DE102010017504A1 - Method for determining charging condition of e.g. lithium iron phosphate battery utilized as starter battery in motor car, involves combining results of processes such that information about actual charging conditions of battery is derived - Google Patents

Method for determining charging condition of e.g. lithium iron phosphate battery utilized as starter battery in motor car, involves combining results of processes such that information about actual charging conditions of battery is derived Download PDF

Info

Publication number
DE102010017504A1
DE102010017504A1 DE102010017504A DE102010017504A DE102010017504A1 DE 102010017504 A1 DE102010017504 A1 DE 102010017504A1 DE 102010017504 A DE102010017504 A DE 102010017504A DE 102010017504 A DE102010017504 A DE 102010017504A DE 102010017504 A1 DE102010017504 A1 DE 102010017504A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
charge
state
current
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102010017504A
Other languages
German (de)
Inventor
Dennis Berger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102010017504A priority Critical patent/DE102010017504A1/en
Publication of DE102010017504A1 publication Critical patent/DE102010017504A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

The method involves integrating battery current (15), and determining charging conditions (11, 21, 31) of a battery via a battery specific open-circuit voltage and battery specific load curves. Results of the integration and determination processes are combined together such that information about actual charging conditions of the battery is derived. The results are weighed in dependent upon actual accuracies (12, 22, 32) of the integration and determination processes. A smoothing process is implemented during and/or after combination of the results via a low pass filter. An independent claim is also included for a battery sensor that is utilized for sensing a charging condition of a battery.

Description

Die folgende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustands einer Batterie, wobei die Batterie auf Lithium-Technologie basiert.The present invention relates to a method for determining a state of charge of a battery, wherein the battery is based on lithium technology.

Batterien basierend auf Lithium-Technologie, im Folgenden als Lithium-Batterien bezeichnet, sollen zusehends vermehrt auch im KFZ-Bereich eingesetzt werden. Lithium-Batterien sind, verglichen mit konventionellen Systemen wie Alkali-Mangan, Blei-Säure oder Nickel/Cadmium eine sehr junge Technologie. Lithium-Batterien zeichnen sich im Vergleich zu anderen bekannten Batteriesystemen insbesondere durch weitaus höhere spezifische Energie und Energiedichte aus. Ihr Potential ist, insbesondere im Hinblick auf die ihnen zugrunde liegende Zellchemie, noch bei weitem nicht ausgeschöpft. Da Lithium-Batterien nun auch vermehrt optional als KFZ-Starterbatterien zum Einsatz kommen sollen, ist hier eine an die den Lithium-Batterien zugrunde liegende Zellchemie angepasste Ermittlung eines entsprechenden Batteriezustandes erforderlich. Die Zellchemie der Lithium-Batterien unterscheidet sich erheblich von bisher im KFZ-Bereich verwendeten Blei-Säure-Batterien. Demnach war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorzusehen, um einen Ladezustand einer auf Lithium-Technologie basierenden KFZ-Starterbatterie zuverlässig bestimmen zu können.Batteries based on lithium technology, referred to below as lithium batteries, are increasingly being used increasingly in the automotive sector. Lithium batteries are a very new technology compared to conventional systems such as alkali-manganese, lead-acid or nickel / cadmium. Lithium batteries are characterized in comparison to other known battery systems in particular by much higher specific energy and energy density. Their potential is far from exhausted, especially with regard to their underlying cell chemistry. Since lithium batteries are now also increasingly being used as motor vehicle starter batteries, a determination of a corresponding battery state adapted to the cell chemistry on which the lithium batteries are based is required here. The cell chemistry of lithium batteries differs significantly from previously used in the automotive sector lead-acid batteries. Accordingly, it was an object of the present invention to provide a method for reliably determining a state of charge of a lithium-based automotive starter battery.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustands einer Batterie bereitgestellt, wobei der Ladezustand der Batterie mittels einer Kombination aus Integration eines der Batterie zu- und abgeführten Stroms, Ladezustandsbestimmung der Batterie über eine batteriespezifische Ruhespannung und Ladezustandsbestimmung der Batterie über batteriespezifische Lastkennlinien ermittelt wird. Dabei werden die jeweiligen Ergebnisse der Stromintegration und der Ladezustandsbestimmungen zusammengeführt, woraus eine Aussage über den tatsächlichen Ladezustand der Batterie gemacht wird.According to the invention, a method for determining a state of charge of a battery is provided, wherein the state of charge of the battery is determined by means of a combination of integration of a battery supplied and discharged current, charge state determination of the battery via a battery-specific open circuit voltage and state of charge of the battery via battery-specific load characteristics. In this case, the respective results of the current integration and the state of charge determinations are combined, from which a statement about the actual state of charge of the battery is made.

