DE102009058893A1 - Method for monitoring charging condition of rechargeable battery in e.g. electric vehicle, involves determining charging condition value, and determining maximum value, minimum value or reference value from determined value - Google Patents

Method for monitoring charging condition of rechargeable battery in e.g. electric vehicle, involves determining charging condition value, and determining maximum value, minimum value or reference value from determined value

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DE102009058893A1
DE102009058893A1 DE200910058893 DE102009058893A DE102009058893A1 DE 102009058893 A1 DE102009058893 A1 DE 102009058893A1 DE 200910058893 DE200910058893 DE 200910058893 DE 102009058893 A DE102009058893 A DE 102009058893A DE 102009058893 A1 DE102009058893 A1 DE 102009058893A1
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determined
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charge
battery
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DE200910058893
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Jens Dr.-Ing. Cierullies
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Abstract

The method involves determining a charging condition value correlated with a charging condition of a rechargeable battery in a vehicle by current integration. A maximum value, a minimum value or a reference value is determined from the determined charging condition value for delimitation of determined charging condition value in an upward manner, for limitation of determined charging condition in a downward manner and for backtracking the charging condition value by battery parameters respectively.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer aufladbaren Batterie, insbesondere in einem Fahrzeug. The present invention relates to a method for monitoring the state of charge of a rechargeable battery, especially in a vehicle.
  • Die Kenntnis des aktuellen Batterieladezustands ist insbesondere bei modernen Kraftfahrzeugen, die mit einer Vielzahl elektrischer Komponenten ausgestattet sind, von erhöhter Bedeutung. The knowledge of the actual battery state of charge is particularly important in modern motor vehicles, which are equipped with a plurality of electrical components, of increased importance. Dies trifft sowohl für konventionelle, mit einer Brennkraftmaschine ausgestattete Kraftfahrzeuge, als auch für Elektrofahrzeuge sowie für Hybrid-Fahrzeuge zu. This is true both for conventional, equipped with an internal combustion engine vehicles, as well as for electric vehicles and hybrid vehicles.
  • Der Batterieladezustand kann beispielsweise durch Bestimmen der Säuredichte ermittelt werden, was über entsprechende Referenzelektroden an bzw. in der jeweiligen Batterie realisierbar ist. The battery state of charge can be determined for example by determining the acid density, which can be realized by corresponding reference electrodes on or in the respective battery. Ein derartiges Verfahren ist jedoch vergleichsweise aufwändig. Such a method is comparatively complicated. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, spezielle elektrische Pulse zur Beaufschlagung der Batterie zu erzeugen, wobei die Reaktion der Batterie dann einen Aufschluss über deren aktuellen Ladezustand ermöglicht. Likewise, it is in principle possible to produce specific electrical pulses for charging the battery, wherein the reaction of the battery then permits an indication of its current state of charge. Allerdings lassen sich derartige Pulse innerhalb eines Fahrzeugs nur schwer erzeugen. However, such pulses within a vehicle are difficult to produce. Des Weiteren ist es grundsätzlich bekannt, den aktuellen Ladezustand mit Hilfe einer Stromintegration zu ermitteln, bei welcher der von der Batterie abgegebene Strom permanent über die Zeit integriert wird. Furthermore, it is known in principle, to determine the current state of charge using a current integration, in which the current supplied from the battery is permanently integrated over time. Die Stromintegration birgt jedoch den Nachteil, dass auftretende Fehler akkumuliert werden. However, the current integration has the disadvantage that errors are accumulated. Eine zuverlässige Stromintegration kann mit vergleichsweise hohem Aufwand dadurch realisiert werden, dass die Integration mit Hilfe eines Startwerts initialisiert wird, der selbst über ein anderes geeignetes Verfahren erst ermittelt werden muss. A reliable current integration can be realized with a comparatively high outlay in that the integration is initialized with a start value, which itself must be determined using any other suitable method only. Ferner ergibt sich durch die Ungenauigkeit der Strommessung eine Drift über die Zeit, die ebenfalls ausgeglichen werden muss. It also follows by the inaccuracy of the current measurement drift over time, which must also be compensated. Zum Ausgleichen dieser Drift der Stromintegration sind jedoch wieder definierte Zustände der Batterie erforderlich, die beispielsweise in einem Fahrzeug nur vergleichsweise selten vorkommen. However defined states of the battery are again required to compensate for this drift in the current integration, the only comparatively rarely occur, for example in a vehicle.
