitpunkten auftretenden Spannungs- und Stromdifferenzen beruht. Als weiterer Stand der Technik wird auf die DE 102 05 120 A1 verwiesen, die von der Ermittlung des Innenwiderstands einer Batterie handelt.The internal resistance for a 10-second charging process can be determined by evaluating the voltage and current values at the times 5 (t = 58s) and 7 (t = 68s) according to

R_{i_10 s . d c H} = \frac{U_{7} - U_{5}}{I_{7}}

be calculated. All currently used for the determination of the internal resistance of the battery cells 1a in battery systems 10 for use in hybrid and electric vehicles have in common that the calculation is based on only on the two points in time occurring voltage and current differences. As another prior art is on the DE 102 05 120 A1 referring to determining the internal resistance of a battery.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein verbessertes Verfahren für die Ermittlung des Innenwiderstands der Einzelzellen eines Batteriesystems vorzustellen, mit dem die Batteriezustandserkennung und -prädiktion gegenüber dem heutigen Stand der Technik robuster und genauer realisiert werden kann.The object of the present invention is to present an improved method for determining the internal resistance of the individual cells of a battery system with which the battery state detection and prediction can be implemented more robustly and more accurately than the current state of the art.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 weisen demgegenüber den Vorteil auf, dass sie zur Bestimmung des Innenwiderstands von Batteriezellen ohne oder mit lediglich geringem zusätzlichen elektronischen Schaltungsaufwand zum Einsatz kommen können. Dieses Verfahren und diese Vorrichtung haben gegenüber dem heutigen Stand der Technik den Vorteil, dass bei der Bestimmung des Innenwiderstands die Änderung der Ruhespannung der Batteriezellen - welche bei Lade- und Entladevorgängen auftritt - berücksichtigt wird. Dadurch wird eine im Hinblick auf die Beschreibung der in den Batteriezellen auftretenden Verluste (Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie) genaue Bestimmung des Innenwiderstands möglich.The inventive method with the features of claim 1 and the device according to the invention with the features of claim 5 have the advantage that they can be used to determine the internal resistance of battery cells with little or no additional electronic circuitry. This method and this device have the advantage over the current state of the art that in the determination of the internal resistance, the change in the standby voltage of the battery cells - which occurs during charging and discharging processes - is taken into account. This makes it possible to accurately determine the internal resistance in view of the description of the losses occurring in the battery cells (conversion of electrical energy into thermal energy).

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren, dass zur Berücksichtigung der Ruhespannungsänderung der Batteriezelle die durch den Lade- und/oder Entladevorgang hervorgerufene Ruhespannungsänderung von der durch den Lade- und/oder Entladevorgang hervorgerufenen Spannungsänderung subtrahiert wird und die erhaltene Differenz zur Bestimmung des Innenwiderstands verwendet wird. Demzufolge ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit zur Berücksichtigung der Ruhespannungsänderung der Batteriezelle die durch den Lade- und/oder Entladevorgang hervorgerufene Ruhespannungsänderung von der durch den Lade- und/oder Entladevorgang hervorgerufenen Spannungsänderung subtrahiert und die erhaltene Differenz zur Bestimmung des Innenwiderstands verwendet.The method according to the invention particularly preferably comprises, in order to take account of the rest voltage change of the battery cell, the static voltage change caused by the charging and / or discharging process being subtracted from the voltage change caused by the charging and / or discharging process and the difference obtained being used to determine the internal resistance. Accordingly, the device according to the invention is preferably characterized in that the arithmetic unit subtracts the quiescent voltage change caused by the charging and / or discharging process from the voltage change caused by the charging and / or discharging process to take into account the quiescent voltage change of the battery cell and the difference obtained for determining the internal resistance used.