Vorzugsweise werden die jeweiligen Ergebnisse der Stromintegration und der Ladezustandsbestimmungen über die Ruhespannung bzw. über entsprechende Lastkennlinien gewichtet.Preferably, the respective results of the current integration and the state of charge determinations are weighted via the open-circuit voltage or via corresponding load characteristics.

Dabei ist es denkbar, dass die jeweiligen Ergebnisse in Abhängigkeit der jeweiligen aktuellen Genauigkeit der Stromintegration und der jeweiligen Ladezustandsbestimmungen gewichtet werden.It is conceivable that the respective results are weighted depending on the respective current accuracy of the current integration and the respective state of charge determinations.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird für mindestens eine der Bestimmungen, nämlich Stromintegration, Ladezustandsbestimmung über Ruhespannung und Ladezustandsbestimmung über Lastkennlinien, die entsprechende aktuelle Genauigkeit bestimmt, indem in Kenntnis von Messungenauigkeiten von Strom, Spannung und Temperatur ein Ladezustand für diese Messungenauigkeiten jeweils bestimmt und davon die entsprechende aktuelle Genauigkeit abgeleitet wird.According to a further embodiment, for at least one of the determinations, namely, current integration, state of charge determination via rest voltage and charge state determination via load characteristics, the corresponding actual accuracy is determined by determining a state of charge for these inaccuracies each time, and the corresponding one, with knowledge of measurement inaccuracies of current, voltage and temperature current accuracy is derived.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird mittels des erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrens der Ladezustand einer KFZ-Starterbatterie in Lithium-Technologie ermittelt. Dabei kann es sich bspw. um eine Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Batterie (kurz: LFP) handeln. Das Verfahren ist jedoch auch bei anderen Anwendungen, bspw. bei Hybrid-Batterien einsetzbar.According to a further embodiment, the state of charge of a motor vehicle starter battery in lithium technology is determined by means of the method provided according to the invention. This may, for example, be a lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) battery (LFP for short). However, the method can also be used in other applications, for example in hybrid batteries.

In möglicher Erweiterung des Verfahrens ist es denkbar bei und/oder nach Zusammenführen der jeweiligen Ergebnisse der Stromintegration und der beiden Ladezustandsbestimmungen mittels eines Filters ein Glättungsverfahren durchzuführen.In a possible extension of the method, it is conceivable to carry out a smoothing method during and / or after merging the respective results of the current integration and the two state of charge determinations by means of a filter.

Der Aussage über den letztendlichen Ladezustand der Batterie werden vorzugsweise vorbestimmte Batteriekennlinien des Batterietyps der zu prüfenden Batterie zugrunde gelegt. Das bedeutet, dass für jeden einsetzbaren Batterietyp entsprechende Batteriekennlinien, die im Vorfeld in einem entsprechenden Labor ermittelt wurden, hinterlegt und als Grundlage bezüglich der Aussage über einen tatsächlichen Ladezustand einer Batterie des entsprechenden Batterietyps genutzt werden.The statement about the final state of charge of the battery are preferably based on predetermined battery characteristics of the battery type of the battery to be tested. This means that for each usable battery type corresponding battery characteristics, which were determined in advance in a corresponding laboratory, deposited and used as a basis for the statement of an actual state of charge of a battery of the corresponding battery type.

