用于电池诊断的方法和设备
本发明涉及一种用于诊断电池中的临界变化，特别是压力变化，气体产生和温度变化的方法，涉及一种用于执行该方法的激励单元，涉及一种包括这种激励单元的电池系统，涉及一种用于执行该方法的装置以及包括这种装置的电池系统。
背景技术：
电气或电子设备，尤其是便携式设备的使用通常取决于电化学电池作为电源，即所谓的“电芯”或“电池”。电池可用于电子设备，例如电信设备(例如，手机，平板电脑，计算机)，运输设备(例如，汽车，飞机，轮船)，也可用于非便携式设备，例如用于集中式存储或分布式存储的电源系统。
由于电池的外部工作条件，例如在充电和放电过程中电流过大，电池壳体或触点上的机械力过大，过度充电或深度放电，或者电池电压过高或过低，或者电池温度过高和过低，都会导致电池中的电化学平衡发生变化，电池单元可能会进入临界电池状态。另外，由于老化引起的退化机理，电池单元也可能进入临界状态。电池的临界状态可能导致容量损失，内部电阻增加或放热过程。这些反过来不仅会对设备造成危害，还会对人员造成危害。因此，需要早期检测以便能够在这些电池构成危险之前采取对策。
使用电化学阻抗谱作为诊断方法来检测工作参数(荷电状态(soc)，容量和内阻(soh)温度等)或安全参数(例如，检测锂基电池组中的析锂)或气体形成)要求该方法实际上可以在多电芯电池存储系统的任何运行条件下使用，并且还可以进行连续监控。在de102009000337中示例了阻抗谱的现有技术。如果要在具有不同充电和放电电流的电池动态运行期间执行此方法，则会导致无法使用的结果。
因此，具有不损坏电池并且不具有现有技术的缺点的可用诊断选择是被期望的。
技术实现要素：
根据本发明，通过提供一种用于确定至少一个电芯的电池状态的方法来解决该任务，该方法包括以下步骤：a)向电池单元施加电流激励信号；b)记录响应测量信号并确定电芯的阻抗谱或电芯的阻抗；c)根据测得的阻抗谱或阻抗确定至少一个评估量；a.使得电流激励信号由至少两个频率互不相同的周期信号组成，并且施加电流激励信号，使得它在至少一个包含最小频率的周期内没有平均值，即电池单元的第一响应测量信号b.或至少一个频率并根据阻抗确定至少一个诊断变量或以这样的方式确定和评估何处使得电流激励信号的至少一个分量的参数幅度，频率和相对相位位置中的至少一个根据第一响应测量信号而变化，从而通过确定并评估另一个响应测量信号，以及通过将评估值用作评估变量，将测量误差降到最低，并且，基于对至少一个诊断变量与至少一个参考值和/或与至少一个其他诊断变量的比较，来确定电芯的电池状态变量。
术语电池状态尤其是指运行状态，安全状态或老化状态，尤其是充电状态(soc)，健康状态(soh)，功能状态(sof)或安全状态(sos)和电池温度状态。除了单个电池之外，术语电池还包括由并联或串联连接但封装在一起和/或具有公共电源连接的多个单个电池组成的宏电池。
响应测量信号是电压响应测量信号。根据第一响应测量信号改变电流激励信号的至少一个分量的参数幅度，频率和相对相位位置中的至少一个的特征，尤其是指该变化或者根据第一响应测量信号的至少一个评估值而变化。
频谱特别地也意指非连续频谱，但是基于在有限数量的频率处的有限数量的值的频谱，其中该有限数量的频率尤其是至少2和/或小于100，优选至少5个和/或至多50个，其中，频率尤其是线性或对数分布，或准对数或准线性分布和/或特别是以这样的方式分布：以这样一种方式选择频率，使得每个频率的第二和第三谐波尤其不与其他选定频率重叠。特别地，频率在从1hz到10khz的范围内。
至少一个评估变量尤其是以下一项或多项：通过kramers-kronig关系对记录的阻抗谱进行一致性检查的结果，其形式为测得的阻抗谱与由此计算出的阻抗谱之间的残差，即响应测量信号与信号之间的kramers-kronig残差的信噪比。叠加的噪声信号响应测量信号的幅度，响应测量信号的谐波含量(用于评估测量的线性度)。
基于这些评估变量，特别是仅在满足以下调整标准中的至少一项或一项的情况下，才对电流激励信号进行调整，即信噪比(snr)对于单个和/或几个和/或所有所包括的频率的响应测量信号的δβ小于1至25db范围内的预定值，特别是小于15至25db范围内的预定值。响应测量信号的幅度大于5至60mv范围内的预定值，特别是大于5至20mv范围内的预定值。谐波含量在
此外，方便地仅迭代地改变幅度，频率和相对相位这三个参数中的两个。即使不需要根据上述调整标准进行调整，例如也可以对励磁电流信号进行进一步的优化，以增加要添加的频率成分，和/或特别是通过添加具有其他频率的信号分量来优化以获得更完整的阻抗谱。
频点尤其是指单个频率。用于调节电流激励信号的自适应控制根据所确定的评估量来调节电流激励信号，特别是如下：
如果某个频率点的信噪比太低，特别是低于预定的适应标准或多个标准中指定的信噪比，则将该频率点的信号的激励幅度特别是增加5％到30％的值，如果响应测量信号的幅度还不太高，并且符合线性标准。否则：从激励信号中删除该频率点的信号分量，或者通过合适的非线性优化方法(例如，下坡单纯形优化器)优化信号分量的相位，以获得较低的当前激励信号的波峰因数。
如果某个频率点的信噪比太高：请减小该频率点的信号分量的激励幅度，尤其是减小5％到30％范围内的值。
如果响应测量信号的幅度过高：请减小信号分量的幅度，特别是均匀地，或者从具有最佳信噪比的信号分量开始，尤其是在5％到30％的范围内，或者除去单个信号分量。
如果谐波含量太高：降低所有信号的激励幅度，尤其是降低5％到30％的值，和/或优化信号分量的相位位置，以获得较低的电流激励波峰因数信号。如果kramers-kronig残差过高：从当前激励信号中去除最低频率的信号分量。
如果不满足任何一个拟合标准：最好添加更多具有其他频率的信号分量，以获得更完整的阻抗谱，尤其是直到信号分量的数量在10到30的范围内为止。
诊断量尤其是以下量中的一个或多个，或者通过包括以下量中的一个或多个来确定：阻抗的特征量，例如实部，虚部，单个电池的大小和相位，和/或其中一个或多个数量在至少两个上的梯度，尤其是多个(激励的)频率，在这种情况下，至少两个阻抗将被确定，尤其是多个；串联和/或并联连接的多个电池单元的参数实部，虚部，大小和相位的阻抗的统计量，尤其是平均值和散射度量。
比较单个电池单体的阻抗特征值，例如实部，虚部，幅值和相位，以及来自同一时间步长的单个电池单体或几个串联和/或并联连接的电池单体的阻抗；
比较单个电池的阻抗的特征量，例如单个电池的实部，虚部，幅度和相位，与来自至少一个先前时间步长的单个电池或串联和/或并联连接的多个电池的阻抗；
比较单个电池的阻抗的特征量，例如单个电池的实部，虚部，大小和相位，与来自至少一个先前测量的，用于单个电池或用于串联和/或并联连接的多个电池的量的比较；对单个电池或串联和/或并联连接的多个电池进行测量；
比较参数的实部，虚部，幅度和相位的阻抗的统计量，尤其是平均值和散射量度，以及来自同一时间步长的单个电池单元或多个串联和/或并联连接的电池单元的数量；
