[发明专利]阻抗标准

说明书

根据本发明提供一种用于电化学的阻抗测量装置的校准方法，所述阻抗测量装置用于测量电化学电池单体、尤其是锂离子电池单体的阻抗，该方法包括下述步骤：(a)将阻抗测量装置与阻抗标准连接，该阻抗标准具有至少两个用于馈入激励信号的激励接头(A1、A2)和至少两个用于确定测量信号的测量接头(M1、M2)并且具有相应于阻抗设定值Z_Soll的固定或可调阻抗；(b)将电压信号U_Ein施加到激励接头上并且在测量接头上测量基于U_Ein流过阻抗标准的电流I_AUS；或向激励接头供应电流信号I_Ein并在测量接头上测量下降的电压U_AUS；并且(c)使用Z＝U_Ein/I_AUS＝Z_Soll或Z＝U_AUS/I_Ein＝Z_Soll将阻抗测量装置相对于阻抗标准校准为阻抗Z_Soll，其特征在于，所述阻抗标准的接头A1、A2、M1、M2的几何布置结构相应于阻抗应被测量的电池单体的接头的几何布置结构，从而阻抗标准能够以与电池单体相同的布置结构与阻抗测量装置接触。本发明还涉及一种用于实施该方法的阻抗标准。

技术领域

本发明涉及一种用于使用阻抗标准来校准用于以化学方法产生电流的电池单体的阻抗测量装置的方法以及和相应的阻抗标准。

背景技术

电化学阻抗谱(EIS)是一种用于表征电化学系统、尤其是以化学方法产生电流的电池单体的成熟方法。现有技术还教导了使用阻抗测量来诊断汽车领域中的锂离子电池单体的状态。

阻抗测量可通过向电池单体施加预定的交流电压信号U(t)并测量产生的交流电流I(t)来进行，或者通过供应预定的交流电流信号I(t)并测量由此在电池单体上下降的交流电压U(t)来进行。阻抗Z通常是复数并且在两种情况下作为Z＝U(t)/I(t)产生。

为了校准测量装置可使用所谓的阻抗标准。阻抗标准最终向外部表现得像一个具有精确定义的已知阻抗的精密电阻，以下也称为阻抗设定值Z_Soll。

然而在内部则通常涉及有源结构元件，其从施加的输入信号(U(t)或I(t))生成相应的输出信号I(t)或U(t)，从而满足方程Z_Soll＝U(t)/I(t)。

阻抗标准的使用已经在文献中讨论过(“非线性阻抗标准”，2012，Nordmann等人)并且例如在DE102014011397A1中描述了作为电路的实施方案。

具体而言，DE102014011397A1的阻抗标准包括最大为0.2欧姆的交流电流测量电阻和基于在交流电流测量电阻上下降的工作电压产生实际输出电压的转换装置。转换装置例如可在使用两个具有负反馈的运算放大器的情况下以模拟技术来实现。在此，例如可通过改变第一运算放大器上的负反馈电阻来设置阻抗设定值。也描述了数字技术中的一种实施方式。在此在交流电流测量电阻上下降的电压信号经过预放大并通过A/D转换器引导到数字信号处理器(DSP)，然后数字信号处理器根据数字预定的目标阻抗计算输出信号并通过随后的D/A转换器输出。

在该现有技术中重点是将阻抗标准作为电路实现。没有更详细地描述阻抗标准与测量装置的连接并且这在实践中通过香蕉形插头或类似物来实现。

在低欧样品中(如汽车电池单体的情况)，对于10Hz以上的频率，电缆布置的差异通常已经导致测量结果不同。因此，通过一个几何上任意设计的阻抗标准进行校准会导致与电缆布线或接头位置有关的结果。因此，这种阻抗标准不能用于校准用于具有低欧阻抗的样品的测试台。

发明内容

鉴于上述问题，根据本发明提出使阻抗标准构造为，使得至少阻抗标准的接头与要测量的电池单体的接头相一致。以此方式，阻抗标准能够以与电池单体相同的布置结构与测量装置连接并且可减少或消除与布线的相关性。