  • Aus der From the DE 10 2008 036 159 A1 DE 10 2008 036 159 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen des Ladezustands der Batterie bekannt, bei dem ein aktueller Wert einer Batteriespannung und eines aktuellen Werts eines Batteriestroms erfasst werden, bei dem ein aktueller Wert eines dynamischen Innenwiderstands der Batterie ermittelt wird, bei dem ein Wert einer für einen vordefinierten Wert eines Entladestroms der Batterie an dem dynamischen Innenwiderstand abfallenden Spannung in Abhängigkeit wenigstens des aktuellen Werts des Batteriestroms ermittelt wird, bei dem ein Wert einer Polarisationsspannung der Batterie ermittelt wird, bei dem ein Wert einer Prädiktionsspannung für den vordefinierten Wert des Entladestroms der Batterie in Abhängigkeit wenigstens des aktuellen Werts der Batteriespannung, des Werts der Polarisationsspannung und des Werts der an dem dynamischen Innenwiderstand abfallenden Spannung berechnet wird, bei dem ein Wert einer einer Ruhespannung der Batterie in einem elektrisch unbelasteten Zustand entsprechenden Quasi-Ruhespan is a method for determining the state of charge of the battery is known in which a current value of a battery voltage and a current value of the battery current in which a current value of a dynamic internal resistance of the battery is determined to be detected, in which a value of a for a predefined value of a discharge current of the battery on the dynamic internal resistance falling voltage in function of at least the current value of the battery current is determined at which a value of a polarization voltage of the battery is determined, wherein a value of a Prädiktionsspannung for the predefined value of the discharge current of the battery as a function of at least the current value of the battery voltage, the value of the polarization voltage and the value of the falling on the dynamic internal resistance voltage is calculated, wherein a value of a rest voltage of the battery in an electrically unloaded state corresponding quasi-rest clamping nung in Abhängigkeit wenigstens des Werts der Prädiktionsspannung ermittelt wird und bei dem der Ladezustand der Batterie in Abhängigkeit des Werts der Quasi-Ruhespannung bestimmt wird. voltage function of at least the value of the Prädiktionsspannung is determined and in which the state of charge of the battery is determined depending on the value of the quasi-open circuit voltage. Das bekannte Verfahren ist vergleichsweise aufwändig zu realisieren. The known method is relatively complicated to implement.
  • Aus der From the DE 199 60 761 C1 DE 199 60 761 C1 ist ein weiteres Verfahren zur Überwachung der Restladung und der Leistungsfähigkeit einer belasteten Batterie in einem Batterienetz mit einem Grenzspannungsniveau und einem Mindeststrom bekannt, bei dem zumindest zu einem ersten Zeitpunkt mindestens eine erste Strom-Spannungs-Messung bei einem ersten Belastungszustand der Batterie durchgeführt und mindestens ein erster Messpunkt ermittelt wird, bei dem zumindest zu einem zweiten Zeitpunkt mindestens eine zweite Strom-Spannungs-Messung bei einem zweiten Belastungszustand der Batterie durchgeführt und mindestens ein zweiter Messpunkt ermittelt wird, bei dem die Messpunkte jeweils bei einem Belastungszustand der Batterie, der größer als 30% der Nennkapazität pro Stunde ist, ermittelt werden, bei dem durch die Messpunkte eine Ausgleichskurve gelegt wird und deren Schnittpunkt mit dem Grenzspannungsniveau ermittelt wird und der zugehörige Grenzstrom ermittelt wird und bei dem durch Differenzbildung zwischen dem Grenzstrom und dem M is another method for monitoring the residual charge and the performance of a charged battery in a battery system with a limit voltage level and a minimum current is known, in which at least carried out at a first time at least a first current-voltage measurement at a first load state of the battery and at least one first measuring point is determined, in which at least carried out at a second time at least a second current-voltage measurement at a second load state of the battery and at least a second measuring point is determined, wherein the measuring points in each case at a load condition of the battery that is greater than 30 % of the nominal capacity per hour is to be determined, wherein through the measurement points a compensation curve is determined and their point of intersection is determined with the limit voltage level and the associated limit current is determined and in which by forming the difference between the threshold current and the M indeststrom eine Grenzstromreserve als Maß für die in der Batterie verfügbare Restladung ermittelt wird. is determined indeststrom a limit current reserve as the measure for the available in the battery residual charge. Auch dieses bekannte Verfahren ist nur in Verbindung mit einem vergleichsweise hohen Aufwand realisierbar. This known procedure is only possible in conjunction with a relatively high cost.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Verfahren zur Überwachung des Batterieladezustands eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vergleichsweise einfache Realisierbarkeit auszeichnet. The present invention deals with the problem of providing a method for monitoring the battery charge an improved or at least provide a different embodiment which is characterized in particular by a comparatively simple feasibility.