CN1774643B - 用于汽车起动能力预告的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于带有一台内燃机、和一个由汽车蓄电池(1)供给电能的起动器的汽车起动能力预告的装置。所述装置包括一个用于确定汽车蓄电池充电状态的蓄电池状态识别模块；由在停放的汽车中的放电电流变化确定在预先确定的时间段内，从汽车蓄电池中消耗的电量的机构；根据预先确定的时间段计算汽车蓄电池的未来的充电状态的机构；用于确定蓄电池电参数的机构，依赖于蓄电池充电状态的蓄电池电参数的特性曲线族就储存在该装置中，由特性曲线族中可读出在预先确定的时间段之后存在的蓄电池电参数的值；并且所述蓄电池电参数是起动电流；预告机构，它根据读出的蓄电池电参数的值确定，汽车在预先确定的时间段之后是可以起动还是不能起动。因此汽车的起动能力的确定非常简单。

Description

用于汽车起动能力预告的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种汽车起动能力的预告装置，该汽车带有一台内燃机和一个由汽车蓄电池供给电能的起动器。本发明还涉及一种相应的方法。
背景技术
汽车由于数量不断增加的静止耗电器，如中控锁的红外接收器、防盗器、传感器等等，在停放状态也有显著的功率消耗。因此存在这种危险，停放的汽车在较长的停车时间之后不能起动了。因此为了通知司机，装入了显示起动能力的装置。
用于汽车起动能力预告的装置对此提供一份报告，到汽车蓄电池被放电到正好还可以被重新起动的程度为止，汽车还可以停放多长时间，或者对此提供一份报告，在预先确定的持续时间后是否还能起动或者不能。当蓄电池有能力，可以提供预先确定的、超过确定的最小端电压的起动电能，则汽车通常具有起动能力。
例如由DE-19705634C2已知在预先确定的起动电流和产生的起动温度时，通过蓄电池端电压计算，在起动过程中确定汽车的起动能力。与此同时端电压由起动蓄电池的开路电压和内阻计算。起动电流在起动过程中被测量。同时关于汽车未来起动能力的预告是不可能的。此外在起动过程中测量蓄电池的起动电流相对比较昂贵。
由DE-1056970A1已知一种用于确定汽车起动能力的方法，在该方法中计算并确定在起始相位期间，在蓄电池中的平均电压降，是否未超过或者超过了蓄电池的最小端电压。这种方法也对用于蓄电池电压测量的传感器提出了高的要求，此外它需要在起动过程期间对蓄电池状态的持续计算。此外关于汽车未来起动能力的预告是不可能的。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种用于汽车未来起动能力预告的装置以及方法，在该装置和方法中，在起动过程期间绝对不需要对汽车蓄电池的起动电流或者起动电压的测量。
根据本发明该任务通过上述类型的用于汽车起动能力预告的装置得以解决。所述装置包括一个用于确定汽车蓄电池充电状态的蓄电池状态识别模块；一个由在停放的汽车中的放电电流变化确定在预先确定的时间段内，从汽车蓄电池中消耗的电量的机构；一个根据预先确定的时间段计算汽车蓄电池的未来的充电状态的机构；一个用于确定蓄电池电参数的机构，依赖于蓄电池充电状态的蓄电池电参数的特性曲线族就储存在该装置中，由特性曲线族中可读出在预先确定的时间段之后存在的蓄电池电参数的值；并且所述蓄电池电参数是起动电流；一个预告机构，它根据读出的蓄电池电参数的值确定，汽车在预先确定的时间段之后是可以起动还是不能起动。
上述任务还通过所述类型的方法如此来解决：借助于蓄电池状态识别模块确定汽车蓄电池的当前充电状态；根据放电电流变化来确定在预先确定的时间段内在停放汽车中从汽车蓄电池中消耗的电量；根据预先确定的时间段计算汽车蓄电池的充电状态；在从储存在一个机构中的起动电流特性曲线族计算的汽车蓄电池的未来充电状态的基础上，确定蓄电池电参数；借助于用来在从特性曲线族确定的蓄电池电参数的基础上确定起动能力的预告机构，确定汽车在预先确定的时间段之后是能够起动还是不能起动。
本发明的其他方案从下面的内容中得出。
