Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher, z.B. zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Überwachung der Temperatur von unterschiedlichen Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers.

Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug weist einen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs auf. Der Energiespeicher weist typischerweise eine Vielzahl von einzelnen Speicherzellen, insbesondere eine Vielzahl von Rundzellen, auf, die in einem Gehäuse des Energiespeichers angeordnet sind.

Die Lebensdauer und/oder die Leistungsfähigkeit eines elektrischen

Energiespeichers hängt typischerweise von der Temperatur und/oder von dem Temperaturmanagement der einzelnen Speicherzellen des Energiespeichers ab. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein besonders effizientes und zuverlässiges Temperaturmanagement von einzelnen Teilmengen von Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers zu ermöglichen, insbesondere um die Lebensdauer und/oder die Leistungsfähigkeit des Energiespeichers zu erhöhen.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Temperatur-Überwachung eines elektrischen Energiespeichers beschrieben. Der Energiespeicher kann M Teilmengen von jeweils P Speicherzellen aufweisen, mit M>l und/oder P>1. Typische Werte für P liegen zwischen 2 und 6, und/oder für M bei 50 oder mehr, oder bei 100 oder mehr. Die P Speicherzellen können elektrisch parallel zueinander angeordnet sein. Die M Teilmengen können elektrisch in Reihe angeordnet sein.

Der Energiespeicher kann eine Nennspannung von 60V oder mehr, oder von 300V oder mehr, insbesondere von 800V oder mehr, aufweisen. Der Energiespeicher kann ausgebildet sein, elektrische Energie für den Betrieb eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs zu speichern.

Der Energiespeicher umfasst (ggf. genau) R Zeilen mit jeweils (ggf. genau) Q Reihen von Speicherzellen. Mit anderen Worten, der Energiespeicher kann eine Matrix von (ggf. genau) R x Q Speicherzellen und/oder Speicherzellen-Plätzen aufweisen. Dabei kann R x Q = M x P sein. Die Zeilen können sich jeweils entlang der Längsachse des Energiespeichers erstrecken, und die Reihen können sich entlang der Querachse des Energiespeichers erstrecken, wobei die Querachse senkrecht zu der Längsachse angeordnet ist. Die Längsachse kann z.B. der Längsachse eines Fahrzeugs entsprechen, in dem der Energiespeicher verbaut ist, und die Querachse kann der Querachse des Fahrzeugs entsprechen.

In einem bevorzugten Beispiel sind die R Zeilen und Q Reihen von Speicherzellen-Plätzen jeweils mit (genau) einer Speicherzelle besetzt. In diesem Fall umfasst der Energiespeicher insgesamt R*Q Speicherzellen. Wie weiter unten dargelegt, kann es jedoch vorteilhaft sein, vereinzelt Speicherzellen -Plätze unbesetzt zu belassen.

Die Speicherzellen können jeweils kreiszylinderförmig sein und/oder die Speicherzellen können Rundzellen sein. Dabei können die Speicherzellen derart nebeneinander angeordnet sein, dass sich die Speicherzellen jeweils entlang der Hochachse des Energiespeichers erstrecken (die der Hochachse des Fahrzeugs entsprechen kann, in dem der Energiespeicher verbaut ist). Die Längsachse, die Querachse und die Hochachse können den Achsen eines kartesischen Koordinatensystems entsprechen.

Die Speicherzellen und/oder die Speicherzellen-Plätze (d.h. die Plätze für die einzelnen Speicherzellen) können wabenförmig in den R Zeilen und Q Reihen angeordnet sein. Dabei können jeweils (genau) drei Speicherzellen bzw. Speicherzellen-Plätze (genau) einen Hohlraum umschließen. Ferner können jeweils (genau) sechs Speicherzellen bzw. Speicherzellen-Plätze (genau) eine weitere Speicherzelle bzw. (genau) einen weiteren Speicherzellen-Platz umschließen.

