DE102016202883A1 - A system and method for determining a thermodynamic quantity for at least one energy storage unit disposed in a vehicle - Google Patents

A system and method for determining a thermodynamic quantity for at least one energy storage unit disposed in a vehicle Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Ermitteln einer Thermodynamikgröße für zumindest eine in einem Fahrzeug (10) angeordnete Energiespeichereinheit (30), wobei die Thermodynamikgröße das thermodynamische Verhalten der Energiespeichereinheit (30) repräsentiert. Das System umfasst hierfür: Zumindest eine in dem Fahrzeug (10) angeordnete Energieeinheit (62), mit der ein auf die Energiespeichereinheit (30) bezogener Energietransport realisierbar ist, wobei die Energieeinheit (62) dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise als Energiequelle eine der Energiespeichereinheit (30) zuzuführende elektrische Energie bereitzustellen, und/oder zumindest zeitweise als Energiesenke eine von der Energiespeichereinheit (30) bereitgestellte elektrische Energie zu verbrauchen. Zumindest eine Einstelleinheit (64), die dazu ausgebildet ist, zur Realisierung des Energietransports einen zumindest zeitweise zwischen der Energieeinheit (62) und der Energiespeichereinheit (30) fließenden elektrischen Strom einzustellen. Einen der Energiespeichereinheit (30) zugeordneten Temperatursensor (48, 48'), wobei der Temperatursensor (48, 48') dazu ausgebildet ist, ein Temperatursignal bereitzustellen, das eine an oder in der Energiespeichereinheit (30) vorherrschende Temperatur repräsentiert. Und zumindest eine Ermittlungseinheit (70), die dazu ausgebildet ist, zumindest in Abhängigkeit des Temperatursignals die Thermodynamikgröße zu ermitteln und bereitzustellen. In entsprechender betrifft die Erfindung zudem ein zugehöriges Verfahren.The present invention relates to a system for determining a thermodynamic quantity for at least one energy storage unit (30) arranged in a vehicle (10), the thermodynamic quantity representing the thermodynamic behavior of the energy storage unit (30). The system comprises for this purpose: At least one energy unit (62) arranged in the vehicle (10), with which an energy transport related to the energy storage unit (30) can be realized, the energy unit (62) being designed, at least temporarily, as an energy source, one of the energy storage unit (30) to provide electrical energy to be supplied, and / or at least temporarily as an energy sink consume an electric energy provided by the energy storage unit (30). At least one setting unit (64), which is designed to set up an electric current flowing at least temporarily between the energy unit (62) and the energy storage unit (30) in order to realize the energy transport. A temperature sensor (48, 48 ') associated with the energy storage unit (30), wherein the temperature sensor (48, 48') is configured to provide a temperature signal representing a temperature prevailing at or in the energy storage unit (30). And at least one determination unit (70), which is designed to determine and provide the thermodynamic quantity at least as a function of the temperature signal. Similarly, the invention also relates to an associated method.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Ermitteln einer Thermodynamikgröße für zumindest eine in einem Fahrzeug angeordnete Energiespeichereinheit, wobei die Thermodynamikgröße das thermodynamische Verhalten der Energiespeichereinheit repräsentiert. Ebenso betrifft die Erfindung ein zugehöriges Verfahren.The invention relates to a system for determining a thermodynamic quantity for at least one energy storage unit arranged in a vehicle, the thermodynamic quantity representing the thermodynamic behavior of the energy storage unit. Likewise, the invention relates to an associated method.

Heutzutage kommen zunehmend Fahrzeuge mit einem elektrischen Antriebssystem auf den Markt. Hierbei kann es sich um ein Hybridfahrzeug oder um ein Elektrofahrzeug handeln. Hybrid- oder Elektrofahrzeuge weisen eine elektrische Maschine als Antriebsmaschine auf, die aus einer Hochvoltversorgungseinheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Bei einem Hybridfahrzeug wird neben der elektrischen Maschine ein weiteres Aggregat für den Antrieb eingesetzt, in der Regel ein Verbrennungsmotor. Wohingegen ein Elektrofahrzeug ausschließlich durch eine elektrische Maschine angetrieben wird. Die zum Einsatz kommenden elektrischen Maschinen sind in der Regel als Innenläufermaschinen aufgebaut, bei denen ein drehbar gelagerter Rotor von einem ortsfesten Stator umschlossen ist. Als Antriebsmaschinen können Synchronmaschinen, insbesondere Hybrid-Synchronmaschinen zum Einsatz kommen.Nowadays, vehicles with an electric drive system are increasingly coming onto the market. This can be a hybrid vehicle or an electric vehicle. Hybrid or electric vehicles have an electric machine as a prime mover, which is supplied from a high-voltage supply unit with electrical energy. In a hybrid vehicle in addition to the electric machine another unit is used for the drive, usually an internal combustion engine. Whereas an electric vehicle is driven exclusively by an electric machine. The electrical machines used are usually constructed as internal rotor machines, in which a rotatably mounted rotor is enclosed by a stationary stator. As drive machines synchronous machines, in particular hybrid synchronous machines can be used.

Eine im Automobilbereich zum Einsatz kommende Hochvoltversorgungseinheit kann ein Spannungsniveau von 250 bis 420 Volt aufweisen. Solch eine Hochvoltversorgungseinheit besteht aus zahlreichen Komponenten. Eine wesentliche ist die Energiebereitstellungszelle. Für gewöhnlich kommen für den Aufbau einer Hochvoltversorgungseinheit Energiespeicherzellen zum Einsatz, wobei diese vorzugsweise als Lithium-Ionen-Speicherzellen ausgebildet sind. Eine derart aufgebaute Hochvoltversorgungseinheit wird auch als Hochvoltspeicher bzw. Traktionsbatterie bezeichnet.A high-voltage supply unit used in the automotive sector may have a voltage level of 250 to 420 volts. Such a high voltage power supply unit consists of numerous components. One essential is the energy supply cell. Usually come for the construction of a high-voltage supply unit energy storage cells are used, which are preferably formed as lithium-ion storage cells. Such a constructed high-voltage supply unit is also referred to as high-voltage storage or traction battery.

Um das vorgenannte Spannungsniveau zu erreichen, ist ein Hochvoltspeicher aus einer großen Anzahl von Energiespeicherzellen aufgebaut. Die einzelnen Energiespeicherzellen werden mittels eines Kontaktierungssystems, welches unter anderem Zellenverbinder und Modulverbinder aufweist, elektrisch miteinander verschaltet und somit zu einem Gesamtsystem verbunden. In der Regel werden die Energiespeicherzellen in Serie verschaltet. Dabei sind die Energiespeicherzellen üblicherweise zu kleineren Gruppen, den sogenannten Energiespeichermodulen zusammengefasst bzw. verschaltet, wobei die Module zum Ausbilden des Hochvoltspeichers untereinander in Serie geschaltet sind.In order to achieve the aforementioned voltage level, a high-voltage storage is constructed from a large number of energy storage cells. The individual energy storage cells are electrically connected to one another by means of a contacting system, which has inter alia cell connectors and module connectors, and thus connected to form an overall system. As a rule, the energy storage cells are connected in series. In this case, the energy storage cells are usually combined or interconnected into smaller groups, the so-called energy storage modules, wherein the modules for forming the high-voltage storage are connected to one another in series.

Für den Betrieb einer Energiespeicherzelle ist die Kenntnis und somit Berücksichtigung verschiedener, jeweils einen bestimmten Zustand der Energiespeicherzelle beschreibender Zustandsgrößen von Vorteil bzw. erforderlich. So ist beispielsweise der Ladezustand der Energiespeicherzelle (SoC; State of Charge) oder der Alterungszustand der Energiespeicherzelle (SoH; State of Health) von Bedeutung. Unter Einbeziehung solcher Zustandsgrößen, insbesondere des Ladezustands und/oder des Alterungszustands einer Energiespeicherzelle, können Algorithmen für das Energiespeicherzellenmanagement erstellt werden, mit denen ein sehr präzises, nachhaltiges Betreiben einer Energiespeicherzelle möglich ist – die Energiespeicherzelle kann präzise geladen und entladen werden.For the operation of an energy storage cell, the knowledge and thus consideration of different state variables, each describing a specific state of the energy storage cell, is advantageous or necessary. For example, the state of charge of the energy storage cell (SoC) or the state of health of the energy storage cell (SoH) are of importance. Taking into account such state variables, in particular the state of charge and / or the aging state of an energy storage cell, algorithms for the energy storage cell management can be created with which a very precise, sustainable operation of an energy storage cell is possible - the energy storage cell can be precisely charged and discharged.

Optimiert werden können solche Algorithmen dadurch, dass bei der Ermittlung des Ladezustands und/oder des Alterungszustands einer Energiespeicherzelle zumindest eine das thermodynamische Verhalten der Energiespeicherzelle repräsentierende Thermodynamikgröße berücksichtigt wird. Beispielsweise kann die für die Energiespeicherzelle ermittelte Entropie und/oder Enthalpie oder die Änderung zumindest einer dieser beiden Größen berücksichtigt werden. Ebenso ist es denkbar, eine Größe zu berücksichtigen, die die innerhalb der Energiespeicherzelle auftretende Verlustleistung repräsentiert. Beispielsweise durch die Berücksichtigung der Änderung der Entropie lässt sich die Güte besagter Algorithmen steigern und somit ein verbessertes Laden bzw. Entladen von Energiespeicherzellen realisieren. Damit einher geht eine Steigerung der genutzten Speicherkapazität der Energiespeicherzelle und somit der in ihr gespeicherten elektrischen Energie und zudem eine Steigerung der Lebensdauer einer Energiespeicherzelle. Demzufolge kann für einen in einem Fahrzeug verbauten Hochvoltspeicher, der aus einer großen Anzahl von Energiespeicherzellen aufgebaut ist, eine Optimierung der für den Hochvoltspeicher durchgeführten Lade- bzw. Entladevorgänge erzielt werden, was wiederum positive Auswirkungen auf die Lebensdauer des Hochvoltspeichers und die mit einem Hochvoltspeicher im Fahrbetrieb eines Fahrzeugs erzielbare Laufleistung hat.Such algorithms can be optimized by taking into account at least one thermodynamic quantity representing the thermodynamic behavior of the energy storage cell when determining the state of charge and / or the state of aging of an energy storage cell. For example, the entropy and / or enthalpy determined for the energy storage cell or the change of at least one of these two variables can be taken into account. It is also conceivable to take into account a quantity which represents the power loss occurring within the energy storage cell. By taking into account the change in the entropy, for example, the quality of said algorithms can be increased and thus an improved charging or discharging of energy storage cells can be realized. This is accompanied by an increase in the used storage capacity of the energy storage cell and thus the stored electrical energy and also an increase in the life of an energy storage cell. Consequently, for a built-in vehicle high-voltage storage, which is composed of a large number of energy storage cells, an optimization of the high-voltage storage carried out loading or unloading can be achieved, which in turn has a positive impact on the life of the high-voltage storage and with a high-voltage storage in the Driving a vehicle achievable mileage.

Folglich ist das Berücksichtigen von Thermodynamikgrößen bei einem Algorithmus für das Energiespeicherzellenmanagement und somit für das Laden und/oder Entladen einer Energiespeicherzelle von Bedeutung, insbesondere das Berücksichtigen der Änderung ΔS der Entropie S, die beispielsweise durch die Formel ΔS = F ∂ΔE / ∂T beschrieben werden kann, wobei ΔE der Leerlaufspannung der Energiespeicherzelle (OCV) und T der Temperatur der Energiespeicherzelle entspricht und F die Faraday-Konstante darstellt.Consequently, the consideration of thermodynamic quantities in an algorithm for the energy storage cell management and thus for the charging and / or discharging of an energy storage cell of importance, in particular taking into account the change .DELTA.S entropy S, for example, by the formula ΔS = F ∂ΔE / ∂T can be described, wherein .DELTA.E the open-circuit voltage of the energy storage cell (OCV) and T corresponds to the temperature of the energy storage cell and F represents the Faraday constant.

Für das Ermitteln der Änderung ΔS der Entropie S bzw. der Entropie S selbst sind verschiedene Ansätze bekannt. Vielfach basieren diese jedoch auf der Ermittlung der Leerlaufspannung bzw. Gleichgewichtsspannung ΔE einer Energiespeicherzelle unter Variation der Temperatur T der Energiespeicherzelle. Und gerade deshalb sind diese Ansätze weniger geeignet, wenn es um eine fahrzeugbezogene Anwendung geht, also beispielsweise darum, für in einem Fahrzeug angeordnete Energiespeicherzellen, bzw. für einen aus Energiespeicherzellen aufgebauten Hochvoltspeicher, die zum Einsatz kommenden Algorithmen und somit das Laden und/oder Entladen dieser Komponenten durch Berücksichtigung der Änderung ΔS der Entropie S bzw. der Entropie S zu verbessern bzw. zu optimieren. Der Grund ist folgender: für das Ermitteln der Entropie S in Abhängigkeit der Leerlaufspannung bzw. Gleichgewichtsspannung bei verschiedenen Temperaturen ist Voraussetzung, dass für die Energiespeicherzelle bzw. für den Hochvoltspeicher ein eingeschwungener thermischer Zustand vorliegt, der notwendig ist, damit sich die Gleichgewichtsspannung überhaupt einstellen kann. Das bedeutet, dass die Änderung ΔS der Entropie S bzw. die Entropie S nicht während des Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermittelt werden kann, sondern erst nach Abstellen, d. h. außer Betrieb nehmen des Fahrzeugs und auch dann erst nach Einhalten einer definierten Ruhezeit, wobei die Ruhezeit in Abhängigkeit der vorherrschenden Temperatur der Energiespeicherzelle bzw. des Hochvoltspeichers durchaus über eine Stunde betragen kann. Im Anschluss daran wird die Temperatur des Hochvoltspeichers und somit der Energiespeicherzelle variiert, wobei nach jeder Temperaturänderung neuerlich eine Ruhezeit abzuwarten ist, bevor die Änderung ΔS der Entropie S bzw. die Entropie S erneut ermittelt werden kann. Demzufolge sind solche Ansätze sehr zeitaufwändig und somit für eine fahrzeugbezogene Anwendung weniger bis gar nicht geeignet. Hinzu kommt, dass sowohl die Temperatur T, als auch die Leerlaufspannung bzw. Gleichgewichtsspannung ΔE sehr genau ermittelt bzw. gemessen werden müssen, und zwar im Bereich von μV, was auch mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden ist. Insgesamt sind die bekannten Systeme bzw. Verfahren zum Ermitteln einer Thermodynamikgröße, die das thermodynamische Verhalten einer Energiespeichereinheit repräsentiert, noch nicht optimal. Various approaches are known for determining the change ΔS of the entropy S or of the entropy S itself. In many cases, however, these are based on determining the no-load voltage or equilibrium voltage ΔE of an energy storage cell while varying the temperature T of the energy storage cell. And therefore, these approaches are less suitable when it comes to a vehicle-related application, so for example, for arranged in a vehicle energy storage cells, or built up of energy storage cells high-voltage storage, the algorithms used and thus loading and / or unloading of these components by taking into account the change .DELTA.S of the entropy S or the entropy S to improve or optimize. The reason is as follows: for determining the entropy S as a function of the open-circuit voltage or equilibrium voltage at different temperatures, it is a prerequisite that there is a steady-state thermal state for the energy storage cell or for the high-voltage storage which is necessary for the equilibrium voltage to be able to set at all , This means that the change .DELTA.S of the entropy S or the entropy S can not be determined during the driving operation of the vehicle, but only after switching off, ie decommissioning the vehicle and then only after maintaining a defined idle time, wherein the idle time in Depending on the prevailing temperature of the energy storage cell or the high-voltage storage can be well over an hour. Thereafter, the temperature of the high-voltage memory and thus the energy storage cell is varied, after each temperature change again waiting for a rest period before the change ΔS of the entropy S and the entropy S can be determined again. Consequently, such approaches are very time consuming and thus less suitable for a vehicle-related application less. In addition, both the temperature T, and the open circuit voltage or equilibrium voltage .DELTA.E must be very accurately determined or measured, in the range of .mu.V, which is also associated with a considerable effort. Overall, the known systems or methods for determining a thermodynamic quantity, which represents the thermodynamic behavior of an energy storage unit, are not yet optimal.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Ermitteln einer Thermodynamikgröße für zumindest eine in einem Fahrzeug angeordnete Energiespeichereinheit zu schaffen, das jederzeit und unabhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs, und somit auch während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs, ein Ermitteln der Thermodynamikgröße ermöglicht, wobei das Ermitteln der Thermodynamikgröße ohne großen Zeitaufwand möglich sein soll, und die Thermodynamikgröße trotz eines einfachen und unaufwändigen Aufbaus des Systems mit einer hohen Präzision bzw. Güte ermittelbar sein soll. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein entsprechendes Verfahren zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide a system for determining a thermodynamic quantity for at least one energy storage unit arranged in a vehicle, which at any time and independently of the operating state of the vehicle, and thus also during the driving operation of the vehicle, enables a determination of the thermodynamic size. wherein the determination of the thermodynamic size should be possible without great expenditure of time, and the thermodynamic size should be determined despite a simple and inexpensive construction of the system with a high precision or quality. Another object of the present invention is to provide a corresponding method.

