(57)【要約】【課題】  バッテリシステムの温度をモニタするための方法およびデバイスを提供する。【解決手段】  バッテリシステム（１０２）をモニタするためのデバイス、およびバッテリシステム（１０２）の電池（１０４、１０６、．．．、１０８）の容量増分に対する比較プロファイルについての情報を決定するステップと、基準プロファイルからの比較プロファイルの偏差についての情報を決定するステップと、偏差についての情報の関数として電池（１０４、１０６、．．．、１０８）の温度を決定するステップとを有する方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリシステム（１０２）をモニタするための方法であって、
前記バッテリシステム（１０２）の電池（１０４、１０６、．．．、１０８）の容量増分に対する比較プロファイルについての情報を決定するステップ（４０６）と、
基準プロファイルからの前記比較プロファイルの偏差についての情報を決定するステップ（４０８）と、
前記偏差についての前記情報の関数として前記電池（１０４、１０６、．．．、１０８）の温度を決定するステップ（４１０）と
によって特徴付けられる方法。
【請求項２】
前記温度を決定するステップが、前記偏差についての前記情報を事前に定義された温度値に割り当てるステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電池（１０４、１０６、．．．、１０８）における電圧プロファイル（Ｖ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎ）についての情報を検出するステップ（４０２）と、
前記電圧プロファイル（Ｖ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎ）の時間微分についての情報を決定するステップ（４０４）と、
前記電圧プロファイル（Ｖ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎ）の前記時間微分についての前記情報の関数として前記比較プロファイルについての情報を決定するステップ（４０６）と
によって特徴付けられる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
電池（１０４、１０６、１０８）における電流プロファイル（Ｉ）についての情報を検出するステップ（４０２）と、
経時的な前記電流プロファイル（Ｉ）の積分を通じて前記電池（１０４、１０６、１０８）内の電荷についての情報を決定するステップと、
前記電圧による前記電荷の微分の関数として前記比較プロファイルについての情報を決定するステップと
によって特徴付けられる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
基準電池（１０４）における基準電圧プロファイル（Ｖ１）についての情報を検出するステップ（４０２）と、
前記基準電圧プロファイル（Ｖ１）の基準時間微分についての情報を決定するステップ（４０４）と、
前記基準電圧プロファイル（Ｖ１）の前記時間微分についての前記情報の関数として前記基準プロファイルについての前記情報を決定するステップ（４０６）と
によって特徴付けられ、
前記電池（１０６、．．．、１０８）における前記電圧プロファイル（Ｖ２、．．．、Ｖｎ）についての情報の前記検出（４０２）および前記基準電池（１０４）における前記基準電圧プロファイル（Ｖ１）についての情報の前記検出（４０２）が、前記バッテリシステム（１０２）の充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
基準電池（１０４）における基準電流プロファイル（Ｉ）についての情報を検出するステップ（４０２）と、
経時的な前記基準電流プロファイル（Ｉ）の積分を通じて電荷についての情報を決定するステップ（４０４）と、
前記電圧による前記電荷の微分の関数として前記基準プロファイルについての前記情報を決定するステップ（４０６）と
によって特徴付けられ、
前記電池（１０６、．．．、１０８）における前記電流プロファイル（Ｉ）についての情報の前記検出（４０２）および前記基準電池（１０４）における前記基準電流プロファイル（Ｉ）についての情報の前記検出（４０２）が、前記バッテリシステム（１０２）の充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記基準電池（１０４）の温度が、前記基準電池（１０４）における前記基準電圧プロファイル（Ｖ１）についての情報の前記検出（４０２）中に少なくとも１回検出され、および前記電池（１０８）の前記温度が、前記基準電池（１０４）の前記温度および請求項２に記載の事前に定義された温度値の関数として決定されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記基準プロファイルについての前記情報が、特に、電池特有の静的に事前に定義されたプロファイルであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】