Der Energiespeicher kann ein Temperierungssystem zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung und/oder zur Heizung, aufweisen. Das Temperierungssystem kann ein oder mehrere Temperierungsleitungen aufweisen, die z.B. jeweils zwischen zwei direkt benachbarten Zeilen von Speicherzellen verlaufen. Durch die einzelnen Temperierungsleitungen kann jeweils ein Temperierungsfluid geleitet werden, um die an die jeweilige Temperierungsleitung anliegenden Speicherzellen zu temperieren.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, M Messwerte der Impedanz der entsprechenden M Teilmengen von Speicherzellen zu ermitteln. Die M Messwerte der (komplexwertigen) Impedanz können dabei für eine bestimmte Mess- Frequenz ermittelt werden. Ein Messwert der Impedanz kann einen Realteil und einen Imaginärteil aufweisen.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, einen Mess-Wechselstrom an den Polen (insbesondere an den Klemmen) des Energiespeichers zu bewirken. Dabei kann der Mess-Wechselstrom die bestimmte Mess-Frequenz, eine Mess- Amplitude und eine Mess-Phase aufweisen. Es kann dann für jede der M Teilmengen von Speicherzellen jeweils eine durch den Mess-Wechselstrom bewirkte Mess- Wechselspannung an der jeweiligen Teilmenge von Speicherzellen erfasst werden, wobei die Mess-Wechselspannung eine Mess-Amplitude und eine Mess- Phase aufweist.

Der Messwert der Impedanz der jeweiligen Teilmenge von Speicherzellen kann dann in präziser Weise auf Basis der Mess-Amplitude und der Mess-Phase des Mess-Wechselstroms und auf Basis der Mess-Amplitude und der Mess-Phase der Mess-Wechselspannung ermittelt werden. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, die Temperatur-Überwachung des Energiespeichers auf Basis der M Messwerte der Impedanz zu bewirken. Dabei kann der Messwert der Impedanz als Indikator für den Wert der Temperatur der jeweiligen Teilmenge von Speicherzellen verwendet werden. So kann eine besonders effiziente und präzise Temperatur-Überwachung ermöglicht werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Temperatur-Überwachung auch auf Basis von Kenndaten zu bewirken (wobei die Kenndaten typischerweise (im Vorfeld zu der Nutzung in der Vorrichtung) experimentell ermittelt wurden). Die Kenndaten können für eine Vielzahl von unterschiedlichen Werten der Temperatur einer Teilmenge von Speicherzellen jeweils einen Referenzwert der Impedanz der Teilmenge von Speicherzellen anzeigen. Mit anderen Worten, die Kenndaten können einen Zusammenhang zwischen Impedanz und Temperatur einer Teilmenge von Speicherzellen anzeigen. Dieser Zusammenhang kann dazu verwendet werden, in effizienter und präziser Weise Schätzwerte der Temperatur der einzelnen Teilmengen von Speicherzellen zu ermitteln, und für eine Temperatur-Überwachung des Energiespeichers zu verwenden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, unter Verwendung der Kenndaten und auf Basis der M Messwerte der Impedanz, entsprechende M Schätzwerte der Temperatur der entsprechenden M Teilmengen von Speicherzellen zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung eingerichtet sein, für jede der M Teilmengen von Speicherzellen, jeweils einen dem Messwert der Impedanz der jeweiligen Teilmenge von Speicherzellen entsprechenden Referenzwert aus den Kenndaten zu ermitteln. Der Schätzwert der Temperatur der jeweiligen Teilmenge von Speicherzellen kann dann in präziser Weise auf Basis des mit dem ermittelten Referenzwert assoziierten Wertes der Temperatur (insbesondere als der mit dem ermittelten Referenzwert assoziierte Wert der Temperatur) aus den Kenndaten ermittelt werden. Des Weiteren kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die Temperatur- Überwachung des Energiespeichers in besonders präziser Weise auf Basis der M Schätzwerte der Temperatur der entsprechenden M Teilmengen von Speicherzellen zu bewirken.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der M Messwerte der Impedanz einen Teil der M Teilmengen von Speicherzellen zu identifizieren (z.B. auf Basis der ermittelten Schätzwerte der Temperatur), der eine von dem komplementären Rest (der M Teilmengen von Speicherzellen) abweichende Temperatur aufweist. Alternativ kann direkt der Teil der M Teilmengen von Speicherzellen identifiziert werden, der einen von dem komplementären Rest abweichenden Messwert aufweist, um so den entsprechenden Teil der M Teilmengen von Speicherzellen zu identifizieren, der eine von dem komplementären Rest abweichende Temperatur aufweist.

Wenn ein oder mehrere Teilmengen von Speicherzellen identifiziert werden, die eine von dem komplementären Rest (signifikant) abweichende Temperatur aufweisen, so kann dies ein Hinweis auf eine Fehlfunktion des Energiespeichers, insbesondere des Temperierungssystems des Energiespeichers, sein. Es kann dann eine Maßnahme (z.B. die Ausgabe einer Fehlermeldung) bewirkt werden, um der Fehlfunktion entgegenzuwirken.