Diese Aufgabe wird durch ein System der eingangs genannten Art gelöst, das folgende Komponenten aufweist: zumindest eine in dem Fahrzeug angeordnete Energieeinheit, mit der ein auf die Energiespeichereinheit bezogener Energietransport realisierbar ist, wobei die Energieeinheit dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise als Energiequelle eine der Energiespeichereinheit zuzuführende elektrische Energie bereitzustellen, und/oder zumindest zeitweise als Energiesenke eine von der Energiespeichereinheit bereitgestellte elektrische Energie zu verbrauchen; zumindest eine Einstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, zur Realisierung des Energietransports einen zumindest zeitweise zwischen der Energieeinheit und der Energiespeichereinheit fließenden elektrischen Strom einzustellen; einen der Energiespeichereinheit zugeordneten Temperatursensor, wobei der Temperatursensor dazu ausgebildet ist, ein Temperatursignal bereitzustellen, das eine an oder in der Energiespeichereinheit vorherrschende Temperatur repräsentiert; und zumindest eine Ermittlungseinheit, die dazu ausgebildet ist, zumindest in Abhängigkeit des Temperatursignals die Thermodynamikgröße zu ermitteln und bereitzustellen.This object is achieved by a system of the initially mentioned type which has the following components: at least one energy unit arranged in the vehicle, with which an energy transport related to the energy storage unit can be realized, wherein the energy unit is designed, at least temporarily as an energy source, one of the energy storage unit To provide supplied electrical energy, and / or at least temporarily consume as an energy sink provided by the energy storage unit electrical energy; at least one setting unit, which is designed to set up an electrical current flowing at least temporarily between the energy unit and the energy storage unit in order to realize the energy transport; a temperature sensor associated with the energy storage unit, the temperature sensor configured to provide a temperature signal representing a temperature prevailing at or in the energy storage unit; and at least one determination unit which is designed to determine and provide the thermodynamic quantity at least as a function of the temperature signal.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Thermodynamikgröße für zumindest eine in einem Fahrzeug angeordnete Energiespeichereinheit, wobei die Thermodynamikgröße das thermodynamische Verhalten der Energiespeichereinheit repräsentiert, wobei in dem Fahrzeug ferner zumindest eine Energieeinheit angeordnet ist, mit der ein auf die Energiespeichereinheit bezogener Energietransport realisierbar ist, wobei die Energieeinheit dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise als Energiequelle eine der Energiespeichereinheit zuzuführende elektrische Energie bereitzustellen, und/oder zumindest zeitweise als Energiesenke eine von der Energiespeichereinheit bereitgestellte elektrische Energie zu verbrauchen, und wobei der Energiespeichereinheit ein Temperatursensor zugeordnet ist, wobei der Temperatursensor dazu ausgebildet ist, ein Temperatursignal bereitzustellen, das eine an oder in der Energiespeichereinheit vorherrschende Temperatur repräsentiert, bei dem folgende Schritte ablaufen:

  • – Einstellen eines zumindest zeitweise zwischen der Energieeinheit und der Energiespeichereinheit fließenden elektrischen Stroms,
  • – Bereitstellen des Temperatursignals,
  • – Ermitteln der Thermodynamikgröße zumindest in Abhängigkeit des Temperatursignals, und
  • – Bereitstellen der ermittelten Thermodynamikgröße.
The object is further achieved by a method for determining a thermodynamic quantity for at least one energy storage unit arranged in a vehicle, the thermodynamic quantity representing the thermodynamic behavior of the energy storage unit, wherein at least one energy unit is arranged in the vehicle with which an energy transport related to the energy storage unit can be realized, wherein the energy unit is adapted to provide at least temporarily as an energy source to be supplied to the energy storage unit electrical energy, and / or at least temporarily consume as Energieiesenke provided by the energy storage unit electrical energy, and wherein the energy storage unit is associated with a temperature sensor, wherein the Temperature sensor is adapted to provide a temperature signal representing a prevailing at or in the energy storage unit temperature, in the follow Steps to take:
  • Setting an electric current flowing at least temporarily between the energy unit and the energy storage unit,
  • Providing the temperature signal,
  • - Determining the thermodynamic size at least in dependence on the temperature signal, and
  • - Provide the determined thermodynamic size.

Bevor im Folgenden auf den erfindungsgemäßen Ansatz näher eingegangen wird, soll hier vorangeschickt werden, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen System bzw. Verfahren um ein solches handelt, mit dem allgemein eine Thermodynamikgröße ermittelt werden kann, die das thermodynamische Verhalten einer Energiespeichereinheit repräsentiert. Aus Gründen der Veranschaulichung erfolgen die nachfolgenden Ausführungen anhand eines konkreten Beispiels für eine Thermodynamikgröße, nämlich anhand der Entropie bzw. der Änderung der Entropie. Dies soll keine einschränkende Wirkung auf die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Ansatzes haben. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems bzw. Verfahrens soll es auch möglich sein, andere Thermodynamikgrößen ermitteln zu können. So kann beispielsweise ergänzend oder alternativ auch die in einer Energiespeicherzelle auftretende Verlustleistung ermittelt werden. Before discussing the inventive approach in more detail below, it should be preceded here that the system or method according to the invention is one with which a thermodynamic variable representing the thermodynamic behavior of an energy storage unit can generally be determined. For the purpose of illustration, the following statements are made on the basis of a concrete example of a thermodynamic quantity, namely on the basis of the entropy or the change in the entropy. This is not intended to have a limiting effect on the applicability of the inventive approach. With the aid of the system or method according to the invention it should also be possible to be able to determine other thermodynamic quantities. Thus, for example, additionally or alternatively, the power loss occurring in an energy storage cell can be determined.

Außerdem sollen die vorstehenden, unter Bezugnahme auf eine Energiespeicherzelle gemachten Ausführungen, sowie entsprechende nachfolgende Ausführungen keine einschränkende Wirkung haben. Bei dem erfindungsgemäßen System bzw. Verfahren handelt es sich um ein solches, mit dem eine Thermodynamikgröße für eine in einem Fahrzeug angeordnete Energiespeichereinheit ermittelt wird. In entsprechender Weise soll es mit dem erfindungsgemäßem Ansatz auch möglich sein, für eine Einheit, in der Energiespeicherzellen verbaut bzw. enthalten sind, eine Thermodynamikgröße bereitstellen zu können, so zum Beispiel für ein Energiespeichermodul oder für einen Hochvoltspeicher.In addition, the foregoing, made with reference to an energy storage cell embodiments, as well as corresponding subsequent embodiments are not intended to have a limiting effect. The system or method according to the invention is one with which a thermodynamic quantity for an energy storage unit arranged in a vehicle is determined. In a corresponding manner, it should also be possible with the inventive approach to be able to provide a thermodynamic quantity for a unit in which energy storage cells are installed or contained, for example for an energy storage module or for a high-voltage storage.

Dem erfindungsgemäßen System bzw. Verfahren liegt folgender Ansatz zugrunde: Anstelle die Thermodynamikgröße bzw. die Änderung der Thermodynamikgröße, konkret die Entropie S bzw. die Änderung ΔS der Entropie S (differentielle Entropie) in Abhängigkeit von Werten für die Leerlaufspannung bzw. Gleichgewichtsspannung ΔE zu ermitteln, die sich aufgrund von Temperaturvariationen der gesamten Energiespeichereinheit ergeben bzw. einstellen, wird erfindungsgemäß ein zwischen einer Energieeinheit und der Energiespeichereinheit fließender elektrischer Strom eingestellt. Je nachdem, ob es sich bei der Energieeinheit um eine Energiequelle oder um eine Energiesenke handelt oder die Energieeinheit als Energiequelle oder als Energiesenke betrieben wird, wird der Energiespeichereinheit elektrischer Strom und somit elektrische Energie zugeführt oder aber dieser entnommen. Bevorzugt soll es sich bei der Energieeinheit um eine Energiequelle handeln bzw. soll diese als Energiequelle betrieben werden, was jedoch keine einschränkende Wirkung haben soll. Durch das Zuführen oder Abführen eines elektrischen Stroms und somit von elektrischer Energie läuft im Inneren der Energiespeichereinheit eine chemische Reaktion ab, was zu einem korrelierten Wärmestrom führt, der wiederum innerhalb der Energiespeichereinheit eine Temperaturänderung ΔT bewirkt. Die sich für bzw. in der Energiespeichereinheit einstellende Temperatur bzw. Temperaturänderung wird mittels eines der Energiespeichereinheit zugeordneten Temperatursensors erfasst. Somit kann in Abhängigkeit dieser Temperatur bzw. Temperaturänderung die Änderung ΔS der Entropie S bzw. die Entropie S ermittelt werden kann, beispielsweise unter entsprechender Anwendung der eingangs erwähnten Gleichung.The system or method according to the invention is based on the following approach: Instead of determining the thermodynamic quantity or the change in the thermodynamic quantity, specifically the entropy S or the change ΔS of the entropy S (differential entropy) as a function of values for the no-load voltage or equilibrium voltage ΔE which result due to temperature variations of the entire energy storage unit or set, according to the invention set between a power unit and the energy storage unit electric current. Depending on whether the energy unit is an energy source or an energy sink or the energy unit is operated as an energy source or as an energy sink, the energy storage unit is supplied with electric power and thus with or taken from electrical energy. Preferably, the energy unit should be an energy source or should it be operated as an energy source, but this should not have any limiting effect. By supplying or removing an electric current and thus electrical energy, a chemical reaction takes place in the interior of the energy storage unit, which leads to a correlated heat flow, which in turn causes a temperature change ΔT within the energy storage unit. The temperature or temperature change occurring for or in the energy storage unit is detected by means of a temperature sensor assigned to the energy storage unit. Thus, as a function of this temperature or temperature change, the change .DELTA.S of the entropy S or the entropy S can be determined, for example, with appropriate application of the above-mentioned equation.

Bei dem erfindungsgemäßen Ansatz muss demzufolge nicht abgewartet werden, dass bzw. bis sich für die Energiespeichereinheit, also beispielsweise für den Hochvoltspeicher ein eingeschwungener thermischer Zustand einstellt. Dies bedeutet, dass die Änderung ΔS der Entropie S bzw. die Entropie S auch während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs ermittelt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen System bzw. Verfahren ist es somit jederzeit und unabhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs möglich, also auch während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs, eine Thermodynamikgröße zu ermitteln.Accordingly, in the approach according to the invention, it is not necessary to wait until or until the energy storage unit, that is to say for example the high-voltage accumulator, establishes a steady-state thermal state. This means that the change ΔS of the entropy S or the entropy S can also be determined during the driving operation of the vehicle. With the system or method according to the invention, it is therefore possible at any time and independently of the operating state of the vehicle, ie also during the driving operation of the vehicle, to determine a thermodynamic quantity.

Die obengenannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.The above object is therefore completely solved.

Vorteilhafterweise ist die Einstelleinheit dazu ausgebildet, den elektrischen Strom derart einzustellen, dass er einen Zeitverlauf mit sich ändernden Stromwerten aufweist. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der für das Ermitteln der Thermodynamikgröße verwendete elektrische Strom mit einem Attribut versehen ist und somit eine Eigenschaft aufweist, die wiedererkennbar und somit auffindbar ist. Dies ermöglicht das Bereitstellen eines eindeutigen und zuverlässigen Temperatursignals und letztlich ein zuverlässiges Ermitteln der Thermodynamikgröße. Die Thermodynamikgröße kann trotz bzw. unabhängig von den in der Energiespeichereinheit vorliegenden Temperaturverhältnissen, die von dem gewöhnlichen Betrieb der Energiespeichereinheit herrühren, bzw. die durch Einflüsse der Umgebung bewirkt werden, in der die Energiespeichereinheit betrieben wird, ermittelt werden.Advantageously, the adjustment unit is designed to adjust the electric current such that it has a time characteristic with changing current values. This measure has the advantage that the electric current used for determining the thermodynamic quantity is provided with an attribute and thus has a property that is recognizable and thus discoverable. This makes it possible to provide a clear and reliable temperature signal and ultimately reliable determination of the thermodynamic size. The thermodynamic quantity can be determined despite or independently of the temperature conditions present in the energy storage unit, which result from the usual operation of the energy storage unit, or which are caused by influences of the environment in which the energy storage unit is operated.

Dies soll nochmals für den konkreten Fall verdeutlicht werden, bei dem es sich bei der Energiespeichereinheit um eine Energiespeicherzelle handelt, die in einem Hochvoltspeicher enthalten ist, der wiederum in einem Fahrzeug angeordnet ist, wobei über den Hochvoltspeicher eine elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt wird, um an den angetriebenen Rädern eines Fahrzeugs ein Vortriebsmoment zu erzeugen.This will be clarified once again for the specific case in which the energy storage unit is an energy storage cell which is contained in a high-voltage accumulator, which in turn is arranged in a vehicle, wherein an electric machine is supplied with electrical energy via the high-voltage accumulator, to generate a propulsion torque on the driven wheels of a vehicle.