Bei Batterien unterscheidet man generell zwischen Primärzellen, die nur eine einmalige Entladung erlauben und wiederaufladbaren Sekundärzellen oder Akkumulatoren. Wichtige Kennlinien für Batteriesysteme sind die Ruhespannung, die Spannung zwischen den beiden Batterie-Polen, wenn kein Strom fließt, welcher durch verwendete Elektrodenmaterialien bestimmt wird, gewichts- bzw. volumenbezogene Speicherkapazität, entsprechend einer theoretisch entnehmbaren Ladungsmenge und spezifische Energie bzw. Energiedichte, d. h. masse- bzw. volumenbezogene nutzbare elektrische Energie der entsprechenden Batterie. Im Vergleich zu anderen bekannten Batteriesystemen zeichnen sich auf Lithium-Basis funktionierende Batterien durch eine weitaus höhere spezifische Energie und Energiedichte aus. Die Lithium-Batterie ist ein Sammelbegriff für eine Vielzahl primärer und sekundärer Batteriesysteme, in denen Lithium in reiner oder gebundener Form als Aktivmaterial der negativen Elektrode verwendet wird. Es gibt eine Fülle möglicher Kombinationen von Anoden-Elektrolyt- und Kathodematerialien. Lithium ist ein leichtes Metall im Periodensystem und steht am negativen Ende der elektrochemischen Spannungsreihe. Die daraus resultierende hohe theoretische Kapazität und die in Kombination mit verschieden Kathodenmaterialien realisierbaren hohen Zellspannung machen Lithium zum idealen Anodenmaterial. Als Elektrolyt kommen aufgrund der Tatsache, dass Lithium eine extrem hohe Reaktivität gegenüber Wasser oder feuchter Luft besitzt, nur Lösungen wasserfreier Lithiumsalze in organischen Lösemitteln oder Festkörperelektrolyte in Frage. Im Bereich der Fahrzeugtechnik sind vorwiegend sekundäre Lithium-Batterien, d. h. wiederaufladebare Batteriesysteme von Interesse. Dabei kann es sich bspw. um eine Lithium-Ionen-Batterie oder auch um eine Lithium-Polymerbatterie handeln. Bei beiden Möglichkeiten sind Elektrodenmaterialien und Zellchemie identisch, anstelle eines flüssigen Elektrolyten im Falle der Lithium-Ionen-Batterie wird bei der Lithium-Polymerbatterie jedoch eine Polymermatrix verwendet, die den Flüssigelektrolyten vollständig aufsaugt und auslaufsicher fixiert.With batteries one differentiates generally between primary cells, which permit only a single discharge and rechargeable secondary cells or accumulators. Important characteristics for battery systems are the rest voltage, the voltage between the two battery poles, when no current flows, which is determined by electrode materials used, weight or volume-related storage capacity, corresponding to a theoretically removable amount of charge and specific energy or energy density, ie mass - or volume-related usable electrical energy of the corresponding battery. In comparison to other known battery systems, lithium-based batteries are characterized by a much higher specific energy and energy density. The lithium battery is a collective term for a Variety of primary and secondary battery systems in which lithium is used in pure or bound form as a negative electrode active material. There is a wealth of possible combinations of anode electrolyte and cathode materials. Lithium is a light metal in the periodic table and is at the negative end of the electrochemical series. The resulting high theoretical capacity and the high cell voltage achievable in combination with different cathode materials make lithium the ideal anode material. As an electrolyte, due to the fact that lithium has an extremely high reactivity towards water or humid air, only solutions of anhydrous lithium salts in organic solvents or solid electrolytes come into question. In the field of vehicle technology are mainly secondary lithium batteries, ie rechargeable battery systems of interest. This may, for example, be a lithium-ion battery or a lithium polymer battery. In both cases, electrode materials and cell chemistry are identical, but instead of a liquid electrolyte in the case of the lithium-ion battery, a polymer matrix is used in the lithium polymer battery, which completely absorbs the liquid electrolyte and fixed leak-proof.

Neuere Fahrzeugkonzepte wie bspw. ein Hybridauto benötigen immer leistungsfähigere Batterien. Der Hybridantrieb erfordert eine Energie von 1 bis 2 kWh bei kurzeitiger Spitzenleistung von über 20 kW, sowohl im Lade- als auch im Entladevorgang. Aufgrund seiner hohen Energiedichte sind hierfür auch Lithium-Batteriesysteme von Vorteil.Newer vehicle concepts such as a hybrid car need more and more powerful batteries. The hybrid drive requires an energy of 1 to 2 kWh with short-term peak power of over 20 kW, both during charging and discharging. Due to its high energy density, lithium battery systems are also an advantage.