Die Vorrichtung kann somit eingerichtet sein, auf Basis der M Messwerte der Impedanz einen Teil der M Teilmengen von Speicherzellen zu identifizieren, der einen von einem komplementären Rest abweichenden Messwert aufweist. Zu diesem Zweck kann auf Basis der M Messwerte der Impedanz ein Mittelwert der bzw. für die M Messwerte der Impedanz ermittelt werden. Es können dann die ein oder mehreren Teilmengen von Speicherzellen identifiziert werden, deren Messwert um mehr als einen vordefinierten Abweichungswert (z.B. um mehr als einen bestimmten Prozentsatz und/oder um mehr als einen bestimmten Absolutwert) von dem Mittelwert abweicht, um den Teil der M Teilmengen von Speicherzellen zu identifizieren, der einen von einem komplementären Rest abweichenden Messwert aufweist.

Wie weiter oben dargelegt, kann ein abweichender Messwert der Impedanz als Indiz für eine abweichende Temperatur verwendet werden. Die Vorrichtung kann somit eingerichtet sein, zu bestimmen, dass ein technisches Problem in Bezug auf die Temperierung des identifizierten Teils der M Teilmengen von Speicherzellen vorliegt.

Die Vorrichtung kann z.B. eingerichtet sein, zu ermitteln, ob die räumliche Lage des identifizierten Teils der M Teilmengen von Speicherzellen (innerhalb des Energiespeichers) mit der räumlichen Lage von ein oder mehreren Temperierungsleitungen des Temperierungssystems zur Temperierung des Energiespeichers korreliert, insbesondere übereinstimmt. Ferner kann bestimmt werden, dass das Temperierungssystem einen Defekt aufweist (z.B. ein oder mehrere zumindest teilweise verstopfte Temperierungsleitungen aufweist), wenn ermittelt wird, dass die räumliche Lage des identifizierten Teils der M Teilmengen von Speicherzellen mit der räumlichen Lage von ein oder mehreren Temperierungsleitungen des Temperierungssystems korreliert, insbesondere übereinstimmt.

Es kann somit eine effiziente und zuverlässige Überwachung des Temperierungssystems des Energiespeichers bewirkt werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, M Frequenzverläufe der Impedanz der entsprechenden M Teilmengen von Speicherzellen zu ermitteln. Dabei kann ein Frequenzverlauf jeweils eine Vielzahl von Messwerten der Impedanz für eine entsprechende Vielzahl von Mess-Frequenzen (z.B. für 5 oder mehr, oder 10 oder mehr Mess-Frequenzen) umfassen. Die Temperatur-Überwachung des Energiespeichers kann dann in besonders präziser Weise auf Basis der M Frequenzverläufe der Impedanz bewirkt werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, M Referenz -Messwerte der Impedanz der entsprechenden M Teilmengen von Speicherzellen zu ermitteln, wenn sich der Energiespeicher in einem Referenzzustand befindet. Der Referenzzustand kann z.B. ein Zustand sein, bei dem die M Teilmengen von Speicherzellen die gleiche Temperatur aufweisen, oder bei dem zumindest davon ausgegangen werden kann, dass die M Teilmengen von Speicherzellen die gleiche Temperatur aufweisen. Dies kann nach relativ langer Standzeit des Fahrzeugs (in dem der Energiespeicher verbaut ist) der Fall sein.

Die M Referenz -Messwerte der Impedanz können sich ggf. aufgrund von unterschiedlicher Alterung und/oder aufgrund von Fertigungstoleranzen der einzelnen Speicherzellen voneinander unterscheiden, obwohl die M Teilmengen von Speicherzellen die gleiche Temperatur aufweisen.

Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, M Betriebs-Messwerte der Impedanz der entsprechenden M Teilmengen von Speicherzellen zu ermitteln, wenn sich der Energiespeicher in einem Betriebszustand (bei dem eine aktuelle Temperierung des Energiespeichers erfolgt) befindet.