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. This problem is solved by the subject matter of the independent claim. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous embodiments are subject of the dependent claims.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Ladezustand grundsätzlich auf Basis einer Stromintegration zu ermitteln, wobei der dadurch ermittelte Ladezustandswert in Abhängigkeit zusätzlicher Batterieparameter nach oben und/oder nach unten abgeschätzt wird. The invention is based on the general idea, in principle, to determine the charging state based on a current integration, wherein the state of charge value thus determined is estimated as a function of additional parameters battery upwards and / or downwards. Mit anderen Worten, mit Hilfe zusätzlicher Batterieparameter können Extremwerte, also Maximalwerte und/oder Minimalwerte, ermittelt werden, mit deren Hilfe der ermittelte Ladezustandswert begrenzt werden kann, nämlich durch einen Maximalwert nach oben bzw. durch einen Minimalwert nach unten. In other words, with the help of additional battery parameter extreme values ​​can, therefore, maximum values ​​and / or minimum values ​​are determined, may be limited by means of which the state of charge value determined, namely, by a maximum value up or by a minimum value downward. Ferner schlägt die Erfindung zusätzlich oder alternativ vor, mittels zusätzlicher Batterieparameter zumindest einen Referenzwert zu bestimmen, mit dessen Hilfe der Ladezustandswert zurückgesetzt bzw. abgeglichen werden kann. Further, the invention proposes in addition or alternatively, at least to determine a reference value by means of additional battery parameters by means of which are matched to the state of charge value may be reset or. Die Erfindung nutzt somit das relativ einfach handhabbare und insbesondere preiswert realisierbare Integrationsverfahren zur Ermittlung eines Ausgangswerts oder Schätzwerts für den Ladezustand der Fahrzeugbatterie. The invention thus makes use of the relatively easy to handle and particularly inexpensive realizable integration method for determining an output value or estimated value for the state of charge of the vehicle battery. Der mit dem Ladezustand korrelierte Ladezustandswert kann dann mittels einfacher Maßnahmen nach oben und/oder nach unten begrenzt werden, derart, dass der Ladezustandswert nicht größer als ein abgeschätzter Maximalwert sein kann bzw. nicht kleiner als ein abgeschätzter Minimalwert sein kann. The correlated with the state of charge SOC value can then by means of simple measures upwards and / or downwards are limited, such that the state of charge value may not be greater than an estimated maximum value and can not be smaller than an estimated minimum value. Zusätzlich oder alternativ werden weitere Batterieparameter überwacht, welche die Ermittlung eines Referenzwerts erlauben, der zum Abgleichen, Rücksetzen oder Justieren des mit der Stromintegration ermittelten Ladezustandswerts ermöglicht. Additionally or alternatively, further battery parameters are monitored, which allow the determination of a reference value that allows for matching, resetting or adjusting the state of charge value detected by the current integration. Hierdurch können während des Betriebs des Fahrzeugs auftretende, die Bestimmung eines (genauen) Referenzwerts ermöglichende Betriebszustände zum Ermitteln eines derartigen Referenzwerts ausgenutzt werden, um den mit Hilfe der Stromintegration ermittelten (ungenauen oder geschätzten) Ladezustandswert immer wieder abgleichen zu können. In this way, the determination of a (specific) reference value enabling operating conditions can be utilized to determine such a reference value during operation of the vehicle occurs, to synchronize the detected using the current integration (imprecise or estimated) SOC value again. Auf diese Weise kann eine Drift der Stromintegration bzw. eine Akkumulation von Messfehlern signifikant reduziert bzw. immer wieder zurückgesetzt werden. In this way, a drift of the current integration and accumulation of measurement errors can be significantly reduced or reset again.
  • Besonders vorteilhaft lassen sich die Maximalwerte bzw. die Minimalwerte bzw. die Referenzwerte anhand von Kennlinien bzw. mit Hilfe von Kennfeldern ermitteln, die zumindest einen Batterieparameter mit dem Ladezustand der Batterie in Beziehung setzen. the maximum values ​​or the minimum values ​​and the reference values ​​can be particularly advantageously determined on the basis of characteristic curves or by means of maps which set at least one battery parameters with the state of charge of the battery in relationship. Derartige Kennfelder bzw. Kennlinien lassen sich in Feldversuchen vergleichsweise einfach aufstellen und ermöglichen ein einfaches und rasches Zuordnen entsprechender Ausgangswerte abhängig von den jeweiligen Eingangswerten. Such maps or characteristic curves can be relatively easy to set up in field tests and allow a simple and rapid mapping of corresponding output values ​​depending on the respective input values. Kennfeldbasierte Einrichtungen sind im Fahrzeugbau weit verbreitet und zeichnen sich in der Praxis durch eine einfache Realisierbarkeit und hohe Ausfallsicherheit aus. Map-based devices are widely used in the automotive industry and are distinguished in practice by a simple feasibility and high failure safety.
  • Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann ein dynamischer Innenwiderstand der Batterie ermittelt werden, wobei dann der Ladezustandswert der Batterie nach oben durch besagten Maximalwert begrenzt wird, wenn der ermittelte dynamische Innenwiderstand der Batterie oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegt. According to a particularly advantageous embodiment, a dynamic internal resistance of the battery can be determined, then the state of charge value of the battery is limited by said maximum value upward when the determined dynamic internal resistance of the battery is above a predetermined limit. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass der Maximalwert abhängig von der Batterietemperatur bestimmt wird. It can be in principle provided that the maximum value is determined depending on the battery temperature. Beispielsweise kann ein entsprechendes Kennfeld zur Bestimmung des Maximalwerts eine Kennlinienschar für verschiedene Batterietemperaturen enthalten. For example, contain a family of characteristic curves for different battery temperatures, a corresponding map for determining the maximum value. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, den Grenzwert, der die Berücksichtigung des Maximalwerts bestimmt, abhängig von der Batterietemperatur zu bestimmen. Additionally or alternatively, may be provided to determine the threshold value that determines the consideration of the maximum value depending on the battery temperature. Insbesondere kann auch hier die Abhängigkeit des Grenzwerts von der Batterietemperatur kennfeldbasiert hinterlegt sein. In particular, the dependence of the threshold can be stored characteristic map based on the battery temperature as well.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann während eines Ladevorgangs der Batterie ein Ladewiderstand ermittelt werden. According to another advantageous embodiment, a load resistor may be determined during a charging operation of the battery. Der Ladezustandswert der Batterie kann nach unten durch den Minimalwert begrenzt werden, wenn der ermittelte Ladewiderstand oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegt. The state of charge value of the battery can be limited by the minimum value down when the load resistance determined is above a predetermined limit. Auch hier kann optional vorgesehen sein, den Minimalwert und/oder den Grenzwert abhängig von der Batterietemperatur zu bestimmen, was durch entsprechende, temperaturabhängige Kennlinienscharen bzw. temperaturabhängige Kennlinien realisierbar ist. Here, too, may optionally be provided to determine the minimum value and / or the threshold depending on the battery temperature, which can be realized by corresponding temperature-dependent families of characteristics or temperature dependent characteristic curves.
  • Die Abschätzung des Ladezustandswert mit Hilfe des Minimalwerts kann zusätzlich an die Bedingung geknüpft sein, dass der Ladevorgang für einen längeren Zeitraum vorliegt. The estimation of the state of charge value with the aid of the minimum value may be further subject to the condition that the charging operation for a long period of time is present. Beispielsweise kann eine entsprechende Steuerung die Dauer des Ladevorgangs überwachen und die entsprechende Abschätzung des Ladezustandswerts mit Hilfe des Minimalwerts nur dann durchführen, wenn der Ladevorgang zumindest für eine vorbestimmte Zeitdauer anhält und wenn außerdem der ermittelte Ladewiderstand oberhalb des genannten vorbestimmten Grenzwerts liegt. For example, a suitable control to monitor the duration of the charging and only then carry out the corresponding estimate of the state of charge value with the aid of the minimum value, if the charging process continues at least for a predetermined period of time, and further when the load resistance determined is above said predetermined threshold.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, während eines konstanten Entladevorgangs der Batterie mittels eines Spannungsabfalls eine Quasi-Ruhespannung zu ermitteln. According to another advantageous embodiment, may be provided during a constant discharging of the battery to determine a quasi-open circuit voltage by means of a voltage drop. Mit Hilfe dieser Quasi-Ruhespannung kann nun besonders einfach ein Referenzwert für den Ladezustand ermittelt werden, auf den der Ladezustandswert, der mit Hilfe der Stromintegration berechnet wird, zurückgesetzt wird. With this quasi-open circuit voltage, a reference value for the charging state can be determined now particularly easy on the state of charge value which is calculated using the current integration is reset. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Spannungsabfall abhängig von der aktuellen Batterietemperatur ermittelt wird. In this case, may be provided in particular that the voltage drop is determined depending on the current battery temperature. Hierzu können wieder Kennfelder vorgesehen sein, welche den Zusammenhang zwischen Spannungsabfall und Entladestrom mit einer entsprechenden Schar an Kennlinien, die unterschiedlichen Batterietemperaturen zugeordnet sind, wiedergeben. To this end, maps may be provided, which reflect the relationship between voltage drop and discharge current with a corresponding band of characteristic curves, the different battery temperatures are assigned again.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Further important features and advantages of the invention will be apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and useful features to be explained not only in the respectively specified combination but also in other combinations or even alone, without departing from the scope of the present invention.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
  • Es zeigen, jeweils schematisch In the drawings, schematically:
  • 1 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Überwachung eines Batterieladezustands, a block diagram illustrating a method for monitoring a battery state,
  • 2 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Kennfelds zur Bestimmung eines Maximalwerts, a diagram illustrating a map for determining a maximum value,
  • 3 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Kennfelds zur Bestimmung eines Minimalwerts, a diagram illustrating a map for determining a minimum value,
  • 4 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Kennfelds zur Bestimmung eines Spannungsabfalls, a diagram illustrating a map for determining a voltage drop,
  • 5 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Kennlinie zur Bestimmung eines Referenzwerts. a diagram illustrating a characteristic curve for determining a reference value.