Bei dem elektrischen Strom, der dem Hochvoltspeicher entnommen und somit von den einzelnen Energiespeicherzellen stammt, handelt es sich um einen Gleichstrom. Entsprechendes gilt auch für denjenigen elektrischen Strom, der in einem Rekuperationsbetrieb dem Hochvoltspeicher ausgehend von der elektrischen Maschine zugeführt wird. In beiden Fällen führt der zwischen dem Hochvoltspeicher bzw. den Energiespeicherzellen einerseits und der elektrischen Maschine andererseits fließende Strom, und somit der damit einhergehende Energietransport, zu einer Erwärmung innerhalb der Energiespeicherzellen, konkret in dem in ihnen jeweils enthaltenen Elektrodenmaterial. Die Energiespeicherzellen bzw. das Elektrodenmaterial weisen eine betriebsbedingte, für gewöhnlich hohe Temperatur auf, die sich aufgrund unterschiedlicher Betriebs- bzw. Lastzustände der elektrischen Maschine allerdings sehr langsam verändert. Ebenso wird die Temperatur des Hochvoltspeichers durch die Umgebungstemperatur beeinflusst, in der das Fahrzeug betrieben wird, wobei sich hierdurch die Temperatur der Energiespeicherzellen bzw. des Elektrodenmaterials ebenfalls sehr langsam verändert. Wird nun von der Einstelleinheit ein zwischen dem Hochvoltspeicher bzw. den Energiespeicherzellen einerseits und der elektrischen Maschine andererseits fließender elektrischer Strom eingestellt, der einen Zeitverlauf aufweist, bei dem sich die Stromwerte dieses elektrischen Stroms in einer Form ändern, die sich deutlich von dem zeitlichen Verhalten unterscheiden, das der elektrische Strom aufweist, der bei einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs dem Hochvoltspeicher und somit den Energiespeicherzellen entnommen bzw. zugeführt wird, so kann die Temperaturänderung, die auf den von der Einstelleinheit eingestellten elektrischen Strom zurückzuführen ist, eindeutig erkannt und für die Ermittlung der Thermodynamikgröße ausgewertet werden. Ein eindeutiges und zuverlässiges Erkennen der auf den eingestellten elektrischen Strom zurückzuführenden bzw. bewirkten bzw. induzierten Temperaturänderung ist auch deshalb wichtig, weil diese Temperaturänderung im Vergleich zu dem Temperaturniveau sehr klein ist, das sich für gewöhnlich beim Betrieb des Hochvoltspeichers in den Energiespeicherzellen einstellt. Durch diese Maßnahme wird quasi eine „Codierung” erreicht, die ein Ermitteln der Thermodynamikgröße mit hoher Präzision bzw. Güte ermöglicht.The electrical current taken from the high-voltage storage and thus derived from the individual energy storage cells, it is around a direct current. The same applies to those electrical current which is supplied in a recuperation to the high-voltage storage, starting from the electric machine. In both cases, the current flowing between the high-voltage accumulator or the energy storage cells, on the one hand, and the electrical machine, and thus the associated energy transport, leads to heating within the energy storage cells, specifically in the electrode material contained in each of them. The energy storage cells or the electrode material have an operational, usually high temperature, which, however, changes very slowly due to different operating or load conditions of the electric machine. Likewise, the temperature of the high-voltage accumulator is influenced by the ambient temperature in which the vehicle is operated, whereby the temperature of the energy storage cells or the electrode material also changes very slowly. If the adjusting unit then sets an electric current flowing between the high-voltage accumulator or the energy storage cells on the one hand and the electrical machine on the other hand, which has a time characteristic in which the current values of this electrical current change in a form that differs markedly from the temporal behavior having the electric current taken from the high-voltage storage and hence the energy storage cells during a driving operation of the vehicle, the temperature change attributable to the electric current set by the setting unit can be clearly recognized and used to determine the thermodynamic quantity be evaluated. An unambiguous and reliable detection of the temperature change due to the adjusted electric current is also important because this temperature change is very small compared to the temperature level that usually occurs in the energy storage cells during operation of the high-voltage storage. By this measure, a quasi "coding" is achieved, which allows a determination of the thermodynamic size with high precision or quality.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der vorstehenden Maßnahme besteht darin, dass der elektrische Strom einen periodischen Zeitverlauf aufweist. Die Einstelleinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen elektrischen Strom einzustellen, der einen periodischen Zeitverlauf aufweist, d. h. es handelt sich um einen periodischen elektrischen Strom, der eine definierte Stromfrequenz aufweist. Vorzugsweise soll es sich um einen sinusförmigen elektrischen Strom handeln. In diesem Fall ist eine eindeutige Stromfrequenz gegeben. Es ist aber auch denkbar, dass der elektrische Strom einen dreieckförmigen oder rechteckförmigen periodischen Zeitverlauf aufweist. In diesem Fall kann als Stromfrequenz die Grundfrequenz eines solchen Stroms angesehen werden. Dadurch dass der durch die Einstelleinheit eingestellte elektrische Strom eine definierte Stromfrequenz aufweist, weist der damit korrelierte, in der jeweiligen Energiespeicherzelle bewirkte Wärmestrom und somit die dadurch verursachte Änderung der Temperatur eine der Stromfrequenz entsprechende Frequenz auf. Folglich wird diejenige Größe, nämlich die Temperatur, die für das Ermitteln der Thermodynamikgröße zunächst zu messen bzw. ermitteln ist, mit einer Frequenz, nämlich mit der Stromfrequenz angeregt. Die Thermodynamikgröße wird folglich in einer Art und Weise ermittelt, wie sie von sogenannten Lock-in Verstärkern her bekannt ist. Insgesamt ist es möglich, sehr kleine Signale exakt, d. h. mit hoher Präzision und Güte zu ermitteln.A particularly preferred development of the above measure is that the electric current has a periodic time course. The adjustment unit is preferably designed to set an electric current having a periodic time course, i. H. It is a periodic electric current having a defined current frequency. Preferably, it should be a sinusoidal electric current. In this case, a unique power frequency is given. But it is also conceivable that the electric current has a triangular or rectangular periodic time course. In this case, the fundamental frequency of such a current can be regarded as the current frequency. Because the electrical current set by the setting unit has a defined current frequency, the heat flow correlated therewith, which is brought about in the respective energy storage cell and thus the change in temperature caused thereby, has a frequency corresponding to the current frequency. Consequently, that quantity, namely the temperature which is initially to be measured or determined for determining the thermodynamic quantity, is excited at a frequency, namely at the current frequency. The thermodynamic size is thus determined in a manner known from so-called lock-in amplifiers. Overall, it is possible to accurately measure very small signals, ie. H. to determine with high precision and quality.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme ist der periodische Zeitverlauf durch eine Stromfrequenz charakterisiert, die derart gewählt ist, dass eine sich dadurch ergebende Stromperiodendauer signifikant kleiner ist als ein Zeitwert, der eine für die Energiespeichereinheit ablaufende Temperaturänderung charakterisiert. Bei geeigneter Wahl der Stromfrequenz kann die Temperaturänderung, die sich aufgrund des Betriebs der Energiespeichereinheit oder aufgrund der Umgebungseinflüsse ergibt, gegenüber denjenigen Temperaturänderungen, die von dem elektrischen Strom herrühren, als im Wesentlichen stationär angesehen werden. Dadurch ist ein zuverlässiges und somit präzises Ermitteln der Thermodynamikgröße möglich.In a further advantageous embodiment of the aforementioned measure, the periodic time characteristic is characterized by a current frequency which is chosen such that a resulting current period duration is significantly smaller than a time value which characterizes a temperature change taking place for the energy storage unit. With a suitable choice of the current frequency, the temperature change resulting from the operation of the energy storage unit or due to environmental influences may be considered substantially stationary from those temperature changes resulting from the electric current. This makes a reliable and thus precise determination of the thermodynamic size possible.

Wie bereits obenstehend angedeutet, soll es sich bei einer bevorzugten Anwendung bzw. Ausgestaltung bei der Energiespeichereinheit um eine Energiespeicherzelle handeln, die in einem Hochvoltspeicher enthalten ist, der in dem Fahrzeug angeordnet ist. In diesem Fall soll das Fahrzeug eine elektrische Maschine aufweisen, die dazu ausgebildet ist, angetriebene Räder des Fahrzeugs anzutreiben. Zu diesem Zweck wird der elektrischen Maschine ausgehend von dem Hochvoltspeicher ein elektrischer Fahrstrom zugeführt, der einen Vortrieb des Fahrzeugs bewirkt – die elektrische Maschine wird motorisch betrieben. In bestimmten Fahrsituationen, beispielsweise bei einer Bergabfahrt, kann die elektrische Maschine generatorisch betrieben werden, wodurch das Fahrzeug abgebremst werden kann. Bei solch einem Rekuperationsbetrieb erzeugt die elektrische Maschine einen Rekuperationsstrom, mit dem der Hochvoltspeicher geladen werden kann. In diesem Fall liegt besagter Zeitwert in der Größenordnung von mehreren Sekunden bis Minuten. Insofern kommt für den durch die Einstelleinheit einzustellenden Strom eine Stromfrequenz beispielsweise ab 100 Hz in Betracht. Folglich sind sowohl die durch den Betrieb des Hochvoltspeichers bzw. der Energiespeicherzellen bewirkten Temperaturänderungen als auch die durch die Umgebungseinflüsse bewirkten Temperaturänderungen, bezogen auf die Stromperiodendauer, nicht signifikant.As already indicated above, in a preferred application or embodiment, the energy storage unit should be an energy storage cell which is contained in a high-voltage storage device which is arranged in the vehicle. In this case, the vehicle should have an electric machine that is designed to drive driven wheels of the vehicle. For this purpose, the electrical machine is supplied from the high-voltage storage an electrical traction current, which causes a propulsion of the vehicle - the electric machine is operated by a motor. In certain driving situations, such as downhill, the electric machine can be operated as a generator, whereby the vehicle can be braked. In such a recuperation operation, the electric machine generates a recuperation current with which the high-voltage storage can be charged. In this case, said time value is on the order of several seconds to minutes. In this respect, a current frequency, for example, from 100 Hz is considered for the current to be set by the setting unit. Consequently, both caused by the operation of the high-voltage memory and the energy storage cells temperature changes as well as caused by the environmental influences Temperature changes, based on the current period duration, not significant.

Eine üblicherweise zum Aufbau eines Hochvoltspeichers verwendete Energiespeicherzelle weist ein Gehäuse auf, das einen Innenraum umschließt, der für die Aufnahme eines für das Speichern elektrischer Energie ausgebildeten Elektrodenmaterials ausgebildet ist. Vorzugsweise soll es sich um eine Energiespeicherzelle handeln, die als Li-Ionen Speicherzelle ausgeführt ist und die beispielsweise ein prismatisch ausgebildetes Gehäuse aufweist. Wie bereits ausgeführt, soll durch den Temperatursensor ein Temperatursignal bereitgestellt werden, das eine an oder in der Energiespeicherzelle vorherrschende Temperatur repräsentiert. Hierfür ist eine entsprechende Anordnung des Temperatursensors in Bezug auf die Energiespeicherzelle vorzusehen. In einer ersten Ausgestaltung kann der Temperatursensor außen an der Energiespeicherzelle, d. h. auf deren Gehäuse angeordnet sein. In diesem Fall ist eine unaufwändige Anbringung bzw. Montage des Temperatursensors möglich. In einer bevorzugten zweiten Ausgestaltung ist der Temperatursensor im Innenraum der Energiespeicherzelle angeordnet. Im Vergleich zu der ersten Ausgestaltung ist hier die sensorisch erfasste Temperatur aussagekräftiger, da der Sensor im Inneren der Energiespeicherzelle und somit sehr viel näher und direkter dort angeordnet ist, wo die Wärme entsteht. Bei dieser zweiten Ausgestaltung sind verschiedene Alternativen für die Anordnung des Temperatursensors denkbar. In einer ersten Alternative kann der Temperatursensor an einer Innenwand und somit in unmittelbarer Nähe zum Elektrodenmaterial angeordnet sein. In einer zweiten Alternative kann er mit Berührkontakt, auf dem Elektrodenmaterial aufliegend angeordnet sein. In einer dritten, besonders bevorzugten Alternative kann der Temperatursensor innerhalb des Elektrodenmaterials angeordnet sein. Bei dieser Alternative kann die in der Energiespeicherzelle vorherrschende Temperatur am genauesten erfasst werden. Der Temperatursensor ist direkt dort angeordnet, wo die elektrochemische Reaktion stattfindet, für den Sensor ist die beste thermische Kopplung gegeben. Dadurch kann die Temperatur besonders genau erfasst werden, vor allem auch deshalb, weil durch die ausgezeichnete thermische Kopplung Änderungen in der Temperatur besonders gut erfasst werden können.An energy storage cell commonly used for constructing a high-voltage storage device has a housing which encloses an inner space, which is designed to receive an electrode material designed for storing electrical energy. Preferably, it should be an energy storage cell, which is designed as a Li-ion storage cell and having, for example, a prismatic housing formed. As already stated, a temperature signal is to be provided by the temperature sensor, which represents a prevailing at or in the energy storage cell temperature. For this purpose, a corresponding arrangement of the temperature sensor with respect to the energy storage cell is provided. In a first embodiment, the temperature sensor outside the energy storage cell, d. H. be arranged on the housing. In this case, an unobtrusive mounting or mounting of the temperature sensor is possible. In a preferred second embodiment, the temperature sensor is arranged in the interior of the energy storage cell. Compared to the first embodiment, the sensory temperature is more meaningful here, since the sensor is arranged inside the energy storage cell and thus much closer and more directly where the heat is generated. In this second embodiment, various alternatives for the arrangement of the temperature sensor are conceivable. In a first alternative, the temperature sensor can be arranged on an inner wall and thus in the immediate vicinity of the electrode material. In a second alternative, it may be arranged with contact contact, resting on the electrode material. In a third, particularly preferred alternative, the temperature sensor can be arranged within the electrode material. In this alternative, the temperature prevailing in the energy storage cell can be detected most accurately. The temperature sensor is located directly where the electrochemical reaction takes place, the sensor is given the best thermal coupling. As a result, the temperature can be detected very accurately, especially because the excellent thermal coupling changes particularly well in the temperature can be detected.

Wie bereits ausgeführt, kann ein Hochvoltspeicher eine Vielzahl von Energiespeicherzellen enthalten. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn jeder Energiespeicherzelle funktionell zumindest eine Energieeinheit und eine Einstelleinheit zugeordnet sind. Durch diese individuelle Zuordnung sowohl der Energieeinheit als auch der Einstelleinheit zu einer Energiespeicherzelle kann für jede Energiespeicherzelle individuell ein Strom eingestellt werden. Dadurch kann für jede der in einem Hochvoltspeicher enthaltenen Energiespeicherzellen individuell eine Thermodynamikgröße ermittelt werden. Die Ausführungsform, die dieser Maßnahme zugrunde liegt, hat den Vorteil, dass für jede Energiespeicherzelle individuell ein elektrischer Messstrom eingestellt werden kann, und zwar unabhängig von dem Fahrbetrieb, in dem sich das Fahrzeug befindet, d. h. unabhängig von einem gegebenenfalls fließenden Fahrstrom oder Rekuperationsstrom. Der Messstrom kann zusätzlich zu dem Fahrstrom oder dem Rekuperationsstrom fließen. Der Messstrom kann dem Fahrstrom oder Rekuperationsstrom aufgeschaltet bzw. diesem überlagert werden. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Messstrom um einen Wechselstrom, während es sich bei dem Fahrstrom oder Rekuperationsstrom um einen Gleichstrom handelt. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass ein Fahrstrom oder ein Rekuperationsstrom fließen muss, d. h. der Messstrom kann auch eigenständig eingestellt werden, ohne dass gleichzeitig ein Fahrstrom oder ein Rekuperationsstrom fließt.As already stated, a high-voltage memory may contain a large number of energy storage cells. In this case, it is particularly advantageous if each energy storage cell is functionally associated with at least one energy unit and one setting unit. As a result of this individual assignment of both the energy unit and the setting unit to an energy storage cell, a current can be set individually for each energy storage cell. As a result, a thermodynamic variable can be determined individually for each of the energy storage cells contained in a high-voltage storage. The embodiment on which this measure is based has the advantage that for each energy storage cell, an electrical measuring current can be adjusted individually, independently of the driving operation in which the vehicle is located, ie. H. independent of a possibly flowing traction current or recuperation current. The measuring current can flow in addition to the traction current or the recuperation current. The measuring current can be connected to the traction current or recuperation current or superimposed on it. As already mentioned, the measuring current is an alternating current, while the traction current or recuperation current is a direct current. It is not absolutely necessary that a traction current or a recuperation current must flow, ie. H. the measuring current can also be adjusted independently without a traction current or a recuperation current flowing at the same time.

Vorzugsweise ist der Energiespeicherzelle eine einzige Energieeinheit zugeordnet, bei der es sich entweder um eine Energiequelle oder um eine Energiesenke handelt oder die zeitweise als Energiequelle oder als Energiesenke betrieben werden kann. Bevorzugt handelt es sich um eine Energiequelle, dadurch kann verhindert werden, dass durch das Ermitteln der Thermodynamikgröße der Energiespeicherzelle unnötig in ihr gespeicherte elektrische Energie entnommen wird.Preferably, the energy storage cell is associated with a single energy unit, which is either an energy source or an energy sink, or which can be temporarily operated as an energy source or as an energy sink. Preferably, it is an energy source, thereby can be prevented that is unnecessarily removed by the determination of the thermodynamic size of the energy storage cell in their stored electrical energy.

In einer Energiespeicherzelle ist elektrische Energie in Form von elektrischer Ladung gespeichert. Demzufolge kann ein Energietransport zwischen der Energiespeicherzelle und der Energieeinheit, und zwar sowohl in die eine als auch in die andere Richtung, durch einen zwischen diesen beiden Komponenten fließenden elektrischen Strom erfolgen. Dies bedeutet, dass die Energiequelle als Stromquelle und die Energiesenke als Stromsenke ausgebildet sein kann. Demzufolge kann die Energieeinheit als eine Stromquelle ausgeführt sein, ausgehend von der ein elektrischer Strom hin zu der Energiespeicherzelle fließt und der Energiespeicherzelle elektrische Energie zugeführt wird. Die Energieeinheit kann aber auch als eine Stromsenke ausgeführt sein, zu der, ausgehend von der Energiespeicherzelle ein elektrischer Strom fließt, und in der somit von der Energiespeicherzelle bereitgestellte elektrische Energie verbraucht wird. Es ist aber auch denkbar, dass die Energieeinheit derart ausgeführt ist, dass diese je nach Anforderung, zeitweise als Stromquelle und zeitweise als Stromsenke betrieben werden kann.In an energy storage cell, electrical energy is stored in the form of electrical charge. As a result, energy transport between the energy storage cell and the energy unit, both in one direction and the other, can be achieved by an electric current flowing between these two components. This means that the energy source can be designed as a current source and the energy sink as a current sink. Accordingly, the power unit may be implemented as a power source, from which an electric current flows to the energy storage cell and the energy storage cell is supplied with electrical energy. However, the energy unit can also be designed as a current sink to which, starting from the energy storage cell, an electric current flows, and is consumed in the thus provided by the energy storage cell electrical energy. However, it is also conceivable that the energy unit is designed such that it can be operated as a power source and temporarily as a current sink, depending on the requirements, at times.

Vorteilhafterweise sind die Energieeinheit und die Einstelleinheit der Energiespeicherzelle nicht nur funktionell, sondern auch baulich zugeordnet. Bei dieser Ausgestaltung ist jeder Energiespeicherzelle sowohl eine eigene Energieeinheit als auch eine eigene Einstelleinheit zugeordnet, die sich in räumlicher Nähe zu der Energiespeicherzelle befinden. Dies kann bedeuten, dass beide Einheiten außerhalb der Energiespeicherzelle in deren Nähe, insbesondere in unmittelbarer Nähe angeordnet sind. So können beispielsweise für die zu einem Energiespeichermodul zusammengefassten Energiespeicherzellen die jeweils vorhandenen Energieeinheiten und Einstelleinheiten in einer Kontaktierungseinheit integriert sein, mittels derer die zu dem Energiespeichermodul gehörenden Energiespeicherzellen untereinander elektrisch kontaktiert sind. Alternativ können die Energieeinheit und die Einstelleinheit auch im Innenraum der zugehörigen Energiespeicherzelle angeordnet sein.Advantageously, the energy unit and the setting unit of the energy storage cell are not only functionally but also structurally associated. at In this refinement, each energy storage cell is assigned both its own energy unit and its own setting unit, which are located in spatial proximity to the energy storage cell. This can mean that both units are arranged outside the energy storage cell in their vicinity, in particular in the immediate vicinity. Thus, for example, for the energy storage cells combined to form an energy storage module, the respectively existing energy units and setting units can be integrated in a contacting unit, by means of which the energy storage cells belonging to the energy storage module are electrically connected to one another. Alternatively, the energy unit and the setting unit can also be arranged in the interior of the associated energy storage cell.