Die Temperatur-Überwachung des Energiespeichers in dem Betriebszustand kann dann in besonders präziser Weise auf Basis der M Referenz -Messwerte und auf Basis der M Betriebs-Messwerte der Impedanz, insbesondere auf Basis eines Vergleichs der M Betriebs-Messwerte mit den entsprechenden M Referenz- Messwerten, bewirkt werden. Beispielsweise können zu diesem Zweck M Differenzwerte für die entsprechenden M Teilmengen von Speicherzellen ermittelt werden. Ein Differenzwert kann dabei auf Basis von bzw. als Differenz eines Betriebs-Messwertes von dem entsprechenden Referenz -Messwert ermittelt werden. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der M Differenzwerte einen Teil der M Teilmengen von Speicherzellen zu identifizieren, der einen von einem komplementären Rest abweichenden Differenzwert aufweist. Zu diesem Zweck kann auf Basis der M Differenzwerte ein Mittelwert der bzw. für die M Differenzwerte ermittelt werden. Es können dann die ein oder mehreren Teilmengen von Speicherzellen identifiziert werden, deren Differenzwert um mehr als einen vordefinierten Abweichungswert (z.B. um mehr als einen bestimmten Prozentsatz und/oder um mehr als einen bestimmten Absolutwert) von dem Mittelwert abweicht, um den Teil der M Teilmengen von Speicherzellen zu identifizieren, der einen von einem komplementären Rest abweichenden Differenzwert aufweist. Wie bereits weiter oben dargelegt, kann bestimmt werden, dass ein technisches Problem in Bezug auf die Temperierung des identifizierten Teils der M Teilmengen von Speicherzellen vorliegt.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung zur Temperatur-Überwachung eines Energiespeichers des Fahrzeugs umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Temperatur-Überwachung eines elektrischen Energiespeichers beschrieben. Der Energiespeicher kann M Teilmengen von jeweils P Speicherzellen aufweisen, mit M>1 und/oder P>1. Dabei können die P Speicherzellen elektrisch parallel zueinander angeordnet sein. Ferner können die M Teilmengen elektrisch in Reihe angeordnet sein.

Das Verfahren umfasst das Ermitteln von M Messwerten der (komplex wertigen) Impedanz der entsprechenden M Teilmengen von Speicherzellen. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Bewirken der Temperatur-Überwachung des Energiespeichers auf Basis der M Messwerte der Impedanz. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie;

Figur 2a eine beispielhafte Rundzelle;

Figur 2b einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher mit einer Vielzahl von Rundzellen;

Figur 3a einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher mit einem Temperierungssystem;

Figur 3b ein Ersatzschaltbild für einen elektrischen Energiespeicher; Figur 4 beispielhafte Kenndaten für den Zusammenhang zwischen der Impedanz und der Temperatur einer Speicherzelle bzw. einer Teilmenge von Speicherzellen; und

Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Temperatur- Überwachung eines elektrischen Energiespeichers.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zuverlässigen Temperatur-Überwachung der einzelnen Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit einem elektrischen Energiespeicher 110 zur Speicherung von elektrischer Energie und einem elektrischen Antriebsmotor 102, der mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher 110 betrieben wird. Dabei ist der Energiespeicher 110 typischerweise innerhalb eines Gehäuses in dem Fahrzeug 100 verbaut. Das Fahrzeug 100 kann eine (Steuer- und/oder Überwachungs-) Vorrichtung 101 zur Steuerung und/oder zur Überwachung des elektrischen Energiespeichers 110 aufweisen.

Der Energiespeicher 110 umfasst eine Vielzahl von Speicherzellen, insbesondere Rundzellen. Fig. 2a zeigt eine beispielhafte Speicherzelle 200, insbesondere eine Rundzelle, für einen elektrischen Energiespeicher 110. Die Speicherzelle 200 weist eine kreiszylindrische Form auf. An einer Stirnfläche der Speicherzelle 200 sind ein positiver Kontaktpunkt 201 und ein negativer Kontaktpunkt 202 zur elektrischen Anbindung der Speicherzelle 200 angeordnet. Der positive Kontaktpunkt 201 kann dabei durch die Stirnfläche der zylinderförmigen Speicherzelle 200 gebildet werden. Der negative Kontaktpunkt 202 kann durch einen Bolzen gebildet werden, der aus der Stirnfläche der Speicherzelle 200 heraussteht. In einem weiteren Beispiel kann die Polarität der Kontaktpunkte 201, 202 genau umgekehrt sein. Zwischen den beiden Kontaktpunkten 201, 202 der Speicherzelle 200 kann eine Zellspannung 205 anliegen. Diese kann durch eine Messeinheit (nicht dargestellt) des Energiespeichers 110 erfasst werden. Der Energiespeicher 110 kann ausgebildet sein, die Zellspannung 205 der einzelnen Speicherzellen 200 und/oder die Zellspannung 205 von einzelnen Teilmengen von Speicherzellen 200 zu erfassen.