バッテリシステム（１０２）をモニタするためのデバイスであって、前記バッテリシステム（１０２）の電池（１０４、１０６、．．．、１０８）の容量増分に対する比較プロファイルについての情報を決定し、基準プロファイルからの前記比較プロファイルの偏差についての情報を決定し、および前記偏差についての前記情報の関数として前記電池（１０８）の温度を決定するように設計されたコンピューティング装置（１１４）によって特徴付けられるデバイス。
【請求項１０】
事前に定義された温度値を格納するためのメモリによって特徴付けられ、前記温度の前記決定が、前記偏差についての前記情報を事前に定義された温度値に割り当てるステップを含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
電池（１０６、．．．、１０８）における電圧プロファイル（Ｖ２、．．．、Ｖｎ）についての情報を検出するように設計された検出装置（１１２）によって特徴付けられ、前記コンピューティング装置（１１４）が、前記電圧プロファイル（Ｖ２、．．．、Ｖｎ）の時間微分についての情報を決定し、および前記電圧プロファイル（Ｖ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎ）の前記時間微分についての前記情報の関数として前記比較プロファイルについての情報を決定するように設計される、請求項９または１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
電池（１０４、１０６、１０８）における電流プロファイル（Ｉ）についての情報を検出する（４０２）ように設計された検出装置（１１２）によって特徴付けられ、前記コンピューティング装置（１１４）が、経時的な前記電流プロファイル（Ｉ）の積分を通じて前記電池（１０４、１０６、１０８）内の電荷についての情報を決定し、および前記電圧による前記電荷の微分の関数として前記比較プロファイルについての情報を決定するように設計される、請求項９または１０に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記検出装置（１１２）が、基準電池（１０４）における基準電圧プロファイル（Ｖ１）についての情報を検出するように設計され、前記コンピューティング装置（１１４）が、前記基準電圧プロファイル（Ｖ１）の基準時間微分についての情報と、前記基準電圧プロファイル（Ｖ１）の前記時間微分についての前記情報の関数として前記基準プロファイルについての前記情報とを決定するように設計され、前記電池（１０８）における前記電圧プロファイル（Ｖ２、．．．、Ｖｎ）についての情報の前記検出および前記基準電池（１０４）における前記基準電圧プロファイル（Ｖ１）についての情報の前記検出が、前記バッテリシステム（１０２）の充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行されることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記検出装置（１１２）が、基準電池（１０４）における基準電流プロファイル（Ｉ）についての情報を検出するように設計され、前記コンピューティング装置（１１４）が、経時的な前記基準電流プロファイル（Ｉ）の積分を通じて電荷についての情報を決定し、および前記電圧による前記電荷の微分の関数として前記基準プロファイルについての前記情報を決定するように設計され、前記電池（１０６、．．．、１０８）における前記電流プロファイル（Ｉ）についての情報の前記検出および前記基準電池（１０４）における前記基準電流プロファイル（Ｉ）についての情報の前記検出が、前記バッテリシステム（１０２）の充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行されることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記基準電池（１０４）の温度を検出するための温度センサ（１１６）が提供され、温度検出装置（１１０）が、前記基準電池（１０４）における前記基準電圧プロファイルについての情報の前記検出中に前記温度を少なくとも１回検出するように設計され、前記コンピューティング装置（１１４）が、前記基準電池（１０４）の前記温度および請求項１０に記載の事前に定義された温度値の関数として前記電池（１０６、．．．、１０８）の前記温度を決定するように設計されることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記温度検出装置（１１０）が、電池における前記温度を測定する（１０４）ように設計され、前記コンピューティング装置（１１４）が、前記バッテリシステムの複数の電池（１０４、１０６、．．．