In entsprechender Weise kann auch jeder Energiespeicherzelle eine Ermittlungseinheit funktionell oder auch baulich zugeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Ermittlungseinheit funktionell einer in dem Hochvoltspeicher enthaltenen übergeordneten Überwachungseinheit und/oder Steuerungseinheit zugeordnet und somit in dieser integriert ist. Bei der Überwachungseinheit kann es sich beispielsweise um eine sogenannte CSC-Einheit handeln (Cell-Supervision-Circuit-Einheit), mit der für eine Vielzahl von Energiespeicherzellen, die vorzugsweise zu einem Energiespeichermodul angeordnet sind, individuell die jeweilige Zellenspannung und/oder die jeweilige Zellentemperatur und/oder jeweils eine Hardwareprüfung durchgeführt werden kann und/oder die Energiespeicherzellen hinsichtlich ihres jeweiligen Ladungszustands untereinander symmetriert werden können. Bei der Steuerungseinheit kann es sich um eine sogenannte SME-Einheit handeln (Speicher-Management-Elektronik-Einheit), die dazu ausgebildet ist, für den Hochvoltspeicher als solchen Sicherheits- und Überwachungsfunktionen für unterschiedliche in dem Hochvoltspeicher enthaltene Komponenten, wie beispielsweise die Energiespeicherzellen und/oder Schütze und/oder Sensoren, durchzuführen und/oder Hochvoltsicherheitsfunktionen und/oder Berechnungen des Ladezustands (SoC) für einzelne Energiespeicherzellen oder den Hochvoltspeicher als solchen und/oder Diagnosefunktionen durchzuführen.In a corresponding manner, each energy storage cell can also be functionally or structurally assigned to a determination unit. However, it is also conceivable that the determination unit is functionally assigned to a superordinate monitoring unit and / or control unit contained in the high-voltage memory and is thus integrated in this. The monitoring unit may, for example, be a so-called CSC unit (cell supervision circuit unit), with which the respective cell voltage and / or the respective cell temperature are individually determined for a plurality of energy storage cells, which are preferably arranged to form an energy storage module and / or in each case a hardware test can be carried out and / or the energy storage cells can be balanced with respect to their respective state of charge. The control unit may be a so-called SME unit (memory management electronics unit), which is designed for the high-voltage memory as such safety and monitoring functions for different components contained in the high-voltage memory, such as the energy storage cells and / or contactors and / or sensors to perform and / or perform high-voltage safety functions and / or state of charge (SoC) calculations for individual energy storage cells or the high-voltage storage as such and / or diagnostic functions.

Für den Fall, dass einer Energiespeicherzelle jeweils individuell eine Energieeinheit und eine Einstelleinheit und gegebenenfalls noch eine Ermittlungseinheit zugeordnet sind, können die zugeordneten Komponenten zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sein, die entweder an der Energiespeicherzelle oder in deren Innenraum angeordnet ist.In the event that an energy storage cell is individually assigned an energy unit and an adjustment unit and possibly also a determination unit, the associated components can be combined to form a structural unit which is arranged either on the energy storage cell or in its interior.

Wie bereits ausgeführt, soll das Fahrzeug eine elektrische Maschine aufweisen, die dazu ausgebildet ist, angetriebene Räder des Fahrzeugs anzutreiben. Hierzu ist die elektrische Maschine während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs über einen durch eine Ansteuereinheit ansteuerbaren Wechselrichter mit dem Hochvoltspeicher derart verbindbar, dass zwischen der elektrischen Maschine und dem Hochvoltspeicher ein elektrischer Strom fließen kann, wobei die Einstelleinheit dazu ausgebildet ist, diesen elektrischen Strom dergestalt einzustellen, dass er einen Wechselstromanteil enthält bzw. aufweist. Bei dieser Maßnahme kann die Einstelleinheit derart ausgebildet sein, dass die von der Ansteuereinheit erzeugten und dem Wechselrichter zum Einstellen eines Fahrstroms zugeführten Ansteuersignale, derart modifiziert werden, dass der elektrische Strom, der von dem Hochvoltspeicher zu der elektrischen Maschine fließt, nicht allein einen dem Fahrstrom entsprechenden Gleichstromanteil aufweist, sondern zusätzlich einen dem Messstrom entsprechenden Wechselstromanteil. Entsprechendes kann auch für einen Rekuperationsstrom vorgenommen werden. Bei dieser Maßnahme entspricht die elektrische Maschine der Energieeinheit, wobei in diesem Fall die Besonderheit besteht, dass es sich bei der elektrischen Maschine um eine bauliche Einheit handelt, die mit Blick auf den Energietransport beide Funktionalitäten erfüllen kann, beispielsweise in Abhängigkeit des Fahrbetriebs des Fahrzeugs. Zum einen die Funktionalität einer Energiesenke und somit Stromsenke, beispielsweise dann, wenn der elektrischen Maschine ausgehend von dem Hochvoltspeicher ein elektrischer Fahrstrom zugeführt wird, um einen Vortrieb des Fahrzeugs zu bewirken. Und zum anderen die Funktionalität einer Energiequelle und somit Stromquelle, beispielsweise im Rekuperationsbetrieb, wenn ausgehend von der elektrischen Maschine dem Hochvoltspeicher ein Rekuperationsstrom zugeführt wird. Wird das Einstellen des Stroms dann vorgenommen, wenn die elektrische Maschine motorisch betrieben wird, d. h. wenn ihr ein Fahrstrom zugeführt wird, dann hat dies den Vorteil, dass quasi zu beliebigen Zeitpunkten die Thermodynamikgröße ermittelt und bereitgestellt werden kann, weil die elektrische Maschine mehrheitlich motorisch betrieben wird. Wird dagegen das Einstellen des Stroms dann vorgenommen, wenn die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird, d. h. wenn sie einen Rekuperationsstrom bereitstellt, dann hat dies den Vorteil, dass durch das Ermitteln der Thermodynamikgröße dem Hochvoltspeicher nicht unnötig in ihm gespeicherte elektrische Energie entnommen wird. Der elektrische Messstrom fließt zusätzlich zu dem elektrischen Fahrstrom oder zu einem gegebenenfalls fließenden elektrischen Rekuperationsstrom. Der Messstrom wird dem Fahrstrom oder Rekuperationsstrom aufgeschaltet bzw. diesem überlagert. Auch bei dieser Maßnahme ist nicht zwingend erforderlich, dass ein Fahrstrom fließen muss, d. h. der Messstrom kann auch eigenständig eingestellt werden, ohne dass gleichzeitig ein Fahrstrom fließt.As already stated, the vehicle should have an electric machine which is designed to drive driven wheels of the vehicle. For this purpose, the electric machine during driving operation of the vehicle via a controllable by a drive unit inverter with the high-voltage storage is connected such that between the electric machine and the high-voltage accumulator, an electric current can flow, wherein the setting unit is adapted to adjust this electric current such, that it contains or has an alternating current component. In this measure, the setting unit may be configured such that the drive signals generated by the drive unit and supplied to the inverter for setting a drive current are modified such that the electric current flowing from the high-voltage storage to the electric machine does not alone provide the drive current corresponding DC component, but additionally an alternating current component corresponding to the measuring current. The same can also be done for a recuperation stream. In this measure, the electric machine corresponds to the energy unit, in which case there is the special feature that the electric machine is a structural unit that can fulfill both functionalities with regard to the energy transport, for example as a function of the driving operation of the vehicle. On the one hand, the functionality of an energy sink and thus current sink, for example, when the electric machine, starting from the high-voltage storage an electrical traction current is supplied to effect propulsion of the vehicle. And on the other hand, the functionality of a power source and thus power source, for example, in recuperation, when starting from the electric machine the high-voltage storage a recuperation is supplied. If the adjustment of the current is made when the electric machine is operated by a motor, d. H. If it is supplied to a traction current, then this has the advantage that virtually at any time points, the thermodynamic size can be determined and provided because the electric machine is operated by majority motor. If, however, the adjustment of the current is made when the electric machine is operated as a generator, d. H. if it provides a recuperation stream, then this has the advantage that the high-voltage accumulator does not unnecessarily remove stored electrical energy by determining the thermodynamic quantity. The electrical measuring current flows in addition to the electrical traction current or to an optionally flowing electrical recuperation. The measuring current is connected to the traction current or recuperation current or superimposed on it. Even with this measure is not absolutely necessary that a traction current must flow, d. H. The measuring current can also be set independently without a traction current flowing at the same time.

Vorzugsweise ist die Einstelleinheit in der Ansteuereinheit integriert, d. h. die Ansteuereinheit enthält zum einen einen ersten funktionellen Umfang, der für das Einstellen eines Fahrstroms und/oder Rekuperationsstroms benötigt wird, und zum anderen einen zweiten funktionellen Umfang, der für das Einstellen des Messstroms benötigt wird. Um den einzelnen, in dem Hochvoltspeicher enthaltenen Energiespeicherzellen, ausgehend von dem einheitlich durch den modifizierten Betrieb des Wechselrichters bereitgestellten elektrischen Messstrom einen individualisierten elektrischen Messstrom zuführen zu können, ist eine Verteilungsfunktionalität vorzusehen, die beispielsweise in der bereits erwähnten Überwachungseinheit und/oder Steuerungseinheit integriert sein kann. Preferably, the setting unit is integrated in the drive unit, ie, the drive unit contains, on the one hand, a first functional extent, which is needed for setting a drive current and / or recuperation current, and, on the other hand, a second functional extent, which is needed for setting the measurement current. To be able to supply an individualized electrical measuring current to the individual energy storage cells contained in the high-voltage accumulator starting from the electrical measuring current provided uniformly by the modified operation of the inverter, a distribution functionality is provided which can be integrated, for example, in the already mentioned monitoring unit and / or control unit ,

Was die Ausstattung des Fahrzeugs mit den vorstehend beschriebenen Energieeinheiten angeht, die für die Realisierung eines auf eine Energiespeichereinheit, genauer gesagt auf die Energiespeicherzelle bezogenen Energietransports vorzusehen sind, so sind mehrere Ausgestaltungen denkbar. So ist eine erste Ausgestaltung denkbar, bei der das erfindungsgemäße Ermitteln und Bereitstellen der Thermodynamikgröße lediglich unter Verwendung von den einzelnen Energiespeichereinheiten bzw. Energiespeicherzellen funktionell zugeordneten Energieeinheiten vorgenommen wird. Bei dieser ersten Ausgestaltung weist das Fahrzeug mehr als eine Energieeinheit auf, wobei es sich hierbei um Energieeinheiten vom selben Typ handelt, die allesamt beispielsweise hinsichtlich Baugröße und elektrischer Werte derart ausgebildet sind, dass sie den einzelnen Energiespeichereinheiten funktionell zuordenbar sind. Ferner ist eine zweite Ausgestaltung denkbar, bei der das erfindungsgemäße Ermitteln und Bereitstellen der Thermodynamikgröße unter Verwendung unterschiedlich ausgebildeter Energieeinheiten erfolgt. So kann neben den Energieeinheiten, die den einzelnen Energiespeichereinheiten funktionell zugeordnet sind, auch die im Fahrzeug angeordnete elektrische Maschine berücksichtigt werden, die eigentlich dafür vorgesehen ist, an den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs ein Drehmoment zu erzeugen, welches einen Vortrieb des Fahrzeugs bewirkt. Auch ist eine dritte Ausgestaltung denkbar, bei der für das erfindungsgemäße Ermitteln und Bereitstellen der Thermodynamikgröße allein die vorstehend beschriebene elektrische Maschine als Energieeinheit verwendet wird, d. h. es kommen keine Energieeinheiten zum Einsatz, die den einzelnen Energiespeichereinheiten funktionell zugeordnet sind.As regards the equipment of the vehicle with the energy units described above, which are to be provided for the realization of an energy storage unit related to an energy storage unit, more precisely to the energy storage cell, several embodiments are conceivable. Thus, a first embodiment is conceivable in which the determination and provision of the thermodynamic quantity according to the invention is carried out only using energy units functionally assigned to the individual energy storage units or energy storage cells. In this first embodiment, the vehicle has more than one energy unit, which are energy units of the same type, all of which are designed, for example, in terms of size and electrical values such that they can be functionally assigned to the individual energy storage units. Furthermore, a second embodiment is conceivable in which the determination and provision of the thermodynamic quantity according to the invention is carried out using energy units of different design. Thus, in addition to the energy units, which are assigned to the individual energy storage units functionally, also the arranged in the vehicle electric machine can be considered, which is actually intended to generate a torque on the driven wheels of the vehicle, which causes a propulsion of the vehicle. Also, a third embodiment is conceivable in which for the determination and provision of the thermodynamic quantity according to the invention alone the above-described electric machine is used as energy unit, d. H. no energy units are used which are functionally assigned to the individual energy storage units.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Energieeinheit und die Einstelleinheit durch die jeweilige Energiespeicherzelle mit elektrischer Energie versorgt, der die beiden funktionell zugeordnet sind. Dadurch kann das System mit wenig Aufwand und platzsparend realisiert werden.In an advantageous embodiment of the invention, the energy unit and the setting unit are supplied by the respective energy storage cell with electrical energy, which are assigned to the two functionally. As a result, the system can be realized with little effort and space saving.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass das erfindungsgemäße System bzw. das erfindungsgemäße Verfahren auch für den Fall anwendbar ist, dass es sich bei der Energiespeichereinheit um einen sogenannten Supercap handelt, oder diese aus solchen Supercaps aufgebaut ist.It should be mentioned at this point that the system according to the invention or the method according to the invention can also be used for the case that the energy storage unit is a so-called supercap or that it is constructed from such supercaps.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines mit der Erfindung ausgestatteten Elektrofahrzeugs, 1 a schematic representation of an electric vehicle equipped with the invention,

2 eine schematische Darstellung eines mit der Erfindung ausgestatteten Hybridfahrzeugs, 2 a schematic representation of a hybrid vehicle equipped with the invention,

3 eine schematische Darstellung einer Energiespeicherzelle, 3 a schematic representation of an energy storage cell,

4 in Form einer Schnittdarstellung ein zu einem Stapel angeordnetes Elektrodenmaterial, 4 in the form of a sectional view of an electrode material arranged in a stack,

5 in Form eines Signalflussplans das erfindungsgemäße Messprinzip, 5 in the form of a signal flow diagram, the measuring principle according to the invention,

6 in Form einer schematischen Darstellung eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems, und 6 in the form of a schematic representation of a first embodiment of the system according to the invention, and

7 in Form einer schematischen Darstellung eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems. 7 in the form of a schematic representation of a second embodiment of the system according to the invention.

In 1 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, welches angetriebene Räder 12 und nicht-angetriebene Räder 14 aufweist. Das Fahrzeug 10 soll ausschließlich elektrisch angetrieben sein, weshalb es als Antriebsmotor lediglich eine elektrische Maschine 16 aufweist. Die elektrische Maschine 16 ist über ein Getriebe 18 und ein Differenzial 20 wirktechnisch mit den angetriebenen Rädern 12 verbunden, um an diesen ein den Vortrieb des Fahrzeugs 10 bewirkendes Drehmoment zu erzeugen. Bei der elektrischen Maschine 16 kann es sich um eine Synchronmaschine handeln, insbesondere um eine Hybrid-Synchronmaschine. Die elektrische Maschine 16 ist über einen von einer Ansteuereinheit 22 ansteuerbaren Wechselrichter 24 mit einem Hochvoltspeicher 26 verbindbar. Der Wechselrichter 24 weist eine Vielzahl von Wechselrichterschalter auf, die zu einer für einen Dreiphasenbetrieb ausgelegten Vollbrücke angeordnet sind. Bei den Wechselrichterschaltern kann es sich beispielsweise um MOSFET-Transistoren oder IGBTs handeln.In 1 is a vehicle 10 shown which driven wheels 12 and non-powered wheels 14 having. The vehicle 10 should be driven only electrically, which is why it is only an electric machine as a drive motor 16 having. The electric machine 16 is about a gearbox 18 and a differential 20 technically with the driven wheels 12 connected to this one the propulsion of the vehicle 10 To generate acting torque. At the electric machine 16 it may be a synchronous machine, in particular a hybrid synchronous machine. The electric machine 16 is via one of a drive unit 22 controllable inverter 24 with a high-voltage storage 26 connectable. The inverter 24 has a plurality of inverter switches arranged to a full bridge designed for three-phase operation. The inverter switches may be, for example, MOSFET transistors or IGBTs.