比较阻抗的统计量，尤其是参数实部，虚部，幅值和相位的平均值和散射度量与单个电池的至少一个先前时间步的数量或用于几个串联和/或并联连接的电池；
比较阻抗的统计量，尤其是参数实部，虚部，大小和相位的平均值和散射测量，其量值来自至少一个先前对单个电池单元或几个串联和/或并联连接的电池单元进行的测量；
弛豫时间谱的特征量，例如全局最大值的值，全局最大值的频率，局部和/或全局最大值的值，局部和/或全局最大值的频率，最大值的数量，最大值在频谱中的分布，相对于极化电阻分布函数的最大值，最大值的平均值，频谱的质心的弛豫时间的差，某个频率下的频谱值，某个频率范围内的频谱积分值，几个定界频率范围内的积分值，在一个或多个定界频率范围内的积分平均值；弛豫时间谱的统计量，尤其是平均值和全局最大值的离散度，全局最大值的频率，局部和/或全局最大值的值，局部和/或全局最大值的频率，最大值的数量，频谱中的最大值的分布，相对于极化电阻分布函数的最大值的弛豫时间的差，最大值的平均值，频谱的质心，特定频率下的频谱值，特定频率范围内的频谱积分值，多个限定频率范围内的积分值，以及一个或多个限定频率范围内的积分平均值；
比较弛豫时间谱的特征量，例如全局最大值的值，全局最大值的频率，局部和/或全局最大值的值，局部和/或全局最大值的频率，最大值的数量，频谱中最大值的分布，相对于极化电阻分布函数最大值的弛豫时间的差，最大值的平均值，频谱的质心，特定频率下的频谱值，特定频率范围内频谱的积分值，多个限定频率范围内的积分值以及一个或多个限定频率范围内的积分平均值，且单个电池单元的时间增量相同或用于多个串联和/或并联连接的电池单元；比较弛豫时间谱的特征量，例如全局最大值的值，全局最大值的频率，局部和/或全局最大值的值，局部和/或全局最大值的频率，最大值的数量，频谱中的最大值的分布，相对于极化电阻分布函数的最大值的弛豫时间的差，最大值的平均值，频谱的质心，特定频率处的频谱的值，特定频率范围内频谱的积分值，多个限定频率范围内的积分值以及一个或多个限定频率范围内的积分平均值，其中至少一个先前时间步长为单个电池单元或串联和/或并联连接的多个电池单元。
比较弛豫时间谱的特征量，例如全局最大值的值，全局最大值的频率，局部和/或全局最大值的值，局部和/或全局最大值的频率，最大值的数量，频谱中的最大值的分布，相对于极化电阻分布函数的最大值的弛豫时间的差，最大值的平均值，频谱的质心，特定频率下的频谱值，在特定频率范围内的频谱积分值，在多个限定频率范围内的积分值，在一个或多个定界频率范围内的积分平均值，其取自至少一个先前对单个电池单元或串联和/或并联连接的多个电池单元进行的测量的量；比较弛豫时间谱的统计量，尤其是参数的均值和离散度，全局最大值的值，全局最大值的频率，局部和/或全局最大值的值，局部和/或局部频率/或全局最大值，最大值数量，频谱中的最大值分布，相对于极化电阻分布函数最大值的弛豫时间的差，最大值的平均值，频谱的质心，某个频率处的频谱值，指定频率范围内的频谱积分值，多个定界频率范围内的积分值，对于一个或多个串联和/或并联连接的电池单元或多个电池单元，在一个或多个定界频率范围内的积分平均值具有相同的轴颈量；
比较弛豫时间谱的统计量，特别是参数的平均值和散射度量，全局最大值的值，全局最大值的频率，局部和/或全局最大值的值，局部和/或全局最大值的频率，最大值的数量，频谱中最大值的分布，相对于极化电阻分布函数最大值的弛豫时间的差异，最大值的平均值，频谱的质心，确定频率处的频谱值，特定频率范围内的频谱积分值，多个限定频率范围内的积分值，对于一个或多个单个或多个串联和/或并联连接的电池单元，在一个或多个限定的频率范围内的积分平均值具有至少一个先前的时间步长的量；
比较弛豫时间谱的统计量，尤其是参数的平均值和弥散度，全局最大值的值，全局最大值的频率，局部和/或全局最大值的值，局部频率和/或全局最大值，最大值，频谱中的最大值分布，相对于极化电阻分布函数最大值的弛豫时间的差，最大值的平均值，频谱的质心，特定频率处的频谱值，指定频率范围内的频谱积分值，多个限定频率范围内的积分值以及一个或多个定界频率范围内的积分平均值，其取自至少一个先前对单个电池单元或串联和/或并联连接的电池单元进行的测量。
术语数量尤其包括特征和/或统计数量。术语比较还包括多个比较的比较和/或一个或多个比较的结果的比较。
因此，本发明特别地提供了，根据特性自适应地调节电流激励信号的各个频率分量中的至少一个。单个电池的工作状态或串联和/或并联连接的多个电池的平均工作状态，从而使测量误差最小。
根据本发明，特别是提供了同时激励几个频率。由此可以显着减少测量时间，从而在大多数工作条件下，可以近似地假定时间不变性。该多频方法将特别地被设计为使得借助于激励单元和另外的下游单元实现对一个或多个电池单元的瞬时阻抗的连续测量。为此目的，特别是电流激励信号的预定形状(激励电流形状)，其可以适当地包含例如2至100个，优选5至50个，例如20个，适当地分布，例如在优选1hz至10khz的范围内线性地或优选地以对数分布的频率分量连续地施加到一个或多个电池单元上，并且尤其是自适应地改变。
待构造的电流激励信号的时间过程可以借助于任何周期性的振荡，例如正弦振荡，余弦振荡，矩形振荡和/或三角序列的叠加来实现。下面通过使用正弦振荡示例性地对此进行说明，尽管也可以比照地将其应用于其他振荡形式，尤其是余弦振荡。
正弦振荡和余弦振荡是有利的，以便在评估期间实现快速傅里叶变换，特别是goertzel变换。
在下文中，示例性地描述了具有n(自然数)个叠加的正弦振荡的电流激励信号。
其中ak是振幅，fk是激励信号的第k个分量的频率和相位φk。参数b是由n个频率分量组成的信号的附加比例因子。这些参数的选择取决于电池系统的工作条件。典型的实际激励单元提供有限的总电流幅度，因此取决于n个分量的各个参数a和f的选择，定标是有利的，因为它们也会影响总信号的幅度。优选地选择参数f，以便如通常优选的那样，不发生振动的相长叠加。特别地，根据存在的干扰来选择数量n，因为每个频率点的测量信号的最终幅度取决于此。例如，在具有很少干扰的操作状态下(例如，在电池系统的静止状态下)，激励几个频率分量以获得更完整的频谱。例如，在具有许多干扰的操作状态下(例如，在动态操作中)，较少的频率分量被激励以快速获得阻抗谱的特别相关的部分频率点(参数f)的选择特别取决于要在频谱中观察到哪些效果。例如，通常在不同的频率下观察到阴极或阳极效应，以及影响例如锂离子电池单元的sei(固体电解质界面)的效应。本发明还涉及用于执行该方法的激励单元，该激励单元包括存储电容器，双向电力电子转换器和滤波器，以及用于在测量开始之前对存储电容器进行充电的装置，其中，该存储电容器提供能量。通过双向功率电子转换器将一个无平均值的电流激励信号施加到一个或多个电池单元上，以便能量可以在存储电容器和电池之间循环移动。特别地，该单元还包括用于控制方法的执行的控制装置和/或用于尤其计算至少一个阻抗的计算单元，评估数量和/或诊断数量和/或用于执行比较和/或自适应控制。
