DE102018124545A1

DE102018124545A1 - Batterieimpendanzdetektion

Info

Publication number: DE102018124545A1
Application number: DE102018124545.9A
Authority: DE
Inventors: Stefano Marsili; Michael Kropfitsch
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2019-04-18
Also published as: CN109655759A; US20190115762A1; US10855095B2

Abstract

Ein Verfahren wird beschrieben, welches umfasst: Treiben eines Eingangswechselstroms in eine Batterie, Messen einer Spannung über der Batterie durch eine erste Messschaltung, um einen ersten Spannungsmesswert zu erhalten, Messen eines Stroms durch die Batterie durch eine zweite Messschaltung, um einem Strommesswert zu erhalten, und Messen eines Stroms durch die Batterie durch die erste Messschaltung, um einen weiteren Strommesswert zu erhalten. Das Verfahren umfasst außerdem das Berechnen einer Impedanz der Batterie basierend auf dem Strommesswert, dem weiteren Strommesswert und dem Spannungsmesswert.

Description

Diese Beschreibung betrifft allgemein das Erfassen oder Messen der Impedanz einer Batterie. Insbesondere betrifft diese Beschreibung ein Verfahren und eine elektronische Schaltung zum Detektieren der Impedanz einer Batterie.
Die komplexe Impedanz einer Batterie, wie beispielsweise einer Lithium-Ionen-(Li-Ionen)-Batterie, kann dazu verwendet werden, eine Information über den Status der Batterie zu erhalten. Diese Information kann eine Temperatur, einen Ladezustand oder eine Information über einen Verschleiß, um nur einige zu nennen, umfassen. Das Erhalten dieser Information basierend auf der Impedanz nutzt die Tatsache, dass die Impedanz variiert, wenn die Frequenz eines in die Batterie getriebenen oder aus der Batterie gezogenen Stroms variiert. Das Messen der Temperatur kann beispielsweise das Treiben von Wechselströmen mit unterschiedlichen Frequenzen in die Batterie, das Messen der komplexen Impedanz der Batterie bei jeder der verschiedenen Frequenzen und das Detektieren der Temperatur basierend auf der komplexen Impedanz, genauer, basierend auf dem Imaginärteil der komplexen Impedanz, die bei den verschiedenen Frequenzen erhalten wird, umfassen.
Das Erhalten einer Statusinformation der Batterie basierend auf der Impedanz erfordert eine zuverlässige Impedanzmessung. Es besteht daher ein Bedarf nach einem zuverlässigen Messen der Impedanz einer Batterie.
Ein Beispiel betrifft ein Verfahren. Das Verfahren umfasst das Treiben eines Eingangswechselstroms in eine Batterie, das Messen einer Spannung über der Batterie durch eine erste Messschaltung, um einen Spannungsmesswert zu erhalten, das Messen eines Stroms durch die Batterie durch eine zweite Messschaltung, um einen Strommesswert zu erhalten, und das Messen eines Stroms durch die Batterie unter Verwendung der ersten Messschaltung, um einen weiteren Strommesswert zu erhalten. Das Verfahren umfasst außerdem das Berechnen einer Impedanz einer Batterie unter Verwendung des Strommesswerts, des weiteren Strommesswerts und des Spannungsmesswerts.
Beispiele sind unten anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen dazu, bestimmte Prinzipien zu veranschaulichen, so dass nur Aspekte, die zum Verständnis dieser Prinzipien notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.

1 veranschaulicht schematisch eine Anordnung mit einer Batterie und einer Impedanzdetektionsschaltung, die an die Batterie angeschlossen ist und dazu ausgebildet ist, eine Impedanz der Batterie zu detektieren;
2A-2D zeigen unterschiedliche Beispiele einer Batterie;
3 veranschaulicht schematisch wie Verstärkung und Phase eines Filters, das in einer Impedanzdetektionsschaltung verwendet werden kann, variieren können;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahren zum Detektieren der Impedanz einer Batterie veranschaulicht;
5 zeigt ein Beispiel einer Impedanzdetektionsschaltung; und
6 zeigt weiter im Detail ein Beispiel einer Messschaltung, die in der in 5 gezeigten Impedanzdetektionsschaltung enthalten ist.

In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die Zeichnungen bilden einen Teil der Beschreibung und zeigen zur Veranschaulichung Beispiele, wie die Erfindung verwendet und realisiert werden kann. Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.
1 veranschaulicht schematisch eine Anordnung mit einer Batterie 1 und einer Impedanzdetektionsschaltung 10. Die Impedanzdetektionsschaltung 10 ist an einen ersten Batterieknoten 11 und einen zweiten Batterieknoten 12 der Batterie 1 angeschlossen und ist dazu ausgebildet eine Impedanz der Batterie 1 auf eine weiter unten weiter im Detail erläuterte Weise zu detektieren.
Die Batterie 1 ist beispielsweise eine Lithium-Ionen-(Li-Ionen)-Batterie. Die Batterie 1 umfasst wenigstens eine Batteriezelle. Einige Beispiele, wie die Batterie 1 realisiert sein kann, sind in den 2A bis 2D veranschaulicht. Bezugnehmend auf 2A kann die Batterie eine Batteriezelle 1 umfassen, die zwischen den ersten Batterieknoten 11 und den zweiten Batterieknoten 12 geschaltet ist. Gemäß einem weiteren Beispiel, das in 2B gezeigt ist, umfasst die Batterie 1 mehrere Batteriezellen 1₁₁ , 1₂₁ , 1_n1 , die in Reihe zwischen den ersten Batterieknoten 11 und den zweiten Batterieknoten 12 geschaltet sind. Gemäß einem weiteren Beispiel, das in 2C gezeigt ist, umfasst die Batterie 1 mehrere Batteriezellen 1₁₁ , 1₁₂ , 1_1m , die parallel zwischen den ersten Batterieknoten 11 und den zweiten Batterieknoten 12 geschaltet sind. Gemäß noch einem weiteren Beispiel, das in 2D gezeigt ist, umfasst die Batterie 1 eine Reihenschaltung mit zwei oder mehr Parallelschaltungen, wobei jede dieser Parallelschaltungen zwei oder mehr Batteriezellen 1₁₁ , 1₁₂ , 1_1m , 1_n1 , 1_n2 , 1_nm umfasst.