如上所述，本发明的主要构思是，汽车未来的起动能力不基于测量的起动电流或者起动电压而确定，汽车的起动能力是根据蓄电池的电参数、例如起动电流的特性曲线族(由一个或多个特性曲线组成)来确定。为此特性曲线族储存在起动能力预告机构中，在该特性曲线族中描述了对蓄电池电参数、例如对通过起动器流动的起动电流的依赖性，对第二蓄电池电参数、例如对蓄电池充电状态SOC的依赖性。在未来起动过程中存在的第一蓄电池电参数的值，例如起动电流值，可以在未来第二蓄电池电参数、例如未来充电状态(SOC新)的认识中，简单的由特性曲线族中读出。此外由特性曲线族中读出的值是对于未来起动时刻汽车起动能力的标准。该方法的优点是，为了确定起动能力，在起动期间绝对不需要测量起动电流或者起动电压。
对于预先确定的蓄电池型号和预先确定的起动系统，蓄电池电参数的特性曲线族可通过在试验台上的测量来确定。由经验确定的特性曲线族紧接着必须只储存在预告系统中，以使第一蓄电池电参数的推测值、例如未来蓄电池的电流或者蓄电池电压可以被确定。储存特性曲线族的机构依赖于第二蓄电池电参数，输出将在未来起动过程中存在的第一蓄电池电参数的值。例如装置的输出量是在未来的起动过程中被调整的起动电流或者蓄电池电压。由此最终起动能力可以被确定。
根据本发明的优选实施方式，用于汽车起动能力预告的装置包括用于确定汽车蓄电池充电状态(SOC)的蓄电池状态识别模块，一个由在停放的汽车中的放电电流变化、在预先确定的停放时间内确定从汽车蓄电池中消耗的电量(ΔSOC)，并且根据预先确定的停放时间计算汽车蓄电池剩下的充电状态(SOC新)的机构，一个用于由存储的特性曲线族确定第一蓄电池电参数的机构，它输出将在未来起动时被调整的蓄电池电参数的值，和一个预告机构，它根据输出的蓄电池电参数值确定汽车在预先确定的停放时间之后是否可以起动或者不能起动。
特性曲线族要么以函数的形式要么以对数的形式储存。特性曲线族的特性曲线主要是，例如与蓄电池的充电状态有关的电流特性曲线、电压特性曲线或者功率特性曲线。
当考虑到蓄电池和起动系统对温度的依赖性时，可以达到较高的预告精度。此外，在这种情况下特性曲线族是温度T的函数。
在未来起动中所处的温度，例如可以借助用于温度预告的机构来确定。因为对起动时刻的温度的精确预报是不可能的(夜间温度与白天温度差别很大)，优选的是在预先确定的时间段内确定已经测量的温度的平均值。为了产生平均值，例如可以使用连接在温度传感器后面的低通滤波器。优选的是在第一蓄电池电参数确定时要考虑温度平均值。
在预告机构中最好储存起动系统机械参数的特性曲线族(起动系统包括直到发动机的所有驱动部件)，例如转矩特性曲线族，以及发动机转矩特性曲线。同样起动系统的转矩特性曲线族主要是在试验台测量中确定。
起动系统的转矩特性曲线族是蓄电池电参数、如蓄电池的充电状态或者蓄电池内阻的函数。所属的转矩特性曲线，在至少考虑到充电状态SOC新的情况下，根据确定的第一蓄电池电参数，由转矩特性曲线族确定。因此预告机构可以通过转矩比较，确定汽车的起动能力。
当在确定起动转矩中考虑到温度时，预告精度可以进一步被改善。因此起动系统转矩特性曲线族的特性曲线也可以作为温度的函数储存。优选还设有用于测量在起动过程中汽车蓄电池的蓄电池电参数的机构，通过该蓄电池电参数可以修正储存的特性曲线族。
可选择的是，第一蓄电池电参数的特性曲线族，与起动系统的当前状态、通过不同工作参数影响的当前状态相匹配。如上所述，第一蓄电池电参数的特性曲线族，通过在确定条件下的试验台测量，例如确定的冷却剂温度、确定的蓄电池内阻、确定的电火花塞状态等等确定。这些参数的变化对在起动过程期间蓄电池的电参数、例如起动电流产生影响。因此例如实际产生的起动电流可能与在试验台上测量的起动电流不同。通过在起动过程期间对起动电流测量，并且对相应的特性曲线族进行匹配，储存的蓄电池电参数的特性曲线族可以与变化的工作条件相匹配。特别是借助于这种适配算法，可以考虑到内燃机和起动系统部件的老化，以及蓄电池和油的更换。
根据优选的实施方式，不同的起动系统和发动机的特性曲线族被储存在预告机构中。此外起动系统包括了对于起动能力的预告具有重要意义的汽车的全部部件，特别是变速器、蓄电池、起动器、等等。