Weiter umfasst das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, dass der Innenwiderstand als Quotient der erhaltenen Differenz und der Stromflussänderung während des Lade- und/oder Entladevorgangs bestimmt wird. In der korrespondierenden bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt diese Berechnung in der Recheneinheit.Furthermore, the method according to the invention preferably comprises that the internal resistance is determined as a quotient of the difference obtained and the current flow change during the charging and / or discharging process. In the correspondingly preferred embodiment of the device according to the invention, this calculation takes place in the arithmetic unit.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst alternativ oder zusätzlich bevorzugt den Schritt der Ermittlung einer alterungsabhängigen Erhöhung des Innenwiderstands der Batteriezelle anhand einer bekannten Abhängigkeit des Innenwiderstands von einer während der Bestimmung des Innenwiderstands bestehenden Zellentemperatur und einem während der Bestimmung des Innenwiderstands bestehenden Ladezustand der Batteriezelle. Die korrespondierende bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst hierfür bevorzugt eine zweite Tabelle, die eine Abhängigkeit des Innenwiderstands von einer während der Bestimmung des Innenwiderstands bestehenden Zellentemperatur und einem während der Bestimmung des Innenwiderstands bestehenden Ladezustand der Batteriezelle speichert, und eine zweite Auswerteeinheit, die eine alterungsabhängige Erhöhung des Innenwiderstands der Batteriezelle anhand des ermittelten Innenwiderstands und einer Abfrage der Tabelle bestimmt.The method according to the invention alternatively or additionally preferably comprises the step of determining an age-dependent increase in the internal resistance of the battery cell based on a known dependence of the internal resistance of an existing during the determination of the internal resistance cell temperature and during the determination of the internal resistance existing state of charge of the battery cell. For this purpose, the corresponding preferred development of the device according to the invention preferably comprises a second table which stores a dependence of the internal resistance on a cell temperature existing during the determination of the internal resistance and a state of charge of the battery cell during the determination of the internal resistance, and a second evaluation unit which provides an age-dependent increase the internal resistance of the battery cell determined on the basis of the determined internal resistance and a query of the table.

Alternativ zu der ersten und/oder zweiten Tabelle und der ersten und/oder zweiten Auswerteeinheit kann eine jeweils eine oder insgesamt eine zusätzliche Recheneinheit vorgesehen sein, die die Abhängigkeit der Ruhespannung von dem Ladezustand und/oder die Abhängigkeit des Innenwiderstands von der während der Bestimmung des Innenwiderstands bestehenden Zellentemperatur und dem während der Bestimmung des Innenwiderstands bestehenden Ladezustand der Batteriezelle anhand einer oder mehrerer mathematischer Gleichung(en) wiedergibt. Diese zusätzliche(n) Recheneinheit(en) können auch in die Recheneinheit integriert werden.As an alternative to the first and / or second table and the first and / or second evaluation unit, one or in total an additional arithmetic unit may be provided which determines the dependence of the rest voltage on the state of charge and / or the dependence of the internal resistance on that during the determination of the Internal resistance existing cell temperature and during the determination of the internal resistance existing state of charge of the battery cell using one or more mathematical equation (s). These additional arithmetic unit (s) can also be integrated into the arithmetic unit.

Figurenliste list of figures

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

1 ein Prinzipschaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung des Innenwiderstands einer Batteriezelle,
2 die typische Abhängigkeit der Ruhespannung einer Li-lonen-Batteriezelle von deren Ladezustand,
3 einen funktionalen Aufbau eines Batteriesystems gemäß dem Stand der Technik,
4 ein Prinzipschaltbild einer modellbasierten Batteriezustandserkennung und -prädiktion nach dem Stand der Technik, und
5 das Grundprinzip der Ermittlung des Innenwiderstands gemäß ISO 12405.

Hereinafter, an embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing show:

1 FIG. 2 is a block diagram of a first preferred embodiment of a device according to the invention for determining the internal resistance of a battery cell, FIG.
2 the typical dependence of the rest voltage of a Li-ion battery cell on the state of charge,
3 a functional structure of a battery system according to the prior art,
4 a schematic diagram of a model-based battery state detection and prediction according to the prior art, and
5 the basic principle of determining the internal resistance according to ISO 12405.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben.Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the figures.