Basis eines jeweiligen Energiemanagements in heutigen KFZ-Bordnetzen ist eine exakte Kenntnis des Batteriezustands der eingesetzten Starterbatterie, der aus Größen wie Batteriestrom, -spannung und -temperatur gewonnen wird. Dabei werden Batteriesensoren eingesetzt, bei denen es sich in der Regel um mechatronische Sensoren mit einem eigenen Mikro-Controller handelt und die sich in der Regel jeweils direkt am Minuspol der entsprechenden KFZ-Batterie befinden. Ein Batteriesensor liest fortlaufend Klemmspannung sowie Lade- und Entladestrom der Batterie und die Temperatur der Batterie aus. Ferner ist eine Aufgabe des Batteriesensors Batterieindikatoren als Grundlage für Ladezustand und allgemeinen Zustand der Batterie zu berechnen sowie eine Bilanzierung des Lade- und Entladestroms der Batterie vorzunehmen. Eine wesentliche Aufgabe eines Batteriesensors ist darüber hinaus einen Ladezustand SoC (State of Charge) zu überwachen und bei kritischem Ladezustand entsprechende Gegenmaßnahmen zu aktivieren. Ferner soll mittels eines Batteriesensors der Ruhestrom des Fahrzeugs überwacht werden und ein Datentransfer an ein übergeordnetes Steuergerät erfolgen. Eigendiagnosen sind in der Regel ebenfalls eine Eigenschaft eines Batteriesensors sowie vollautomatische Updates von Algorithmen und Eigendiagnose-Parametern. Ein Batteriesensor verfügt darüber hinaus in der Regel über eine Auswerteelektronik, über welche fortlaufend die entsprechenden Messdaten erfasst werden. Diese Messdaten werden genutzt, um Batterieindikatoren Spannung, Strom und Temperatur zu berechnen.The basis of a respective energy management in today's vehicle electrical systems is an exact knowledge of the battery state of the starter battery used, which is obtained from variables such as battery current, voltage and temperature. This battery sensors are used, which are usually mechatronic sensors with its own micro-controller and are usually located directly at the negative terminal of the corresponding car battery. A battery sensor continuously reads the terminal voltage as well as the charge and discharge current of the battery and the temperature of the battery. Further, an object of the battery sensor is to calculate battery indicators as a basis for state of charge and general condition of the battery as well as to make an accounting of the charging and discharging of the battery. An essential task of a battery sensor is moreover to monitor a state of charge SoC (charge state) and to activate appropriate countermeasures in the case of a critical state of charge. Furthermore, to be monitored by means of a battery sensor, the quiescent current of the vehicle and a data transfer to a higher-level control unit. Self-diagnoses are usually also a characteristic of a battery sensor as well as fully automatic updates of algorithms and self-diagnosis parameters. In addition, a battery sensor generally has evaluation electronics via which the corresponding measurement data are continuously recorded. These measurement data are used to calculate battery voltage, current and temperature indicators.

Im Folgenden soll das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer Batterie am Beispiel einer auf Lithium-Technologie basierenden KFZ-Starterbatterie beschrieben werden. Dieses Verfahren ist jedoch auch bei anderen Anwendungen, wie bspw. bei Hybridbatterien, einsetzbar. Das Verfahren kann vorzugsweise automatisch, vorzugsweise vollautomatisch durch einen zuvor beschriebenen und entsprechend konfigurierten Batteriesensor ausgeführt werden.In the following, the method proposed according to the invention for determining a state of charge of a battery will be described using the example of a motor vehicle starter battery based on lithium technology. However, this method can also be used in other applications, such as in hybrid batteries. The method can preferably be carried out automatically, preferably fully automatically, by a previously described and correspondingly configured battery sensor.

Erfindungsgemäß erfolgt die Ermittlung eines Ladezustands (SoC, State of Charge) einer zu prüfenden Batterie über die folgenden drei Bestimmungen:

  • 1. Stromintegration bzw. Ladungszählung
  • 2. Ladezustandsbestimmung über Ruhespannung der zu prüfenden Batterie
  • 3. Ladezustandsbestimmung über Lastkennlinien der zu prüfenden Batterie.
According to the invention, the determination of a state of charge (SoC, State of charge) of a battery to be tested via the following three determinations:
  • 1. Current integration or charge counting
  • 2. State of charge determination via quiescent voltage of the battery to be tested
  • 3. State of charge determination via load characteristics of the battery to be tested.

Ergebnisse der Stromintegration, der Ladezustandsbestimmung über Ruhespannung der Batterie und der Ladezustandsbestimmung über Lastkennlinien der Batterie werden, vorzugsweise gewichtet, zusammengeführt, um eine möglichst genaue Aussage über den Ladezustand der betreffenden Batterie treffen zu können. Für jede der genannten Bestimmungen, d. h. Stromintegration, Ladezustandsbestimmung über Ruhespannung der Batterie und Ladezustandsbestimmung über Lastkennlinien der Batterie wird eine aktuelle Genauigkeit ermittelt, indem jede der genannten Bestimmungen jeweils hardwaretechnische Messungenauigkeiten von Strom, Spannung und Temperatur kennt und den Ladezustand stets auch für diese maximalen Messungenauigkeiten bestimmt. Dadurch ist bei all den drei genannten Bestimmungen stets bekannt, in welchem Bereich sich der bestimmte Ladezustand tatsächlich befinden kann.Results of the current integration, the state of charge determination via open circuit voltage of the battery and the state of charge determination via load characteristics of the battery are, preferably weighted, brought together in order to make the most accurate statement about the state of charge of the battery concerned. For each of the above provisions, d. H. Current integration, state of charge determination via battery at rest and charge state determination via load characteristics of the battery, a current accuracy is determined by each of these provisions each hardware technical inaccuracies of current, voltage and temperature knows and determines the state of charge always for these maximum measurement inaccuracies. As a result, it is always known with all three provisions in which area the particular state of charge can actually be located.