Grundsätzlich umfasst das Detektieren einer komplexe Impedanz Z(f) der Batterie 1 durch die Impedanzdetektionsschaltung 10 das Treiben eines Wechselstroms i(t) über die Batterieknoten 11, 12 in die Batterie 1, das Messen einer Spannung v(t) zwischen den Batterieknoten 11, 12, das Messen des Strom i(t) und das Berechnen der Impedanz basierend auf diesen Messungen.
Ein „Wechselstrom“, wie er hier verwendet wird, ist ein Strom, der eine Wechselstromkomponente umfasst und der zusätzlich einen Gleichstrom-(DC, direct current)-Offset enthalten kann. Gemäß einem Beispiel ist die Wechselstromkomponente eine sinusförmige Stromkomponente. Nachfolgend wird ein Wechselstrom mit einer sinusförmigen Stromkomponente als sinusförmiger Strom bezeichnet. Ein sinusförmiger Eingangsstrom i(t) ist gegeben durch $i (t) = I_{D C} + I_{0} \cdot sin (ω t + φ 0)$
wobei I₀ eine Amplitude der sinusförmigen Stromkomponente ist, ω = 2π·f, wobei f die Frequenz ist, bei der die Impedanz gemessen werden soll, φ0 eine Phasenverschiebung ist und I_DC der optionale Gleichstrom-Offset ist. „ Das Treiben eines Stroms in die Batterie“, so wie es hier verwendet wird, kann das Treiben nur eines positiven Stroms, der die Batterie lädt, das Treiben nur eines negativen Stroms, der die Batterie entlädt, oder abwechselnd eines positiven Stroms und eines negativen Stroms umfassen. Wenn bei dem in Gleichung (1) gegebenen Beispiel der Gleichstrom-Offset I_DC gleich null ist (I_DC=0), gibt es Zeitdauern, in denen der Strom positiv ist, so dass die Batterie 1 geladen wird, und Zeitdauern, in denen der Strom negativ ist, so dass die Batterie entladen wird, wobei sich über jede Periode des sinusförmigen Eingangsstroms i(t) der Ladezustand der Batterie 1 nicht ändert. Gemäß einem weiteren Beispiel ist der Gleichstrom-Offset I_DC von null verschieden und so gewählt, dass der Eingangsstrom entweder nur positiv oder nur negativ ist, wobei die Stromrichtung des Eingangsstroms i(t) eingestellt werden kann durch Auswählen des Vorzeichens (positiv oder negativ) des Gleichstrom-Offsets I_DC .
Die Verwendung eines sinusförmigen Stroms als Eingangswechselstrom i(t) ist nur ein Beispiel. Wechselströme mit Wechselstromkomponenten, die einen von einem sinusförmigen Verlauf unterschiedlichen Verlauf haben, können ebenso verwendet werden. Beispiele dieser anderen Arten von Verläufen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt einen rechteckförmigen Verlauf, einen dreieckförmigen Verlauf, einen sinusquadratförmigen Verlauf, oder ähnliche.
Wenn der Eingangsstrom i(t) beispielsweise ein sinusförmiger Strom ist, wie in Gleichung (1) gegeben ist, ist die Spannung v(t) zwischen den Batterieknoten 11, 12 eine Wechselspannung wie folgt: $v (t) = V_{0} + R 1 \cdot I_{D C} + Z_{0} \cdot I_{O} \cdot sin (ω t + φ 0 + φ))$
wobei Z₀ der Betrag einer komplexe Impedanz der Batterie 1 ist, φ eine durch die komplexe Impedanz der Batterie eingefügte Phasenverschiebung ist und R1 den Realteil der komplexen Impedanz repräsentiert. Außerdem ist V₀ ein optionaler Offset der Batteriespannung v(t). Dieser Offset Vo repräsentiert einen Ladezustand der Batterie 1, das heißt, Vo ist die Spannung, die zwischen den Batterieknoten 11, 12 gemessen werden kann, wenn kein Eingangsstrom (i(t)=0) in die Batterie 1 getrieben wird. Im Frequenzbereich können die Spannung v(t) und der Strom i(t) wie folgt beschrieben werden: $V (f) = Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}$
$I (f) = I_{D C} + I_{0} \cdot e^{j φ 0}$
Wenn f=0, ist V(f) gemäß Gleichung (3a) gegeben durch V(f)=V₀+R1·I_DC. Nachfolgend wird das Auswerten (Messen) der Impedanz Z(f) bei einer von null verschiedenen Frequenz erläutert, das heißt, f≠0. In diesem Zusammenhang wird der Term Z₀ · I_O · e^j(φ0+φ) in Gleichung (3a) als Wechselspannungskomponente V_AC der Spannung V(f) bezeichnet und wird I₀ · e^jφ0 in Gleichung (3b) als Wechselstromkomponente I_AC(f) des Stroms I(f) bezeichnet. In jeder dieser Formeln bezeichnet f eine beliebige Frequenz, bei der die Impedanz gemessen werden soll. Die komplexe Impedanz Z(f) der Batterie bei f≠0 ist gegeben durch den Quotienten dieser Wechselkomponenten, das heißt, $Z (f) = \frac{V_{A C} (f)}{I_{A C} (f)} = \frac{Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}}{I_{O} \cdot e^{j φ 0}} = Z_{0} \cdot e^{j φ}$
Die komplexe Impedanz kann ebenfalls ausgedrückt werden als $Z (f) = Z_{0} \cdot e^{j φ} = R e {Z (f)} + j \cdot I m {Z (f)} = Z_{0} \cdot cos φ + j \cdot Z_{0} \cdot sin φ$
wobei Re{Z(f)} der Realteil und Im{Z(f)} der Imaginärteil der komplexen Batterieimpedanz Z(f) ist und j die imaginäre Einheit ist. Der Realteil Re{Z(f)} kann auch als Widerstand bezeichnet werden und der Imaginärteil Im {Z(f)} kann auch als Reaktanz der Batterie 1 bezeichnet werden. Die Impedanz Z(f) ist abhängig von der Frequenz f des Eingangsstroms i(t), so dass der Betrag Z₀ und die Phase φ der Impedanz Z(f) auch abhängig von der Frequenz sind (eine Funktion der Frequenz sind), das heißt, Z₀=Z₀(f) und φ=φ(f).