Fig. 2b zeigt einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher 110, der eine Vielzahl von Speicherzellen 200 aufweist, die Seite an Seite (d.h. Mantelfläche an Mantelfläche), nebeneinander angeordnet sind, insbesondere derart, dass die Kontaktpunkte 201, 202 der einzelnen Speicherzellen 200 an einer einheitlichen Seite (in Fig. 2b an der Oberseite) angeordnet sind. Der Energiespeicher 110 kann z.B. 100 oder mehr Speicherzellen 200, oder 1000 oder mehr Speicherzellen 200 aufweisen.

Die einzelnen Speicherzellen 200 können über ein Zellkontaktiersystem 210 elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Das Zellkontaktiersystem 210 kann z.B. einen Rahmen mit Verbindungsleitungen zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktpunkte 201, 202 der einzelnen Speicherzellen 200 aufweisen. Das Zellkontaktiersystem 210 kann auf der Seite der Speicherzellen 200 angeordnet sein, an der auch die Kontaktpunkte 201, 202 der Speicherzellen 200 angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite der Speicherzellen 200 kann eine Gehäusewand eines Gehäuses des Energiespeichers 110 angeordnet sein (nicht dargestellt). Die gegenüberliegende Gehäusewand kann z.B. zur Kühlung der einzelnen Speicherzellen 200 ausgebildet sein.

Wie in Fig. 2b dargestellt, können die (kreiszylinderförmigen) Speicherzellen 200 derart angeordnet sein, dass sich die Mantelflächen von direkt benachbarten Speicherzellen 200 berühren (wobei zwischen den einzelnen Speicherzellen 200 eine elektrische Isolierungsschicht angeordnet sein kann, insbesondere zwischen Speicherzellen 200, die unterschiedlichen Teilmengen von Speicherzellen 200 angehören). Dabei können die Speicherzellen 200 wabenförmig nebeneinander angeordnet sein, insbesondere derart, dass durch eine Teilmenge von jeweils drei Speicherzellen 200 jeweils ein Hohlraum umschlossen wird, und/oder derart, dass jeweils sechs Speicherzellen 200 genau eine weitere Speicherzelle 200 umschließen. So können die (kreiszylinderförmigen) Speicherzellen 200 in besonders dichter Weise angeordnet werden. Die kreiszylinderförmigen Speicherzellen 200 können insbesondere in der Anordnung mit der höchstmöglichen Packungsdichte angeordnet sein.

Fig. 3 a zeigt eine Draufsicht auf einen elektrischen Energiespeicher 110, der in dem dargestellten Beispiel Q=24 Spalten bzw. Reihen von Speicherzellen 200 und R=16 Zeilen von Speicherzellen 200 aufweist. Der Energiespeicher 110 umfasst somit 24 x 16 Speicherzellen. Allgemein kann der elektrische Energiespeicher 110 Q Reihen und R Zeilen von Speicherzellen 200, und somit Q x R Speicherzellen 200, aufweisen. Der Energiespeicher 110 ist in einem Gehäuse 301 angeordnet. Der Energiespeicher kann einen erste Pol 321 (z.B. einen Pluspol) und einen zweiten Pol 322 (z.B. einen Minuspol) aufweisen, die z.B. jeweils an dem Gehäuse 301 angeordnet sind.

Die einzelnen Speicherzellen 200 des Energiespeichers 110 können in einer MP- Konfiguration angeordnet sein, d.h. es können insbesondere M Teilmengen 300 von jeweils P Speicherzellen 200 elektrisch in Reihe zwischen den beiden Polen 321, 322 angeordnet sein. Die P Speicherzellen 200 einer Teilmenge 300 sind jeweils elektrisch parallel zueinander angeordnet. In dem in Fig. 3a dargestellten Beispiel sind P=5 Speicherzellen 200 parallel verschaltet. Fig. 3b zeigt das elektrische Ersatzschaltbild des Energiespeichers 110 aus Fig. 3a, wobei zur Vereinfachung in Fig. 3b nur M=3 in Reihe geschaltete Teilmengen 300 von jeweils P=5 Speicherzellen 200 dargestellt sind.