、１０８）の複数の温度を決定するように設計されることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電プロセスまたは充電プロセス中に、特に複数の電池（ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｅｌｌｓ）を有するバッテリシステムの温度をモニタするための方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池を有するバッテリシステムでは、電池は、結合層を介して互いに熱的に接続される。以下で説明される電池は、二次電池（すなわち、蓄電池（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ  ｃｅｌｌｓ））である。そのようなバッテリシステムの安全操作のため、個々の電池の温度がモニタされる。この目的のため、可能な限り正確に個々の電池の温度を決定することが望ましい。不均等な温度分布のため、単一の温度センサにより、すべての電池に対してバッテリシステムの個々の電池の温度を確実に検出することはできない。不均衡な温度分布は、モジュールレベルのみならず、電池レベルでも起こる。従って、電池の実際のコア温度を決定するために従来の方法を使用することは可能でない。
【０００３】
（特許文献１）は、電池の温度を推定するための方法であって、電池の内部抵抗、充電状態、経年および温度間の関係が電池の基準モデルによってもたらされる、方法を開示している。電池の温度は、実際の内部抵抗を決定し、実際の充電状態を推定し、および電池の経年を推定することにより決定することができる。
【０００４】
（特許文献２）は、電池のコア温度のセンサレス推定のための方法であって、電池のコア温度が、電池の内部抵抗を決定することによっておよび電池の熱エネルギーの伝達の関数によって推定される、方法を説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第３０１５８３５Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１１１１６７７９Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、バッテリシステムをモニタするための、上記のものと比較して改善された方法および改善されたデバイスを指定する問題に関係している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この問題は、独立請求項による方法およびデバイスによって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００８】
この問題は、バッテリシステムの電池の容量増分に対する比較プロファイルについての情報を決定するステップと、基準プロファイル（ａ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｒｏｆｉｌｅ）からの比較プロファイルの偏差についての情報を決定するステップと、偏差についての情報の関数として電池の温度を決定するステップとによる方法に関して解決される。従って、バッテリシステムの温度プロファイルの推定（ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）は、充電プロセスまたは放電プロセスにおける基準プロファイルに対する電池の容量増分を解析することにより、電池の温度が推定されるような方法で実行される。
【０００９】
容量増分は、その電池電圧Ｖにより蓄電池に投入されているか、または蓄電池から抽出されている電荷Ｑを微分すること（電荷Ｑの導関数）から計算される変数である。従って、以下のように定義される。
ＩＣＡ＝ｄＱ／ｄＶ
【００１０】
この変数は、性質（特性）プロファイルおよび極値を有し、性質プロファイルおよび極値は、電池電圧に対して作図され、蓄電池の電気化学プロセスに帰属する。電池特性を決定するための確実な指標は、前記性質プロファイルおよび極値から決定することができる。この方法は、容量増分解析（略してＩＣＡ解析）と呼ばれる。
【００１１】