激励单元的可能的实施方式包括存储电容器，双向功率电子转换器和滤波器。附带的存储电容器必须在开始测量之前进行充电，并通过双向功率电子转换器为一个或多个电池单元提供必要的能量以生成平均自由电流激励信号。因此，能量在存储电容器和电池之间循环移位。通过这种方式，仅必须补偿激励单元中的损耗。这可以通过永久叠加少量的直流电流来完成，这会导致激励信号的构建，但是，这种信号不再完全没有意义。但是，在某些情况下，如果电池处于允许运行的状态，这可能是可以容忍的。
可替代地，存储电容器可以被周期性地再充电。激励单元的该实施方式还具有以下优点：在技术上排除了电池的过度充电。
在应用中，例如在电动车辆中，存在频繁变化的操作和环境条件，例如温度变化很大，电池单元的不均匀充电状态或老化或电干扰。因此，用于阻抗测量的励磁单元和励磁电流的特性应对这些影响非常稳健。可以通过自适应采集激励信号来实现鲁棒性。这涉及所包括的频率，各个频率分量的相对相位位置和/或幅度以及叠加的总信号的幅度比例。
通过动态调整所包含的频率分量，可以将存在瞬态干扰的频率范围的影响最小化。这还需要动态调整频率分量的相对相位位置，以获得具有最低可能波峰因数的整体信号。这降低了激励电路的必要峰值功率，并使被测设备(电池)的非线性干扰影响最小化。同时或独立地，各个频率分量的幅度也与dut和外部条件匹配。由于阻抗的大小与频率有关，因此在振幅较大的频率处，激励幅度会动态降低，以便为测量信号的信噪比实现动态指定的设定值。这样既减少了所需的激励功率，又减少了非线性的影响。类似地，在时域中缩放激励信号的总幅度。这些功能在控制单元内实现，该控制单元为激励单元生成必要的信号。
优选地，然后由测量单元在滑动评估窗口内对获得的响应测量信号(测量信号)进行采样，该滑动评估窗口的宽度对应于所包含的最低频率的周期或其整数倍。例如，这可以是简单的矩形窗口，或者可以是对各个采样值进行加权的更专门的实施例。
本发明的优选实施例的特征在于，执行响应测量信号中的充电和放电电流的自适应补偿，也称为漂移校正，其由于真实的电池操作而发生，例如在电动车辆的驾驶过程中。自适应补偿响应测量信号中的充放电电流，特别地，通过比较在时间t0和时间t1＝t0+n·t处的响应测量信号的电压来执行，其中t是最小频率分量的周期，并且n是整数。
相对于第一时间点，第二时间点偏移所包含的最小频率分量的周期或其倍数。然后可以通过内插法从获得的值中生成校正信号，它被应用于记录在测量窗口内的响应测量信号的值，以补偿由于叠加的充电或放电电流而在测量信号中引起的电压变化。
本发明的另一优选实施例的特征在于，从一个测量时间窗口内的电流激励信号和电压测量信号确定一个或多个频率的瞬时阻抗。阻抗序列称为阻抗谱。
本发明的一个优选的实施方式的特征在于，借助于kramers-kronig关系和/或其他参数，特别是以下参数中的至少一个的一致性，检查一个或多个阻抗谱的质量特性：
响应测量的信噪比幅度，阻抗谱的信号线性，响应测量信号的时间不变性。
可以用矩阵形式表示n个电池单元在k个频率下的持续时间为的阻抗值：
为了确定电池状态，有利地在诊断单元中进一步处理所记录的阻抗谱。
尤其通过统计方法和/或通过评估确定性变量来执行所记录的阻抗，特别是阻抗谱的处理。
在确定电池状态时，例如根据阻抗谱，尤其是第一电池单元的阻抗谱，将一个或多个激励频率的实部，虚部，幅值和/或相角的数量用于诊断如下。
例如，使用时间窗
--步骤1：使用前一个测量时间窗口t–1中的值，形成要诊断的电池c1当前值实部的参数绝对变化kt。
-步骤2：确定过去10个测量时间窗口内
-标准1：|kt(c1，fk，t)|＞2σ被满足，则满足用于检测电池状态变化的第一标准。
-步骤3：确定平均值t和t-1中电池系统中除电池单元c1以外的所有其他n个电池在频率fk处的r(z)的平均值mges和离散度，例如r(z)的标准偏差σges。
-标准2:如果
在mges(t＝t)±2σges(t＝t)之外,满足用于检测电池状态变化的第二标准。
-标准3:如果
是mges(t＝t)±2σges(t＝t)最后的时间点,满足用于检测电池状态变化的第三标准。
-如果满足三个标准中的至少两个，则应立即进行新的测量并随后确定电池状态。如果然后仍然至少满足两个标准，则可以认为已经检测到电池状态的变化，并且尤其可以输出警告信号wa(“检测到电池状态变化”)。
-如果,
特别是存在增加实部的加速过程，并且可以输出警告信号wb(“电池严重状况”)。c是典型地在1和1.5之间的因子。
-为了进一步增加置信度，仍然可以与一个或多个其他受激频率点f，仅当满足预定的多个或所有频率点的标准时，才可以假定已经检测到电池状态的变化和/或可以输出警告信号wa或wb。
在统计处理中，在所有电池单元上以相应的频率计算记录频谱的统计特性。这提供了电池组不均匀性的度量，以及单个电池对不均匀性的影响。本发明的优选实施例的特征在于，平均值和/或散射度量由在不同频率和不同电池单元的相应测量时间窗口中同时被激发和检测的阻抗形成。
平均值优选是算术，几何和/或二次平均值。平均值也可以是中位数或中心值。算术平均值周围的离散度的量度优选是变化，方差，标准偏差和/或平均绝对偏差。关于中位数的离差度量优选为四分位数距离，四分位数间距，相对于中位数的平均绝对偏差和/或绝对偏差的中位数。关于几何平均值的离散度的度量优选是几何标准偏差。
将阻抗的特征量(最好是实部，虚部，幅度和相位)与当前时间步长中至少一个单独的其他电池单元的量和/或同一电池单元的另一测量时间的量进行比较窗口和/或多个串联和/或并联的相同类型的电池之间。根据分散程度，可以在此处定义阈值以检测电池状态的变化，例如检测不良的电化学过程，例如电解质和sei分解以及电池中气体的形成。在超过某个温度时，由于这些现象，阻抗谱将发生不可逆的变化。如果在操作过程中在电池组的单个电池中发生这种情况，可以通过与未受影响的电池进行比较来检测到。可替代地，从阻抗值的平均值或中值人工确定的频谱可以用于该目的。为此，在两个或更多个电池单元的阻抗谱的每个频率点上形成平均值或中值。这些计算出的平均阻抗值或中值阻抗值的顺序会再次产生一个阻抗谱。由此可以得出一个或多个诊断值，然后可以将其用于比较。
关于光谱变化速度的陈述可以通过使用先前时间步长(趋势分析)中记录的光谱随时间进行微分来得出。如果在此可以识别快速变化，则可以将其用作附加警告标志。由于必须为此目的以数字方式存储光谱，因此拥有一个随时间变薄存储光谱以节省存储空间的系统是有利的。为了检测较慢的过程，例如细胞老化，可以与实验室确定的光谱进行比较，以得出关于发生的老化现象类型的结论。同样，较大时间范围内的趋势分析很有用。