Der in Fig. 3a dargestellt Energiespeicher 110 weist ein Temperierungssystem zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung oder zur Heizung, der einzelnen Speicherzellen 200 auf. Das Temperierungssystem umfasst eine Vielzahl von Temperierungsleitungen 313, die zwischen den einzelnen Speicherzellen 200 verlaufen. Die Temperierungsleitungen 313 weisen bevorzugt jeweils eine gewellte und/oder schlangenförmige Form auf, sodass die einzelnen Temperierungsleitungen 313 zumindest bereichsweise entlang der Mantelflächen der einzelnen Rundzellen 200 verlaufen. Der Energiespeicher 110 kann z.B. zwischen zwei Zeilen von Speicherzellen 200 jeweils eine zwischen den Speicherzellen 200 verlaufende Temperierungsleitung 313 aufweisen. Dabei kann ggf. an beiden Seiten der einzelnen Speicherzellen 200 (und somit in jeder Zeile) jeweils eine Temperierungsleitung 313 bereitgestellt werden. Alternativ kann ggf. nur eine einseitige Kühlung der einzelnen Speicherzellen 200 bereitgestellt werden, sodass nur in jeder zweiten Zeile eine Temperierungsleitung 131 bereitgestellt wird.

Das Temperierungssystem kann ferner eine Zuleitung 311 aufweisen, über die ein Temperierungsfluid 315 (z.B. eine Flüssigkeit) zu einem ersten Ende der einzelnen Temperierungsleitungen 313 geführt werden kann. An dem gegenüberliegenden zweiten Ende der einzelnen Temperierungsleitungen 313 kann dann das Temperierungsfluid 315 über eine Ableitung 312 wieder von dem Energiespeicher 110 weggeführt werden. Es sei angemerkt, dass die Zuleitung 311 und die Ableitung 312 an der gleichen (ersten) Seite des Energiespeichers 110 angeordnet sein können. In diesem Fall sind die Temperierungsleitungen 313 an der gegenüberliegenden (zweiten) Seite jeweils paarweise miteinander verbunden, und werden abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durchflossen.

Es kann vorkommen, dass eine einzelne Temperierungsleitung 313 (zumindest teilweise) verstopft ist, sodass nur eine reduzierte Menge oder gar kein Temperierungsfluid 315 durch diese Temperierungsleitung 313 geführt werden kann. Als Folge daraus kann die Ist-Temperatur der Speicherzellen 200, die an dieser Temperierungsleitung 313 angeordnet sind, von der Ziel-Temperatur für die Speicherzellen 200 abweichen, was zu einer Beeinträchtigung der Lebensdauer und/oder der Leistungsfähigkeit des Energiespeichers 110 führen kann.

Die Bereitstellung einer Vielzahl von Temperatursensoren für die entsprechende Vielzahl von Speicherzellen 200 eines Energiespeichers 110 ist typischerweise mit einem relativ hohen Aufwand in Bezug auf Kosten, Bauraum, Zuverlässigkeit, und/oder Gewicht verbunden.

Die (Steuer-) Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass für die M Teilmengen von Speicherzellen 200 des Energiespeichers 110 jeweils ein Messwert der Impedanz der jeweiligen Teilmenge ermittelt wird. Zu diesem Zweck kann an den Polen 321, 322 des Energiespeichers 110 ein Mess- Wechselstrom 325 mit einer bestimmten Mess-Frequenz bewirkt werden (der z.B. mit dem Gleichstrom, z.B. dem Ladestrom oder dem Entladestrom, des Energiespeichers 110 überlagert wird). Die Messwerte der Impedanz können somit auch während des Betriebs des Energiespeichers 110 und/oder des Fahrzeugs 100 ermittelt werden. Es kann somit auch während des Betriebs eines Temperaturüberwachung bewirkt werden.

Ferner kann für die einzelnen Teilmengen von Speicherzellen 200 jeweils eine Mess-Wechselspannung 205 erfasst werden, die sich aufgrund des Mess- Wechselstroms 325 an den Kontaktpunkten 201, 202 der Speicherzellen 200 ergibt. Auf Basis der Mess-Wechselspannung 205 (insbesondere Amplitude und Phase) und des Mess-Wechselstroms 315 (insbesondere Amplitude und Phase) kann dann ein Messwert der (komplexwertigen) Impedanz der jeweiligen Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 bei der bestimmten Mess-Frequenz ermittelt werden.

Fig. 4 zeigt beispielhafte Kenndaten 400, die z.B. experimentell für den Energiespeicher 110 ermittelt worden sind. Die Kenndaten 400 umfassen eine Vielzahl von Referenzwerten 406 für die Impedanz einer Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 des Energiespeichers 110. Dabei können Referenzwerte 406 der Impedanz für eine Vielzahl von unterschiedlichen Temperaturen 408 und/oder für eine Vielzahl von unterschiedlichen Mess-Frequenzen 407 bereitgestellt werden. Die einzelnen Referenzwerte 406 der Impedanz weisen jeweils einen Realteil 401 und einen Imaginärteil 402 auf.