Wie der Darstellung in 1 zu entnehmen ist, ist der Hochvoltspeicher 26 aus einer Vielzahl von Energiespeichermodulen aufgebaut, von denen eines exemplarisch mit dem Bezugszeichen 28 gekennzeichnet ist. Das Energiespeichermodul 28 wiederum ist aus einer Vielzahl von Energiespeicherzellen aufgebaut, von denen eine exemplarisch mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet ist. Mit einem Block 32 ist angedeutet, dass in dem Hochvoltspeicher 26 neben den für das Speichern der elektrischen Energie benötigten Komponenten noch weitere, für die Realisierung von Ansteuer- und/oder Überwachungsfunktionalitäten benötigte Komponenten enthalten sind. So kann es sich bei dem Block 32 um eine übergeordnete Überwachungs- und/oder Steuerungseinheit handeln. Bei der Überwachungseinheit kann es sich beispielsweise um eine sogenannte CSC-Einheit handeln. Bei der Steuerungseinheit kann es sich beispielsweise um eine sogenannte SME-Einheit handeln. Weitere Komponenten, die für den Betrieb des Hochvoltspeichers 26 üblicherweise in diesem enthalten sind, sind in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, was jedoch keine einschränkende Wirkung haben soll.As the illustration in 1 it can be seen, is the high-voltage storage 26 constructed of a plurality of energy storage modules, one of which is exemplified by the reference numeral 28 is marked. The energy storage module 28 in turn is composed of a plurality of energy storage cells, one of which is exemplified by the reference numeral 30 is marked. With a block 32 is indicated that in the high-voltage storage 26 in addition to the components required for the storage of electrical energy further components required for the realization of control and / or monitoring functionalities are included. So it may be at the block 32 to act as a parent monitoring and / or control unit. The monitoring unit may be, for example, a so-called CSC unit. The control unit may be, for example, a so-called SME unit. Other components necessary for the operation of high-voltage storage 26 Usually included in this are in 1 not shown for reasons of clarity, but this should not have any limiting effect.

2 zeigt ein als Hybridfahrzeug aufgebautes Fahrzeug 10', welches als Parallelhybridfahrzeug ausgebildet ist, vorzugsweise mit der Funktionalität eines Plug-In-Hybrid. In 2 dargestellte Komponenten, die über dieselbe oder eine entsprechende Funktionalität verfügen, wie Komponenten, die in der 1 dargestellt sind, sind mit demselben, allerdings mit einem Strich versehenen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei auf die im Zusammenhang mit 1 gemachten Ausführungen verwiesen wird. Nachfolgend sind lediglich die zusätzlichen Komponenten bzw. die geänderten Funktionalitäten beschrieben. Zusätzlich zu der elektrischen Maschine 16' verfügt das Fahrzeug 10' über einen Verbrennungsmotor 34, der über eine Kupplung 36 und das Getriebe 18' sowie das Differenzial 20' die angetriebenen Räder 12' des Fahrzeugs 10' antreiben kann. Die angetriebenen Räder 12' können dabei allein durch die elektrische Maschine 16' oder allein durch den Verbrennungsmotor 34 oder in Kombination durch beide angetrieben werden. Die schematische Darstellung in 2 ist auf die wesentlichen Komponenten des Antriebsstranges reduziert. Die dieser Darstellung entnehmbare Anbindung der elektrischen Maschine 16' an das Getriebe 18' soll keine einschränkende Wirkung auf die konkrete mechanische Ausgestaltung haben. 2 shows a vehicle constructed as a hybrid vehicle 10 ' , which is designed as a parallel hybrid vehicle, preferably with the functionality of a plug-in hybrid. In 2 illustrated components having the same or equivalent functionality as components used in the 1 are marked with the same, but with a prime reference numerals, with reference to those in connection with 1 referenced statements. In the following, only the additional components or the changed functionalities are described. In addition to the electric machine 16 ' has the vehicle 10 ' via an internal combustion engine 34 that has a clutch 36 and the gearbox 18 ' as well as the differential 20 ' the driven wheels 12 ' of the vehicle 10 ' can drive. The driven wheels 12 ' can do it alone by the electric machine 16 ' or by the internal combustion engine alone 34 or be driven in combination by both. The schematic representation in 2 is reduced to the essential components of the drive train. The illustration of this removable connection of the electrical machine 16 ' to the gearbox 18 ' should have no limiting effect on the specific mechanical design.

Die nachfolgenden Ausführungen betreffen sowohl 1 als auch 2, allerdings wird lediglich auf die in 1 dargestellten Komponenten Bezug genommen.The following statements relate both 1 as well as 2 , but only on the in 1 shown components.

Über den Wechselrichter 24, d. h. über die in diesem enthaltene Vollbrücke wird die elektrische Maschine 16 im Motorbetrieb mit aus dem Hochvoltspeicher 26 stammender elektrischer Energie versorgt. Der elektrischen Maschine 16 wird ein elektrischer Fahrstrom zugeführt. Die Ansteuereinheit 22 ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit einer Fahrervorgabe, die sich beispielsweise aus der Betätigung eines nicht dargestellten Fahrpedals durch den Fahrer ergibt, Ansteuermuster zu erzeugen bzw. bereitzustellen, gemäß denen die Wechselrichterschalter derart angesteuert werden, dass die elektrische Maschine 16 im Motorbetrieb mit solch einem Fahrstrom versorgt wird, dass sich an den angetriebenen Rädern 12 ein Moment einstellt, das einen der Fahrervorgabe entsprechenden Vortrieb des Fahrzeugs 10 bewirkt. Im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 16 ist über die Vollbrücke entsprechend zumindest zweitweise von der elektrischen Maschine 16 stammende elektrische Energie in den Hochvoltspeicher 26 einspeisbar. Die elektrische Maschine 16 erzeugt einen Rekuperationsstrom, mit dem der Hochvoltspeicher 26 geladen werden kann.About the inverter 24 , ie on the full bridge contained in this is the electric machine 16 in engine operation with out of the high-voltage accumulator 26 derived electrical energy. The electric machine 16 an electrical traction current is supplied. The drive unit 22 is adapted, depending on a driver specification, resulting for example from the operation of an unillustrated accelerator pedal by the driver to generate or provide control pattern according to which the inverter switches are controlled such that the electric machine 16 is supplied in the engine operation with such a traction current that is at the driven wheels 12 sets a moment corresponding to the driver's specification propulsion of the vehicle 10 causes. In generator operation of the electric machine 16 is over the full bridge according to at least a part of the electric machine 16 derived electrical energy in the high-voltage storage 26 fed. The electric machine 16 generates a recuperation stream with which the high-voltage storage 26 can be loaded.

Mit dem erfindungsgemäßen System bzw. Verfahren soll eine Thermodynamikgröße für eine in einem Fahrzeug angeordnete Energiespeichereinheit ermittelt werden. Vorzugsweise soll für zumindest eine der in einem Hochvoltspeicher 26 enthaltenen Energiespeicherzellen 30 eine Thermodynamikgröße ermittelt werden, d. h. es soll sich bei der Energiespeichereinheit um eine Energiespeicherzelle handeln. Dies soll keine einschränkende Wirkung haben. In entsprechender Weise soll es möglich sein, für ein Energiespeichermodul 28 oder für den Hochvoltspeicher 26 als solchen, eine Thermodynamikgröße zu ermitteln.The system or method according to the invention is intended to determine a thermodynamic quantity for an energy storage unit arranged in a vehicle. Preferably, for at least one of the in a high-voltage storage 26 contained energy storage cells 30 a thermodynamic quantity can be determined, ie the energy storage unit should be an energy storage cell. This is not intended to be limiting. In a corresponding way, it should be possible for an energy storage module 28 or for the high-voltage storage 26 as such, to determine a thermodynamic size.

Der erfindungsgemäße Ansatz sieht eine Energieeinheit vor, mit der ein auf die Energiespeichereinheit bezogener Energietransport realisierbar ist. Hierfür ist die Energieeinheit dazu ausgebildet, zumindest zeitweise als Energiequelle eine der Energiespeichereinheit zuzuführende elektrische Energie bereitzustellen, und/oder zumindest zeitweise als Energiesenke eine von der Energiespeichereinheit bereitgestellte elektrische Energie zu verbrauchen. Wie bereits obenstehend ausgeführt, soll es sich bei der Energiespeichereinheit vorzugsweise um eine Energiespeicherzelle handeln. In einer Energiespeicherzelle ist elektrische Energie in Form von elektrischer Ladung gespeichert. Demzufolge kann ein Energietransport zwischen der Energiespeicherzelle und der Energieeinheit durch einen zwischen diesen beiden Komponenten fließenden elektrischen Strom erfolgen. Demzufolge ist die Energiequelle als Stromquelle und die Energiesenke als Stromsenke ausgebildet. Das heißt, die Energieeinheit kann als eine Stromquelle ausgeführt sein, von der ein elektrischer Strom hin zu der Energiespeicherzelle fließt. Die Energieeinheit kann aber auch als eine Stromsenke ausgeführt sein, zu der, ausgehend von der Energiespeicherzelle, ein elektrischer Strom fließt. Es ist aber auch denkbar, dass die Energieeinheit derart ausgeführt ist, dass diese je nach Anforderung, zeitweise als Stromquelle und zeitweise als Stromsenke betrieben werden kann.The approach according to the invention provides an energy unit with which an energy transport related to the energy storage unit can be realized. For this purpose, the energy unit is designed to provide, at least temporarily, as an energy source, an electrical energy unit to be supplied with electrical energy, and / or at least temporarily consume as an energy sink provided by the energy storage unit electrical energy. As already stated above, the energy storage unit should preferably be an energy storage cell. In an energy storage cell, electrical energy is stored in the form of electrical charge. Consequently, an energy transport between the energy storage cell and the energy unit can be effected by an electric current flowing between these two components. Consequently, the energy source is designed as a current source and the energy sink as a current sink. That is, the power unit may be implemented as a power source from which an electric current flows toward the energy storage cell. However, the energy unit can also be designed as a current sink to which, starting from the energy storage cell, an electric current flows. But it is also conceivable that the energy unit is designed such that this depending on the requirements, temporarily can be operated as a power source and temporarily as a current sink.

Nach dem erfindungsgemäßen Ansatz sind für das Ermitteln der Thermodynamikgröße des Weiteren folgende Komponenten vorzusehen: Eine Einstelleinheit, die dazu ausgebildet ist, zur Realisierung des Energietransports einen zumindest zeitweise zwischen der Energieeinheit und der Energiespeichereinheit, d. h. der Energiespeicherzelle fließenden elektrischen Strom einzustellen. Ein der Energiespeichereinheit, d. h. der Energiespeicherzelle zugeordneter Temperatursensor, der dazu ausgebildet ist, ein Temperatursignal bereitzustellen, das eine Temperatur repräsentiert, die an oder in dieser vorherrscht. Eine Ermittlungseinheit, die dazu ausgebildet ist, zumindest in Abhängigkeit des Temperatursignals die Thermodynamikgröße zu ermitteln und bereitzustellen.According to the approach according to the invention, the following components must also be provided for determining the thermodynamic quantity: A setting unit which is designed to realize energy transport at least temporarily between the energy unit and the energy storage unit, ie. H. to set the power storage cell flowing electric power. One of the energy storage unit, d. H. associated with the energy storage cell temperature sensor which is adapted to provide a temperature signal representing a temperature that prevails on or in this. A determination unit which is designed to determine and provide the thermodynamic quantity at least as a function of the temperature signal.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen bietet es sich an, die in dem Fahrzeug enthaltene elektrische Maschine 16 als Energieeinheit einzusetzen, bzw. kann der elektrischen Maschine 16 die Funktion der Energieeinheit zukommen. In diesem Fall ist die Einstelleinheit dazu ausgebildet, den elektrischen Strom, der während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs 10 durch eine entsprechende Ansteuerung des Wechselrichters 24, die durch die Ansteuereinheit 22 erfolgt, zwischen der elektrischen Maschine 16 und dem Hochvoltspeicher 26 fließt, dergestalt einzustellen, dass er einen Wechselstromanteil enthält. In diesem Fall entspricht die elektrische Maschine 16 der Energieeinheit, mit der Besonderheit, dass es sich um eine bauliche Einheit handelt, die in Abhängigkeit des Fahrbetriebs des Fahrzeugs 10 sowohl die Funktionalität einer Energiesenke und somit Stromsenke erfüllen kann, beispielsweise dann, wenn der elektrischen Maschine 16 ausgehend von dem Hochvoltspeicher 26 ein elektrischer Fahrstrom zugeführt wird, als auch die Funktionalität einer Energiequelle und somit Stromquelle erfüllen kann, beispielsweise im Rekuperationsbetrieb, wenn ausgehend von der elektrischen Maschine dem Hochvoltspeicher ein Rekuperationsstrom zugeführt wird. In diesem Fall ist die Einstelleinheit derart ausgebildet, dass die von der Ansteuereinheit 22 erzeugten und dem Wechselrichter 24 zum Einstellen des Fahrstroms zugeführten Ansteuersignale, derart modifiziert werden, dass der elektrische Strom, der von dem Hochvoltspeicher 26 zu der elektrischen Maschine 16 fließt, nicht allein einen dem Fahrstrom entsprechenden Gleichstromanteil aufweist, sondern zusätzlich einen dem Messstrom entsprechenden Wechselstromanteil. Entsprechendes kann auch für einen Rekuperationsstrom vorgenommen werden. Der elektrische Messstrom fließt zusätzlich zu dem elektrischen Fahrstrom oder zu einem gegebenenfalls fließenden elektrischen Rekuperationsstrom. Der Messstrom wird dem Fahrstrom oder dem Rekuperationsstrom aufgeschaltet bzw. diesem überlagert.Taking into account the above explanations, it makes sense to include the electric machine contained in the vehicle 16 to use as an energy unit, or may the electric machine 16 to provide the function of the energy unit. In this case, the adjustment unit is adapted to the electric current that is generated during the driving operation of the vehicle 10 by a corresponding control of the inverter 24 by the drive unit 22 takes place between the electric machine 16 and the high-voltage storage 26 flows to adjust such that it contains an alternating current component. In this case, the electric machine corresponds 16 The energy unit, with the special feature that it is a structural unit, depending on the driving of the vehicle 10 both the functionality of an energy sink and thus can meet current sink, for example, when the electric machine 16 starting from the high-voltage storage 26 an electrical traction current is supplied, as well as the functionality of an energy source and thus can fulfill power source, for example, in recuperation when starting from the electric machine the high-voltage storage a recuperation is supplied. In this case, the setting unit is designed such that the from the drive unit 22 generated and the inverter 24 For adjusting the driving current supplied drive signals, be modified such that the electric current supplied by the high-voltage storage 26 to the electric machine 16 flows, not only has a direct current component corresponding to the traction current, but also an alternating current component corresponding to the measuring current. The same can also be done for a recuperation stream. The electrical measuring current flows in addition to the electrical traction current or to an optionally flowing electrical recuperation. The measuring current is connected to the traction current or the recuperation current or superimposed on it.

In diesem Fall kann die Einstelleinheit vorzugsweise in der Ansteuereinheit 22 integriert sein. Das bedeutet, dass die Ansteuereinheit 22 zum einen den funktionellen Umfang enthält, der für das Einstellen eines Fahrstroms und/oder Rekuperationsstroms benötigt wird, und zum anderen den funktionellen Umfang enthält, der für das Einstellen des Messstroms benötigt wird. Um den einzelnen, in dem Hochvoltspeicher 26 enthaltenen Energiespeicherzellen 30, ausgehend von dem einheitlich durch den modifizierten Betrieb des Wechselrichters 24 bereitgestellten elektrischen Messstrom einen individualisierten elektrischen Messstrom zuführen zu können, ist eine Verteilungsfunktionalität vorzusehen, die beispielsweise in der bereits erwähnten Überwachungseinheit und/oder Steuerungseinheit integriert sein kann.In this case, the setting unit may preferably be in the drive unit 22 be integrated. This means that the drive unit 22 on the one hand contains the functional scope that is needed for adjusting a driving current and / or Rekuperationsstroms, and on the other hand contains the functional scope that is needed for the adjustment of the measuring current. To the individual, in the high-voltage storage 26 contained energy storage cells 30 , starting from the uniform by the modified operation of the inverter 24 To be able to supply an electric measuring current supplied to the electrical measuring current provided is to provide a distribution functionality, which may for example be integrated in the already mentioned monitoring unit and / or control unit.

Die Ermittlungseinheit kann jeder Energiespeicherzelle 30 individuell zugeordnet sein. Alternativ kann diese auch in der bereits erwähnten Überwachungseinheit und/oder Steuerungseinheit integriert sein.The determination unit can be any energy storage cell 30 be assigned individually. Alternatively, this can also be integrated in the already mentioned monitoring unit and / or control unit.