本发明的另一优选实施例的特征在于，传输单元将警告信号发送到控制装置，该控制装置警告用户和/或基于警告信号启动对策。可能的对策的示例包括减小电池单元上的电负载，冷却和/或增加电池单元的冷却，或关闭电池单元，特别是为了防止其损坏或破坏的风险。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，对于单个电池单元或对于串联和/或并联的多个电池单元，阻抗的特征量优选实部、虚部、幅值和相位与来自当前时间步长的量进行比较。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果数量之间的差值超过进一步的阈值sb，则警告信号wb(安全关键电池状态)被传送到传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，对于单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元，阻抗的特征量优选实部、虚部、幅值和相位与至少一个前一时间步骤的量进行比较。这种比较可以通过例如简单的差值形成，或者也可以通过根据时间进行区分来完成。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果数量之间的差值超过进一步的阈值sb，则将警告信号wb(安全关键的电池状况)传送到传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，阻抗的特征量优选实部、虚部、幅值和相位与至少一个先前对单个电池单元或对串联和/或并联的多个电池单元进行的测量中的量进行比较。例如，这种比较可以通过简单的差值形成，或者也可以通过根据时间进行区分。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果特征量之间的差值超过阈值sb，则将警告信号wb(安全关键电池状态)传送给传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，阻抗的统计量：优选为参数实部、虚部、幅值和相位的均值和离散度的测量，与当前时间步长的单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元的量进行比较。如果数量之差超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是将一个警告信号wa(检测到电池状态变化)传送给传输单元。如果数量之间的差值超过阈值sb，则警告信号wb(电池安全临界状态)被传送到传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，阻抗的统计量：优选为参数实部、虚部、幅值和相位的均值和离散度的测量值与至少一个前一时间步骤的量进行比较，用于单个电池单元或用于串联和/或并联的多个电池单元。如果数量之间的差异超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果数量之间的差值超过阈值sb，则将警告信号wb(安全临界电池状态)传送给传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，阻抗的统计量：参数实部、虚部、幅值和相位的均值和色散的测量值与来自至少一个先前执行的测量的数量进行比较，测量对象为单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元。如果数量之间的差异超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果数量之间的差异超过阈值sb，则警告信号wb(安全关键电池状态)被传送到传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，对于单个电池单元或对于串联和/或并联的多个电池单元，优选实部、虚部、幅值和相位的阻抗特征量的比较结果与至少一个前一时间步骤的比较结果进行比较。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测电池状态的变化，特别是将警告信号wa(检测到的电池状态变化)传送给传输单元。如果数量之间的差值超过进一步的阈值sb，则警告信号wb(安全关键电池状态)被传送到传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，将阻抗优选实部、虚部、幅值和相位的特征量的比较结果与先前对单个电池单元或对串联和/或并联的多个电池单元进行测量的比较结果进行比较。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测电池状态的变化，特别是将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送给传输单元。如果数量之间的差异超过进一步的阈值sb，则警告信号wb(安全关键电池状态)被传送到传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，将统计量：优选参数实部、虚部、幅值和相位的平均值和散度量的比较结果与至少一个前一时间步骤的比较结果进行比较，比较对象为单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测电池状态的变化，特别是将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果数量之间的差值超过阈值sb，则将警告信号wb(电池安全临界状态)传输到传输单元。
本发明的另一个优选实施例的特征在于，将统计量：优选参数实部、虚部、幅值和相位的平均值和散度量的比较结果，与先前对单个电池单元或对串联和/或并联的多个电池单元进行的至少一次测量的比较结果进行比较。如果数量之间的差异超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。当数量之间的差值超过阈值sb时，警告信号wb(安全关键电池状态)被传送到传输单元。
补充或替代地，从激励和响应测量信号确定松弛时间常数的分布。该分布也被称为电池的弛豫时间谱(rts)。rts是计算松弛时间常数的分布，也称为"松弛时间分布"(drt)。由于kramers-kronig关系(见下文)有效的特性，这使得电池单元的损耗过程能够与频率分离，因此，电池单元的阻抗可以被视为具有不同时间常数的rc元件的无限网络。
优选地，从rts中确定特征量，并用于电池单元的状态诊断。松弛时间频谱的特征量例如为全局最大值的值、全局最大值的频率、局部最大值的值、局部最大值的频率、局部最大值的数量、局部最大值在频谱中的分布、最大值的平均值。rts的中心点，rts在某一特定频率下的值，rts在某一特定频率范围内的积分值，rzs的几个限定频率范围内的积分值，一个或多个限定频率范围内积分的平均值。然后，可以类比对阻抗谱的介绍程序进行诊断。
有利的是，对于单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元，比较来自当前时间步长的弛豫时间谱(rts)。