In Fig. 4 sind unterschiedliche Frequenzverläufe 405 des Referenzwertes 406 der Impedanz der Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 für unterschiedliche Temperaturen 408 dargestellt. Dabei weist ein Frequenzverlauf 405 jeweils mehrere Referenzwerte 406 der Impedanz für mehrere unterschiedliche (z.B. für 5 oder mehr oder 10 oder mehr) Mess-Frequenzen auf. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, unterscheiden sich die Frequenzverläufe 405 signifikant voneinander, insbesondere bei relativ niedrigen Temperaturn 408 von 30°C oder weniger. Folglich kann der Messwert der Impedanz einer Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 als Indikator für den Wert der Temperatur 408 dieser Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 verwendet werden.

Die Vorrichtung 101 kann somit eingerichtet sein, (während des Betriebs des Energiespeichers 110) einen Messwert für die Impedanz einer bestimmten Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 (für eine bestimmte Mess-Frequenz) zu ermitteln. Der Messwert kann dann mit den Kenndaten 400 verglichen werden, um einen Schätzwert für die Temperatur 408 dieser Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 zu ermitteln. Zu diesem Zweck können die Referenzwerte 406 der Impedanz für die bestimmte Mess-Frequenz 407 aus den Kenndaten 400 betrachtet werden. Die unterschiedlichen Referenzwerte 406 sind mit unterschiedlichen Werten der Temperatur 408 assoziiert. Es kann dann der dem Messwert entsprechende Referenzwert 406 identifiziert werden (z.B. der Referenzwert 406, der dem Messwert am nächsten kommt). Der Schätzwert der Temperatur 408 der bestimmten Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 kann dann auf Basis des, insbesondere als der, Wert der Temperatur 408 ermittelt werden, der mit dem identifizierten Referenzwert 406 assoziiert ist. Ggf. kann für die bestimmte Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 ein Frequenzverlauf des Messwertes der Impedanz ermittelt werden (z.B. für eine Sequenz von unterschiedlichen Mess-Frequenzen). Der ermittelte Frequenzverlauf kann mit den Referenzverläufen 405 aus den Kenndaten 400 verglichen werden, um ein oder mehrere Referenzverläufe 405 zu identifizieren, die dem ermittelten Frequenzverlauf am ähnlichsten sind. Der Schätzwert der Temperatur 408 der bestimmten Teilmenge 300 von Speicherzellen 200 kann dann in besonders präziser Weise auf Basis der mit den ein oder mehreren identifizierten Referenzverläufen 405 assoziierten Werten der Temperatur 408 ermittelt werden.

In entsprechender Weise kann ein Schätzwert der Temperatur 408 für jede der M Teilmengen 300 des Energiespeichers 110 ermittelt werden. So kann in effizienter und zuverlässiger Weise eine Temperatur-Überwachung der einzelnen Speicherzellen 200 des Energiespeichers 110 bewirkt werden (ohne, dass dafür dedizierte Temperatursensoren verwendet werden müssen).

Es können somit für die M Teilmengen 300 des Energiespeichers 110 jeweils Messwerte der Impedanz, insbesondere Frequenzverläufe der Impedanz, ermittelt werden. Die M Messwerte und/oder die M Frequenzverläufe können analysiert werden, um eine Beeinträchtigung des Temperierungssystems des Energiespeichers 110 zu detektieren. Insbesondere kann erkannt werden, dass ein Teil der M Messwerte und/oder Frequenzverläufe signifikant von den restlichen Messwerten und/oder Frequenzverläufen abweicht (was ein Indiz dafür ist, dass der entsprechende Teil der M Teilmengen 300 eine signifikant unterschiedliche Temperatur 408 aufweist).

Es kann überprüft werden, ob der identifizierte Teil der Teilmengen 300 von Speicherzellen 200 entlang einer Temperierungsleitung 313 angeordnet ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, so kann darauf geschlossen werden, dass diese Temperierungsleitung 313 beeinträchtigt, insbesondere verstopft, ist. Es kann dann eine Wartung des Temperierungssystems veranlasst werden (z.B. durch

Ausgabe eines Hinweises an einen Nutzer des Energiespeichers 110).

Der o.g. Vergleich kann in entsprechender Weise auf Basis der für die M Teilmengen 300 ermittelten Schätzwerte der Temperatur 408 durchgeführt werden. Dabei kann ein Teil der Teilmengen 300 von Speicherzellen 200 identifiziert werden, die einen Schätzwert aufweisen, der signifikant von den Schätzwerten der Temperatur 408 der restlichen Teilmengen 300 abweicht.