  • Entsprechend Corresponding 1 1 basiert ein hier vorgestelltes Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer aufladbaren Batterie, die sich insbesondere in einem Fahrzeug befindet, auf dem Prinzip der Stromintegration, was in based an imagined herein are methods for monitoring the state of charge of a rechargeable battery, which is located in particular in a vehicle, on the principle of current integration, in 1 1 durch ein F repräsentiert ist, das innerhalb eines Integrators is represented by an F, the inside of an integrator 1 1 dargestellt ist. is shown. Der Integrator the integrator 1 1 ermittelt mit Hilfe der Stromintegration Σ einen mit dem Ladezustand der Batterie korrelierten Ladezustandswert SOC (State of Charge). determined using the current integration Σ a correlated with the state of charge of the battery state of charge value SOC (State of Charge). Der mit Hilfe der Stromintegration vergleichsweise unzuverlässige Ladezustandswert SOC wird mit Hilfe von Eingriffsgliedern With the aid of the current integration relatively unreliable state of charge value SOC is with the aid of engaging members 2 2 , . 3 3 und and 4 4 abgeschätzt bzw. zurückgesetzt bzw. justiert. estimated or reset or adjusted. Beispielsweise ermöglicht ein erstes Eingriffsglied For example, enables a first engagement member 2 2 die Ermittlung eines Maximalwerts MAX, mit dem der ermittelte Ladezustandswert SOC nach oben begrenzt werden kann. the determination of a maximum value MAX at which the state of charge value SOC is determined can be capped. Die Ermittlung des Maximalwerts MAX erfolgt dabei mittels bestimmter Batterieparameter. takes place the determination of the maximum value MAX by means of certain battery parameters. Ein zweites Eingriffsglied A second engagement member 3 3 ermittelt einen Minimalwert MIN auf Basis wenigstens eines Batterieparameters, wobei mit Hilfe des Minimalwerts MIN der ermittelte Ladezustandswert SOC nach unten begrenzt werden kann. detects a minimum value MIN on the basis of at least one battery parameter, wherein the state of charge value SOC is determined can be limited downwards by the minimum value MIN. Ein drittes Eingriffsglied A third engagement member 4 4 ermöglicht die Ermittlung eines Referenzwerts Reset, mit dessen Hilfe der ermittelte Ladezustandswert SOC zurückgesetzt werden kann. allows the determination of a reference value reset by means of which the state of charge value SOC is determined can be reset. Auch der Referenzwert Reset wird mittels wenigstens eines Batterieparameters bestimmt. Also, the reference value reset is determined by at least one battery parameter.
  • Entsprechend den According to the 2 2 bis to 5 5 erfolgt die Ermittlung des Maximalwerts MAX, des Minimalwerts MIN und des Referenzwerts Reset auf der Basis von Kennlinien bzw. mit Hilfe von Kennfeldern. If the determination of the maximum value MAX, the minimum value MIN and the reference value reset on the basis of characteristic curves or by means of characteristic diagrams.