Messschaltungen, die geeignet sind, die Spannung über der Batterie 1 und den Strom durch die Batterie zu messen, können eine Phasenverschiebung hinzufügen und können eine Verstärkung haben, die sich von eins unterscheidet, so dass die Wechselspannungskomponente V(f), wenn sie durch eine erste Messschaltung gemessen wird, in der Form $V_{A C} (f) = A \cdot e^{j α} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}$
vorliegen kann und die Wechselstromkomponente des Stroms I(f), wenn er durch eine zweite Messschaltung gemessen wird, in der Form $I_{A C} (f) = B \cdot e^{j β} \cdot I_{O} \cdot e^{j φ 0}$
vorliegen kann, wobei A die Verstärkung der ersten Messschaltung ist, B die Verstärkung der zweiten Messschaltung ist, α die durch die erste Messschaltung hinzugefügte Phasenverschiebung ist und β die durch die zweite Messschaltung hinzugefügte Phasenverschiebung ist. Wenn die ersten und zweiten Messschaltungen identisch sind, so dass A=B und α=β, führt das Anwenden der Gleichung (4a) auf die in den Gleichungen (5a) und (5b) gegebenen Messwerte zu der korrekten Impedanz Z(f). Wenn allerdings die Messschaltungen nicht identisch sind, umfasst die anhand der Messwerte und von Anwenden der Gleichung (4a) erhaltene Impedanz einen Messfehler und ist gegeben durch $Z (f) = \frac{V_{A C} (f)}{I_{A C} (f)} = \frac{A \cdot e^{j α} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}}{B \cdot e^{j β} \cdot I_{0} \cdot e^{j φ 1}} = \frac{A}{B} e^{j (α - β)} \cdot (Z_{0} \cdot e^{j φ})$
wobei $\frac{A}{B} e^{j (α - β)}$
den Messfehler repräsentiert, wobei A/B die durch die Messschaltungen hinzugefügte Verstärkung und α-β eine durch die Messschaltungen hinzugefügte Phasenverschiebung ist.
Sogar wenn die ersten und zweiten Messschaltungen identisch gestaltet sind, können sich Verstärkung und Phase aufgrund unvermeidlicher Schwankungen der in den Messschaltungen verwendeten Komponenten unterscheiden. Dies ist anhand von 3 erläutert. 3 veranschaulicht Verstärkung und Phase von zwei unterschiedlichen Hochpassfiltern über der Frequenz. Hochpassfilter dieses Typs können in den Messschaltungen realisiert sein. Diese Hochpassfilter sind identisch realisiert. Dennoch ist bei der Grenzfrequenz fcp eine Differenz zwischen den Verstärkungen 2,6dB und eine Differenz zwischen den Phasen 18°.
Es besteht daher ein Bedarf, die Impedanz einer Batterie basierend auf dem Messen der Spannung über der Batterie 1 und des Stroms durch die Batterie 1 unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Messschaltungen präzise zu messen. 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das geeignet ist, die Batterieimpedanz präzise zu detektieren.
Bezugnehmend auf 4 umfasst das Verfahren das Treiben eines Wechselstroms in die Batterie 1 (101). Der Wechselstrom kann ein Wechselstrom eines beliebigen zuvor erläuterten Typs sein. Während der Strom in die Batterie getrieben wird, umfasst das Verfahren außerdem das Messen einer Spannung über der Batterie 1 unter Verwendung einer ersten Messschaltung, um einen ersten Spannungsmesswert zu erhalten (101), und das Messen des Stroms durch die Batterie 1 unter Verwendung einer zweiten Messschaltung, um einen Strommesswert zu erhalten. Der durch Messen der Batteriespannung unter Verwendung der ersten Messschaltung erhaltene Spannungsmesswert wird nachfolgend als erster Spannungsmesswert bezeichnet und der durch Messen des Stroms in die Batterie unter Verwendung der zweiten Messschaltung erhaltene Strommesswert wird nachfolgend als zweiter Strommesswert bezeichnet.
Gemäß einem Beispiel repräsentiert der erste Spannungsmesswert die Wechselkomponente der durch die erste Messschaltung gemessenen Spannung über der Batterie 1 und repräsentiert der zweite Strommesswert die Wechselkomponente des durch die zweite Messschaltung gemessenen Stroms. Dieser erste Spannungsmesswert wird nachfolgend als V_AC (A) bezeichnet und dieser zweite Strommesswert wird nachfolgend als I_AC (B) bezeichnet. Gemäß einem Beispiel werden der erste Spannungsmesswert V_AC (A) und der zweite Strommesswert I_AC (B) zum selben Zeitpunkt gemessen. Dieser erste Spannungsmesswert und der zweite Strommesswert sind, wie andere Strom- und Spannungsmesswerte, die unten erläutert sind, abhängig von der Frequenz des Wechselstroms. Diese Abhängig von der Frequenz ist allerdings in den Variablen, die die einzelnen Messwerte repräsentieren, nicht wiedergegeben.
Bezugnehmend auf 4 umfasst das Verfahren außerdem einen weiteren Messzyklus 104. Dieser weitere Messzyklus umfasst das Messen des Stroms durch die Batterie 1 unter Verwendung der ersten Messschaltung, um einen weiteren Strommesswert zu erhalten, der nachfolgend als erster Strommesswert I_AC (A) bezeichnet wird. Gemäß einem Beispiel repräsentiert diese erste Strommesswert die Wechselkomponente des durch die erste Messschaltung in dem weiteren Messzyklus gemessenen Stroms. Der erste Strommesswert I_AC (A) kann durch die erste Messschaltung vor oder nach dem ersten Spannungsmesswert V_AC (A) gemessen werden.
