用于确定受检电池的阻抗的电路布置结构和方法与流程

本发明涉及一种用于确定受检电池的阻抗的电路布置结构，所述受检电池带有第一极性的第一受检电池极和第二极性的第二受检电池极，所述电路布置结构包括

-用于连接第一受检电池极的第一检验连接端和用于连接第二受检电池极的第二检验连接端，

-与检验连接端相连接的交流电源，能借助于该交流电源在连接状态中将交流电流施加到受检电池上，

-与检验连接端和交流电源并联的电压采集装置，借助于该电压采集装置能采集在各检验连接端之间存在的电压曲线，

此外，本发明涉及一种用于确定受检电池的阻抗的方法，所述受检电池带有第一极性的第一受检电池极和第二极性的第二受检电池极，所述方法包括下述步骤：

a)借助于连接到受检电池的受检电池极上的交流电源将交流电流施加到受检电池上，从而在受检电池极上引起相应调制的电压，

b)借助于与交流电源和受检电池并联地连接到其受检电池极上的电压采集装置采集所引起的电压的曲线，

c)通过比较施加的交流电流和所引起的电压的曲线确定受检电池的阻抗。

背景技术：

从WO 2012/088555 A1中已知一种这样的电路布置结构和一种这样的方法。阻抗是电池的重要特性，从该阻抗例如可以确定其老化状态。在一种已知的电路布置结构中，交流电源与检验连接端相连接，受检电池可以连接到所述检验连接端上。此外，电路布置结构具有用于测量在各检验连接端之间存在的、所引起的电压曲线的电压表。

众所周知，在电池的各极上施加的交流电流产生调制的电压回应，从而可以通过比较、特别是通过复杂的除法确定电池的阻抗。实际上这通常通过确定在施加的电流和所引起的电压信号之间的相移以及其真实振幅的除法进行。为了更详细地描述电池的特性，通常在不同的电流或者电压频率的情况下和/或以复杂的、与纯正弦振动偏差的激励信号实施测量，其中，频谱技术的整个宽度供本领域技术人员使用。因此，就这点而言也谈及阻抗谱。

利用电压表采集的电压曲线由时间上恒定的直流分量(即受检电池的开路电压和与交流电流施加相关的时间上变化的交流分量组成，其中，仅从交流分量能确定对于阻抗确定重要的参数、如相位信息。然而同时，由于共同采集相对于交流分量大的直流分量使精确地确定交流分量变得困难，因为该直流分量几乎占据电压表的整个分辨范围。

技术实现要素：

本发明的任务在于，这样进一步构造一种同类型的电路布置结构，使得可以以更高的分辨率采集在电压曲线中包含的交流分量。

所述任务与权利要求1前序部分的特征相联系地通过下述方式解决，即，所述电压采集装置具有

-用于测量在电压测量单元的两个测量连接端之间存在的电压曲线的电压测量单元，以及

-与电压测量单元串联的、提供直流电压的补偿电压源，所述补偿电压源带有第一极性的第一极和第二极性的第二极，

其中，补偿电压源的第一极与第一检验连接端相连接，补偿电压源的第二极与第一测量连接端相连接并且第二测量连接端与第二检验连接端相连接。

此外，所述任务与权利要求6前序部分的特征相联系地通过下述方式解决，即，所述电压采集装置具有

-用于测量在电压测量单元的两个测量连接端之间存在的电压曲线的电压测量单元，以及

-与电压测量单元串联的、提供直流电压的补偿电压源，所述补偿电压源带有第一极性的第一极和第二极性的第二极，

其中，补偿电压源的第一极与第一受检电池极相连接，补偿电压源的第二极与第一测量连接端相连接并且第二测量连接端与第二受检电池极相连接，从而在采集所引起的电压的曲线时通过补偿电压源的直流电压至少部分地补偿所述电压的直流分量。

优选的实施形式是从属权利要求的技术方案。

因此按照本发明，原本的测量电压相反地连接反向直流电压，该反向直流电压补偿原本的测量电压的相应的直流分量。换而言之，消除原本的测量电压的直流电压补偿，从而引起的测量电压仅还由通过交流电流影响迫使的交流分量和(在不完全的补偿中)直流分量的减少的余量组成。后者可以通过使补偿电压匹配于受检电池的开路电压而完全减少到零。

可以不同地设计负责产生交流分量的交流电流，该交流电流施加到受检电池上。为此，例如可以使用特定频率的正弦形的交流电流。然而，本领域技术人员与阻抗谱相关地同样已知一系列其他可能性。例如交流电流不必强制地构造为正弦形。决定性的仅是，可以从交流电流曲线和所测量的电压曲线确定受检电池的阻抗。例如可以以利用在检验连接端之一和交流电源之间串联的电流测量单元测量交流电流曲线。但是当然备选地也可能的是，直接从交流电源或者控制交流电源的控制单元读出交流电流曲线。

在本发明的一种有利的实施形式中规定，由所述补偿电压源提供的直流电压在预定的公差内与电池的开路电压相等。由此可以以有利的方式几乎完全补偿受检电池的开路电压并且因此以极高的分辨率以及因此特别精确地确定电压曲线的交流分量。

在按照本发明的电路布置结构的另一种实施形式中规定，所述补偿电压源构成为能控制的直流电压源。所述实施形式能实现将电路布置结构以有利的方式用于受检电池，该受检电池具有不同的开路电压。因此，省去为了确定第二受检电池的阻抗而必须更换补偿电压源的必要性。例如可以在施加交流电流前测量受检电池的开路电压并且在能控制的补偿电压源上操控相应的反向电压。