  • Beispielsweise zeigt For example, shows 2 2 ein Kennfeld a map 5 5 mit mehreren Kennlinien multi-slope 6 6 , wobei jede Kennlinie Wherein each characteristic 6 6 die Abhängigkeit des Ladezustandswerts SOC vom dynamischen Innenwiderstand Rdi der Batterie widerspiegelt, wobei die verschiedenen Kennlinien reflects the dependence of the state of charge value SOC of the dynamic internal resistance Rdi of the battery, wherein the different characteristics 6 6 unterschiedlichen Temperaturen T der Batterie zugeordnet sind. different temperatures T of the battery are assigned. Ferner ist jeder Kennlinie Further, each characteristic 6 6 ein Maximalwert MAX zugeordnet, so dass letztlich abhängig vom dynamischen Innenwiderstand Rdi der Batterie sowie abhängig von der Batterietemperatur T ein Maximalwert MAX aus dem Kennfeld allocated a maximum value MAX so that ultimately depends on the dynamic internal resistance Rdi of the battery and depending on the battery temperature T, a maximum value MAX from the map 5 5 ermittelt werden kann. can be determined.
  • In In 2 2 ist außerdem ein Grenzwert is also a limit value 12 12 eingetragen, der vom ersten Eingriffsglied registered by the first engagement member 2 2 berücksichtigt wird, derart, dass der Maximalwert MAX nur dann gesetzt wird, wenn der dynamische Innenwiderstand Rdi oberhalb des genannten Grenzwerts is taken into account, such that the maximum value MAX is set only when the dynamic internal resistance Rdi above said threshold 12 12 liegt. lies. Auch dieser Grenzwert Even this limit 12 12 kann von der Batterietemperatur T abhängen. may depend on the battery temperature T. Im Kennfeld In the map 5 5 der of the 2 2 verläuft der Grenzwert passing the limit value 12 12 parallel zur Abszisse. parallel to the abscissa.
  • 3 3 zeigt dagegen ein Kennfeld on the other hand is a map 7 7 mit mehreren Kennlinien multi-slope 8 8th , wobei jede Kennlinie Wherein each characteristic 8 8th einen Zusammenhang zwischen einem Ladewiderstand Rlad und dem Ladezustandswert SOC der Batterie widerspiegelt. reflects a relationship between a charging resistor RLAD and the state of charge value SOC of the battery. Die verschiedenen Kennlinien The various characteristics 8 8th sind dabei unterschiedlichen Batterietemperaturen T zugeordnet. are assigned to different battery temperatures T. Ebenso ist diesen Kennlinien Also, these characteristics 8 8th jeweils ein Minimalwert MIN zugeordnet. each associated with a minimum value MIN. Insoweit lassen sich mit Hilfe des Kennfelds leave this respect, using the map 7 7 abhängig von der Batterietemperatur und abhängig vom Ladewiderstand Riad unterschiedliche Minimalwerte MIN zuordnen. assign depending on the battery temperature and depending on the load resistor Riyadh different minimum values ​​MIN. Um einen zuverlässigen Ladewiderstand Riad ermitteln zu können, kann es zweckmäßig sein, zusätzlich die Dauer des jeweiligen Ladevorgangs zu überwachen. In order to establish a reliable charging resistor Riyadh, it may be expedient, in addition to monitoring the duration of the respective charging. Beispielsweise kann das zweite Eingriffsglied For example, the second engagement member 3 3 nur dann den Minimalwert MIN berücksichtigen, wenn der Ladevorgang eine vorgegebene Mindestzeit andauert. only take into account the minimum value MIN when it is charging a predetermined minimum time.
  • Die Begrenzung des Ladezustandswerts SOC mit Hilfe des Maximalwerts MAX nach oben bedeutet, dass für den Ladezustandswert SOC eine Abschätzung vorgenommen wird, derart, dass der mit dem aktuellen Ladezustand korrelierte Ladezustandswert SOC maximal den Maximalwert MAX annehmen kann. The limitation of the state of charge value SOC by means of the maximum value MAX to the top means that an estimation is made for the state of charge value SOC such that the SOC value SOC maximum assume the maximum value MAX correlated with the current state of charge. Im Unterschied dazu bedeutet die Begrenzung des Ladezustandswerts SOC mit Hilfe des Minimalwerts MIN nach unten, dass eine Abschätzung des Ladezustandswerts SOC dahingehend durchgeführt wird, dass der mit dem aktuellen Ladezustand korrelierte Ladezustandswert SOC mindestens so groß ist wie der Minimalwert MIN. In contrast, the limitation of the state of charge value SOC by means of the minimum value MIN is down, that an estimate of the state of charge value SOC is carried out to the effect that the correlated with the current state of charge SOC value SOC is at least as large as the minimum value MIN.