Gemäß einem Beispiel hat die erste Strommessschaltung eine Verstärkung A und eine Phasenverschiebung α und hat die zweite Strommessschaltung eine Verstärkung B und eine Phasenverschiebung β, so dass der erste Spannungsmesswert V_AC (A), der Strommesswert I_AC (B) und der erste Strommesswert I_AC (A) wie folgt gegeben sind: $V_{A C} (A) = A \cdot e^{j α} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}$
$I_{A C} (B) = B \cdot e^{j β} \cdot I_{0} \cdot e^{j φ 0}$
$I_{A C} (A) = A \cdot e^{j α} \cdot I_{O} \cdot e^{j φ 0}$
Bezugnehmend auf 4 umfasst das Verfahren außerdem das Berechnen der Impedanz der Batterie 1 wenigstens basierend auf dem (ersten) Spannungsmesswert V_AC(A), dem (zweiten) Strommesswert I_AC(B) und dem weiteren (ersten) Strommesswert I_AC(A). Gemäß einem Beispiel umfasst das Berechnen der Impedanz das Berechnen eines Verstärkungs- und Phasenfehlers, der durch die ersten und zweiten Messschaltungen eingefügt wird, basierend auf den ersten und zweiten Strommesswerten I_AC(A), I_AC(B). Gemäß einem Beispiel umfasst das Berechnen des Verstärkungs- und Phasenfehlers das Berechnen eines Quotienten der ersten und zweiten Strommesswerte I_AC(A), I_AC(B), das heißt, $D = \frac{I_{A C} (A)}{I_{A C} (B)} = \frac{A}{B} e^{j (α - β)}$

wobei D das Verhältnis der komplexen Verstärkungen der ersten Messschaltung und der zweiten Messschaltung bezeichnet. Dieses Verhältnis D repräsentiert den Verstärkungsfehler und den Phasenfehler, die durch die Strommessschaltungen eingefügt werden. Das Berechnen der Impedanz umfasst außerdem das Berechnen des Quotienten des ersten Spannungsmesswerts V_AC(A) und des zweiten Strommesswerts I_AC(B), um einen vorläufigen Impedanzwert Z_E zu erhalten, der einen Verstärkungs- und Phasenfehler enthält, wie folgt: $Z_{E} = \frac{V_{A C} (A)}{I_{A C} (B)} = \frac{A \cdot e^{j α} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}}{B \cdot e^{j β} \cdot I_{0} \cdot e^{j φ 0}} = \frac{A}{B} e^{j (α - β)} \cdot Z_{0} \cdot e^{j φ}$
Es ist ersichtlich, dass dieser vorläufige Impedanzwert Z_E der komplexe Verstärkungs- und Phasenfehler D multipliziert mit der komplexe Impedanz Z=Z₀·e^jπ der Impedanz ist. Damit umfasst das Verfahren außerdem das Erhalten der Batterieimpedanz durch Korrigieren der vorläufigen Impedanz Z_E unter Verwendung des komplexen Verstärkungs- und Phasenfehlers D. Bei dem oben erläuterten Beispiel, bei dem der komplexe Verstärkungs- und Phasenfehler D gegeben ist durch den Quotienten des zweiten Strommesswerts und des ersten Strommesswerts, umfasst das Korrigieren der vorläufigen Impedanz Z_E das Dividieren der vorläufigen Impedanz Z_E durch den komplexen Verstärkungs- und Phasenfehler wie folgt: $Z = \frac{Z_{E}}{D} = \frac{\frac{A}{B} e^{j (α - β)} \cdot Z_{0} \cdot e^{j φ}}{\frac{A}{B} e^{j (α - β)}} = Z_{0} \cdot e^{j φ}$
Gemäß einem weiteren Beispiel wird der komplexe Verstärkungs- und Phasenfehler D berechnet durch Berechnen des Quotienten des zweiten Strommesswerts I_AC(B) und des ersten Strommesswerts I_AC(A). In diesem Fall wird der vorläufige Impedanzwert Z_E korrigiert durch Multiplizieren des vorläufigen Impedanzwerts Z_E mit dem komplexen Verstärkungs- und Phasenfehler D. Wie anhand von Gleichung (10) ersichtlich ist, ist die durch dieses Verfahren erhaltene Batterieimpedanz Z gleich der Batterieimpedanz und ist unabhängig von Verstärkungen und Phasen, die durch die Messschaltungen hinzugefügt werden.
Wie oben ausgeführt, können der erste Spannungsmesswert V_AC(A) und der zweite Strommesswert I_AC(B) zum selben Zeitpunkt unter Verwendung der ersten und zweiten Messschaltungen erhalten werden. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Gemäß einem weiteren Beispiel werden die ersten und zweiten Strommesswerte I_AC(A), I_AC(B) zum selben Zeitpunkt erhalten und der erste Spannungsmesswert V_AC(A) wird zu einem anderen Zeitpunkt vor oder nach dem Erhalten der ersten und zweiten Strommesswerte I_AC(A), I_AC(B) erhalten. Jedes dieser Verfahren basiert auf der Annahme, dass sich die Batterieimpedanz zwischen diesen Messungen nicht ändert.
Gemäß einem weiteren Beispiel umfasst das Verfahren das Messen der Spannung über der Batterie unter Verwendung der zweiten Messschaltung, um einen weiteren Spannungsmesswert zu erhalten, der die Wechselkomponente der Spannung repräsentiert und nachfolgend als zweiter Spannungsmesswert V_AC(B) bezeichnet wird. Dieser zweite Spannungsmesswert ist gegeben durch: $V_{A C} (B) = B \cdot e^{j β} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}$
wobei B die Verstärkung und β die Phasenverschiebung bezeichnet, die durch die zweite Messschaltung hinzugefügt werden. Das Berechnen der Impedanz basierend auf den ersten und zweiten Spannungsmesswerten V_AC(A), V_AC(B) und den ersten und zweiten Strommesswerten I_AC(A), I_AC(B) umfasst das Berechnen einer ersten Impedanz Z1 basierend auf dem ersten Spannungsmesswert V_AC(A) und dem zweiten Strommesswert I_AC(B) und einer zweiten Impedanz Z2 basierend auf dem zweiten Spannungsmesswert V_AC(B) und dem ersten Strommesswert I_AC(A) wie folgt: $Z 1 = \frac{V_{A C^{(A)}}}{I_{A C^{(B)}}} = \frac{A \cdot e^{j α} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}}{B \cdot e^{j β} \cdot I_{0} \cdot e^{j φ 0}} = \frac{A}{B} e^{j (α - β)} \cdot Z_{0} \cdot e^{j φ}$
$Z 2 = \frac{V_{A C^{(B)}}}{I_{A C^{(A)}}} = \frac{B \cdot e^{j β} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}}{A \cdot e^{j α} \cdot I_{0} \cdot e^{j φ 0}} = \frac{B}{A} e^{j (β - α)} \cdot Z_{0} \cdot e^{j φ}$
Dieses Verfahren umfasst außerdem das Berechnen des Produkts Z1·Z2 der ersten und zweiten Impedanzen Z1, Z2 und das Berechnen der Quadratwurzel des Produkts, um die Batterieimpedanz Z zu erhalten, das heißt, $\begin{array}{l} Z = \sqrt{Z 1 \cdot Z 2} = \sqrt{(\frac{A}{B} e^{j (α - β)} \cdot Z_{0} \cdot e^{j φ}) \cdot (\frac{B}{A} e^{j (β - α)} \cdot Z_{0} \cdot e^{j φ})} = \\ \sqrt{Z_{0}^{2} \cdot e^{j 2 φ}} = Z_{0} \cdot e^{j φ} \end{array}$
Anhand von Gleichung (13) ist ersichtlich, dass die Quadratwurzel des Produkts der ersten Impedanz Z1 und der zweiten Impedanz Z2 die Batterieimpedanz repräsentiert und unabhängig ist von Verstärkungs- und Phasenfehlern, die durch die ersten und zweiten Messschaltungen hinzugefügt werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel umfasst das Berechnen der Batterieimpedanz Z basierend auf den ersten und zweiten Impedanzen Z1, Z2 das Berechnen eines Mittelwerts der ersten und zweiten Impedanzen wie folgt: $Z = \frac{Z 1 + Z 2}{2} = \frac{R e {Z 1} + R e {Z 2}}{2} + j \frac{I m {Z 1} + I m {Z 2}}{2}$
oder $Z = \frac{Z_{01} + Z_{02}}{2} \cdot e^{j (φ 1 + φ 2) / 2}$
wobei Z₀₁ (was gleich $\frac{A}{B} \cdot Z_{0}$
ist) den Betrag der ersten Impedanz Z1 bezeichnet, Z₀₂ (was gleich $\frac{B}{A} \cdot Z_{0}$
ist) den Betrag der zweiten Impedanz Z2 bezeichnet, φ₁ (was gleich α-β+φ ist) die Phase der ersten Impedanz Z1 bezeichnet und φ2 (was gleich β-α+φ ist) die Phase der zweiten Impedanz Z2 bezeichnet. Die auf diese Weise berechnete komplexe Impedanz kann einen kleinen verbleibenden Verstärkungs- und Phasenfehler enthalten, der durch die Messschaltungen hinzugefügt ist.