Ergänzend oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung, gemäß der die elektrische Maschine 16 als Energieeinheit eingesetzt wird, kann vorgesehen sein, dass jeder der in dem Hochvoltspeicher 26 enthaltenen Energiespeicherzellen 30 funktionell zumindest eine Energieeinheit und eine Einstelleinheit zugeordnet sind. Dadurch kann für jede Energiespeicherzelle 30 individuell ein elektrischer Messstrom eingestellt werden, und zwar unabhängig von dem Fahrbetrieb, in dem sich das Fahrzeug befindet, d. h. unabhängig von einem gegebenenfalls fließenden Fahrstrom oder Rekuperationsstrom. Für jede Energiespeicherzelle 30 kann individuell eine Thermodynamikgröße ermittelt werden. Der als Wechselstrom vorliegende Messstrom kann einem gegebenenfalls vorhandenen, als Gleichstrom vorliegenden Fahrstrom oder Rekuperationsstrom aufgeschaltet bzw. diesem überlagert werden. Bei der Energieeinheit, die der Energiespeicherzelle 30 individuell zugeordnet ist, kann es sich entweder um eine Energiequelle und somit Stromquelle oder um eine Energiesenke und somit Stromsenke handeln. Es ist auch denkbar, dass die Energieeinheit in der Form ausgeführt ist, dass diese jeweils zeitweise als Energiesenke und als Energiequelle betrieben werden kann.Complementary or alternative to the embodiment described above, according to which the electric machine 16 is used as an energy unit, it can be provided that each of the high-voltage storage 26 contained energy storage cells 30 functionally associated with at least one energy unit and a setting unit. This allows for each energy storage cell 30 individually an electrical measuring current can be set, regardless of the driving operation, in which the vehicle is located, that is independent of an optionally flowing traction current or Rekuperationsstrom. For every energy storage cell 30 can be determined individually a thermodynamic size. The measuring current present as alternating current can be connected to or superimposed on any traction current or recuperation current present as direct current. In the energy unit, that of the energy storage cell 30 is assigned individually, it can either be an energy source and thus power source or an energy sink and thus power sink. It is also conceivable that the energy unit is designed in such a way that it can be operated at times as an energy sink and as an energy source.

Die Energieeinheit und die Einstelleinheit können der jeweiligen Energiespeicherzelle 30 baulich zugeordnet sein, wobei die beiden Einheiten in diesem Fall in einer Kontaktierungseinheit integriert sein können, die dazu ausgebildet ist, die zu einem Energiespeichermodul 28 zusammengefassten Energiespeicherzellen 30 untereinander mittels Zellverbinder zu verbinden. In entsprechender Weise kann auch jeder Energiespeicherzelle 30 eine Ermittlungseinheit baulich zugeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Ermittlungseinheit funktionell einer in dem Hochvoltspeicher enthaltenen übergeordneten Überwachungseinheit und/oder Steuerungseinheit zugeordnet und somit in dieser integriert ist. Die Einstelleinheit und die Ermittlungseinheit werden weiter unten noch ausführlich beschrieben.The energy unit and the setting unit can the respective energy storage cell 30 be assigned structurally, wherein the two units may be integrated in this case in a contacting unit, which is adapted to an energy storage module 28 combined Energy storage cells 30 to connect with each other by means of cell connectors. In a corresponding manner, each energy storage cell 30 be assigned a determination unit structurally. However, it is also conceivable that the determination unit is functionally assigned to a superordinate monitoring unit and / or control unit contained in the high-voltage memory and is thus integrated in this. The setting unit and the determination unit will be described in detail later.

3 zeigt eine Energiespeicherzelle 30, die beispielsweise als Li-Ionen Batteriezelle ausgeführt ist. Diese Energiespeicherzelle 30 weist ein Gehäuse 38 auf, das einen nicht einsehbaren Innenraum umschließt. Der Innenraum ist für die Aufnahme eines für das Speichern elektrischer Energie ausgebildeten Elektrodenmaterials 40 ausgebildet. Das Gehäuse 38 weist ein Entlüftungselement 42 und zwei Zellenterminals 44a, 44b auf. Das mit dem Bezugszeichen 44a gekennzeichnete Zellenterminal ist elektrisch leitend mit dem Gehäuse 38 verbunden. Wohingegen das mit dem Bezugszeichen 44b gekennzeichnete Zellenterminal mittels eines Isolierelements 46 gegenüber dem Gehäuse 38 elektrisch isoliert ist. An dem Gehäuse 38 ist ein Temperatursensor 48 angeordnet. Das von dem Temperatursensor 48 bereitgestellte Temperatursignal repräsentiert somit eine an der Energiespeicherzelle 30 vorherrschende Temperatur. Wie nachfolgend noch gezeigt wird, kann der Temperatursensor auch auf andere Art und Weise angeordnet sein. Wie der Darstellung in 3 zu entnehmen ist, handelt es sich um ein prismatisch ausgebildetes Gehäuse 38, was jedoch keine einschränkende Wirkung haben soll. 3 shows an energy storage cell 30 , which is designed for example as a Li-ion battery cell. This energy storage cell 30 has a housing 38 on, which encloses a not visible interior. The interior is for receiving an electrode material designed to store electrical energy 40 educated. The housing 38 has a venting element 42 and two cell terminals 44a . 44b on. The with the reference number 44a labeled cell terminal is electrically conductive with the housing 38 connected. Whereas that with the reference numeral 44b characterized cell terminal by means of an insulating element 46 opposite the housing 38 is electrically isolated. On the case 38 is a temperature sensor 48 arranged. That of the temperature sensor 48 provided temperature signal thus represents one of the energy storage cell 30 prevailing temperature. As will be shown below, the temperature sensor can also be arranged in other ways. As the illustration in 3 it can be seen, it is a prismatic trained housing 38 , which should have no limiting effect.

4 zeigt in Form einer Schnittdarstellung ein zu einem Stapel 50 angeordnetes Elektrodenmaterial 40. Das Elektrodenmaterial 40 weist eine Schichtstruktur 52 mit einer Abfolge von Kathodenschichten und Anodenschichten auf, wobei eine der Anodenschichten mit dem Bezugszeichen 54 und eine der Kathodenschichten mit dem Bezugszeichen 56 gekennzeichnet ist. Gegenüberliegende Kathodenschichten 56 und Anodenschichten 54 sind jeweils durch eine Separatorschicht 58 voneinander getrennt. Das Elektrodenmaterial 40 weist zwei Elektrodenanschlüsse 60a, 60b auf, von denen der Elektrodenanschluss 60a als Kathodenanschluss und der Elektrodenanschluss 60b als Anodenanschluss ausgebildet ist. Jeder der beiden Elektrodenanschlüsse 60a, 60b ist mit einem der beiden Zellenterminals 44a, 44b verbunden. In unmittelbarer Nähe zu dem Elektrodenmaterial 40, und somit in dem von dem Gehäuse 38 umschlossenen Innenraum, ist ein Temperatursensor 48' angeordnet. Wie der Darstellung in 4 zu entnehmen ist, soll der Temperatursensor 48' Berührkontakt zu dem Elektrodenmaterial 40 haben, beispielsweise indem er auf dem Elektrodenmaterial 40 aufliegt. Alternativ ist auch denkbar, dass der Temperatursensor innerhalb des Elektrodenmaterials 40 angeordnet ist, was in 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Der innerhalb des Elektrodenmaterials 40 angeordnete Temperatursensor kann beispielsweise als ein gedruckter Dünnschichtsensor ausgeführt sein, und beispielsweise in entsprechender Weise wie die Separatorschichten 58 zwischen den Anodenschichten 54 und Kathodenschichten 56 angeordnet sein. 4 shows in the form of a sectional view to a stack 50 arranged electrode material 40 , The electrode material 40 has a layer structure 52 with a sequence of cathode layers and anode layers, wherein one of the anode layers is designated by the reference numeral 54 and one of the cathode layers by the reference numeral 56 is marked. Opposite cathode layers 56 and anode layers 54 are each through a Separatorschicht 58 separated from each other. The electrode material 40 has two electrode connections 60a . 60b on, of which the electrode connection 60a as cathode connection and the electrode connection 60b is designed as an anode connection. Each of the two electrode connections 60a . 60b is with one of the two cell terminals 44a . 44b connected. In close proximity to the electrode material 40 , and thus in the housing 38 enclosed interior, is a temperature sensor 48 ' arranged. As the illustration in 4 can be seen, should the temperature sensor 48 ' Touch contact to the electrode material 40 have, for example, by acting on the electrode material 40 rests. Alternatively, it is also conceivable that the temperature sensor within the electrode material 40 what is arranged in 4 is not shown for reasons of clarity. The inside of the electrode material 40 arranged temperature sensor may for example be designed as a printed thin film sensor, and for example in a similar manner as the separator layers 58 between the anode layers 54 and cathode layers 56 be arranged.

5 zeigt einen Signalflussplan, anhand dem das erfindungsgemäße Messprinzip erklärt wird. Das Messprinzip gilt gleichermaßen sowohl für den Fall, dass es sich bei der Energieeinheit um die in einem Fahrzeug zum Zweck des Vortriebs enthaltene elektrische Maschine handelt, als auch für den Fall, dass es sich bei der Energieeinheit um eine derjenigen Energieeinheiten handelt, die den einzelnen Energiespeicherzellen jeweils individuell zugeordnet ist. 5 shows a signal flow plan, based on the measuring principle of the invention is explained. The measuring principle applies equally to both the case in which the energy unit is the electric machine contained in a vehicle for the purpose of propulsion, as well as in the case where the energy unit is one of those energy units that the individual Energy storage cells are each assigned individually.

Mit einer Energieeinheit 62, bei der sich entsprechend der Darstellung um eine Stromquelle handeln soll bzw. die als Stromquelle betrieben werden soll, wird einer Energiespeicherzelle 30 ein elektrischer Strom, genauer gesagt ein Messstrom IM zugeführt. Dies ist gleichbedeutend damit, dass in dem Elektrodenmaterial 40 elektrische Energie gespeichert wird. Mittels einer Einstelleinheit 64 ist es möglich, den Messstrom IM derart einzustellen, dass er einen Zeitverlauf mit sich ändernden Stromwerten aufweist. Vorzugsweise soll der Messstrom IM einen periodischen Zeitverlauf und somit eine definierte Stromfrequenz aufweisen. Beispielsweise soll es sich um einen periodischen Messstrom IM mit sinusförmigem oder dreieckförmigem oder rechteckförmigem Zeitverlauf handeln. Auf jeden Fall soll der periodische Zeitverlauf durch eine Stromfrequenz fM charakterisiert sein, die derart gewählt ist, dass eine sich dadurch ergebende Stromperiodendauer signifikant kleiner ist als ein Zeitwert, der eine für die Energiespeicherzelle 30 ablaufende Temperaturänderung charakterisiert. Der Messstrom IM bewirkt innerhalb des Elektrodenmaterials 40 einen Wärmestrom WM. Die Tatsache, dass in 5 für die Energieeinheit 62 die Funktionalität einer Stromquelle dargestellt ist, soll keine einschränkende Wirkung haben. Das Messprinzip gilt in entsprechender Weise auch für eine Stromsenke.With an energy unit 62 in which, according to the illustration, a current source is to be used or which is to be operated as a current source, an energy storage cell is used 30 an electric current, more precisely a measuring current I M supplied. This is synonymous with that in the electrode material 40 electrical energy is stored. By means of a setting unit 64 It is possible to set the measuring current I M such that it has a time characteristic with changing current values. Preferably, the measuring current I M should have a periodic time profile and thus a defined current frequency. For example, it should be a periodic measuring current I M with sinusoidal or triangular or rectangular time course. In any case, the periodic time characteristic should be characterized by a current frequency f M , which is selected such that a resulting current period duration is significantly smaller than a time value, one for the energy storage cell 30 ongoing temperature change characterized. The measuring current I M effects within the electrode material 40 a heat flow W M. The fact that in 5 for the energy unit 62 the functionality of a power source is shown, it should have no limiting effect. The measuring principle applies in a similar way to a current sink.

Mit einem Block 66 ist eine thermische Anbindung angedeutet, die gegeben ist zwischen dem Elektrodenmaterial 40, dem Temperatursensor 48' und einer Umgebung 68, in der die Energiespeicherzelle 30 betrieben wird. Folglich kann mit dem Temperatursensor 48' die in dem Elektrodenmaterial 40 und somit die in der Energiespeicherzelle 30 vorherrschende Temperatur TM erfasst werden. Der Temperatursensor 48' stellt ein entsprechendes Temperatursignal TSM bereit.With a block 66 is a thermal connection indicated, which is given between the electrode material 40 , the temperature sensor 48 ' and an environment 68 in which the energy storage cell 30 is operated. Consequently, with the temperature sensor 48 ' in the electrode material 40 and thus in the energy storage cell 30 prevailing temperature T M are detected. The temperature sensor 48 ' provides a corresponding temperature signal TS M ready.

Da der Messstrom IM einen periodischen Zeitverlauf mit einer definierten Stromfrequenz fM hat, und der Messstrom IM die Ursache für den Wärmeeintrag bzw. die Wärmeentstehung innerhalb der Energiespeicherzelle 30 ist, findet sich diese Stromfrequenz fM auch im Wärmestrom WM, in der Temperatur TM und im Temperatursignal TSM wieder, bzw. sind diese ebenfalls durch die Stromfrequenz charakterisiert. Durch die Verwendung eines Wechselstroms, insbesondere eines Wechselstroms mit einem periodischen Zeitverlauf, als Messstrom IM erfolgt quasi eine Codierung bzw. Modulation bzw. Kennzeichnung, die ein eindeutiges und zuverlässiges „Herausfiltern” der auf den Messstrom IM zurückgehenden Temperaturänderung und somit ein entsprechendes Ermitteln der Entropie S bzw. der Änderung ΔS der Entropie S ermöglicht. Dies alles erfolgt in einer Ermittlungseinheit 70. Since the measuring current I M has a periodic time characteristic with a defined current frequency f M , and the measuring current I M is the cause for the heat input or the heat generation within the energy storage cell 30 is, this current frequency f M is also in the heat flow W M , in the temperature T M and in the temperature signal TS M again, or these are also characterized by the current frequency. By using an alternating current, in particular an alternating current with a periodic time course, as measuring current I M quasi a coding or modulation or labeling, which is a clear and reliable "filtering out" of the measurement current I M returning temperature change and thus a corresponding determination the entropy S or the change ΔS of the entropy S allows. All this takes place in a determination unit 70 ,

Aufgrund dieser Codierung bzw. Modulation bzw. Kennzeichnung kann insbesondere dann, wenn der Messstrom IM einen sinusförmigen periodischen Verlauf hat, auf einfache Art und Weise ein Wert T für die an bzw. in der Energiespeicherzelle vorliegende Temperatur ermittelt werden. Hierzu wird das Temperatursignal TSM in einem ersten Multiplikator bzw. multiplikativen Mischer 72a mit dem Messstrom multipliziert. Da beide Eingangssignale die Stromfrequenz aufweisen und zueinander in Phase bzw. nicht phasenverschoben sind, entsteht dadurch ein erstes Mischersignal MT1, das einen Gleichanteil und einen Wechselanteil mit der doppelten Stromfrequenz aufweist. Außerdem wird das Temperatursignal TSM einem zweiten Multiplikator bzw. multiplikativen Mischer 72b zugeführt, dem als weiteres Eingangssignal der um 90° phasenverschobene Messstrom IM zugeführt wird. Die Phasenverschiebung des Messstroms wird mittels eines Phasenschiebers 74 vorgenommen. Das dabei entstehende zweite Mischersignal MT2 entspricht einem Wechselsignal mit der doppelten Stromfrequenz. Das erste Mischersignal MT1 wird einem ersten Filter 76a zugeführt, der eine Tiefpasscharakteristik aufweist, wodurch für die Ermittlung der Entropie relevante Signalanteile herausgefiltert werden können. In entsprechender Weise wird das zweite Mischersignal MT2 einem zweiten Filter 76b zugeführt, der ebenfalls eine Tiefpasscharakteristik aufweist. Bei einem Messstrom IM, der einen rein sinusförmigen Verlauf hat, sind die beiden Filter 76a, 76b nicht unbedingt erforderlich. Sie werden allerdings benötigt, wenn als Messstrom ein Strom mit einem dreieckförmigen oder rechteckförmigen Zeitverlauf bzw. ein gepulster Messstrom verwendet wird, denn dann enthalten die beiden Mischersignale Anteile mit Vielfachen der Stromfrequenz.On account of this coding or modulation or identification, in particular when the measuring current I M has a sinusoidal periodic curve, a value T for the temperature present at or in the energy storage cell can be determined in a simple manner. For this purpose, the temperature signal TS M in a first multiplier or multiplicative mixer 72a multiplied by the measuring current. Since both input signals have the current frequency and are in phase or not phase-shifted relative to one another, this results in a first mixer signal MT1, which has a DC component and an AC component with twice the current frequency. In addition, the temperature signal TS M a second multiplier or multiplicative mixer 72b fed, which is supplied as another input signal of the phase-shifted by 90 ° measurement current I M. The phase shift of the measuring current is effected by means of a phase shifter 74 performed. The resulting second mixer signal MT2 corresponds to an alternating signal with twice the current frequency. The first mixer signal MT1 becomes a first filter 76a supplied, which has a low-pass characteristic, whereby for the determination of the entropy relevant signal components can be filtered out. In a corresponding manner, the second mixer signal MT2 becomes a second filter 76b fed, which also has a low-pass characteristic. For a measuring current I M , which has a purely sinusoidal course, the two filters 76a . 76b not necessarily required. However, they are required if a current with a triangular or rectangular time profile or a pulsed measuring current is used as the measuring current, because then the two mixer signals contain components with multiples of the current frequency.