  • In In 3 3 ist außerdem ein Grenzwert is also a limit value 13 13 wiedergegeben, der vom zweiten Eingriffsglied reproduced, the the second engagement member 13 13 berücksichtigt werden kann, insbesondere derart, dass der Minimalwert MIN nur dann gesetzt wird, wenn der Ladewiderstand Riad oberhalb dieses Grenzwerts can be considered, in particular such that the minimum value MIN is set only when the load resistor Riyadh above this limit 13 13 liegt. lies. Dabei kann auch hier vorgesehen sein, dass der Grenzwert It can be provided also that the limit 13 13 von der Batterietemperatur on the battery temperature 13 13 abhängt. depends. In In 3 3 verläuft der Grenzwert passing the limit value 13 13 geneigt gegenüber der Abszisse. inclined with respect to the abscissa.
  • 4 4 zeigt ein weiteres Kennfeld shows another map 9 9 , das mehrere Kennlinien That several characteristics 10 10 enthält, die jeweils eine Abhängigkeit eines Spannungsabfalls ΔU vom Entladestrom IBatt wiedergeben. contains, each representing a dependency of a voltage drop of the discharge current I Batt .DELTA.U. Dabei ist den verschiedenen Kennlinien It is the different characteristics 10 10 jeweils eine andere Temperatur T der Batterie zugeordnet, so dass auch hier der Spannungsabfall ΔU abhängig von der Batterietemperatur T aus dem Entladestrom IBatt ermittelt werden kann. each assigned a different temperature T of the battery so that the voltage drop .DELTA.U may also be determined depending on the battery temperature T of the discharge current I Batt.
  • 5 5 zeigt eine Kennlinie shows a characteristic curve 11 11 , die den Zusammenhang zwischen einer Quasi-Ruhespannung U0 und dem Referenzwert für den Ladezustand REF-SOC wiedergibt. That a relation between a quasi-rest voltage U0 and the reference value for the state of charge SOC REF. Mit Hilfe dieser Kennlinie Using this characteristic 11 11 kann ausgehend von der aktuellen Batteriespannung UBatt in Verbindung mit dem Spannungsabfall ΔU die Quasi-Ruhespannung U0 der Batterie ermittelt werden, die über die Kennlinie , the quasi-load voltage U0 of the battery is determined from the current battery voltage U Batt, in conjunction with the voltage drop .DELTA.U, via the characteristic 11 11 zum Referenzwert des Ladezustands REF-SOC führt, der dem Referenzwert Reset der to the reference value REF the state of charge SOC leads, reset the reference value of 1 1 entspricht. equivalent. Mit Hilfe dieses Referenzwerts REF-SOC bzw. Reset kann nun der mit Hilfe der Stromintegration F ermittelte und durch die Extremwerte MAX und MIN begrenzte Ladezustandswert SOC auf einen verlässlichen Ausgangswert oder Initialwert zurückgesetzt werden. With the aid of this reference value REF-SOC or reset can now that determined using the current integration F and delimited by the extreme values ​​MAX and MIN are state of charge value SOC to a reliable output value or initial value. Hierdurch lassen sich bei der Stromintegration F durch Messfehler auftretende Fehlerakkumulationen, die im Verlaufe der Zeit zu einer Drift des Ladezustandswerts führen, ausgleichen. In this way can be in the current integration F occurring due to measurement errors error accumulations that lead over time to a drift of the charging state value, offset.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Kennlinie Preferably, in the characteristic curve 11 11 um eine Entladekennlinie. a discharge characteristic. Entladekennlinien sind für die Bestimmung des SOC wichtiger, da ein Entladevorgang für den weiteren Betrieb des Fahrzeugs kritischer ist als ein Ladevorgang. Discharging characteristics are more important for the determination of the SOC as a discharge for the further operation of the vehicle is more critical than a charging operation. Um mögliche Hysterese Effekte zwischen Entladekennlinien und Ladekennlinien auszuschließen, nimmt man deshalb für diese Erfindung vorzugsweise Entladekennlinien. To avoid potential hysteresis effects between discharge characteristics and charging characteristics, it is believed, therefore, for this invention preferably discharge characteristics.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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    • - DE 19960761 C1 [0005] - DE 19960761 C1 [0005]

Claims (5)