In all den drei Bestimmungen werden vorzugsweise die in einem Labor zuvor ermittelten spezifischen Kennlinien der zu prüfenden Batterie bzw. des Batterietyps der zu prüfenden Batterie hinterlegt. Insbesondere die Kennlinien einer Lithium-Batterie bzw. einer auf Lithium-Technologie basierenden Batterie unterscheidet sich nahezu in jeder Hinsicht von den Kennlinien einer bisher in der Regel verwendeten Blei-Säure-Batterie.In all three determinations, the specific characteristics of the battery to be tested or of the battery type of the battery to be tested which have previously been determined in a laboratory are preferably stored. Especially the characteristics of a lithium battery or a battery based on lithium technology differs in almost every respect from the characteristics of a previously used lead-acid battery.

Wie bereits erwähnt können die jeweiligen Ergebnisse der Stromintegration und der beiden Ladezustandsbestimmungen bei und/oder nach Zusammenführung derselben mittels eines Filters geglättet werden. Der durch Kombination der genannten Bestimmungen ermittelte Ladezustand weist in der Regel aufgrund sich ständig ändernder Gewichtungen der jeweiligen Bestimmungen Sprünge auf, so dass eine Glättung vorteilhaft erscheint, um eine gut handhabbare und verwertbare Aussage bezüglich des Ladezustands der Batterie zu bekommen.As already mentioned, the respective results of the current integration and the two state of charge determinations can be smoothed at and / or after combining them by means of a filter. The state of charge determined by a combination of the above determinations usually has jumps due to constantly changing weights of the respective determinations, so that smoothing appears advantageous in order to obtain an easily manageable and usable statement with regard to the state of charge of the battery.

Es ist zu erwähnen, dass, wenn das Verfahren zur Ladezustandsbestimmung erstmalig gestartet wird, während einer sog. Initialisierungsphase der Ladezustand-Wert ”127” ausgegeben wird. Erst wenn das Verfahren sich auf eine neu angeschlossene Batterie eingelernt hat und ein entsprechender Ladezustand der Batterie mit guter Genauigkeit ausgegeben werden kann, erfolgt eine Ausgabe des tatsächlichen Ladezustands. Eine derartige Initialisierungsphase erfolgt einmalig nach Anschluss einer entsprechend zu prüfenden Batterie.It should be noted that when the method for determining the state of charge is first started, the state of charge value "127" is output during a so-called initialization phase. Only when the method has learned to a newly connected battery and a corresponding state of charge of the battery can be output with good accuracy, an output of the actual state of charge. Such an initialization phase takes place once after connection of a battery to be tested accordingly.

Bei den drei zu kombinierenden Bestimmungen ist in der Regel die Stromintegration bzw. die Ladungszählung als die wichtigste Bestimmung zu behandeln. Da die Stromintegration auch Messungenauigkeiten von Spannung, Strom und Temperatur unterliegt, wird die Ungenauigkeit der Stromintegration über die Zeit immer größer. Daher ist vorgesehen, die Ladungszählung bzw. die Stromintegration möglichst häufig zurückzusetzen (”reset”). Wie bereits erwähnt sind alle Bestimmungen, d. h. Stromintegration und die beiden Ladezustandsbestimmungen auf die vorab in einem Labor ermittelten Kennlinien angepasst und detektieren spezielle Batteriezustände am für die zu prüfende Batterie typischen Verhalten.For the three determinations to be combined, electricity integration or charge counting is usually the most important provision. Since current integration is also subject to voltage, current, and temperature inaccuracies, the inaccuracy of current integration over time increases. Therefore, it is provided to reset the charge count or the current integration as often as possible ("reset"). As already mentioned, all provisions, ie. H. Current integration and the two state of charge conditions adapted to the previously determined in a laboratory curves and detect special battery conditions on the typical for the battery to be tested behavior.

Im Falle einer Lithium-Batterie werden anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens bspw. folgende spezielle Batteriezustände erkannt:

  • 1. Erkennung einer vollen Batterie am für Lithium-Batterien typischen Strom- und Spannungsverhalten bei voll werdender Batterie.
  • 2. Erkennung einer leeren Batterie am für Lithium-Batterien typischen Strom- und Spannungsverhalten bei vollständig entladener Batterie.
  • 3. Erkennung einer fast vollen Batterie am für Lithium-Batterien typischen Strom- und Spannungsverhalten bei allmählich voll werdender Batterie. Eine derartige Erkennungsfunktionalität ist vorteilhafterweise vorzusehen, da die Batterie in Kraftfahrzeugen in verbrauchsoptimierenden Funktionen wie Start/Stop und Bordnetzrekuperation evtl. nicht vollständig aufgeladen wird.
  • 4. Erkennung einer fast leeren Batterie am für Lithium-Batterien typischen Strom- und Spannungsverhalten bei fast vollständig entladener Batterie. Diese Erkennungsfunktionalität ist vorteilhaft, da die Batterie in Fahrzeugen in der Regel nicht vollständig entladen wird bzw. werden sollte.
  • 5. Erkennung von großen Messungenauigkeiten der Ladungszählung bzw. der Stromintegration. Gibt bspw. die Ladungszählung einen Ladezustand von 100% aus, ist jedoch die Batterie nicht vollständig aufgeladen, so wird der Ladezustand der Ladungszählung neu angesetzt und der Ladezustand in dessen Genauigkeit korrigiert.
  • 6. Erkennung von großen Messungenauigkeiten der Ladungszählung. Gibt die Ladungszählung einen Ladezustand von 0% aus, ist die Batterie jedoch noch nicht vollständig entladen, wird der Ladezustand der Ladungszählung neu angesetzt und der Ladezustand in dessen Genauigkeit korrigiert.
In the case of a lithium battery, for example, the following special battery states are detected by means of the method according to the invention:
  • 1. Detection of a full battery on typical for lithium batteries current and voltage behavior when the battery is full.
  • 2. Detection of an empty battery at the lithium batteries typical current and voltage behavior with fully discharged battery.
  • 3. Detection of an almost full battery at the lithium batteries typical current and voltage behavior with gradually becoming full battery. Such a recognition functionality is advantageously provided, since the battery in motor vehicles in consumption-optimizing functions such as start / stop and Bordnetzrekuperation may not be fully charged.
  • 4. Detection of a nearly empty battery at the lithium batteries typical current and voltage behavior with almost completely discharged battery. This detection functionality is advantageous because the battery in vehicles is not usually discharged completely.
  • 5. Detection of large measurement inaccuracies of charge counting or current integration. If, for example, the charge count indicates a charge state of 100%, but the battery is not fully charged, the charge state of the charge count is reset and the charge state is corrected in its accuracy.
  • 6. Detection of large measurement inaccuracies of the charge count. If the charge count indicates a charge state of 0%, but the battery is not yet completely discharged, the charge state of the charge count is reset and the charge state is corrected to its accuracy.

Ferner ist es ein Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens die genannten hardwaretechnischen Messungenauigkeiten der Strommessung über die jeweilige Betriebszeit hinweg zu ermitteln und so die Messgenauigkeit autonom Korrektur zu rechnen. Dazu ist folgendes vorgesehen:

  • 1. Bei Erkennung einer vollen Batterie (100% Ladezustand), aber einem ermittelten Ladezustand der Ladungszählung, der deutlich niedriger liegt, wird davon ausgegangen, dass die Strommessung mit einem negativen Fehler behaftet ist und der Ladezustand der Ladungszählung daher ”hinterherhinkt”. Mit jedem Auftreten dieses Ereignisses wird ein Strom-Korrekturfaktor bspw. von +2% des Messbereichs aufaddiert.
  • 2. Bei Erkennung einer leeren Batterie, d. h. 0% Ladezustand, aber einem ermittelten Ladezustand der Ladungszählung, der deutlich höher liegt, wird davon ausgegangen, dass die Strommessung mit einem positiven Fehler behaftet ist und der Ladezustand der Ladungszählung daher zu hoch ermittelt ist. Mit jedem Auftreten dieses Ereignisses wird ein Strom-Korrekturfaktor bspw. von –2% des Messbereichs aufaddiert.
  • 3. Bei Erkennung einer fast vollen Batterie, bspw. 94% Ladezustand, aber einem ermittelten Ladezustand der Ladungszählung, der deutlich niedriger liegt, wird davon ausgegangen, dass die Strommessung mit einem negativen Fehler behaftet ist und der Ladezustand der Ladungszählung daher ”hinterherhinkt”. Mit jedem Auftreten dieses Ereignisses wird ein Strom-Korrekturfaktor bspw. von +2% des Messbereichs aufaddiert.
  • 4. Bei Erkennung einer fast leeren Batterie, bspw. 6% Ladezustand, aber einem ermittelten Ladezustand der Ladungszählung, der deutlich höher liegt, wird davon ausgegangen, dass die Strommessung mit einem positiven Fehler behaftet ist und der Ladezustand der Ladungszählung daher zu hoch ermittelt ist. Mit jedem Auftreten dieses Ereignisses wird ein Strom-Korrekturfaktor bspw. von –2% des Messbereichs aufaddiert.
  • 5. Bei Erkennung von großen positiven Messungenauigkeiten der Ladungszählung wird davon ausgegangen, dass die Strommessung mit einem positiven Fehler behaftet ist und der Ladezustand der Ladungszählung daher zu hoch ermittelt ist. Mit jedem Auftreten dieses Ereignisses wird ein Strom-Korrekturfaktor bspw. von –10% des Messbereichs aufaddiert.
  • 6. Bei Erkennung von großen negativen Messungenauigkeiten der Ladungszählung wird davon ausgegangen, dass die Strommessung mit einem negativen Fehler behaftet ist und der Ladezustand der Ladungszählung daher zu niedrig ermittelt ist. Mit jedem Auftreten dieses Ereignisses wird ein Strom-Korrekturfaktor bspw. von +10% des Messbereichs aufaddiert.
  • 7. Wird eine Ruhephase erkannt, d. h. wird die Batterie für eine längere, definierte Zeit nur noch mit einem sehr kleinen Strom belastet, bspw. wenn ein entsprechendes Fahrzeug geparkt und verschlossen ist, wird der tatsächlich gemessene Strom mit dem für das Fahrzeug ermittelten Ruhestrom verglichen. Bei einer Differenz von bspw. mehr als ±10 mA wird ein Strom-Korrekturfaktor berechnet, immer, wenn sich die Batterie in Ruhephasen befindet aufaddiert wird. Dadurch wird das Integrieren von Messfehlern während langer Standphasen des entsprechenden Fahrzeugs fast gänzlich verhindert.
Furthermore, it is an object of the method according to the invention to determine the mentioned hardware technical measurement inaccuracies of the current measurement over the respective operating time and thus to calculate the measurement accuracy autonomously. For this purpose the following is provided:
  • 1. When a full battery (100% state of charge) is detected, but a charge state of the charge count determined is significantly lower, it is assumed that the current measurement is subject to a negative error and therefore the charge state of the charge count "lags behind". With every occurrence of this event, a current correction factor, for example, of + 2% of the measuring range is added.
  • 2. Upon detection of an empty battery, ie 0% state of charge, but a determined charge state of the charge count, which is significantly higher, it is assumed that the current measurement has a positive error and the charge state of the charge count is therefore too high. With each occurrence of this event, a current correction factor, for example, of -2% of the measuring range is added.
  • 3. Upon detection of an almost full battery, for example, 94% state of charge, but a determined charge state of the charge count, which is significantly lower, it is assumed that the current measurement is subject to a negative error and the charge state of the charge count therefore "lagging behind". With each occurrence of this event, a current correction factor of, for example, + 2% of the measuring range is added up.
  • 4. Upon detection of an almost empty battery, eg. 6% state of charge, but a determined charge state of the charge count, which is significantly higher, it is assumed that the current measurement is subject to a positive error and the charge state of the charge count is therefore determined too high , With each occurrence of this event, a current correction factor, for example, of -2% of the measuring range is added.
  • 5. If large positive measurement inaccuracies are detected, it is assumed that the current measurement has a positive error and the charge state of the charge count is therefore too high. With each occurrence of this event, a current correction factor of, for example, -10% of the measuring range is added up.
  • 6. If large negative inaccuracies in the charge count are detected, it is assumed that the current measurement has a negative error and the charge state of the charge count is therefore too low. With each occurrence of this event, a current correction factor of, for example, + 10% of the measuring range is added up.
  • 7. If a rest phase is detected, ie the battery is charged for a longer, defined time only with a very small current, eg. When a corresponding vehicle is parked and locked, the actual measured current is compared with the determined for the vehicle quiescent current , With a difference of, for example, more than ± 10 mA, a current correction factor is calculated, always added up when the battery is in rest phases. This almost completely prevents the integration of measurement errors during long stance phases of the corresponding vehicle.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

1 zeigt ein Blockdiagramm, auf Basis dessen eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen ist. 1 shows a block diagram on the basis of which a possible embodiment of the method according to the invention is to be carried out.

Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described schematically and in detail with reference to the drawing.