5 zeigt ein Beispiel einer Impedanzdetektionsschaltung 10, die dazu ausgebildet ist, die Batterieimpedanz basierend auf dem in 4 veranschaulichten Verfahren zu messen. Bezugnehmend auf 5 umfasst die Impedanzdetektionsschaltung 10 einen Stromsensor 3, der in Reihe zu der Batterie 1 geschaltet ist. Gemäß einem Beispiel umfasst der Stromsensor eine Nebenschlusswiderstand mit einem Widerstandswert R3. In diesem Fall ist eine Spannung vs(t) über dem Stromsensor 3 gegeben durch R3·i(t), wobei i(t) der durch die Impedanzdetektionsschaltung 10 in die Batterie 1 getriebene Strom ist. Die Impedanzdetektionsschaltung 10 umfasst außerdem eine erste Messschaltung 2A und eine zweite Messschaltung 2B und einen Kreuzschalter 4, der zwischen die Batterie 1 und den Stromsensor 3 auf einer Seite und die erste Messschaltung 2A und die zweite Messschaltung 2B auf der anderen Seite geschaltet ist. Der Kreuzschalter 4 wird durch eine Steuerungs- und Berechnungsschaltung 5 gesteuert und ist dazu ausgebildet, selektiv die Batterie 1 mit der ersten Messschaltung 2A oder der zweiten Messschaltung 2B und den Stromsensor 3 mit der ersten Messschaltung 2A oder der zweiten Messschaltung 2B zu koppeln, wobei zu einem Zeitpunkt von der Batterie 1 und dem Stromsensor 3 nur eine/einer an eine der Messschaltungen 2A, 2B angeschlossen ist. In 5 bezeichnet s_A(t) ein Eingangssignal der ersten Messschaltung 2A und s_B(t) ein Eingangssignal der zweiten Messschaltung 2B. Abhängig von einem Schaltzustand des Kreuzschalters 4 ist das Eingangssignal s_A(t) der ersten Messschaltung 2A entweder gleich der Spannung v(t) über der Batterie 1 oder der Spannung vs(t) über dem Stromsensor 3 und das Eingangssignal s_B(t) der zweiten Messschaltung 2B entweder gleich der Spannung v(t) über der Batterie 1 oder der Spannung vs(t) über dem Stromsensor 3. Die erste Messschaltung 2A und die zweite Messschaltung 2B sind jeweils dazu ausgebildet, einen Messwert M_A , M_B basierend auf diesen Eingangssignalen s_A(t), s_B(t) zu erzeugen. Gemäß einem Beispiel repräsentieren die Messwerte M_A , M_B jeweils die Wechselkomponente des jeweiligen Eingangssignals s_A(t), s_B(t).
Bei der in 5 gezeigten Impedanzdetektionsschaltung 10 kann die Spannung über der Batterie 1 gemessen werden durch die erste Messschaltung 2A, wenn der Kreuzschalter 4 die erste Messschaltung 2A mit der Batterie 1 verbindet, kann der Strom durch die erste Messschaltung 2A gemessen werden, wenn der Kreuzschalter 4 die erste Messschaltung 2A mit dem Stromsensor 3 verbindet, kann die Spannung über der Batterie 1 durch die zweite Messschaltung gemessen werden, wenn der Kreuzschalter 4 die zweite Messschaltung 2B mit der Batterie 1 verbindet, und kann der Strom durch die Batterie 1 durch die zweite Messschaltung 2B gemessen werden, wenn der Kreuzschalter 4 die zweite Messschaltung 2B mit dem Stromsensor 3 verbindet. Ein durch Messen der Batteriespannung durch die erste Messschaltung 2A erhaltener Spannungsmesswert wird nachfolgend als erster Spannungsmesswert bezeichnet, ein durch Messen der Batteriespannung durch die zweite Messschaltung 2B erhaltener Spannungsmesswert wird nachfolgend als zweiter Spannungsmesswert bezeichnet, ein durch Messen der Spannung über dem Stromsensor 3 durch die erste Messschaltung 2A erhaltener Strommesswert wird nachfolgend als erster Strommesswert bezeichnet und ein durch Messen der Spannung über dem Stromsensor 3 durch die zweite Messschaltung 2B erhaltener Strommesswert wird nachfolgend als zweiter Strommesswert bezeichnet. Damit ist der durch die erste Messschaltung 2A ausgegebene Messwert M_A der erste Spannungsmesswert, wenn die erste Messschaltung 2A an die Batterie 1 gekoppelt ist, und der erste Strommesswert, wenn die erste Messschaltung 2A an den Stromsensor 3 gekoppelt ist. Entsprechend ist der durch die zweite Messschaltung 2B ausgegebene Messwert M_B der zweite Spannungsmesswert, wenn die zweite Messschaltung 2B an die Batterie 1 gekoppelt ist, und der zweite Strommesswert, wenn die zweite Messschaltung 2B an den Stromsensor 3 gekoppelt ist. Der erste Spannungsmesswert und der erste Strommesswert sind gegeben durch $M_{A} = V_{A C} (A) = A \cdot e^{j α} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}$
$M_{A} = R 3 \cdot I_{A C} (A) = R 3 \cdot A \cdot e^{j α} \cdot I_{0} \cdot e^{j φ 0}$
wobei R3 den Widerstandswert des in dem Stromsensor 3 enthaltenen Nebenschlusswiderstands repräsentiert. Der zweite Spannungsmesswert und der zweite Strommesswert sind gegeben durch $M_{B} = V_{A C} (B) = B \cdot e^{j β} \cdot Z_{0} \cdot I_{O} \cdot e^{j (φ 0 + φ)}$
$M_{B} = R 3 \cdot I_{A C} (B) = R 3 \cdot B \cdot e^{j β} \cdot I_{0} \cdot e^{j φ 0}$