换而言之，一种方法被视为有利的，在该方法中使用能控制的补偿电压源，这样操控该补偿电压源，使得其在采集由交流电流施加到受检电池而引起的电压的曲线前提供直流电压，在预定的公差内该直流电压与受检电池的开路电压相等。能控制的补偿电压源例如可以以数字-模拟转换器的形式实现，该数字-模拟转换器与所实施的调整相关地提供相应的直流电压。

在按照本发明的电路布置结构的另一种优选的实施形式中规定，所述补偿电压源包括电池或者电容器。因此，使用电容器特别是有利的，因为其构成成本极其低廉的补偿电压源。与之相反不利的是，电容器由于泄漏电流在充电过程后相对快地再次放电。因此，备选地规定，所述补偿电压源包括电池。使用电池虽然相对于电容器明显成本更为密集并且较不灵活，然而与电容器相反地，泄漏电流对于产生的补偿电压的作用较小。因此，本领域技术人员可以通过选择补偿电压源使电路布置结构匹配于相应的要求。

特别优选地规定，在适用电容器或者电池作为补偿电压源的实施形式中，所述电压采集装置此外具有桥接电压测量单元的开关。由此，如在另一种按照本发明的方法的实施形式中规定，由补偿电压源提供的直流电压可以在施加交流电流前非常精确地调整至受检电池的开路电压，其方式是先闭合开关并且接着为了将交流电流施加到受检电池以及为了采集电压曲线而重新打开所述开关。受检电池本身通过闭合开关而用于为电容器充电或者匹配补偿电池的电压。

本发明的其他特征和优点由以下特别说明和附图得出。

附图说明

图中示出：

图1示出一种按照本发明的电路布置结构的第一实施形式连同连接的受检电池，

图2示出一种按照本发明的电路布置结构的第二实施形式连同连接的受检电池。

具体实施方式

在图1中可见按照本发明的带有第一检验连接端11和第二检验连接端12的电路布置结构的实施例。受检电池2的第一受检电池极21连接到第一检验连接端11并且受检电池2的第二受检电池极22连接到第二检验连接端12。此外，在图1中示出与检验连接端11、12相连接的交流电源14以及与检验连接端11、12和交流电源14并联的电压采集装置16。电压采集装置16具有电压测量单元161和补偿电压源162。补偿电压源162在图1中示出的实施例中构成为带有第一极1621和第二极1622的电容器。附加地，电压采集装置16具有桥接电压测量单元161的开关163。此外，在图1中可见，补偿电压源162的第一极1621通过接地线与第一检验连接端11相连接，补偿电压源162的第二极1622与电压测量单元161的第一测量连接端1611相连接并且电压测量单元161的第二测量连接端1612与第二检验连接端12相连接。在图1中同样示出，在补偿电压源162上存在相应于受检电池2的开路电压U_ovc的电压。为此，在受检电池2连接到检验连接端11、12上后，闭合开关163。在借助于交流电源14将交流电流施加到受检电池2前，重新打开开关163。因此结果，由受检电池的开路电压U_ocv和与施加交流电流相关地在时间上变化的交流分量U*组成的电压存在于检验连接端11、12之间，该电压的曲线由电压采集装置采集。补偿电压源162补偿由电压采集装置采集的电压曲线的直流分量U_ocv，从而在测量连接端1611和1612之间测量的电压曲线仅包含交流分量U*。由此，对于阻抗确定重要的交流分量U*可以以高精确度由电压测量单元161测量，并且借助于未示出的且与电压采集单元相连接的阻抗确定单元利用交流电流曲线联系出阻抗值。为此，阻抗确定单元控制交流电源14，从而施加到受检电池2的交流电流曲线已经储存在所述阻抗确定单元中。

图2示出按照本发明的电路布置结构的另一种实施例，在所述实施例中补偿电压源162构成为数字-模拟转换器，由此，由补偿电压源162提供的并且在其第一和第二极之间存在的直流电压能相应地调整。在图2中示出的实施例中，由补偿电压源162提供的电压精确地调整至受检电池2的开路电压，因此，如在图1说明中已经阐述，在电压采集装置上采集的电压曲线中的通过将交流电流施加到受检电池而产生的交流分量可以以高精确度由电压测量单元测量。接着，电压曲线的所测量的交流分量传送到未示出的阻抗确定单元，该阻抗确定单元从传送的电压曲线和交流电流曲线确定受检电池2的阻抗。在图2中示出的实施例中，通过未示出的、在交流电源1和第二检验连接端22之间串联的电流测量单元采集交流电流曲线并且将其传送到阻抗确定单元。

当然，在特别说明中讨论的和在附图中示出的实施形式仅示出本发明的示意性的实施例。本领域技术人员鉴于此处的公开内容得出广泛的变型可能性。

附图标记列表

1 电路布置结构

2 受检电池

21 第一受检电池极

22 第二受检电池极

11 第一检验连接端

12 第二检验连接端

14 交流电源

16 电压采集装置

161 电压测量单元

1611 电压测量单元的第一测量连接端

1612 电压测量单元的第二测量连接端

162 补偿电压源

1621 补偿电压源的第一极

1622 补偿电压源的第二极

163 开关