根据散射措施，这里可以定义阈值以检测不理想的电化学过程(例如电解液和sei分解和电池单元中的气体形成，如果超过这些值，可以检测电池状态的变化。当超过一定的温度时，由于这些现象，松弛时间谱会发生不可逆的变化。如果在电池组的个别电池单元中在运行过程中发生这种现象，则可以通过与未受影响的电池单元进行比较来检测，并且如果超过预定的偏差，则可以检测到电池状态的变化。另外，可以使用由平均值或中值作为特征变量组成的人工松弛时间谱来实现这一目的。
根据对单个电池的弛豫时间谱的分析以及与电池系统中的一个或多个其他电池的弛豫时间谱的比较，执行对单个电池的状态和/或电池系统的整体状态的诊断。优选地，诊断单元执行诊断方法步骤。
n个电池单元在k个频率下的时间到的极化贡献可以用矩阵形式表示:
对于开头提到的操作和安全参数的诊断，进一步处理记录的松弛时间光谱是有利的，以便从中产生诊断量。这是由诊断单元来完成的。它以多种方式处理记录的光谱。
计算所有电池单元在各自频率上记录的光谱的统计属性，如中位数、平均值或散点测量，如四分位数范围或标准差。这提供了对电池组电池状态的不均匀性的测量。
本发明的另一优选实施例的特征在于，松弛时间谱的特征量。优选为全局最大值的值、全局最大值的频率、局部最大值的值、局部最大值的频率、局部最大值的数量、局部最大值在频谱中的分布、最大值的平均值、信号的中心点、特定频率下的频谱值。频谱在特定频率范围内的积分值、在几个限定频率范围内的积分值、在一个或多个限定频率范围内的积分平均值与来自单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元的当前时间步长的数量。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果数量之间的差值超过进一步的阈值sb，则将警告信号wb(安全关键电池状态)传送到传输单元。本发明的另一个优选实施例的特征在于，松弛时间谱的特征量。优选地，全局最大值的值、全局最大值的频率、局部最大值的值、局部最大值的频率、局部最大值的数量、局部最大值在频谱中的分布、最大值的平均值、信号的重心、频谱在某一频率下的值。将某个频率范围内的频谱积分值、几个限定频率范围内的积分值、一个或多个限定频率范围内的积分平均值与单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元的至少一个前一个时间步长的数量进行比较。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测电池状态的变化，特别是将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果数量之间的差异超过进一步的阈值sb，则警告信号wb(安全关键电池状态)被传送到传输单元。
本发明又一优选方案的特征在于，松弛时间谱的特征量。优选为全局最大值的值、全局最大值的频率、局部最大值的值、局部最大值的频率、局部最大值的个数、局部最大值在频谱中的分布、最大值的平均值、信号的中心点、某频率下的频谱值、某频率范围内的频谱积分值。在几个限定的频率范围内的积分值，在一个或多个限定的频率范围内的积分平均值与来自至少一个先前执行的测量的量，例如在实验室环境中，对于单个电池单元或对于串联和/或并联的多个电池单元。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。当特征量之间的差值超过阈值sb时，警告信号wb(安全临界电池状态)被传送到传输单元。
本发明的另一优选方案，其特征在于，松弛时间谱的统计量的比较结果。优选为全局最大值的值、全局最大值的频率、局部最大值的值、局部最大值的频率、局部最大值的个数、局部最大值在频谱中的分布、最大值的平均值、信号的中心点、确定频率下的频谱值的均值和散度测量。将某一频率范围内的频谱积分值、几个限定频率范围内的积分值、一个或几个限定频率范围内的积分平均值与单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元的当前时间步长的数量进行比较。如果数量之间的差异超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。
当数量之间的差值超过阈值sb时，一个警告信号wb(安全临界电池状态)被传送到传输单元。
本发明的另一优选方案的特征在于，松弛时间谱的统计量的比较结果。优选为全局最大值的值、全局最大值的频率、局部最大值的值、局部最大值的频率、局部最大值的个数、局部最大值在频谱中的分布、最大值的平均值、信号的中心点、在确定频率下的频谱值的平均值和离散度的测量。将某个频率范围内的频谱积分值、多个限定频率范围内的积分值、一个或多个限定频率范围内的积分平均值与单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元的至少一个前一个时间步长的数量进行比较。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。如果数量之间的差值超过阈值sb，则将警告信号wb(电池安全临界状态)传输到传输单元。
本发明的另一优选方案，其特征在于，松弛时间谱的统计量的比较结果。优选为全局最大值的值、全局最大值的频率、局部最大值的值、局部最大值的频率、局部最大值的个数、局部最大值在频谱中的分布、最大值的平均值、信号的中心点、确定频率下的频谱值的均值和离散度量。将某一频率范围内的频谱积分值、多个限定频率范围内的积分值、一个或多个限定频率范围内的积分平均值与先前对单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元进行的至少一次测量中的数量进行比较。如果数量之间的差值超过阈值sa，则检测到电池状态的变化，特别是，将警告信号wa(检测到电池状态变化)传送到传输单元。当数量之间的差异超过阈值sb时，一个警告信号wb(安全关键电池状态)被传送到传输单元。
通过使用以前时间步骤中记录的光谱随时间的差异化(趋势分析)，可以说明松弛时间光谱的变化速度。如果在这里可以看到快速变化，这可以作为一个额外的警告信号。由于光谱必须以数字方式存储，因此，有一个系统可以将存储的光谱随时间变薄，以节省存储空间，这是有利的。为了检测较慢的过程，如细胞老化，与实验室中测定的光谱进行比较，可以得出关于老化现象发生的类型的结论。同样，在较大的时间范围内进行趋势分析也是有用的。
本发明优选地规定，电流激励信号的各个频率分量中至少有一个是根据单个电池单元的特性和工作状态或串联和/或并联的多个电池单元的平均工作状态进行自适应调整，从而使测量误差最小化。电流激励信号由至少两个相互不同频率的周期性信号组成，并以这样的方式施加，即在所包含的最小频率的至少一个周期内是无平均值的，从而确定和评价电池单元的第一响应测量信号，使电流激励信号的至少一个分量的参数幅度、频率和相对相位中的至少一个作为第一响应测量信号的函数而改变，从而使测量误差最小化，确定和评价进一步的响应测量信号，并将评价值作为评价变量。