In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.In 1 a preferred embodiment of the device according to the invention is shown.

Diese umfasst eine Mess- oder Abfrageeinheit 5, die die zur Bestimmung des Innenwiderstands der Batteriezellen 1a erforderlichen Größen direkt oder über das Batteriemanagement 17 bestimmt und an eine Recheneinheit 6 übergibt, die den Innenwiderstand errechnet. Hierzu ist die Recheneinheit 6 weiter mit einer ersten Auswerteeinheit 4, die mit einer ersten Tabelle 3 verbunden ist, und einer zweiten Auswerteeinheit 8, die mit einer zweiten Tabelle verbunden ist, verbunden. Die Funktionalitäten der ersten Auswerteeinheit 4, der zweiten Auswerteeinheit 8 sowie der ersten Tabelle 3 und der zweiten Tabelle 7 werden im Folgenden näher erläutert.This includes a measuring or interrogation unit 5 , which determine the internal resistance of the battery cells 1a required sizes directly or via the battery management 17 determined and to a computing unit 6 passes, which calculates the internal resistance. This is the arithmetic unit 6 continue with a first evaluation unit 4 , which is connected to a first table 3, and a second evaluation unit 8th connected to a second table. The functionalities of the first evaluation unit 4 , the second evaluation unit 8th as well as the first table 3 and the second table 7 are explained in more detail below.

In 2 ist die typische Abhängigkeit der Ruhespannung einer Li-Ionen-Batteriezelle 1a von deren Ladezustand dargestellt (als Beispiel wurde ein 6Ah-Zelle herangezogen). Für den in 5 dargestellten Entladepuls (zwischen t=0s und t=18s) wird der Batteriezelle 1a eine Ladung entnommen, welche einer Ladezustandsänderung ΔSOC von 10% entspricht. Aus der Ruhespannungskennlinie der Batteriezelle geht hervor, dass diese Ladezustandsänderung mit einer Änderung der Ruhespannung, die sich - je nach Anfangswert des Ladezustands - im Bereich von 100mV bis 280mV bewegt. Diese Änderung der Ruhespannung wird bei einer Berechnung der Innenwiderstände gemäß den heute gängigen Verfahren nicht berücksichtigt. Dadurch ergibt sich für das geschilderte Beispiel der 6Ah-Zelle ein Innenwiderstand der um den Wert $Δ R_{i_18 s, d c h} = \frac{Δ O C V}{I_{2 o C}} = \frac{100 m V \dots 280 m V}{120 A} = 0,83 m Ω \dots 2,33 m Ω$

höher ist, als bei Abzug der Spannungsänderung. Der erfindungsgemäß berechnete Innenwiderstand der Batteriezelle 1a, der sich bei Abzug der Ruhespannungsänderung für die beispielhaft betrachtete Zelle ergibt, beträgt 2,2mΩ. Der Fehler bei den heute gängigen Verfahren kann somit bis zu mehr als 100% betragen.In 2 is the typical dependence of the rest voltage of a Li-ion battery cell 1a of their state of charge represented (as an example, a 6Ah cell was used). For the in 5 shown discharge pulse (between t = 0s and t = 18s) is the battery cell 1a taken a charge which corresponds to a state of charge change ΔSOC of 10%. From the standby voltage characteristic of the battery cell shows that this state of charge change with a change in the rest voltage, which - depending on the initial value of the state of charge - in the range of 100mV to 280mV moves. This change in the quiescent voltage is not taken into account in a calculation of the internal resistances in accordance with current methods. This results in the described example of the 6Ah cell an internal resistance of the value

Δ R_{i_18 s . d c H} = \frac{Δ O C V}{I_{2 O C}} = \frac{100 m V ... 280 m V}{120 A} = 0.83 m Ω ... 2.33 m Ω

is higher than when subtracting the voltage change. The inventively calculated internal resistance of the battery cell 1a , which results in deduction of the rest voltage change for the exemplified cell, is 2.2mΩ. The error in today's common method can thus be up to more than 100%.