Lediglich zur Veranschaulichung sei angenommen, dass der erste Spannungsmesswert und der zweite Strommesswert zum selben Zeitpunkt gemessen werden und der erste Strommesswert und der zweite Spannungsmesswert zum selben Zeitpunkt gemessen werden. Die Steuer- und Berechnungsschaltung 5 erhält die Messwerte von den ersten und zweiten Messschaltungen 2A, 2B und berechnet die Impedanz basierend auf dem oben erläuterten Verfahren. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass zum Berechnen der Impedanz die ersten und zweiten Strommesswerte und einer der ersten und zweiten Spannungsmesswerte ausreichend ist. Daher ist es möglich, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung nur die ersten und zweiten Strommesswerte und einen von den ersten und zweiten Spannungsmesswerten verarbeitet. Außerdem repräsentieren gemäß der Gleichungen (14b) und (15b) die ersten und zweiten Strommesswerte, die durch die ersten und zweiten Messschaltungen 2A, 2B ausgegeben werden, die Wechselkomponenten des Stroms durch die Batterie multipliziert mit dem Widerstandswert R3 des Nebenschlusswiderstands. Bei diesem Beispiel kann die Steuer- und Berechnungsschaltung 5 die durch die ersten und zweiten Messschaltungen 2A, 2B erhaltenen Strommesswerte durch den Widerstandswert R3 teilen, bevor sie den wenigstens einen Spannungsmesswert und die ersten und zweiten Strommesswerte gemäß einem beliebigen der anhand von 4 erläuterten Verfahren verarbeitet.
Bezugnehmend auf 5 umfasst die Impedanzdetektionsschaltung 10 außerdem eine Stromquelle 6, die dazu ausgebildet ist, den Wechselstrom i(t) zu erzeugen. Diese Stromquelle 6 wird durch die Steuer- und Berechnungsschaltung 5 unter Verwendung eines Signals S6 gesteuert. Dieses Signal S6 stellt insbesondere eine Frequenz des durch die Stromquelle erzeugten Stroms ein.
6 zeigt ein Beispiel einer der ersten und zweiten Messschaltungen 2A, 2B. In 6 bezeichnet die Bezugsziffer 2 eine beliebige der zwei Messschaltungen 2A, 2B, bezeichnet s(t) das durch die jeweilige Messschaltung 2A, 2B erhaltene Eingangssignal und repräsentiert M den durch die jeweilige Messschaltung 2A, 2B ausgegebenen Messwert. Die ersten und zweiten Messschaltungen 2A, 2B können jeweils gemäß 6 realisiert sein. 6 zeigt ein Blockdiagramm der Messschaltung 2. Außer der Messschaltung 2 sind in 6 auch die Stromquelle 6 und die Steuer- und Berechnungsschaltung 5 dargestellt. Es sei erwähnt, dass dieses Blockdiagramm eher funktionale Blöcke einer Messschaltung 2, der Stromquelle 6 und der Steuer- und Berechnungsschaltung 5 als eine spezielle Realisierung veranschaulicht. Die funktionalen Blöcke können in verschiedener Weise realisiert sein. Gemäß einem Beispiel sind diese funktionalen Blöcke unter Verwendung dedizierter Schaltungen, wie beispielsweise Analogschaltungen, Digitalschaltungen oder Analog- und Digitalschaltungen realisiert. Gemäß einem weiteren Beispiel ist die Impedanzdetektionsschaltung 10 unter Verwendung von Hardware und Software realisiert. Die Impedanzdetektionsschaltung 10 umfasst beispielsweise einen Mikrocontroller und Software, die auf dem Mikrocontroller läuft.
Bezugnehmend auf 6 umfasst die Stromquelle 6 eine Gleichstromquelle 61, die dazu ausgebildet ist, einen Gleichstrom mit einem Strompegel I₀ zu erzeugen. Ein Modulator 62, der der Gleichstromquelle 61 nachgeschaltet ist, ist dazu ausgebildet, den durch die Gleichstromquelle 61 bereitgestellten Strom I₀ mit einem ersten Wechselsignal s1(ωt) zu modulieren. Optional wird durch einen optionalen Addierer 68 der Gleichstrom-Offset I_DC zu einem Ausgangssignal des Modulators 62 addiert. Der in die Batterie 1 (in 6 nicht dargestellt) getriebene Strom i(t) ist an einem Ausgang des Modulators 62 oder einem Ausgang des Addierers 68 verfügbar. Allgemein ist dieser Strom i(t) gegeben durch $i (t) = I_{D C} + I_{0} \cdot s 1 (ω t)$
Gemäß einem Beispiel ist das erste Wechselsignal s1(ωt) ein sinusförmiges Signal, so dass der Eingangsstrom i(t) durch Gleichung (1) gegeben ist. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Andere Wechselsignalverläufe, wie beispielsweise ein rechteckförmiger Signalverlauf kann ebenso verwendet werden. Das erste Wechselsignal s1(ωt) wird durch einen Modulationssignalgenerator 63 gemäß einem durch die Steuer- und Berechnungsschaltung 5 bereitgestellten Frequenzsignal S6 erzeugt. Das Frequenzsignal S6 definiert die Frequenz des Wechselsignals s1(ωt), das durch den Modulationssignalgenerator 63 bereitgestellt wird.
Bezugnehmend auf 6 umfasst die Messschaltung 2 außerdem eine Messeinheit 24, die an den Eingang der Messschaltung 2 gekoppelt ist. Die Messeinheit ist dazu ausgebildet, das Eingangssignal s(t) zu erhalten und ein Messsignal m(t) auszugeben.