本发明还涉及一种用于执行该方法的激励装置，包括一个存储电容器、一个双向电力电子转换器和可选的一个滤波器，具有在测量开始之前对存储电容器充电的装置，其中存储电容器提供能量以用双向电力电子转换器将均值自由电流激励信号激励到一个或多个电池单元中，以便能量可以在存储电容器和电池之间循环转移。本发明还涉及一种用于实施该方法的装置，包括控制单元、激励单元、测量单元、评估单元、控制单元、诊断单元和，传输单元。优选地，该装置的特征在于，控制单元被设置为用于生成具有合适参数的激励信号构造，特别是激励频率、激励幅度、相位和整体幅度缩放(scalingfactor)，激励单元还被设置为用于自适应地获取激励信号构造，特别是被安排为自适应地调整激励信号构造的至少一个参数。
各个组件，特别是控制单元和激励单元，既可以是单独的，也可以组合在一块电路板上，或者组合在一个单元中。各个组件也可以作为软件单元来实现。
该装置的一个有利的进一步发展的特征在于，测量单元(记录阻抗频谱的手段)被设置为同时采集和记录一个或多个同时受激电池单元在先前定义的测量时间窗口中的电压测量信号。
该装置的一个有利的进一步发展，其特征在于，控制单元被安排用于在一个或同时几个串行和/或并行连接的电池单元中产生控制单元中定义的特征多频周期性连续信号的激励信号构造。
该装置的一个有利的进一步发展的特征在于，它包括一个控制单元，该控制单元被安排用于从记录的电压值确定下一个测量时间窗口的振幅、频率和相对相位的自适应校正参数，并将它们传送到控制单元。
一种方便的进一步发展的装置，包括应用电流激励信号的激励单元；记录电池单元的阻抗谱的手段。用于根据所测得的阻抗频谱确定评价变量的手段，其特征在于，激励单元(施加电流激励信号的手段)被设计成使电流激励信号由至少两个相互不同频率的周期性信号组成，在施加电流激励信号时可以使其在所包含的最小频率的至少一个周期内没有平均值，在记录电池单元的阻抗频谱的手段被设计成可以确定和评价电池的第一响应测量信号。并且，至少一个信号的参数幅度、频率和相对相位中的至少一个可以作为第一响应测量信号的函数而改变，从而使测量误差最小化，确定并评估进一步的响应测量信号，评估值可以作为评估变量，并且根据诊断变量与参考值和/或与至少一个进一步的诊断变量的比较来确定电池单元的电池状态。
参照图示对本发明的优选实施例进行描述。
附图说明
本发明的这些和其它方面的内容在图中详细显示如下。
图1：一组插入电解质分解和气体形成之前、期间和之后的阻抗谱。
图2：根据本发明实施过程的设备。
图3：优选工艺的顺序。
图4：由蓄能电容器、双向功率电子转换器和可选的一个或多个滤波元件组成的激励单元的执行例。
图5：电解质分解和气体形成发生前和发生期间的一组松弛时间谱。
图6：电解质分解和气体形成发生后的松弛时间谱，与电解质分解和气体形成发生前和发生期间的松弛时间谱比较。
具体实施方式
图2所示为实施本发明工艺方法的一个可能的有利装置。它包括一个控制单元10、一个用于产生外部触发信号15的手段、一个激励单元20、一个测量单元30、一个评价单元40、一个控制单元50、一个诊断单元60和一个传输单元70。用于产生外部触发信号15和触发信号15的手段是可选的，并且能够作为外部事件的函数开始一个新的测量周期。
优选地，外部触发信号15通过未示出的数据总线传输。
利用根据本发明的装置，可以实施根据本发明的方法。
下面参照图3解释根据本发明的方法的一个优选实施方案。该方法用图2所示的装置方便地进行。用合适的参数，特别是激励频率、激励幅度、相位和整体幅度缩放来进行激励信号构造100。一个优选的实施例规定选择激励频率，使其不干扰较高的谐波，特别是第2和/或第3.谐波，其他激励频率的谐波是重叠的。
由于在应用中，例如电力驱动的车辆，经常会出现不断变化的操作和环境条件，如强烈变化的温度、不均匀的电荷状态或电池单元的老化，或电气干扰，因此，用于阻抗测量的激励单元和激励电流的特性必须非常稳健地抵抗这些影响。后者可以通过激励信号的自适应采集来实现。这涉及到包括的频率、各个频率分量的相对相位和振幅，以及叠加整体信号的振幅缩放。
通过对所含频率分量的动态调整，将存在瞬时干扰的频率范围的影响降到最低。这也要求动态调整各频率分量的相对相位，以获得尽可能低的波峰系数的整体信号。这就降低了激励电路所需的峰值功率，并使被测器件(电池单元)的非线性的干扰影响降到最低。同时，或独立地调整各个频率分量的振幅，以适应dut和外部条件。由于阻抗的大小与频率有关，因此该方法可用于降低阻抗较大的频率下的激励幅度，以达到动态规定的测量信号信噪比设定点。这同样降低了必要的激励功率和非线性的影响。同样，在本发明的一个有利的进一步发展中，根据本发明的方法允许在时域中激励信号的总振幅可以被缩放。这些功能在为激励单元产生必要的控制信号的控制单元内实现。在这样做的过程中，控制单元利用评估单元在上一步中确定的数据，确定下一个测量通道的各自设定值。测量运行被确定并传送到控制单元。
在控制单元10中进行激励构造100后，由激励单元20进行电流激励信号的生成110。励磁单元20也被称为驱动器。
图4所示为根据本发明的激励单元20的一个可能的实施例。它包括一个存储电容器、一个双向功率电子转换器和一个滤波器。包括的存储电容器必须在测量开始之前充电，并通过双向电力电子转换器提供必要的能量，以将零均值电流激励信号印记到一个或多个电池单元上。因此，能量在存储电容器和电池之间循环转移。这样一来，只有励磁单元的损耗需要补偿。这可以通过永久叠加少量的直流电来实现，这导致励磁信号建设，然而，不再是完全的零均值。根据不同的应用，电池状态容忍这样的激励是可能的。另外，也可以对储能电容进行循环充电。这种励磁单元的实施例还提供了这样的优点，即可以在技术上排除电池的过充电。激励单元20可以为根据本发明的诊断185提供任何激励信号构造100。此外，可以使用根据本发明的励磁单元。
激励信号构造100，以与任何诊断185相结合。在随后的工艺步骤中，进行电压响应测量120，随后进行漂移校正130，并在频率范围内进行变换140(频域变换)。频域变换140可以有利地用所谓的
阻抗谱测定150和可选的松弛时间测定160最好同时进行。同样也可以省略松弛时间频谱的测定160，或者在一致性检查170之后执行松弛时间测定。
一致性检查170能够对激励信号构造100的至少一个参数进行自适应控制180。一致性检查用于评估记录的阻抗谱的有效性。对于电化学阻抗谱的一个共同的基本要求是，所研究的系统的行为可以描述为线性和时间不变性。通过一致性检查可以实现对这些标准的遵守。
有利的是，一致性检查170以几种方式进行。在可获得测量信号的频谱的情况下，就激励信号的包含谐波进行检查。如果检测到谐波，则这是非线性行为的指示。随后，通过自适应控制180和适应的激励信号构造100修改激励信号，直到不再检测到谐波。
一致性检查170和评估时间不变量行为的进一步有利标准是kramers-kronig关系(例如在以下出版物中提出。m.