温度を決定するステップは、好ましくは、偏差についての情報を事前に定義された温度値に割り当てるステップを含む。これにより、特有の偏差を一意的な事前に定義された較正データ値にマッピングすることによって温度の簡単な推定が可能になる。事前に定義された較正データ値は、例えば、電池の温度と基準電池（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｅｌｌｓ）で測定された温度との差を指定（特定）する。基準電池は、例えば、同じバッテリシステムの別の電池であり、その温度は温度センサによって測定される。この事例では、電池の温度は、測定温度を補正することによって決定される。また、起動前に個々の電池の較正を実行すること、および容量増分とこの基準プロファイルとの差を考慮することも適切であり得る。その結果、製作公差および容量増分の不均衡な初期のプロファイルが補償される。また、事前に定義された較正データ値は、偏差中の電池の絶対温度を指定することもできる。これらの絶対温度値は、例えばテストベンチトライアルにおいて、同一の設計の電池に対して事前に決定される。この事例では、電池の温度は較正データ値によって決定される。
【００１２】
方法は、好ましくは、電池における電圧プロファイルについての情報を検出するステップと、電圧プロファイルの時間微分についての情報を決定するステップと、電圧プロファイルの時間微分についての情報の関数として比較プロファイルについての情報を決定するステップとを含む。これは、容量増分のプロファイルを決定するための第１の可能な方法である。
【００１３】
方法は、好ましくは、電池における電流プロファイルについての情報を検出するステップと、経時的な電流プロファイルの積分を通じて電池内の電荷についての情報を決定するステップと、電圧による電荷の微分の関数として比較プロファイルについての情報を決定するステップとを含む。これは、容量増分のプロファイルを決定するための第２可能な方法である。
【００１４】
方法は、好ましくは、基準電池における基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）電圧プロファイルについての情報を検出するステップと、基準電圧プロファイルの基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）時間微分についての情報を決定するステップと、基準電圧プロファイルの時間微分についての情報の関数として基準プロファイルについての情報を決定するステップとを含み、電池における電圧プロファイルについての情報の検出および基準電池における基準電圧プロファイルについての情報の検出は、バッテリシステムの充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される。その結果、基準プロファイルは、バッテリシステムのモニタリング中に決定される。
【００１５】
方法は、好ましくは、基準電池における基準電流プロファイルについての情報を検出するステップと、経時的な基準電流プロファイルの積分を通じて電荷についての情報を決定するステップと、電圧による電荷の微分の関数として基準プロファイルについての情報を決定するステップとを含み、電池における電流プロファイルについての情報の検出および基準電池における基準電流プロファイルについての情報の検出は、バッテリシステムの充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される。
【００１６】
好ましくは、基準電池の温度は、基準電池における基準電圧プロファイルについての情報の検出中に少なくとも１回検出され、および電池の温度は、基準電池の温度および事前に定義された温度値の関数として決定される。
【００１７】
方法は、好ましくは、電池における温度を測定するステップと、バッテリシステムの複数の電池の複数の温度を決定するステップとを含む。従って、バッテリシステムの温度プロファイルのモニタリングまたは推定は、電池（特に単一の電池）の温度が温度センサによって測定され、それに基づき、バッテリシステムの他の電池の温度が、充電または放電プロセスにおける個々の電池の容量増分を解析することによって推定されるような方法で実行される。
【００１８】
基準プロファイルについての情報は、好ましくは、特に、電池特有の静的に事前に定義されたプロファイルである。テストベンチトライアルは、事前に定義された基準プロファイルを決定するために使用することができる。次いで、基準電池の温度を検出するための温度センサを省くことができる。
【００１９】
デバイスに関し、この問題は、バッテリシステムの電池の容量増分に対する比較プロファイルについての情報を決定し、基準プロファイルからの比較プロファイルの偏差についての情報を決定し、および偏差についての情報の関数として電池の温度を決定するように設計されたコンピューティング装置によって解決される。
【００２０】
メモリは、好ましくは、事前に定義された温度値を格納するために提供され、温度の決定は、偏差についての情報を事前に定義された温度値のうちの１つに割り当てるステップを含む。
【００２１】
デバイスは、好ましくは、電池における電圧プロファイルについての情報を検出するように設計された検出装置を備え、コンピューティング装置は、電圧プロファイルの時間微分についての情報を決定し、および電圧プロファイルの時間微分についての情報の関数として比較プロファイルについての情報を決定するように設計される。
【００２２】