Die Berücksichtigung des Einflusses der Ruhespannungsänderung wird bei der Innenwiderstandsermittlung erfindungsgemäß gemäß der folgenden Formel durchgeführt: $R_{i} = \frac{Δ U - Δ O C V}{Δ I}$

The consideration of the influence of the rest voltage change is carried out in the internal resistance determination according to the invention according to the following formula:

R_{i} = \frac{Δ U - Δ O C V}{Δ I}

Zur Ermittlung der Ladezustandsänderung muss lediglich die Ladungsbilanz zwischen den beiden für die Innenwiderstandermittlung herangezogenen Zeitpunkte berechnet werden sowie ausgehend vom Ladezustand - den die Batterie zum ersten der beiden betrachteten Zeitpunkte aufweist - die Änderung der Ruhespannung gemäß der Ruhespannungskennlinie in 2 ermittelt werden. Dies geschieht durch die erste Auswerteeinheit 4, die auf die erste Tabelle 3 zugreift, in der die Ruhespannungskennlinie gemäß 2 abgelegt ist. Die geschilderte Vorgehensweise kann sowohl für Entlade- als auch für Ladepulse eingesetzt werden. Damit steht erfindungsgemäß eine einfache Methode bereit, mit welcher der für die Verluste in den Batteriezellen 1 a verantwortliche Innenwiderstand wesentlich genauer bestimmt werden kann, als mit den bisher eingesetzten Verfahren.To determine the state of charge change only the charge balance between the two used for the internal resistance determination times must be calculated and starting from the state of charge - the battery at the first of the two considered times - the change of the rest voltage according to the rest voltage characteristic in 2 be determined. This is done by the first evaluation unit 4 , which accesses the first table 3, in which the rest voltage characteristic according to 2 is stored. The described procedure can be used for both discharge and charging pulses. Thus, according to the invention, a simple method is available with which for the losses in the battery cells 1 a responsible internal resistance can be determined much more accurately than with the previously used methods.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich natürlich nicht nur für die Bestimmung des Innenwiderstands über definierte Entlade- und Ladepulse. Das Verfahren kann für eine Innenwiderstandsbestimmung bei den im normalen Fahrbetrieb von Hybrid- und Elektrofahrzeugen auftretenden Entlade- und Ladpulsen eingesetzt werden.Of course, the method according to the invention is not only suitable for determining the internal resistance via defined discharging and charging pulses. The method can be used for an internal resistance determination in the case of the discharge and charging pulses occurring in the normal driving operation of hybrid and electric vehicles.

Bei bekannter Abhängigkeit des Innenwiderstands von der Zelltemperatur und dem Ladezustand der Zelle, kann die alterungsabhängig Erhöhung des Innenwiderstands der Batteriezelle ermittelt werden. Hierzu ist die Recheneinheit 6 mit einer zweiten Auswerteeinheit 8 verbunden, die die alterungsabhängige Erhöhung des Innenwiderstands der Batteriezelle 1a (n) anhand des ermittelten Innenwiderstands und eine Abfrage einer zweiten Tabelle 7 bestimmt, die die Abhängigkeit des Innenwiderstands von der während der Bestimmung des Innenwiderstands bestehenden Zelltemperatur und einem während der Bestimmung des Innenwiderstands bestehenden Ladezustand der Batteriezelle 1a speichert.With known dependence of the internal resistance of the cell temperature and the state of charge of the cell, the aging-dependent increase of the internal resistance of the battery cell can be determined. This is the arithmetic unit 6 with a second evaluation unit 8th connected, the aging-dependent increase of the internal resistance of the battery cell 1a (n) determined on the basis of the determined internal resistance and a query of a second table 7, the dependence of the internal resistance of the existing during the determination of the internal resistance cell temperature and during the determination of the internal resistance existing state of charge of the battery cell 1a stores.