在叠加了负载电流或充电电流的电池的动态负载期间，除了或代替电流强度的分析之外，还进行阻抗测量的一致性检查170。如果在测量过程中，负载电流或充电电流的变化超过了容许带d，则由于电池的状态已经变化到不再有任何时间不变性的程度，因此将该测量识别为不一致。根据叠加的电流强度、自适应控制180和适应的激励信号构造100，低频成分被消除，测量持续时间被缩短，以至于在下一个测量步骤中再次出现时间不变的行为，并恢复必要的一致性。评价单元40中的一致性检查170的另一个特征是测量信号的干扰分析。为此，例如，对测量信号的信噪比进行评估。如果在受激频率周围存在高的频谱噪声功率密度，则表明存在干扰效应。自适应控制180和匹配的激励信号构造100改变激励信号的至少一个频率或振幅，以提高信噪比。
自适应控制180进一步处理一致性检查的结果，并定义新激励信号的要求。例如，在下一个时间步骤中，如果检测到非线性，则必须降低当前激励信号的振幅。如果在某些频段检测到强烈的干扰，就会发生激励频率的变化。如果检测到违反时间不变性准则，则根据本发明通过省略低频和/或不完全检测低频来自适应地缩短测量持续时间。
优选地，评价单元40执行方法步骤130至170。随后，测量数据进一步用于诊断185。最后，通过随时间稀释频谱进一步减少所需的存储空间186。
图1示出了一个典型的锂离子电池在不同温度下的阻抗谱阵列。该图为所谓的奈奎斯特图的形式，其中阻抗的实部被绘制在x轴上，复阻抗的负虚部被绘制在y轴上。
300-320的阻抗谱，对应于40℃-60℃的温度范围，表现出正常的行为，即一个或两个电极的电荷转移过程，通常可识别为压缩的半圆，变得更小，导致与此相关的损耗减少。在70℃、80℃和90℃记录的阻抗已经显示出越来越大的共轭性，其表现为在实部的轴线上向更大的值不断移动。这是典型的电解质或sei的分解，开始在这个温度范围内，随后形成的气体。在进一步增加的温度为100℃和110℃(阻抗谱360和370)，甚至更强的特点变得明显，这是由一个额外的半圆表示在较高频率部分的光谱在奈奎斯特图。在接下来的冷却阶段，在80℃的温度下记录了阻抗谱380，并与之前在相同温度下记录的光谱进行了比较，显示出显著的变化。再次达到初始温度40℃后记录的频谱390，显示出阻抗频谱的永久性变化，标志着电池片严重的、永久性的损坏。通过对单个电池单元的频谱的分析以及与电池系统中其它电池单元的频谱的比较，对单个电池的状况和/或电池系统的整体状况进行诊断185。优选地，诊断单元60执行诊断185方法步骤。
n个电池单元在k次频率下的阻抗值到可以用矩阵形式表示。
对于开头提到的操作参数和安全参数的诊断，对记录的阻抗谱进行进一步的处理是有利的，以便从中产生诊断量。这是由诊断单元60执行的。这以几种方式处理记录的频谱：计算记录的频谱在各自频率上的所有电池单元的统计特性，如中值、平均值或分散度的测量，如四分位数范围或标准偏差。这就给出了对电池组电池状态不均匀性的测量。
阻抗的实部、虚部、幅值和相位等特征量与单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元的电流时间步长进行比较。根据散射测量值，定义阈值以检测不希望发生的电化学过程，如电解液和sei分解以及电池单元中的气体形成。正如已经参照图1所解释的那样，当超过一定温度时，阻抗谱380和390的不可逆变化是由退化现象引起的。通过比较电池组的不同电池单元之间的光谱，可以确定一个受影响的电池单元或多个受影响的电池单元。例如，如果电池单元a具有频谱330，而电池单元b具有频谱350，则诊断单元60能够将电池单元b识别为有缺陷的电池。另外，将使用从阻抗值的平均值和/或中值人工确定的频谱进行比较。另外或额外地，从先前进行的测量，例如在实验室条件下进行的测量所得到的阻抗光谱被用作比较的参考。
对光谱随时间的变化率的说明也用于诊断185。通过随时间的区分，还可以使用在一个或多个以前的时间步骤中记录的光谱进行诊断。这个过程也被称为趋势分析。如果在这里检测到快速的变化，则将此作为补充或作为一些指标用于诊断185的危急状况。另外或补充地，阻抗谱的统计量，例如平均值和/或分散度的测量，用于趋势分析。可替代地或补充地，使用来自先前进行的测量的趋势，例如在实验室条件下的测量，作为参考。
另外或补充地，对于缓慢过程的检测，例如细胞老化，提供了与实验室中确定的阻抗光谱的比较，以得出关于发生的老化现象类型的结论。在这里，在较大的时间范围内进行趋势分析是有用的。
松弛时间的确定160是计算松弛时间常数的分布，也称为"松弛时间分布"(drt)。该分布也称为电池的弛豫时间谱(rzs)。由于kramers-kronig关系有效的特性，这就可以将电池单元的损耗过程进行频率相关的分离，因此电池单元的阻抗可以理解为具有不同时间常数的rc链路的无限网络。
在图5中，显示了一组典型的锂离子电池在不同温度下的弛豫时间谱。频率绘制在x轴上，它与弛豫时间成反比。y轴上绘制了极化电阻的分布函数的大小，它与电池单元的损耗过程成正比。
与40℃-50℃的温度范围相对应的松弛时间光谱400和402表现出正常的行为，在这个例子中，可以看出三个典型的松弛过程460、465和470。当温度上升到60℃405和80℃410时，当第一个安全关键过程开始时，过程a460和过程c470明显变小。这些明显的特征表明电池池中的第一个安全相关过程，例如电解液或sei的分解，以及随后形成的气体。