Bezugnehmend auf 6 ist ein erstes Tiefpassfilter 26_I dem ersten Demodulator 25_I nachgeschaltet und ein zweites Tiefpassfilter 26_Q dem zweiten Demodulator 25_Q nachgeschaltet. Der erste Demodulator 25_I erhält ein zweites Wechselsignal s2(ωt) und der zweite Demodulator 25_Q erhält ein drittes Wechselsignal s3(ωt). Die zweiten und dritten Wechselsignale s2(ωt), s3(ωt) sind so gewählt, dass eine Phasenverschiebung von π/2(=90°) zwischen diesen Signalen vorhanden ist. Das zweite Wechselsignal s2(ωt) kann in Phase mit dem ersten Wechselsignal s1(ωt) sein. Dies ist jedoch nicht verpflichtend. Wenn eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten Signal s1(ωt) und dem zweiten Signal s2(ωt) vorhanden ist, kann eine solche Phasenverschiebung als Teil der durch die Messschaltung hinzugefügten Phasenverschiebung angesehen werden. Gemäß einem Beispiel haben das zweite Wechselsignal s2(ωt) und das dritte Wechselsignal s3(ωt) einen sinusförmigen Signalverlauf, so dass beispielsweise s2(ωt)=sin(ωt) und s3(ωt)=cos(ωt). In diesem Fall sind Ausgangssignale s25_I(t), s25_Q(t) der Demodulatoren 25_I , 25_Q wie folgt: $s 25_{I} (t) = m (f, t) \cdot s 2 (ω t) = m (f, t) \cdot sin (ω t)$
$s 25_{Q} (t) = m (f, t) \cdot s 3 (ω t) = m (f, t) \cdot cos (ω t)$
Wenn beispielsweise der Eingangsstrom i(t) ein sinusförmiger Strom ist und das Eingangssignal s(t) die Spannung v(t) über der Batterie 1 wie sie durch Gleichung (2) gegeben ist, repräsentiert, sind die Demodulatorausgangssignale s25_I(t), s25_Q(t): $s 25_{I} (t) = C \cdot [V_{0} + R 1 \cdot I_{D C} + Z_{0} \cdot I_{0} \cdot sin (ω t + φ_{0} + φ + γ)] \cdot sin (ω t)$
$s 25_{Q} (t) = C \cdot [V_{0} + R 1 \cdot I_{D C} + Z_{0} \cdot I_{0} \cdot sin (ω t + φ_{0} + φ + γ)] \cdot cos (ω t)$
wobei C die Verstärkung durch die Messeinheit 24 repräsentiert und γ eine durch die Messeinheit hinzugefügte Phasenverschiebung repräsentiert. Es kann angenommen werden, dass die durch die Messschaltung hinzugefügte Verstärkung und Phasenverschiebung hauptsächlich durch die Messeinheit 24 hinzugefügt wird, so dass γ=α und C=A, wenn die Messschaltung 2 die erste Messschaltung 2A ist, und γ=β und C=B, wenn die Messschaltung die zweite Messschaltung 2B ist.
Die Tiefpassfilter 26_I , 26_Q sind dazu ausgebildet, Signalkomponenten mit einer Frequenz ωt und höher zu filtern. Ausgangssignale s26_I(t), s26_Q(t), die nachfolgend auch als In-Phase-Komponente V_I und Quadraturkomponente V_Q bezeichnet werden, dieser Tiefpassfilter 26_I , 26_Q sind dann gegeben durch $s 26_{I} (t) = C \cdot Z_{0} \cdot I_{0} \cdot c o s (φ_{0} + φ + γ)$
$s 26_{Q} (t) = C \cdot Z_{0} \cdot I_{0} \cdot s i n (φ_{0} + φ + γ)$
was der Realteil und der Imaginärteil von C · e^jγ · Z₀ · I_O · e^j(φ0+φ) ist, welches der erste Spannungsmesswert ist, wenn C=A und γ=α, oder der zweite Spannungsmesswert ist, wenn C=B und γ=β. Entsprechend, sind die Tiefpassfilterausgangssignale s26_I(t), s26_Q(t), wenn das Eingangssignal die Spannung über dem Nebenschlusswiderstand repräsentiert, gegeben durch: $s 26_{I} (t) = R 3 \cdot C \cdot I_{0} \cdot c o s (φ_{0} + γ)$
$s 26_{Q} (t) = R 3 \cdot C \cdot I_{0} \cdot s i n (φ_{0} + γ)$
was der Realteil und der Imaginärteil von R3 · C · e^jγ · I_O · e^j(φ0+φ) ist, was R3-mal der erste Strommesswert ist, wenn C=A und γ=α, oder R3-mal der zweite Strommesswert ist, wenn C=B und γ=β.
Räumlich relative Begriffe, wie „unter“, „unterhalb“, „untere/unterer“, „über“, „obere/oberer“ oder ähnliche, werden zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erläutern. Diese Begriffe sollen unterschiedliche Orientierungen des Bauelements zusätzlich zu anderen als den in den Figuren dargestellten Orientierungen umfassen. Außerdem werden Begriffe, wie „erste/erster“, „zweite/zweiter“ und ähnliche, auch dazu verwendet, verschiedene Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. zu beschreiben und sollen nicht einschränkend sein. Gleiche Begriffe bezeichnen gleiche Elemente in der Beschreibung.