Mit dem ersten Filter 76a wird eine Inphasekomponente IK bereitgestellt. Mit dem zweiten Filter 76b eine Quadraturkomponente QK. Aus der Inphasekomponente IK und der Quadraturkomponente QK wird in einer Bewertungseinheit 78 ein Wert für die Entropie S bzw. die Änderung ΔS der Entropie S ermittelt. Hierfür werden die Inphasekomponente IK und die Quadraturkomponente QK miteinander, beispielsweise additiv, verknüpft und mit einem Anbindungsfaktor bewertet, der die in der Energiespeicherzelle 30 gegebene, durch den Block 66 angedeutete thermische Anbindung repräsentiert. Der Anbindungsfaktor kann einmal im Vorfeld durch entsprechende Testmessungen ermittelt und dann beispielsweise in der Bewertungseinheit 78 abgelegt werden. Um die Änderung der Entropie zu erhalten, können für definierte aufeinanderfolgende Zeitschritte Werte für die Entropie ermittelt und anschließend deren Differenz gebildet werden. Vorzugsweise wird durch die Ermittlungseinheit 70 bzw. die Bewertungseinheit 78 die differentielle Entropie bereitgestellt.With the first filter 76a an in-phase component IK is provided. With the second filter 76b a quadrature component QK. From the in-phase component IK and the quadrature component QK is in a valuation unit 78 a value for the entropy S or the change .DELTA.S of the entropy S is determined. For this purpose, the in-phase component IK and the quadrature component QK are linked to one another, for example additively, and evaluated with a connection factor that corresponds to that in the energy storage cell 30 given, by the block 66 represents indicated thermal connection. The connection factor can be determined once in advance by appropriate test measurements and then, for example, in the assessment unit 78 be filed. In order to obtain the change of the entropy, values for the entropy can be determined for defined successive time steps and then their difference can be formed. Preferably, the determination unit 70 or the valuation unit 78 provided the differential entropy.

Die Ermittlung der Änderung ΔS der Entropie S bzw. der Entropie S kann dadurch verbessert werden, wenn zusätzlich zu der Temperatur auch der Messstrom gemessen wird, und wenn sowohl der Messwert für die Temperatur als auch der Messwert für den Messstrom in entsprechender Weise ausgewertet bzw. verarbeitete wird, wie dies in 5 für den Messwert der Temperatur dargestellt ist.The determination of the change .DELTA.S of the entropy S or the entropy S can be improved if the measurement current is measured in addition to the temperature, and if both the measurement value for the temperature and the measurement value for the measurement current are evaluated in a corresponding manner or is processed, as in 5 is shown for the measured value of the temperature.

6 zeigt in Form einer schematischen Darstellung eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems. Die Betrachtung wird anhand einer Energiespeicherzelle 30 angestellt, die mit einem Temperatursensor 48' versehen ist, der vorzugsweise innerhalb eines nicht dargestellten Elektrodenmaterials angeordnet sein soll. 6 shows in the form of a schematic representation of a first embodiment of the system according to the invention. The consideration is based on an energy storage cell 30 Employed with a temperature sensor 48 ' is provided, which should preferably be arranged within an electrode material, not shown.

Mit einer Energieeinheit 62', die vorzugsweise als Stromquelle ausgeführt ist, wird der Energiespeicherzelle 30 über einen Shunt 80 ein Messstrom zugeführt. An dem Shunt 80 fällt aufgrund des durch ihn fließenden Messstroms eine Spannung ab, die dem Messstrom proportional und somit ein Maß für den Messstrom ist. Dieser Spannungsabfall wird der Einstelleinheit 64' zugeführt. Somit ist ein Regeln des Messstroms durch die Einstelleinheit 64' möglich. Die Einstelleinheit 64' stellt den Messstrom insgesamt ein, d. h. sie legt den Wert des Messstroms und dessen Stromfrequenz fest.With an energy unit 62 ' , which is preferably designed as a current source, the energy storage cell 30 over a shunt 80 fed to a measuring current. At the shunt 80 Due to the measuring current flowing through it, a voltage drops which is proportional to the measuring current and thus a measure of the measuring current. This voltage drop is the setting unit 64 ' fed. Thus, a regulation of the measurement current by the adjustment unit 64 ' possible. The adjustment unit 64 ' sets the total measuring current, ie it defines the value of the measuring current and its current frequency.

Der an dem Shunt 80 anliegende Spannungsabfall wird ebenfalls der Ermittlungseinheit 70' zugeführt. Somit liegt der Ermittlungseinheit 70' der für die Ermittlung der Entropie S bzw. der Änderung ΔS der Entropie S benötigte Messstrom vor. Ferner wird der Ermittlungseinheit 70' das von dem Temperatursensor 48' bereitgestellte Temperatursignal zugeführt. In Abhängigkeit des Messstroms und des Temperatursignals wird dann in der Ermittlungseinheit 70', entsprechend der im Zusammenhang mit der 5 beschriebenen Vorgehensweise, ein Wert für die Entropie S bzw. ein Wert für die Änderung ΔS der Entropie S ermittelt.The one at the shunt 80 voltage drop is also the determination unit 70 ' fed. Thus, the determination unit lies 70 ' the measurement current required for the determination of the entropy S or the change ΔS of the entropy S. Further, the determination unit 70 ' that of the temperature sensor 48 ' provided temperature signal supplied. Depending on the measuring current and the temperature signal is then in the determination unit 70 ' , according to in connection with the 5 described procedure, a value for the Entropy S or a value for the change .DELTA.S entropy S determined.

Wie in 6 durch eine Versorgungseinheit 82 angedeutet, können die Energieeinheit 62' und/oder die Einstelleinheit 64' und/oder die Ermittlungseinheit 70' durch die jeweilige Energiespeicherzelle 30, der diese funktionell zugeordnet sind, mit elektrischer Energie versorgt werden.As in 6 through a supply unit 82 indicated, the energy unit 62 ' and / or the adjustment unit 64 ' and / or the determination unit 70 ' through the respective energy storage cell 30 , which are assigned to this functionally, are supplied with electrical energy.

Wie in 6 ferner durch eine strichliniert dargestellte Leitung 84 angedeutet, kann der Ermittlungseinheit 70' ergänzend die an den beiden Zellenterminals 44a, 44b anliegende Zellenspannung zugeführt werden. Somit kann in der Ermittlungseinheit 70' die Impedanz IESZ der Energiespeicherzelle 30 ermittelt werden, was beispielsweise das Ermitteln der Verlustleistung ermöglicht.As in 6 further by a line shown in dashed lines 84 indicated, the investigator may 70 ' in addition to the two cell terminals 44a . 44b be applied to adjacent cell voltage. Thus, in the determination unit 70 ' the impedance IESZ of the energy storage cell 30 be determined, which, for example, allows the determination of the power loss.

7 zeigt in Form einer schematischen Darstellung eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems. Dabei sind in 7 die dargestellten Komponenten entsprechend der in 1 verwendeten Nomenklatur bezeichnet. Dies soll keine einschränkende Wirkung haben. Die anhand von 7 nachfolgend gemachten Ausführungen gelten in entsprechender Weise auch für das in 2 dargestellte Fahrzeug. 7 shows in the form of a schematic representation of a second embodiment of the system according to the invention. Here are in 7 the illustrated components according to the in 1 used nomenclature. This is not intended to be limiting. The basis of 7 The statements made below apply in a corresponding manner also to the in 2 illustrated vehicle.

Bei dieser zweiten Ausgestaltung entspricht die elektrische Maschine 16 der Energieeinheit 62. Das bedeutet, dass die elektrische Maschine 16 dem Hochvoltspeicher 26 und somit einer einzelnen Energiespeicherzelle 30 elektrische Energie zuführen kann bzw. von diesem bzw. von dieser bereitgestellte elektrische Energie verbrauchen kann.In this second embodiment corresponds to the electric machine 16 the energy unit 62 , That means the electric machine 16 the high-voltage storage 26 and thus a single energy storage cell 30 can supply electrical energy or consume of this or this provided electrical energy.

In diesem Fall werden dem Wechselrichter 24 modifizierte Ansteuersignale zugeführt, so dass der elektrische Strom, der zwischen der elektrischen Maschine 16 und dem Hochvoltspeicher 26 bzw. einer in diesem enthaltenen Energiespeicherzelle 30 fließt, nicht nur einen Gleichstromanteil, sondern auch einen Wechselstromanteil aufweist. Hierfür ist eine beispielsweise in der Ansteuereinheit 22 verortete Einstelleinheit 64'' vorgesehen. Mit Blick auf den Funktionsumfang, der in der Ansteuereinheit 22 üblicherweise für die Erzeugung eines Fahrstroms bzw. Rekuperationsstroms enthalten ist, und der in 7 durch einen Block 86 angedeutet ist, enthält die Ansteuereinheit 22 einen zusätzlichen Funktionsumfang, mit dem entsprechend dem erfindungsgemäßen Ansatz ein zusätzlich oder anstatt des Fahrstroms bzw. Rekuperationsstrom fließender Messstrom erzeugt werden kann, bei dem es sich um einen Wechselstrom handelt. Das Bereitstellen entsprechender, dem Wechselrichter 24 zuzuführender Ansteuersignale kann auf zwei Arten erfolgen.In this case, the inverter 24 supplied modified drive signals, so that the electric current between the electric machine 16 and the high-voltage storage 26 or an energy storage cell contained in this 30 flows, not only a DC component, but also has an AC component. For this purpose, for example, in the drive unit 22 located adjustment unit 64 '' intended. With regard to the range of functions in the control unit 22 Usually included for the generation of a driving current or Rekuperationsstroms, and the in 7 through a block 86 is indicated, contains the drive unit 22 an additional range of functions with which, according to the inventive approach, an additional or instead of the traction current or recuperation current flowing measuring current can be generated, which is an alternating current. Providing appropriate, the inverter 24 To be supplied drive signals can be done in two ways.

Gemäß einer ersten Alternative, die in 7 durch eine Leitung 88 angedeutet ist, können dem Block 86 ausgehend von der Einstelleinheit 64'' Signale zugeführt werden, in deren Abhängigkeit die von dem Block 86 für das Einstellen eines Fahrstroms bzw. Rekuperationsstroms erzeugten Ansteuersignale modifiziert werden, so dass der zwischen der elektrischen Maschine 16 und dem Hochvoltspeicher 26 bzw. der Energiespeicherzelle 30 fließende Strom sowohl einen Gleichanteil als auch einen Wechselanteil aufweist. In einer zweiten Alternative, die durch eine Leitung 90 angedeutet ist, können zusätzlich zu den von dem Block 86 erzeugten Ansteuersignale, die dann das Einstellen eines Fahrstroms bzw. Rekuperationsstrom bewirken, ausgehend von der Einstelleinheit 64'' dem Wechselrichter 24 weitere Ansteuersignale zugeführt werden, die dann das Einstellen eines Messstroms und somit Wechselstroms bewirken. Die Überlagerung der beiden Ansteuersignale erfolgt in diesem Fall in dem Wechselrichter 24.According to a first alternative, which in 7 through a pipe 88 can be indicated, the block 86 starting from the setting unit 64 '' Signals are supplied, depending on which of the block 86 for the setting of a driving current or Rekuperationsstroms generated driving signals are modified so that the between the electric machine 16 and the high-voltage storage 26 or the energy storage cell 30 flowing current has both a DC component and an AC component. In a second alternative, by a line 90 is indicated, in addition to those of the block 86 generated driving signals, which then cause the setting of a driving current or Rekuperationsstrom, starting from the setting 64 '' the inverter 24 Further control signals are supplied, which then cause the setting of a measuring current and thus alternating current. The superimposition of the two drive signals takes place in this case in the inverter 24 ,

Was die Ausstattung des Fahrzeugs mit den vorstehend beschriebenen Energieeinheiten angeht, so sind beliebige Kombinationen denkbar, sofern diese technisch sinnvoll sind. Entsprechendes gilt auch, was die Kombination der einen oder anderen Energieeinheit mit der einen oder anderen Einstelleinheit und/oder Ermittlungseinheit angeht. Weiter gilt entsprechendes für die Unterbringung von Energieeinheit und/oder Einstelleinheit und/oder Ermittlungseinheit in der einen oder anderen im Fahrzeug enthaltenen Komponente.As regards the equipment of the vehicle with the energy units described above, any combinations are conceivable, provided that they are technically feasible. The same also applies to the combination of one or the other energy unit with one or the other adjustment unit and / or determination unit. Furthermore, the same applies to the accommodation of the energy unit and / or setting unit and / or determination unit in one or the other component contained in the vehicle.

Vorstehend sind mit Blick auf die Energieeinheit zwei alternative Ausführungen beschrieben. Bei einer ersten Ausführung wird die im Fahrzeug vorhandene und für den Vortrieb vorgesehene elektrische Maschine als Energieeinheit verwendet. Bei einer zweiten Ausführung ist jeder Energiespeicherzelle individuell eine eigene Energieeinheit zugeordnet. Sofern in der Beschreibung der einen Ausführung etwas unklar oder nicht ausreichend beschrieben sein sollte, kann die Beschreibung der anderen Ausführung zur Klärung bzw. Ergänzung herangezogen werden.In the foregoing, with regard to the energy unit, two alternative embodiments have been described. In a first embodiment, the existing in the vehicle and intended for propulsion electric machine is used as an energy unit. In a second embodiment, each energy storage cell is individually assigned its own energy unit. If in the description of the one embodiment something unclear or not sufficiently described, the description of the other embodiment may be used to clarify or supplement.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Ermitteln der Entropie bzw. der Änderung der Entropie auch für die Realisierung einer Diagnosefunktion verwendet werden kann, beispielsweise bei einem stillstehenden Fahrzeug, dessen Hochvoltspeicher geladen wird. Während des Ladevorgangs des Hochvoltspeichers, der vorzugsweise bei einem leeren Hochvoltspeicher beginnt (SOC = 0%), kann dem eigentlichen Ladestrom ein Wechselstrom, beispielsweise ein sinusförmiger Messstrom aufgeschaltet oder überlagert oder aufmoduliert werden. Dies kann beispielsweise über eine stationäre Ladestation oder aber mittels eines in dem Fahrzeug angeordneten Onboard-Chargers erfolgen. Somit ist es möglich, während des Ladevorgangs, vorzugsweise über den gesamten Ladevorgang (von SOC = 0% bis zu SOC = 100%) eine kontinuierliche Kennlinie der Entropieänderung über den Ladezustand SOC des Hochvoltspeichers oder einer einzelnen Energiespeicherzelle aufzunehmen bzw. zu erfassen (ΔS = f(SOC)). Die so ermittelte Kennlinie ist für einen Hochvoltspeicher oder eine Energiespeicherzelle entsprechend charakteristisch, wie dessen bzw. deren Leerlaufkennlinie und kann somit zu Diagnosezwecken herangezogen werden. An dieser Stelle sei noch auf folgenden Vorteil des erfindungsgemäßen Ansatzes hingewiesen: dieser Ansatz zeichnet sich dadurch aus, dass es nicht erforderlich ist, Absoluttemperaturen genau zu erfassen. Vielmehr reicht es aus, Temperaturänderungen zu erfassen. Dadurch ergeben sich Vorgaben und somit Vorteile, was die Auswahl der zum Einsatz kommenden Temperatursensoren angeht. Es müssen keine Temperatursensoren verwendet werden, die mittels einer aufwändigen Kalibrierung dazu eingerichtet sind, eine Absoluttemperatur präzise zu erfassen. Vielmehr reicht es aus, Temperatursensoren zu verwenden, die über den relevanten Temperaturbereich ein lineares Verhalten aufweisen.It should be mentioned at this point that the determination of the entropy or of the change in entropy can also be used for the realization of a diagnostic function, for example in the case of a stationary vehicle whose high-voltage memory is being charged. During the charging process of the high-voltage accumulator, which preferably begins with an empty high-voltage accumulator (SOC = 0%), an alternating current, for example a sinusoidal measuring current, can be connected or superimposed or modulated onto the actual charging current. This can be done for example via a stationary charging station or by means of an on-board charger arranged in the vehicle. Thus, it is possible during the charging process, preferably over the entire charging process (from SOC = 0% to SOC = 100%) to record a continuous characteristic curve of the entropy change via the state of charge SOC of the high-voltage memory or a single energy storage cell (ΔS = f (SOC)) , The characteristic curve determined in this way is correspondingly characteristic of a high-voltage accumulator or an energy storage cell, such as its idle characteristic and can thus be used for diagnostic purposes. At this point, the following advantage of the approach according to the invention should be pointed out: this approach is characterized by the fact that it is not necessary to detect absolute temperatures accurately. Rather, it is sufficient to detect temperature changes. This results in specifications and thus advantages as far as the selection of the temperature sensors used is concerned. It is not necessary to use temperature sensors that are set up by means of a complex calibration to precisely detect an absolute temperature. Rather, it is sufficient to use temperature sensors that have a linear behavior over the relevant temperature range.