デバイスは、好ましくは、電池における電流プロファイルについての情報を検出するように設計された検出装置を備え、コンピューティング装置は、経時的な電流プロファイルの積分を通じて電池内の電荷についての情報を決定し、および電圧による電荷の微分の関数として比較プロファイルについての情報を決定するように設計される。
【００２３】
検出装置は、好ましくは、基準電池における基準電圧プロファイルについての情報を検出するように設計され、コンピューティング装置は、基準電圧プロファイルの基準時間微分についての情報と、基準電圧プロファイルの時間微分についての情報の関数として基準プロファイルについての情報とを決定するように設計され、電池における電圧プロファイルについての情報の検出および基準電池における基準電圧プロファイルについての情報の検出は、バッテリシステムの充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される。
【００２４】
検出装置は、好ましくは、基準電池における基準電流プロファイルについての情報を検出するように設計され、コンピューティング装置は、経時的な基準電流プロファイルの積分を通じて電荷についての情報を決定し、および電圧による電荷の微分の関数として基準プロファイルについての情報を決定するように設計され、電池における電流プロファイルについての情報の検出および基準電池における基準電流プロファイルについての情報の検出は、バッテリシステムの充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される。
【００２５】
温度センサは、好ましくは、基準電池の温度を検出するために提供され、温度検出装置は、基準電池における基準電圧プロファイルについての情報の検出中に温度を少なくとも１回検出するように設計され、コンピューティング装置は、基準電池の温度および事前に定義された温度値の関数として電池の温度を決定するように設計される。
【００２６】
温度検出装置は、好ましくは、電池における温度を測定するように設計され、コンピューティング装置は、バッテリシステムの複数の電池の複数の温度を決定するように設計される。従って、バッテリシステムの温度プロファイルのモニタリングまたは推定は、電池（特に単一の電池）の温度が温度センサによって測定され、それに基づき、バッテリシステムの他の電池の温度が、充電または放電プロセスにおける個々の電池の容量増分を解析することによって推定されるような方法で実行される。
【００２７】
さらなるメモリは、好ましくは、特に、電池特有の静的に事前に定義されたプロファイルとしての基準プロファイルについての情報を格納するために提供される。テストベンチトライアルは、事前に定義された基準プロファイルを決定するために使用することができる。次いで、基準電池の温度を検出するための温度センサを省くことができる。さらなる可能な方法は、個々の電池の各々に対する較正プロファイルと比較した容量増分の偏差を解析することである。次いで、絶対温度値または温度差へのＩＣＡ情報の割り当ては提供されないが、むしろ、相対もしくは絶対温度値または温度差への相対ＩＣＡ情報の割り当てが提供される。
【００２８】
本発明のさらなる特徴および利点は、従属請求項、説明および図面において見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】バッテリシステムの一部の概略図である。
【図２】９つの電池を有するバッテリシステムおよびバッテリシステムの縦方向におけるバッテリシステムの空間温度分布の概略図である。
【図３】電圧に対して作図された、電圧による２つの異なる電池の電荷の２つの微分のプロファイルの概略図である。
【図４】バッテリシステムをモニタするための方法の部分の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図中、同一の参照記号は、同一の、同様のまたは機能的に同一のコンポーネントに関連する。
【００３１】
図１は、直列に接続された少なくとも２つの電池１０４、１０６、．．．、１０８を有するバッテリシステム１０２をモニタするためのデバイス１００の概略図を示す。複数のこれらの直列回路は、並列に接続することもできる。電池１０４、１０６、．．．、１０８は、瞬時電流Ｉで充電されるかまたは放電される。また、電池１０４は、以下では基準電池１０４とも呼ばれる。また、基準電池１０４は、電池１０４、１０６、．．．、１０８のうちの別のものでもあり得る。
【００３２】
温度検出装置１１０および検出装置１１２は、データ回線を介してコンピューティング装置１１４に接続される。温度検出装置１１０は、基準電池１０４における温度を検出する。この目的のため、温度センサ１１６は、基準電池１０４に配置される。温度センサ１１６と温度検出装置１１０との間の接続は、図１では一点鎖線によって表されている。
【００３３】