  1. Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer aufladbaren Batterie, insbesondere in einem Fahrzeug, – bei dem ein mit dem Ladezustand korrelierter Ladezustandswert (SOC) mittels Stromintegration (Σ) ermittelt wird, – bei dem mittels Batterieparametern (Rdi, Riad, ΔU und U0) ein Maximalwert (MAX) zur Begrenzung des ermittelten Ladezustandswerts (SOC) nach oben und/oder ein Minimalwert (MIN) zur Begrenzung des ermittelten Ladezustandswerts (SOC) nach unten und/oder ein Referenzwert (Reset) zum Rücksetzen des Ladezustandswerts (SOC) ermittelt wird/werden. A method for monitoring the state of charge of a rechargeable battery, especially in a vehicle, - in which a with the state of charge of correlated state of charge value (SOC) by means of current integration (Σ) is determined, - in which by means of battery parameters (Rdi, Riyadh, .DELTA.U and U0), a maximum value (MAX) is determined for limiting the state of charge value determined (SOC) upwards and / or a minimum value (MIN) to limit the state of charge value determined (SOC) downward and / or a reference value (reset) to reset the state of charge value (SOC) is / are ,
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Maximalwert (MAX) aus einer Kennlinie ( The method of claim 1, characterized in that - the maximum value (MAX) from a characteristic curve ( 6 6 ) oder aus einem Kennfeld ( () Or from a map 5 5 ) ermittelt wird, das einen Batterieparameter (Rdi) mit dem Ladezustand (SOC) in Beziehung setzt, und/oder – dass der Minimalwert (MIN) aus einer Kennlinie ( ) Is determined which one battery parameter (RDI) to the state of charge (SOC) is in relationship, and / or - that the minimum value (MIN) (from a characteristic curve 8 8th ) oder aus einem Kennfeld ( () Or from a map 7 7 ) ermittelt wird, das einen Batterieparameter (Riad) mit dem Ladezustand (SOC) in Beziehung setzt, und/oder – dass der Referenzwert (Reset) aus einer Kennlinie ( ) Is determined which one battery parameter (Riyadh) (the state of charge SOC) is in relationship, and / or - that the reference value (reset) from a characteristic curve ( 11 11 ) oder aus einem Kennfeld ermittelt wird, das einen Batterieparameter (U0) mit dem Ladezustand (SOC) in Beziehung setzt. is determined) or from a map that has a battery parameters (U0) to the state of charge (SOC) is in relationship.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass als Batterieparameter ein dynamischer Innenwiderstand (Rdi) der Batterie ermittelt wird, – dass der Ladezustandswert (SOC) nach oben durch den Maximalwert (MAX) begrenzt wird, wenn der ermittelte dynamische Innenwiderstand (Rdi) oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts ( The method of claim 1 or 2, characterized in that - as a battery parameter, a dynamic internal resistance (RDI) of the battery is determined, - in that the state of charge value (SOC) upwards by the maximum value (MAX) is limited when the detected dynamic internal resistance (Rdi ) is above a predetermined limit value ( 12 12 ) liegt, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass der Maximalwert (MAX) und/oder der Grenzwert ( ) Is located, - it being provided in particular that the maximum value (MAX) and / or the limit value ( 12 12 ) abhängig von der Batterietemperatur (T) bestimmt wird/werden. ) Is / are determined as a function (of the battery temperature T).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass als Batterieparameter während eines Ladevorgangs ein Ladewiderstand (Riad) ermittelt wird, – dass der Ladezustandswert (SOC) nach unten durch den Minimalwert (MIN) begrenzt wird, wenn der ermittelte Ladewiderstand (Riad) oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts ( Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that - is determined as the battery parameters during charging, a charging resistance (Riyadh), - in that the state of charge value (SOC) downwards by the minimum value (MIN) is limited when the load resistance determined ( Riyadh) above a predetermined limit value ( 13 13 ) liegt, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass der Minimalwert (MIN) und/oder der Grenzwert ( ) Is located, - it being provided in particular that the minimum value (MIN) and / or the limit value ( 13 13 ) abhängig von der Batterietemperatur (T) bestimmt wird/werden. ) Is / are determined as a function (of the battery temperature T).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass als Batterieparameter während eines konstanten Entladevorgangs mittels eines Spannungsabfalls (ΔU) eine Quasi-Ruhespannung (U0) ermittelt wird, – dass aus der Quasi-Ruhespannung (U0) der Referenzwert (Reset) für den Ladezustand (REF-SOC) ermittelt wird, auf den der Ladezustandswert (SOC) zurückgesetzt wird, – wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass der Spannungsabfall (ΔU) abhängig von der Betriebstemperatur (T) ermittelt wird. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that - as a battery parameters during a constant discharging by means of a voltage drop (.DELTA.U) a quasi-open circuit voltage (U0) is determined, - that from the quasi-open circuit voltage (U0) (the reference value reset ) is determined for the state of charge (SOC-REF) to which the state of charge value (SOC) is reset, - it being provided in particular that the voltage drop (.DELTA.U) dependent (on the operating temperature T) is determined.
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