附图说明
下面参照附图举例进一步详细说明本发明。如图所示：
图1所示是根据本发明的一种实施方式的用于汽车起动能力预告机构的示意图；
图2所示是用于确定汽车起动能力的、储存在预告机构中的起动系统的转矩特性曲线族；和
图3所示是用于汽车起动能力预告方法的主要步骤。
具体实施方式
图1所示是汽车起动能力预告机构的示意图。当汽车蓄电池1在预先确定的停放时间段T停放之后具有为起动汽车足够的、不低于预先确定的最小端电压的起动电能，则汽车具有起动能力。汽车在停放时间内，汽车蓄电池由于不同的静止耗电器被放电。正好在蓄电池电量微弱时，司机必须被告知，汽车在预先确定的时间、例如3天后，是否还具有起动能力。另外可选择的是也可以通知司机，汽车还有多长时间具有起动能力。
起动能力预告主要是基于，确定一个汽车蓄电池1在预先确定的停放时间段T停放之后具有的未来充电状态SOC新，并且由未来充电状态SOC新，从储存在机构3中的起动电流特性曲线族确定在起动过程中，在起动器中流动的起动电流I起动。根据确定的未来起动电流I起 动，借助于预告机构4可以预告，汽车是否可以起动或者不能起动。
另一种选择是，用起动能力预告机构也可以预告汽车还有多长时间具有起动能力。例如它可以通过提高停放时间段T停放直到结果变成负值来确定。
在用于确定起动电流I起动的机构3中储存有起动器蓄电池1的不同充电状态SOC的起动电流特性曲线族。起动电流特性曲线族可以通过试验台测量，并且紧接着通过测量值的插入法、或者通过计算机模拟获得。在未来起动中预测的流动起动电流I起动，可以在已知的蓄电池未来充电状态SOC新下，并且必要的在已知的未来起动温度时，简单的由特性曲线族中读出。因此对于起动能力的预告，不需要对在起动过程期间的蓄电池电压、或者蓄电池电流(起动电流)的测量。
由特性曲线族3确定的起动电流值I起动确定了起动系统具有的起动转矩。为了预告汽车起动能力，产生的起动电流值I起动被换算成转矩值。如在图2中所示，起动系统M起动系统的转矩特性曲线族被储存在预告机构4中。所描绘的转矩特性曲线10又依赖于充电状态SOC、或者内阻Ri以及可选择的也可与起动系统的温度T有关。这个转矩特性曲线族M起动系统同样由试验台测量或者模拟来确定。
此外预告机构4包括发动机转矩特性曲线11，它基本上是不变的。在发动机转矩特性曲线11与起动系统转矩特性曲线10的交叉点上(依赖于未来充电状态SOC新)获得了对未来起动时刻实际上起作用的起动转矩M。
当这样确定的转矩M大于所必需的最小转矩M最小时，就说明了汽车起动能力。
在汽车的停放时间段T停放之内，由于不同的接通的静止耗电器不断的消耗蓄电池中的电量。为了计算消耗的电量设有机构5，例如它通过放电电流的简单积分计算消耗的电量。在停放汽车中的放电电流，优选是在汽车停放后迅速测量。当在汽车停放后，对多个时刻的放电电流进行测量，可以实现消耗电量的精确的确定。蓄电池1的当前充电状态SOC由现有技术中熟知的蓄电池状态识别模块2确定。此外蓄电池状态识别模块2包括相应传感器的蓄电池温度TBatt，蓄电池电压UBatt和蓄电池电流IBatt(未图示)作为输入参数。
在预先确定的停放时间段T停放之后调整的蓄电池1的当前充电状态SOC新，通过在减法节点9上，由当前电量SOC中减去放电电量ΔSOC计算。减法机构9同预告系统的其他机构一样，最好在软件中实现，并且例如在控制器中进行。
当起动电流特性曲线还依赖于不同的起动温度被储存时，并且起动温度在预告中被考虑到时，可以改善预告的精度。此外预告系统包括一个测量环境温度的温度传感器。环境温度被供给用于起动温度预告的、对起动时刻推测的起动温度进行估计的机构6。此外优选的是要形成来自多个温度值、例如最后几小时的温度值的平均值。在最简单的情况下，平均值的形成可以通过带有大的时间常数的低通滤波器实现，它具有形成平均值的函数。
用于确定起动电流I起动的机构3优选的是包括不同起动系统即对于不同起动器型号、发动机型号、变速器型号等等的起动电流特性曲线。汽缸工作容积、汽缸数量、发动机型号(柴油/快燃)，耗电器附加电流(例如通过电火花塞)，带有相应牵引转矩的变速器型号(手动或者自动变速器)和蓄电池型号，对于起动系统需要转矩的计算尤其具有重要意义。起动系统的当前参数P1...Pi供给选择单元7，它选择对于起动系统合适的起动电流特性曲线。