Alternativ zur Abfrage der ersten und/oder zweiten Tabelle kann eine weitere Recheneinheit angefragt werden, die die Abhängigkeit des Innenwiderstands von der Zelltemperatur und des Ladezustands anhand mathematischer Gleichungen abbildet.As an alternative to querying the first and / or second table, a further arithmetic unit can be requested, which maps the dependence of the internal resistance on the cell temperature and the state of charge using mathematical equations.

Das vorgestellte erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Innenwiderstands kann z.B. auch bei abgestelltem Fahrzeug durchgeführt werden. Dadurch wird die Bestimmung des Innenwiderstands nicht durch den überlagerten „Normalbetrieb“ der Batterie 1 negativ beeinflusst. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber den bisher bekannten Verfahren dar.The proposed method according to the invention for determining the internal resistance can also be carried out, for example, when the vehicle is parked. As a result, the determination of the internal resistance is not due to the superimposed "normal operation" of the battery 1 negatively influenced. This represents a significant advantage over the previously known methods.

Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird hier ausdrücklich auf die Offenbarung in den Figuren verwiesen.In addition to the above written disclosure, reference is expressly made to the disclosure in the figures.

Claims

Method for determining the internal resistance (Ri) of a battery cell (1a) of a battery (1), in particular a traction battery, wherein the internal resistance of the battery cell (1a) is determined depending on a voltage change of the battery cell (1a) during a charging and / or discharging process , characterized in that in the determination of the internal resistance (Ri) is further taken into account before and after a charging and discharging existing charge states of the battery cell rest voltage change (ΔOCV) of the battery cell.

Method according to Claim 1 , characterized in that, taking into account the rest voltage change (ΔOCV) of the battery cell, the static voltage change (ΔOCV) caused by the charging and / or discharging process is subtracted from the voltage change (ΔU) caused by the charging and / or discharging process and the difference obtained Determination of internal resistance (Ri) is used.

Method according to Claim 2 , characterized in that the internal resistance (Ri) is determined as the quotient of the difference obtained and the current flow change (ΔI) during the charging and / or discharging process.

Method according to one of Claims 1 to 3 characterized by the step of determining an age-dependent increase in the internal resistance (Ri) of the battery cell (1a) based on a known dependence of the internal resistance (Ri) of an existing during the determination of the internal resistance (Ri) cell temperature and during the determination of the internal resistance (Ri ) existing state of charge of the battery cell (1 a).

Device for determining the internal resistance (Ri) of a battery cell (1a) of a battery (1), in particular a traction battery, having a computing unit (6) for calculating the internal resistance (Ri) of the battery cell (1a) as a function of a voltage change of the battery cell in a charging device - and / or discharge, characterized by - a first table (3) which stores a rest voltage of the battery cell (1a) depending on the state of charge of the battery cell (1a), and - a first evaluation unit (4) which determines a quiescent voltage change (ΔOCV) of the battery cell based on charge states of the battery cell (1a) and one or more queries of the first table (3) that exist before and after a charging and / or discharging process, and the arithmetic unit ( 6) for consideration in determining the internal resistance (Ri).

Device after Claim 5 , characterized in that the arithmetic unit (6) for taking into account the rest voltage change (ΔOCV) of the battery cell (1a) caused by the charging and / or discharging rest voltage change (.DELTA.CV) of the caused by the charging and / or discharging voltage change (.DELTA.U ) and the difference obtained is used to determine the internal resistance (Ri).

Device after Claim 6 , characterized in that the arithmetic unit (6) determines the internal resistance (Ri) as a quotient of the obtained difference and the current flow change (ΔI) during the charging and / or discharging process.

Device according to one of Claims 5 to 7 characterized by a second table (7) which stores a dependence of the internal resistance (Ri) on a cell temperature existing during the determination of the internal resistance (Ri) and a state of charge of the battery cell (1a) during the determination of the internal resistance (Ri), and - a second evaluation unit (8) which determines an age-dependent increase in the internal resistance (Ri) of the battery cell (1a) on the basis of the determined internal resistance (Ri) and a query of the second table (7) and the computing unit (6).