Wie eingangs dargelegt, ist für ein Elektro-Fahrzeug 100 ein Temperaturmanagement des Hochvoltspeichers 110 besonders wichtig. Die Betriebstemperatur des Hochvoltspeichers 110 beeinflusst seine Lebensdauer, seine Leistungsfähigkeit und/oder seine Selbstentladerate. Die Batteriekühlung mittels eines Temperierungssystems sorgt dafür, die (typischerweise Lithium- Ionen-) Batterie 110 in einem optimalen Ziel-Temperaturbereich zu halten. An sehr heißen bzw. an sehr kalten Tagen wird die Batterie 110 eines Elektro- Fahrzeugs 100 daher gekühlt bzw. erwärmt. Für eine funktionierende Batteriekühlung ist sicherzustellen, dass das Kühlmittel 315 in den entsprechenden Kühlkanälen 313 weitgehend gleichverteilt fließt. Dabei können Zell Spannungen und/oder -temperaturen mit Hilfe einer Überwachungselektronik (einem sogenannten Cell Supervision Circuit oder kurz CSC) kontinuierlich überwacht werden. Das thermische Verhalten kann dabei mit Hilfe von Temperatursensoren aufgezeichnet werden.

In diesem Dokument wird ein Überwachungssystem und/oder ein Diagnoseverfahren von Kühlkanälen 315 beschrieben, das keine Temperatursensoren benötigt. Dabei verwenden das Überwachungssystem 101 und/oder das Diagnoseverfahren 500 eine elektrische Impedanzspektroskopie (kurz EIS) von einzelnen Teilmengen 300 von Speicherzellen 200. Zur indirekten Bestimmung der Zelltemperatur 408 kann der Wechselstromwiderstand (d.h. die Impedanz) der einzelnen Teilmengen 300 von Speicherzellen 200 der Fahrzeugbatterie 110 gemessen werden. Es wird dabei auf eine definierte Wechselstromanregung 325 (in Bezug auf Frequenz und Amplitude) die Spannungsantwort 205 der einzelnen Teilmengen 300 von Speicherzellen 200 gemessen. Basierend darauf kann jeweils ein Messwert der Impedanz berechnet werden.

Im Rahmen einer Messkampagne kann ein Impedanzspektrum als Kenndaten 400 ermittelt werden, wobei es sich gezeigt hat, dass das Impedanzspektrum eine relativ hohe Temperatursensitivität (insbesondere für Temperaturen unterhalb von 30°C) aufweist. Basierend auf den Kenndaten 400 können die einzelnen Kühlschlangen 313, z.B. während einer Aufheizphase der Batterie 110, diagnostiziert und/oder (bezüglich einer Verstopfung) überwacht werden.

Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 500 zur Temperatur-Überwachung eines elektrischen Energiespeichers 110. Der Energiespeicher 110 kann M Teilmengen von jeweils P Speicherzellen aufweisen, mit M>l und/oder P>1. Die P Speicherzellen sind elektrisch parallel zueinander angeordnet, und die M Teilmengen sind elektrisch in Reihe angeordnet. Typische Werte von P sind 2 bis 6. Typische Werte von M sind 50 oder mehr, oder 100 oder mehr, oder 200 oder mehr.

Das Verfahren 500 umfasst das Ermitteln 501 von M Messwerten der Impedanz der entsprechenden M Teilmengen 300 von Speicherzellen 200. Die einzelnen Messwerte können dabei jeweils einen Realteil 401 und einen Imaginärteil 402 der Impedanz anzeigen. Die M Messwerte der Impedanz können jeweils für ein oder mehrere Mess-Frequenzen ermittelt werden.

Das Verfahren 500 umfasst ferner das Bewirken 502 der Temperatur- Überwachung des Energiespeichers 110 auf Basis der M Messwerte der Impedanz. Dabei können die M Messwerte der Impedanz jeweils als Indikatoren für die Temperatur 408 der entsprechenden M Teilmengen 300 von Speicherzellen 200 verwendet werden (ggf. unter Verwendung von Kenndaten 400, die einen Zusammenhang zwischen Impedanz und Temperatur 408 anzeigen).

Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen eine effiziente und präzise Temperaturmessung von einzelnen Speicherzellen 200 bzw. von einzelnen Teilmengen 300 von Speicherzellen 200 (auch ohne Verwendung eines Temperatursensors). Die beschriebenen Maßnahmen können ohne zusätzlichen

Hardware- Aufwand umgesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und

Systeme veranschaulichen sollen.