如上所述，起动电流特性曲线族在确定的边界条件下(环境温度、蓄电池型号、电火花塞状态等等)通过试验台测量或者模拟确定。这些参数在运转过程中可以改变。如果在确定未来起动电流时没有考虑当前值，那么实际产生的起动电流可能偏离由特性曲线读出的起动电流I起动。因此优选的是特性曲线族与当前条件相匹配。
此外例如要进行起动电流测量，并且例如起动电流特性曲线族通过特性曲线的移动来相应的匹配。为了选择合适的起动电流特性曲线，可选的是，不同的参数Pk...Pz(环境温度、蓄电池型号、电火花塞的状态等等)，只要这些是熟知的也可以被考虑。在这种情况下起动电流特性曲线作为这些参数的函数被储存。借助于这一适配算法，尤其是可考虑到在内燃机和起动系统中的磨损，以及蓄电池的老化和换油。
图2所示是借助于转矩特性曲线确定汽车的起动能力。
为了确定在起动过程中调整的工作点M，相对于转速n变化的发动机转矩M发动机，以及起动系统转矩M起动系统的特性曲线族储存在预告机构4中。起动系统转矩M起动系统又依赖于蓄电池1的充电状态SOC、内阻Ri和起动温度T起动。在蓄电池充电不足的状态SOC时，由起动系统施加的转矩M起动系统沿着虚线描绘的曲线方向减小，该曲线表示了在最低的充电状态SOC时、对于成功的起动所必需的转矩变化。
另一方面起动系统转矩M起动系统的特性曲线族通过试验台测量或者模拟确定。
预告机构4从由机构3提供的起动电流I起动，在考虑到蓄电池1的充电状态SOC新、以及必要时考虑到温度T和内阻Ri情况下，确定工作点M。在发动机上起作用的转矩M调整到由起动系统施加的转矩M起动系统等于发动机转矩M发动机的位置。如果这个工作点M大于必需的最小转矩M最小，那么就产生了根据预先确定的停放时间段T停放的汽车起动能力。
为了确定汽车总共可被停放多长时间，而不丧失起动能力，逐步提高预先确定的停放时间段T停放，直到工作点M处于预先确定的最小极限M最小、n最小之内。那么上述的时间值T停放描述了大约的最大停放时间。
图3所示是用于汽车起动能力预告方法的主要步骤。在这里，在第一步20中，汽车蓄电池1的当前充电状态SOC借助于蓄电池状态识别模块2确定。在步骤21中确定在汽车停放时、在预先确定的持续时间段T停放之内、由汽车蓄电池1消耗的电量ΔSOC，并且在步骤22中根据预先确定的持续时间段T停放计算汽车蓄电池1的充电状态SOC新。在步骤23中蓄电池的电参数，例如未来的起动电流I起动，在计算的汽车蓄电池1的未来充电状态SOC新的基础上，由存储在机构3中的特性曲线族中读出。读出的起动电流值I起动被换算成转矩，并且在步骤24中通过与最小必需的转矩M最小的比较确定，汽车在预先确定的停放时间段T停放之后是否还能起动(是)或者不能(否)。扭矩的比较在预告机构4中进行。结果在模块25或者26中借助于适当的显示装置显示。
附图标记表
1    汽车蓄电池
2    蓄电池状态识别模块
3    起动电流特性曲线族
4    预告机构
5    用于消耗电量计算的装置
6    用于起动温度预告的装置
7    用于起动系统选择的装置
8    用于起动电流特性曲线族适配的装置
9    减法装置
10   起动系统转矩
11   发动机转矩
M    工作点
T    温度
SOC  蓄电池1的充电状态
SOC  新未来充电状态
t停放停放的时间段
A    移动
M最小最小起动转矩
N最小最小起动转速

Claims (13)

1.用于汽车起动能力预告的装置，该汽车带有一台内燃机和一个由汽车蓄电池(1)供给电能的起动器，其特征在于，所述装置包括
-一个用于确定汽车蓄电池(1)充电状态(SOC)的蓄电池状态识别模块(2)，
-一个由在停放的汽车中的放电电流变化确定在预先确定的时间段(t停放)内，从汽车蓄电池(1)中消耗的电量(ΔSOC)的机构(5)，
-一个根据预先确定的时间段(t停放)计算汽车蓄电池(1)的未来的充电状态(SOC新)的机构(9)，