当温度继续上升到100℃415时，更强的明显特征变得明显，这反映在光谱415中松弛过程a460占绝对优势。图6显示了电池在40℃温度下从110℃冷却后的弛豫时间谱420。在再次达到40℃的初始温度后记录的频谱420，显示出弛豫时间常数的分布发生了永久性的变化，即使在电池冷却后，弛豫过程a460仍占绝对优势，这表明电池单元受到了严重的、永久性的损坏。从对单个电池的弛豫时间谱的分析以及与电池系统中的一个或多个其它电池的弛豫时间谱的比较，诊断185单个电池的状态和/或电池系统的整体状态。优选地，诊断单元60执行诊断185方法步骤。
n个电池单元在k频率下的极化贡献在一段时间内到可以用矩阵形式表示。
对于开头提到的操作和安全参数的诊断，对记录的松弛时间光谱的进一步处理是有利的，以便生成诊断量。这是由诊断单元60执行的。这以几种方式处理所记录的光谱。
计算所有电池单元在各自频率上记录的光谱的统计特性，如中位数、平均值或分散度测量，如四分位数范围或标准偏差。这就给出了电池组电池状态不均匀性的衡量标准。
全局最大值430的值、全局最大值430的频率、局部最大值435的值、局部最大值435的频率、局部最大值435的数量、局部最大值435在频谱中的分布、最大值435的均值等特征量。信号的中心点，在确定的频率440上的频谱值，在特定频率范围内的频谱积分450的值，在几个划定的频率范围内的积分值，在一个或多个划定的频率范围内确定的积分平均值。对单个电池单元或串联和/或并联的多个电池单元的当前时间步长的量进行比较。根据散射测量，将定义阈值以检测不希望的电化学过程，例如电解液和sei分解和电池单元中的气体形成。正如已经参照图5所解释的那样，当超过一定温度时，松弛时间光谱420的不可逆变化是由退化现象引起的。通过比较电池组的不同电池单元之间的光谱，可以确定一个或多个受影响的电池单元。例如，如果电池单元a具有频谱400，而电池单元b具有频谱415，诊断单元60能够将电池单元b识别为有缺陷的电池单元。另外，从松弛时间光谱的平均值和/或中位数人工确定的光谱将被用于比较。另外或补充地，来自先前进行的测量，例如在实验室条件下进行的测量的松弛时间光谱被用作比较的参考。
松弛时间光谱随时间的变化率的说明也用于诊断185。通过随时间的分化是在使用前一个时间步骤中记录的光谱下进行的。这个过程也称为趋势分析。如果在这里检测到快速变化，则另外或作为一些指标用于诊断185的临界状态。另外或另外，松弛时间频谱的统计特征量，例如平均值和/或中位数和/或标准差被用于趋势分析。另外，对于电池和/或电池系统的诊断185，使用来自先前进行的测量的趋势，例如在实验室条件下的趋势作为参考。
对于较慢过程的检测，例如电池老化，与实验室中确定的松弛时间光谱进行比较，可以得出关于发生的老化现象类型的结论。在这里，对较大时间范围内的趋势分析是有用的。
由于光谱必须为此以数字方式存储，因此减少存储光谱186数量的系统是有利的。为此，可以通过随着时间的推移对光谱进行稀释来减少存储空间。通过考虑到在记录和存储光谱时存在的操作条件，例如电荷状态和温度，来选择要擦除的光谱。如果在稍后的时间，在与较早的光谱相同的操作条件下记录了一个有效的光谱，并且根据与从其它电池单元记录的光谱的比较，它是电池单元，充分确定没有异常状态的偏差，例如，可以从缓冲存储器中删除为该状态存储的最旧的光谱，并将提供了时间标记的新光谱存储在缓冲存储器中。根据本发明的程序减少了为诊断目的而存储的频谱所需的存储器空间，使其最小化。数据的减少可选择由诊断单元60或评估单元40执行。
参考标志清单
10控制单元
15外部触发信号
20励磁装置
30测量单位
40个评价股
50控制单元
60诊断装置
70传动装置
100励磁信号结构
110产生电流激励信号
120电压响应测量
130漂移校正
140频域变换。
150阻抗谱测定
160松弛时间谱的测定
170一致性检查
180自适应控制
185次诊断
186减少内存
190储存电容器
200双向电力电子转换器
210个过滤器
220电池单元；电池串
300温度为40℃时电池单元的阻抗谱。
310温度为50℃的电池单元的阻抗谱。
320在60℃温度下的电池单元的阻抗谱
330温度为70℃的电池单元的阻抗谱。
340电池电池在80℃温度下的阻抗谱。
350在90℃温度下的电池电池的阻抗谱。
360电池单元在100℃温度下的阻抗谱。
370温度为110℃的电池单元的阻抗谱。
380之前加热到110℃后，在80℃温度下的电池单元的阻抗谱。
390在温度为40℃的情况下，之前加热到110℃的电池单元的阻抗谱。
400电池在40℃温度下的松弛时间谱。
402电池在50℃温度下的松弛时间谱。
405电池在60℃温度下的松弛时间谱。
410电池在80℃温度下的松弛时间谱。
415电池在100℃温度下的松弛时间谱。
420电池在温度为40℃的情况下，在之前加热到110℃后的松弛时间谱。
430弛豫时间谱的全球最大值
435松弛时间光谱的局部最大值。
44010赫兹时的松弛时间常数值。
450在100赫兹至1千赫兹的频率范围内松弛时间谱的积分。
460放松过程a
465放松过程b
470放松过程c
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