検出装置１１２は、充電または放電中、電池１０４、１０６、．．．、１０８における電圧Ｖ１、．．．、Ｖｎについての情報を検出するように設計される。例えば、この目的のため、対応する測定回路１１２１、１１２２、．．．、１１２ｎを使用することができ、対応する測定回路１１２１、１１２２、．．．、１１２ｎは、電池１０４、１０６、．．．、１０８と並列に接続され、検出装置１１２に接続される。これに対する電気接続は、図１では破線として示されている。
【００３４】
検出装置１１２は、電池１０６、．．．、１０８における電圧プロファイルについての情報を検出するように設計される。加えて、検出装置１１２は、基準電池１０４における基準電圧プロファイルについての情報を検出するように設計される。電池１０６、．．．、１０８における電圧プロファイルについての情報の検出および基準電池１０４における基準電圧プロファイルについての情報の検出は、バッテリシステム１０２の充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される。検出装置１１２は、基準電池１０４における基準電流プロファイルについての情報を検出するように設計することができる。この目的のため、検出装置１１２は、電池１０４、１０６、．．．、１０８の少なくとも１つに流れる電流Ｉを測定するように設計される。
【００３５】
コンピューティング装置１１４は、電圧プロファイルの時間微分についての情報を決定し、および基準電圧プロファイルの基準時間微分についての情報を決定するように設計される。加えて、コンピューティング装置１１４は、基準電圧プロファイルの基準時間微分についての情報を決定するように設計される。これは、以下で説明する。
【００３６】
コンピューティング装置１１４は、電圧プロファイルの時間微分についての情報の関数として、電圧による電池１０６、．．．、１０８内の電荷の微分の比較プロファイルについての情報を決定するように設計される。加えて、コンピューティング装置１１４は、基準プロファイルについての情報を決定するように設計される。これも以下で説明する。
【００３７】
コンピューティング装置１１４は、経時的な基準電流プロファイルの積分を通じて電荷についての情報を決定し、および電圧による電荷の微分の関数として基準プロファイルについての情報を決定するように設計することができる。電池１０６、．．．、１０８における電流プロファイルについての情報の検出および基準電池１０４における基準電流プロファイルについての情報の検出は、好ましくは、バッテリシステム１０２の充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される。
【００３８】
コンピューティング装置１１４は、以下で説明されるように、基準プロファイルから比較プロファイルの偏差についての情報を決定するように設計される。
【００３９】
加えて、コンピューティング装置１１４は、偏差についての情報の関数として電池１０６、．．．、１０８の温度を決定するように設計される。
【００４０】
デバイス１００は、事前に定義された温度値を格納するためのメモリを備える。事前に定義された温度値は、例えば、基準電池１０４で測定された温度の補正値である。コンピューティング装置１１４は、例えば補正値によって電池１０６、．．．、１０８の温度を決定するため、偏差についての情報を事前に定義された温度値のうちの１つに割り当て、測定温度を補正する。
【００４１】
温度センサ１１６は、例えば連続的に基準電池１０４の温度を測定し、温度検出装置１１０は、基準電圧プロファイルについての情報の検出中に温度を少なくとも１回検出する。
【００４２】
温度検出装置１１０は、好ましくは、単一の電池１０４における温度を測定するように設計される。この事例では、コンピューティング装置１１４は、バッテリシステム１０２の複数の電池１０６、．．．、１０８の複数の温度を決定するように設計される。従って、バッテリシステム１０２の温度プロファイルのモニタリングまたは推定は、基準電池１０４の温度が温度センサ１１６によって測定され、それに基づき、バッテリシステム１０２の他の電池１０６、．．．、１０８の温度が、充電または放電プロセスにおける個々の電池の電圧プロファイルを解析することによって推定されるような方法で実行される。
【００４３】