-一个用于确定蓄电池电参数的机构(3)，依赖于蓄电池(1)充电状态(SOC)的蓄电池电参数的特性曲线族就储存在该装置中，由特性曲线族中可读出在预先确定的时间段(t停放)之后存在的蓄电池电参数的值，
-并且所述蓄电池电参数是起动电流，
-一个预告机构(4)，它根据读出的蓄电池电参数的值确定，汽车在预先确定的时间段(t停放)之后是可以起动还是不能起动。
2.根据权利要求1所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，储存在用于确定蓄电池电参数的机构(3)中的特性曲线族是电流特性曲线族、电压特性曲线族、功率特性曲线族。
3.根据权利要求1或者2所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，储存在用于确定蓄电池电参数的机构(3)中的特性曲线族是温度(T)的函数。
4.根据权利要求1或2所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，设有用于预告在预先确定的时间段(t停放)之后推测存在的温度(T)的机构(6)，其中在确定蓄电池电参数时要考虑到确定的温度(T)。
5.根据权利要求1或2所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，起动装置的机械参数特性曲线族(10)储存在预告机构(4)中。
6.根据权利要求1或2所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，起动系统的转矩特性曲线族(10)和发动机转矩特性曲线(11)储存在预告机构(4)中。
7.根据权利要求6所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，起动系统的转矩特性曲线族(10)是汽车蓄电池(1)充电状态(SOC)的函数。
8.根据权利要求6所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，起动系统的转矩特性曲线族(10)是温度(T)的函数。
9.根据权利要求1或2所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，设有用于测量在起动过程中汽车蓄电池(1)的蓄电池电参数(IBatt)的机构，用该蓄电池电参数可以修正储存的特性曲线族。
10.根据权利要求1或2所述的用于汽车起动能力预告的装置，其特征在于，不同起动系统的特性曲线族储存在用于确定蓄电池电参数的机构(3)中。
11.用于汽车起动能力预告的方法，汽车带有一台内燃机和一个由汽车蓄电池(1)供给电能的起动器，其特征在于下列步骤，
-借助于蓄电池状态识别模块(2)确定汽车蓄电池(1)的当前充电状态(SOC)，
-根据放电电流变化来确定在预先确定的时间段(t停放)内在停放汽车中从汽车蓄电池(1)中消耗的电量(ΔSOC)，
-根据预先确定的时间段(t停放)计算汽车蓄电池(1)的充电状态(SOC新)，
-在从储存在一个机构(3)中的起动电流特性曲线族计算的汽车蓄电池(1)的未来充电状态(SOC新)的基础上，确定蓄电池电参数，
-借助于用来在从特性曲线族确定的蓄电池电参数的基础上确定起动能力的预告机构(4)，确定汽车在预先确定的时间段(t停放)之后是能够起动还是不能起动。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在用于确定蓄电池电参数的机构(3)中储存一个依赖于汽车蓄电池(1)的充电状态(SOC)的起动电流特性曲线族，由该特性曲线族确定根据预先确定的时间段(t停放)调整的起动电流(I起动)。
13.根据权利要求11或者12所述的方法，其特征在于，为了确定未来起作用的转矩(M)，预告机构(4)在发动机转矩(M发动机)和起动系统转矩(M起动系统)之间进行转矩比较。
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