An dieser Stelle sei nochmals auf das zellindividuelle Ermitteln der Thermodynamikgröße eingegangen. In den vorstehenden Ausführungen sind diesbezüglich im Wesentlichen zwei Alternativen beschrieben. Bei einer ersten Alternative ist jeder Energiespeicherzelle individuell sowohl eine Energieeinheit als auch eine Einstelleinheit zugeordnet. Dadurch kann für jede Energiespeicherzelle individuell ein Messstrom eingestellt und ausgehend von diesem eine individuelle Thermodynamikgröße ermittelt werden. In einer zweiten Alternative wird anstelle der individuell zugeordneten Energieeinheiten eine zentrale Energieeinheit verwendet, wobei es sich hierbei um die im Fahrzeug für den Vortrieb enthaltene elektrische Maschine handelt. Bei dieser Alterative ist die Einstelleinheit vorzugsweise in der Ansteuereinheit integriert, wobei eine Verteilungsfunktionalität vorgesehen ist, um den einzelnen Energiespeicherzellen einen individualisierten elektrischen Messstrom zuführen zu können. Es ist aber auch folgende dritte Alternative denkbar, bei der ebenfalls für jede Energiespeicherzelle individuell eine Thermodynamikgröße ermittelt werden kann. Bei dieser Alternative wird entsprechend der zweiten Alternative ebenfalls eine zentrale Energieeinheit verwendet, wobei jedoch keine Verteilungsfunktionalität vorgesehen sein soll. Dies bedeutet, dass nicht nur diejenige Energiespeicherzelle mit einem Messstrom beaufschlagt wird, für die die Thermodynamikgröße ermittelt werden soll, sondern vielmehr sämtliche in dem Hochvoltspeicher enthaltenen Energiespeicherzellen. Beispielsweise mittels den einzelnen Energiespeicherzellen individuell zugeordneten Ermittlungseinheiten kann dann für eine einzelne Energiespeicherzelle eine Thermodynamikgröße ermittelt werden. Bei dieser Alternative erfolgt somit die Individualisierung mit Hilfe der Ermittlungseinheiten. Auch wenn bei dieser Alternative sämtliche in dem Hochvoltspeicher enthaltenen Energiespeicherzellen mit dem Messstrom beaufschlagt und somit angeregt werden, hat diese Alternative den Vorteil, dass die Umsetzung, beispielsweise mit Blick auf die schaltungstechnische Realisierung, weniger aufwändig ist.At this point, the cell-individual determination of the thermodynamic quantity should be considered again. In the foregoing, essentially two alternatives are described in this regard. In a first alternative, each energy storage cell is individually assigned to both an energy unit and a setting unit. As a result, a measuring current can be set individually for each energy storage cell and, on the basis of this, an individual thermodynamic variable can be determined. In a second alternative, a central energy unit is used instead of the individually assigned energy units, this being the electric machine contained in the vehicle for the propulsion. In this alternative, the setting unit is preferably integrated in the drive unit, wherein a distribution functionality is provided in order to be able to supply the individual energy storage cells with an individualized electrical measuring current. However, the following third alternative is conceivable in which a thermodynamic variable can also be determined individually for each energy storage cell. In this alternative, according to the second alternative also a central energy unit is used, but no distribution functionality should be provided. This means that not only that energy storage cell is subjected to a measuring current for which the thermodynamic quantity is to be determined, but rather all energy storage cells contained in the high-voltage storage. For example, by means of the individual energy storage cells individually assigned detection units can then be determined for a single energy storage cell Thermodynamikgröße. In this alternative, the individualization thus takes place with the aid of the determination units. Even if in this alternative all the energy storage cells contained in the high-voltage storage are subjected to the measurement current and thus excited, this alternative has the advantage that the implementation, for example, with regard to the circuit implementation, less expensive.

Wie bereits eingangs erwähnt, kann auch die in einer Energiespeicherzelle auftretende Verlustleistung als Thermodynamikgröße ermittelt werden. Allerdings wird in diesem Fall die Auswertung etwas aufwändiger, da nicht auf die Frequenz des Messstroms, sondern auf die doppelte Frequenz oder eine weitere Harmonische abzustellen ist. In diesem Fall wäre es von Vorteil, wenn als Messstrom ein sinusförmiger Strom verwendet werden würde.As already mentioned, the power loss occurring in an energy storage cell can also be determined as a thermodynamic quantity. However, in this case, the evaluation is a little more complex, since it is not on the frequency of the measuring current, but to double the frequency or another harmonic. In this case, it would be advantageous if a sinusoidal current was used as the measuring current.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Fahrzeugvehicle
1212
angetriebene Räderpowered wheels
1414
nicht-angetriebene Rädernon-powered wheels
1616
elektrische Maschineelectric machine
1818
Getriebetransmission
2020
Differenzialdifferential
2222
Ansteuereinheitcontrol unit
2424
Wechselrichterinverter
2626
HochvoltspeicherHigh-voltage battery
2828
EnergiespeichermodulEnergy storage module
3030
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
3232
Blockblock
3434
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
3636
Kupplungclutch
3838
Gehäusecasing
4040
Elektrodenmaterialelectrode material
4242
EntlüftungselementA vent
4444
Zellenterminalcell terminal
4646
Isolierelementinsulating
4848
Temperatursensortemperature sensor
5050
Stapelstack
5252
Schichtstrukturlayer structure
5454
Anodenschichtanode layer
5656
Kathodenschichtcathode layer
5858
Separatorschichtseparator
6060
Elektrodenanschlusselectrode connection
6262
Energieeinheitenergy unit
6464
Einstelleinheitadjustment
6666
Blockblock
6868
UmgebungSurroundings
7070
Ermittlungseinheitdetermining unit
7272
multiplikativer Mischermultiplicative mixer
7474
Phasenschieberphase shifter
7676
Filterfilter
7878
Bewertungseinheitassessment unit
8080
Shuntshunt
8282
Versorgungseinheitsupply unit
8484
Leitungmanagement
8686
Blockblock
8888
Leitungmanagement
9090
Leitungmanagement

Claims (14)

System zum Ermitteln einer Thermodynamikgröße für zumindest eine in einem Fahrzeug (10) angeordnete Energiespeichereinheit (30), wobei die Thermodynamikgröße das thermodynamische Verhalten der Energiespeichereinheit (30) repräsentiert, mit: – zumindest einer in dem Fahrzeug (10) angeordneten Energieeinheit (62), mit der ein auf die Energiespeichereinheit (30) bezogener Energietransport realisierbar ist, wobei die Energieeinheit (62) dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise als Energiequelle eine der Energiespeichereinheit (30) zuzuführende elektrische Energie bereitzustellen, und/oder zumindest zeitweise als Energiesenke eine von der Energiespeichereinheit (30) bereitgestellte elektrische Energie zu verbrauchen, – zumindest einer Einstelleinheit (64), die dazu ausgebildet ist, zur Realisierung des Energietransports einen zumindest zeitweise zwischen der Energieeinheit (62) und der Energiespeichereinheit (30) fließenden elektrischen Strom einzustellen, – einem der Energiespeichereinheit (30) zugeordneten Temperatursensor (48, 48'), wobei der Temperatursensor (48, 48') dazu ausgebildet ist, ein Temperatursignal bereitzustellen, das eine an oder in der Energiespeichereinheit (30) vorherrschende Temperatur repräsentiert, und – zumindest einer Ermittlungseinheit (70), die dazu ausgebildet ist, zumindest in Abhängigkeit des Temperatursignals die Thermodynamikgröße zu ermitteln und bereitzustellen.System for determining a thermodynamic quantity for at least one in a vehicle ( 10 ) arranged energy storage unit ( 30 ), where the thermodynamic quantity is the thermodynamic behavior of the energy storage unit ( 30 ), comprising: - at least one in the vehicle ( 10 ) arranged energy unit ( 62 ), with the one on the energy storage unit ( 30 ) related energy transport is feasible, wherein the energy unit ( 62 ) is designed, at least at times as an energy source of the energy storage unit ( 30 ) supply electrical energy to be supplied, and / or at least temporarily as an energy sink one of the energy storage unit ( 30 ) to consume provided electrical energy, - at least one setting unit ( 64 ), which is designed to realize the energy transport at least temporarily between the energy unit ( 62 ) and the energy storage unit ( 30 ) to set flowing electrical current, - one of the energy storage unit ( 30 ) associated temperature sensor ( 48 . 48 ' ), the temperature sensor ( 48 . 48 ' ) is adapted to provide a temperature signal which is present at or in the energy storage unit ( 30 ) represents prevailing temperature, and - at least one determination unit ( 70 ), which is designed to determine and provide the thermodynamic quantity at least as a function of the temperature signal. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (64) dazu ausgebildet ist, den elektrischen Strom derart einzustellen, dass er einen Zeitverlauf mit sich ändernden Stromwerten aufweist.System according to claim 1, characterized in that the setting unit ( 64 ) is adapted to adjust the electric current so that it has a time characteristic with changing current values. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom einen periodischen Zeitverlauf aufweist.System according to claim 2, characterized in that the electric current has a periodic time course. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der periodische Zeitverlauf durch eine Stromfrequenz charakterisiert ist, die derart gewählt ist, dass eine sich dadurch ergebende Stromperiodendauer signifikant kleiner ist als ein Zeitwert, der eine für die Energiespeichereinheit (30) ablaufende Temperaturänderung charakterisiert.System according to claim 3, characterized in that the periodic time characteristic is characterized by a current frequency which is chosen such that a resulting current period duration is significantly smaller than a time value which is one for the energy storage unit ( 30 ) characterized temperature change. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Energiespeichereinheit um eine Energiespeicherzelle (30) handelt, die in einem Hochvoltspeicher (26) enthalten ist, der in dem Fahrzeug (10) angeordnet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the energy storage unit is an energy storage cell ( 30 ) stored in a high-voltage store ( 26 ) contained in the vehicle ( 10 ) is arranged. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherzelle (30) ein Gehäuse (38) aufweist, das einen Innenraum umschließt, der für die Aufnahme eines für das Speichern elektrischer Energie ausgebildeten Elektrodenmaterials (40) ausgebildet ist, wobei der Temperatursensor (48') im Innenraum angeordnet ist.System according to claim 5, characterized in that the energy storage cell ( 30 ) a housing ( 38 ) enclosing an interior space suitable for receiving an electrode material (FIG. 40 ), wherein the temperature sensor ( 48 ' ) is arranged in the interior. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (48') innerhalb des Elektrodenmaterials (40) angeordnet ist.System according to claim 3, characterized in that the temperature sensor ( 48 ' ) within the electrode material ( 40 ) is arranged. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochvoltspeicher (26) eine Vielzahl von Energiespeicherzellen (30) enthält, wobei jeder Energiespeicherzelle (30) funktionell zumindest eine Energieeinheit (62) und eine Einstelleinheit (64) zugeordnet sind.System according to one of claims 5 to 7, characterized in that the high-voltage storage ( 26 ) a plurality of energy storage cells ( 30 ), each energy storage cell ( 30 ) functionally at least one energy unit ( 62 ) and a setting unit ( 64 ) assigned. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) ferner eine elektrische Maschine (16, 16'), einen Wechselrichter (24, 24') und eine Ansteuereinheit (22, 22') aufweist, wobei die elektrische Maschine (16, 16') dazu ausgebildet ist, angetriebene Räder (12, 12') des Fahrzeugs (10) anzutreiben, wobei während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs (10) die elektrische Maschine (16, 16') über den durch die Ansteuereinheit (22, 22') ansteuerbaren Wechselrichter (24, 24') mit dem Hochvoltspeicher (26, 26') derart verbindbar ist, dass zwischen der elektrischen Maschine (16, 16') und dem Hochvoltspeicher (26, 26') ein elektrischer Strom fließen kann, wobei die Einstelleinheit (64) dazu ausgebildet ist, diesen elektrischen Strom dergestalt einzustellen, dass er einen Wechselstromanteil enthält.System according to one of claims 5 to 8, characterized in that the vehicle ( 10 ) an electric machine ( 16 . 16 ' ), an inverter ( 24 . 24 ' ) and a drive unit ( 22 . 22 ' ), wherein the electric machine ( 16 . 16 ' ) is adapted to driven wheels ( 12 . 12 ' ) of the vehicle ( 10 ) while driving the vehicle ( 10 ) the electric machine ( 16 . 16 ' ) via the control unit ( 22 . 22 ' ) controllable inverters ( 24 . 24 ' ) with the high-voltage accumulator ( 26 . 26 ' ) is connectable such that between the electrical machine ( 16 . 16 ' ) and the high-voltage memory ( 26 . 26 ' ) can flow an electric current, wherein the setting unit ( 64 ) is adapted to adjust this electric current such that it contains an alternating current component. System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieeinheit (62) und die Einstelleinheit (64) durch die jeweilige Energiespeicherzelle (30) mit elektrischer Energie versorgt werden, der die beiden funktionell zugeordnet sind.System according to one of claims 8 or 9, characterized in that the energy unit ( 62 ) and the adjustment unit ( 64 ) by the respective energy storage cell ( 30 ) are supplied with electrical energy, which are assigned to the two functionally. Energiespeicherzelle, die für das Ermitteln einer Thermodynamikgröße mittels eines Systems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.Energy storage cell, which is set up for determining a thermodynamic size by means of a system according to one of claims 1 to 10. Energiespeichermodul, bei dem für zumindest eine seiner Energiespeicherzellen (30) eine Thermodynamikgröße mittels eines Systems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 bereitgestellt wird.Energy storage module, in which for at least one of its energy storage cells ( 30 ) a thermodynamic quantity is provided by means of a system according to one of claims 1 to 10. Hochvoltspeicher, bei dem für zumindest eine seiner Energiespeicherzellen (30) eine Thermodynamikgröße mittels eines Systems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 bereitgestellt wird.High-voltage memory, in which for at least one of its energy storage cells ( 30 ) a thermodynamic quantity is provided by means of a system according to one of claims 1 to 10. Verfahren zum Ermitteln einer Thermodynamikgröße für zumindest eine in einem Fahrzeug (10) angeordnete Energiespeichereinheit (30), wobei die Thermodynamikgröße das thermodynamische Verhalten der Energiespeichereinheit (30) repräsentiert, wobei in dem Fahrzeug (10) ferner zumindest eine Energieeinheit (62) angeordnet ist, mit der ein auf die Energiespeichereinheit (30) bezogener Energietransport realisierbar ist, wobei die Energieeinheit (62) dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise als Energiequelle eine der Energiespeichereinheit (30) zuzuführende elektrische Energie bereitzustellen, und/oder zumindest zeitweise als Energiesenke eine von der Energiespeichereinheit (30) bereitgestellte elektrische Energie zu verbrauchen, und wobei der Energiespeichereinheit (30) ein Temperatursensor (48, 48') zugeordnet ist, wobei der Temperatursensor (48, 48') dazu ausgebildet ist, ein Temperatursignal bereitzustellen, das eine an oder in der Energiespeichereinheit (30) vorherrschende Temperatur repräsentiert, mit folgenden Schritten: – Einstellen eines zumindest zeitweise zwischen der Energieeinheit (62) und der Energiespeichereinheit (30) fließenden elektrischen Stroms zur Realisierung des Energietransports, – Bereitstellen des Temperatursignals, – Ermitteln der Thermodynamikgröße zumindest in Abhängigkeit des Temperatursignals, und – Bereitstellen der ermittelten Thermodynamikgröße. Method for determining a thermodynamic quantity for at least one in a vehicle ( 10 ) arranged energy storage unit ( 30 ), where the thermodynamic quantity is the thermodynamic behavior of the energy storage unit ( 30 ), wherein in the vehicle ( 10 ) at least one energy unit ( 62 ) is arranged, with the one on the energy storage unit ( 30 ) related energy transport is feasible, wherein the energy unit ( 62 ) is designed, at least at times as an energy source of the energy storage unit ( 30 ) supply electrical energy to be supplied, and / or at least temporarily as an energy sink one of the energy storage unit ( 30 ) to consume provided electrical energy, and wherein the energy storage unit ( 30 ) a temperature sensor ( 48 . 48 ' ), the temperature sensor ( 48 . 48 ' ) is adapted to provide a temperature signal which is present at or in the energy storage unit ( 30 ) represents the prevailing temperature, with the following steps: setting at least temporarily between the energy unit ( 62 ) and the energy storage unit ( 30 ) flowing electrical current to realize the energy transport, - providing the temperature signal, - determining the thermodynamic size at least in dependence on the temperature signal, and - providing the determined thermodynamic quantity.
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