Claims

Verfahren, das aufweist: Treiben eines Eingangswechselstroms in eine Batterie; Messen einer Spannung über der Batterie durch eine erste Messschaltung, um einen ersten Spannungsmesswert zu erhalten; Messen eines Stroms durch die Batterie durch eine zweite Messschaltung, um einem Strommesswert zu erhalten; Messen eines Stroms durch die Batterie unter Verwendung der ersten Messschaltung, um einen weiteren Strommesswert zu erhalten; und Berechnen einer Impedanz der Batterie basierend auf dem Strommesswert, dem weiteren Strommesswert und dem Spannungsmesswert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erhalten des Spannungsmesswerts und des Strommesswerts das Messen der Spannung über der Batterie durch die erste Messschaltung und des Stroms durch die Batterie durch die zweite Messschaltung zum selben Zeitpunkt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Erhalten des weiteren Strommesswerts das Messen des Stroms durch die Batterie durch die zweite Messschaltung vor oder nach Erhalten des Spannungsmesswerts und des Strommesswerts aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erhalten des Strommesswerts und des weiteren Strommesswerts das Messen des Stroms durch die Batterie durch die erste Messschaltung und des Stroms durch die Batterie durch die zweite Messschaltung zum selben Zeitpunkt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Erhalten des Spannungsmesswerts das Messen der Spannung über der Batterie durch die erste Messschaltung vor oder nach Erhalten des Strommesswerts und des weiteren Strommesswerts aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Berechnen der Impedanz der Batterie aufweist: Berechnen einer vorläufigen Impedanz basierend auf dem Spannungsmesswert und dem Strommesswert; Berechnen eines Verstärkungs- und Phasenfehlers basierend auf dem Strommesswert und weiteren Strommesswert; und Berechnen der Impedanz basierend auf der vorläufigen Impedanz und dem berechneten Verstärkungs- und Phasenfehler.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Berechnen des vorläufigen Phasenfehlers das Berechnen eines Quotienten des Spannungsmesswerts und des Strommesswerts aufweist und bei dem das Berechnen des Verstärkungs- und Phasenfehlers das Berechnen eines Quotienten des Strommesswerts und weiteren Strommesswerts aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: Messen der Spannung über der Batterie durch eine zweite Messschaltung, um einen weiteren Spannungsmesswert zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Berechnen der Impedanz der Batterie aufweist: Berechnen einer ersten Impedanz basierend auf dem Spannungsmesswert und dem Strommesswert; Berechnen einer zweiten Impedanz basierend auf dem weiteren Spannungsmesswert und dem weiteren Strommesswert; und Berechnen der Impedanz basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Berechnen der Impedanz basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz aufweist: Berechnen eines Produkts der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz; und Berechnen einer Quadratwurzel des Produkts.
Verfahren nach Anspruch 9, bei das Berechnen der Impedanz basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz das Berechnen eines Mittelwerts basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Berechnen des Mittelwerts das Berechnen eines Mitteilwerts eines Realteils der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz und das Berechnen eines Mittelwerts eines Imaginärteils der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Berechnen des Mittelwerts das Berechnen eines Mittelwerts von Beträgen der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz und eines Mittelwerts von Phasen der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz aufweist.
Elektronische Schaltung, die aufweist: einen ersten Eingang, der dazu ausgebildet ist, an eine Batterie gekoppelt zu werden; einen zweiten Eingang, der dazu ausgebildet ist, an einen Stromsensor gekoppelt zu werden; eine erste Messschaltung; eine zweite Messschaltung; einen Kreuzschalter, der an den ersten Eingang, den zweiten Eingang, die erste Messschaltung und die zweite Messschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, selektiv die erste Messschaltung mit einem von dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang und die zweite Messschaltung mit einem von dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang zu koppeln; eine Steuer- und Berechnungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Kreuzschalter zu steuern und eine Impedanz der Batterie basierend auf Messwerten, die von der ersten Messschaltung und der zweiten Messschaltung erhalten werden, zu berechnen.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 14, bei der die Messwerte einen von der ersten Messschaltung erhaltenen Spannungsmesswert, einen von der zweiten Messschaltung erhaltenen Strommesswert und einen von der ersten Messschaltung erhaltenen weiteren Strommesswert aufweisen.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, in einem ersten Messzyklus den Kreuzschalter so zu steuern, dass die erste Messschaltung an den ersten Eingang gekoppelt ist und die zweite Messschaltung an den zweiten Eingang gekoppelt ist, den Spannungsmesswert von der ersten Messschaltung zu erhalten und den Strommesswert von der zweiten Messschaltung zu erhalten, in einem zweiten Messzyklus den Kreuzschalter so zu steuern, dass die Messschaltung an den zweiten Eingang gekoppelt ist und den weiteren Strommesswert von der ersten Messschaltung zu erhalten.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 16, bei der der zweite Messzyklus vor oder nach dem ersten Messzyklus ist.
Elektronische Schaltung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 17, bei der die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, in einem ersten Messzyklus des Kreuzschalter so zu steuern, dass die erste Messschaltung an den zweiten Eingang gekoppelt ist und die zweite Messschaltung an den ersten Eingang gekoppelt ist, den Strommesswert von der zweiten Messschaltung zu erhalten und den weiteren Strommesswert von der ersten Messschaltung zu erhalten, in einem zweiten Messzyklus den Kreuzschalter so zu steuern, dass die erste Messschaltung an den ersten Eingang gekoppelt ist und den Spannungsmesswert von der ersten Messschaltung zu erhalten.
Elektronische Schalten nach Anspruch 18, bei der der zweite Messzyklus vor oder nach dem ersten Messzyklus ist.
Elektronische Schaltung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 19, bei der, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, die Impedanz der Batterie zu berechnen, aufweist, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist: eine vorläufige Impedanz basierend auf dem Spannungsmesswert und dem Strommesswert zu berechnen; einen Verstärkungs- und Phasenfehler basierend auf dem Strommesswert und dem weiteren Strommesswert zu berechnen; und die Impedanz basierend auf der vorläufigen Impedanz und dem berechneten Verstärkungs- und Phasenfehler zu berechnen.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 20, bei der, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, die vorläufige Impedanz zu berechnen, aufweist, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, einen Quotienten des Spannungsmesswerts und des Strommesswerts zu berechnen, und bei dem, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, den Verstärkungs- und Phasenfehler zu berechnen, aufweist, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, einen Quotienten des Strommesswerts und des weiteren Spannungsmesswerts zu berechnen.
Elektronische Schaltung nach einem beliebigen der Ansprüche 15 bis 21, bei der die Steuer- und Berechnungsschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, in dem zweiten Messzyklus den Kreuzschalter so zu steuern, dass die zweite Messschaltung an den ersten Eingang gekoppelt ist, und einen weiteren Spannungsmesswert von der zweiten Messschaltung zu erhalten.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 22, bei der, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, die Impedanz zu berechnen, aufweist, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist: eine erste Impedanz basierend auf dem Spannungsmesswert und dem Strommesswert zu berechnen; eine zweite Impedanz basierend auf dem weiteren Spannungsmesswert und dem weiteren Strommesswert zu berechnen; und die Impedanz basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, die Impedanz basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz zu berechnen, aufweist, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist: ein Produkt der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz zu berechnen; und eine Quadratwurzel des Produkts zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 23, bei der, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, die Impedanz basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz zu berechnen, aufweist, dass die Steuer- und Berechnungsschaltung dazu ausgebildet ist, einen Mittelwert basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz zu berechnen.