図２では、縦方向（ａ  ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）ｘに空間的に広がる９つの電池１０４、１０６、．．．、１０８を有するバッテリシステム１０２の空間温度分布２００が示されている。縦方向ｘおよび横方向ｙにおける電池の空間的配置は、図２の上部に示されている。図２の下部では、縦方向ｘにわたる温度分布２００が作図されている。温度分布２００は、基準電池１０４の温度Ｔ１から始まり、温度Ｔ１は、温度センサ１１６によって検出される。バッテリシステム１０２の中央部に近付くにつれて温度は最大温度Ｔ５まで上昇し、次いで、バッテリシステム１０２の中央部からの距離が増加するにつれて温度Ｔ９まで降下する。温度プロファイル２００は、個々の電池の純粋な直列接続から構築されたバッテリシステム１０２に対して示されている。これに関連して、図２の上部の電池１０４、１０６、．．．、１０８は、１〜９の番号が付けられている。中間層２０２は、電池１〜９の各々の間に配置される。前記中間層２０２は、高い熱伝導率での熱的結合をもたらす。熱放散に対する理想的な周辺の条件を想定すると、温度プロファイルＴが得られる。それに従って、端部の２つの電池１０４、１０８が最も低い温度を有し、中央位置の電池が最も高い温度を有する。温度センサは、電池１０４における温度Ｔ１を測定するために配置される。温度センサ１１６の設置位置は変えることができ、対応する較正によって補償することができる。
【００４４】
図３は、それぞれの電池の電圧Ｖに対して作図された、電圧Ｖによる２つの異なる電池の電荷Ｑの２つの微分ｄＱ／ｄＶのプロファイルの概略図である。これらの微分ｄＱ／ｄＶは、以下ではＩＣＡ曲線と呼ばれる。
【００４５】
ＩＣＡ曲線は、容量増分解析ＩＣＡに基づく。充電または放電プロセス中の電池（特にリチウムイオン電池）の容量増分は、容量増分解析によって表される。ＩＣＡ曲線は、以下のように電圧曲線の微分の関数として決定することができる。
ｄＱ／ｄＶ＝Ｉ（ｄＶ／ｄｔ）−１
【００４６】
電池の健康状態、電池温度および電池化学に応じて、ＩＣＡ曲線は、性質（特性）極点を有し、極点は、以下では最大値とも呼ばれる。瞬時電流Ｉによる充電または放電のプロセス中、前記電流は、既知数であるかまたは検出され得る。瞬時電圧Ｖが既知数の場合、ＩＣＡ曲線は、微分演算（例えば、統計的計数法）による充電または放電プロセス中の瞬時電流Ｉに対する電圧曲線の微分の関数として決定することができる。従って、電圧Ｖによる電池の電荷Ｑの微分ｄＱ／ｄＶは、電荷を決定するために、電流を積分することなく決定される。
【００４７】
図３では、曲線３０２は、バッテリシステム１０２の端部の電池のＩＣＡ曲線のプロファイルに対応し、曲線３０４は、バッテリシステム１０２の中央の設置位置の電池のＩＣＡ曲線のプロファイルに対応する。第１の極値Ｅ１および第２の極値Ｅ２を有する典型的なＩＣＡ曲線（すなわち、微分ｄＱ／ｄＶの典型的なプロファイル）が示されている。第１の極値Ｅ１は、第２の極値Ｅ２より高い電池の電圧において生じる。特有の電池化学の場合、第１の極値Ｅ１が電池の温度の増加と共に減少することを実験的に証明することが可能であった。曲線３０２を基準プロファイルと見なし、曲線３０４を比較プロファイルと見なした場合、温度の関数として、基準プロファイルと異なる比較プロファイルの偏差が生じる。第１の極値Ｅ１の減少に対する精密な温度影響に関するこの知識および認識により、バッテリシステム１０２のいかなる電池における温度測定も、ＩＣＡ曲線の解析によって他の電池における温度を推定するのに十分である。これに関連して、ＩＣＡ曲線全体を知ることは必要ではないが、むしろ第１の極値Ｅ１の領域のみを知ることが必要である。従って、温度を推定するには、特定の状況下における部分的な充電または放電事象で十分である。好ましくは、例えば、瞬時電流Ｉ強度または電池の健康状態など、第１の極値Ｅ１の実装形態に関するさらなる影響因子が補償される。第１の極値Ｅ１の実装形態は、本明細書では、そのｄＱ／ｄＶ値のみならず、第１の極値Ｅ１の周囲のＩＣＡ曲線の形態または形状を意味する。互いの極値の位置および／または極値の異なる形状は、偏差の尺度として使用することができる。あるいは、定義された電圧間隔における、比較された２つのＩＣＡ曲線の間によって囲まれた、例えば積分によって決定することができるエリアを使用することもできる。
【００４８】
図３は、事前に定義された電圧間隔ＶＩ、ＶＩ１、ＶＩ２を示し、電圧間隔ＶＩ、ＶＩ１、ＶＩ２では、ＩＣＡ曲線は、両方の極値Ｅ１、Ｅ２、第１の極値Ｅ１のみまたは第２の極値Ｅ２のみを含む。事前に定義された電圧間隔ＶＩ、ＶＩ１、ＶＩ２は、完全に放電された電池の第１の電圧ＶｏＤＣＨと完全に充電された電池の第２の電圧ＶｏＣＨとの間の電圧範囲より短い。
【００４９】
バッテリシステム１０２をモニタするための方法は、図４を参照して説明される。方法は、好ましくは、充電プロセスまたは放電プロセス中に第１の電圧ＶｏＤＣＨと第２の電圧ＶｏＣＨとの間の電圧で起こる。好ましくは、電圧間隔ＶＩ、ＶＩ１、ＶＩ２のうちの１つの電圧のみがモニタされる。
【００５０】
開始後、ステップ４０２では、電池１０６、．．．、１０８における電圧プロファイルＶ２、．．．、Ｖｎについての情報が検出される。任意選択により、基準電池１０４における基準電圧プロファイルＶ１が検出される。電池１０６、．．．、１０８における電圧プロファイルＶ２、．．．、Ｖｎについての情報の検出および基準電池１０４における基準電圧プロファイルＶ１についての情報の検出は、バッテリシステムの充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される。加えて、電池１０６、１０８における電流プロファイルについての情報が検出される。加えて、基準電池１０４における基準電流プロファイルについての情報の検出を提供することができる。
【００５１】
それに続いて、ステップ４０４では、電圧プロファイルＶ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎの時間微分についての情報が決定される。代替として、基準電圧プロファイルＶ１の基準時間微分についての情報が決定される。また、経時的な電流プロファイルの積分によって電池１０６、１０８内の電荷についての情報の決定を提供することもできる。加えて、経時的な基準電流プロファイルの積分によって電荷についての情報の決定を提供することもできる。
【００５２】
それに続いて、ステップ４０６では、比較プロファイルについての情報が決定される。任意選択により、基準プロファイルについての情報が決定される。比較プロファイルは、例えば、電圧プロファイルＶ１、Ｖ２、．．．、Ｖｎの時間微分についての情報の関数として決定される。
【００５３】
適切な場合、比較プロファイルについての情報は、電圧による電荷の微分の関数として決定される。
【００５４】
加えて、電圧による電荷の微分の関数としての基準プロファイルについての情報の決定を提供することができる。
【００５５】
電池１０６、．．．、１０８における電流プロファイルについての情報の検出および基準電池１０４における基準電流プロファイルについての情報の検出は、好ましくは、バッテリシステム１０２の充電プロセスまたは放電プロセスにより、時間的順序で重複する方式で少なくとも部分的に実行される。
【００５６】
それに続いて、ステップ４０８では、電圧による基準電池における基準電荷の基準微分の基準プロファイルからの比較プロファイルの偏差についての情報が決定される。この目的のため、特に、電池特有の静的に事前に定義されたプロファイルとしての基準プロファイルについての情報を使用することも、代わりに決定された基準プロファイルについての情報を使用することもある。
【００５７】
それに続いて、ステップ４１０では、偏差についての情報の関数として電池１０４、１０６、．．．、１０８の温度が決定される。この目的のため、偏差についての情報は、事前に定義された温度値に割り当てられる。それに続いて、ステップ４０２が実行される。
【００５８】
基準電池１０４における温度の測定を提供することができる。この事例では、事前に定義された温度値は、測定温度の補正値である。温度が測定されない場合、事前に定義された温度値は電池の絶対温度である。
【００５９】
温度測定が提供される場合、それは、例えば、基準電池１０４における基準電圧プロファイルについての情報の検出中に少なくとも１回実行される。方法は、基準電池１０４における温度を測定すること、およびバッテリシステム１０２の複数の電池１０６、．．．、１０８の複数の温度を決定することを提供し得る。
【００６０】
温度を測定する代わりとして、テストベンチトライアルによって十分な較正データが事前に取得されている場合、温度センサ１１６が省かれる。次いで、一意的に定義されたマッピングが絶対または相対偏差と較正データによる温度との間で起こる。較正データは、例えば、特に、電池特有の静的に事前に定義されたプロファイルとしての基準プロファイルについての情報を含む。
【００６１】
デバイス１００は、この事例では、特に、電池特有の静的に事前に定義されたプロファイルとしての基準プロファイルについての情報を格納するためのさらなるメモリを備える。
【００６２】
従って、バッテリシステムの温度プロファイルのモニタリングまたは推定は、電池（特に単一の電池）の温度が温度センサによって測定され、それに基づき、バッテリシステムの他の電池の温度が、充電または放電プロセスにおける個々の電池の容量増分を解析することによって推定されるような方法で実行される。
【００６３】
一般に、異なる電池化学の観点から、方法は、極点Ｅ１またはＥ２を考慮することのみに限定されない。基準曲線に対するＩＣＡ曲線の変化（その変化は、定義された電池の条件下で記録される）に基づいて電池温度を推定するために同じ手順が可能である。
【００６４】
両方の実施形態では、コンピューティング装置１１４は、事前に定義された電圧間隔ＶＩ、ＶＩ１、ＶＩ２のみでの偏差を決定するように設計することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０２  バッテリシステム
１０４  電池
１０６  電池
１０８  電池
４０６  ステップ
４０８  ステップ
４１０  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2018129302000001.pdf