1 zeigt zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ein entsprechendes Blockdiagramm, mit dessen Hilfe eine Durchführung der entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens anhand von Funktionsblöcken im Folgenden beschrieben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer Batterie, insbesondere einer LiFePO4-KFZ-Starterbatterie umfasst, wie eingangs erwähnt, zunächst drei Bestimmungen bzw. Teil-Verfahren, die jeweils einen Rückschluss auf den Ladezustand der zu prüfenden Batterie auf verschiedene Weise angehen. Zum Einen ist dies eine Ladezustandsbestimmung über eine Ladungszählung bzw. eine Stromintegration, was im Folgenden als IDT abgekürzt wird. Ferner ist dies eine Ladezustandsbestimmung über ein Spannungsverhalten unter Last der zu prüfenden Batterie, was im Folgenden mit LOV (Load Operation Voltage) abgekürzt wird. Weiterhin umfasst dies eine Ladezustandsbestimmung über die batteriespezifische Ruhespannung, was im Folgenden mit OCV (Open Circuit Voltage) abgekürzt wird. Die Ladezustandsbestimmung über Ladungszählung bzw. Stromintegration wird durch Funktionsblock 10 dargestellt, welcher in 1 betitelt ist mit ”IDT Measurement”. Die Ladezustandsbestimmung über das Spannungsverhalten unter Last wird durch Funktionsblock 20 repräsentiert, der untertitelt ist mit ”LOV Measurement”. Letztlich wird die Ladezustandsbestimmung über die Ruhespannung durch Funktionsblock 30 dargestellt, welcher mit ”OCV Measurement” bezeichnet wird. 1 to explain an embodiment of the proposed method according to the invention, a corresponding block diagram, with the aid of a performance of the corresponding embodiment of the method will be described with reference to function blocks below. The inventive method for determining a state of charge of a battery, in particular a LiFePO 4 -KFZ starter battery comprises, as mentioned above, initially three determinations or partial procedures, each addressing a conclusion on the state of charge of the battery to be tested in various ways. On the one hand, this is a state of charge determination via a charge count or a current integration, which will be abbreviated as IDT below. Further, this is a state of charge determination on a voltage behavior under load of the battery to be tested, which will be abbreviated to LOV (Load Operation Voltage) hereinafter. Furthermore, this includes a state of charge determination via the battery-specific rest voltage, which will be abbreviated to OCV (Open Circuit Voltage) below. Charge state determination via charge count or current integration is performed by function block 10 shown which in 1 titled is "IDT Measurement". The state of charge determination via the voltage behavior under load is determined by function block 20 which is subtitled with "LOV Measurement". Ultimately, the state of charge is determined by the rest voltage by function block 30 represented, which is referred to as "OCV Measurement".

Übergeben wird von jedem dieser Verfahren jeweils der ermittelte Ladezustand SoC, was durch die jeweiligen Pfeile 11, 21 und 31 kenntlich gemacht ist. Neben dem Ladezustand wird auch dessen aktuelle Genauigkeit jeweils bestimmt und übergeben, was durch entsprechende, jeweilige Pfeile 12, 32 und 22 entsprechend kenntlich gemacht ist. Die so erhaltenen Ergebnisse dieser drei Bestimmungen bzw. Teil-Verfahren werden im Funktionsblock 50, der betitelt ist als ”Method Rating & SoC Regulation” gewichtet und zusammengeführt, um eine möglichst genaue Aussage über den tatsächlichen Ladezustand treffen zu können. Sowohl der jeweils ermittelte Ladezustand, wie auch die jeweils ermittelte aktuelle Genauigkeit wird für alle drei der genannten Teil-Verfahren in Prozent angegeben, was auf entsprechenden Recheneinheiten jeweils umgerechnet wurde. Die entsprechenden Recheneinheiten sind den Funktionsblöcken entsprechend zugeordnet und tragen für Funktionsblock 10 die Referenzen 13 und 14, für Funktionsblock 30 die Referenzen 33 und 34 und für Funktionsblock 20 die Referenzen 23 und 24.In each case, the determined state of charge SoC is transferred by each of these methods, which is indicated by the respective arrows 11 . 21 and 31 indicated. In addition to the state of charge, its current accuracy is also determined and transmitted, which is done by corresponding respective arrows 12 . 32 and 22 is identified accordingly. The results of these three determinations or partial processes thus obtained are displayed in the functional block 50 , which is titled "Method Rating & SoC Regulation" weighted and brought together in order to make the most accurate statement about the actual state of charge. Both the respectively determined state of charge, as well as the respectively determined current accuracy is given for all three of said sub-process in percent, which was converted to respective arithmetic units respectively. The corresponding arithmetic units are assigned to the function blocks and carry function block 10 the references 13 and 14 , for functional block 30 the references 33 and 34 and for functional block 20 the references 23 and 24 ,

Zur Ermittlung der Genauigkeit sind jedem der drei Funktionsblöcke 10, 20, 30, die hardwaretechnische Messungenauigkeiten von Strom, Spannung und Temperatur bekannt und der Ladezustand wird jeweils auch für die maximalen Messungenauigkeiten bestimmt. Dadurch kann jeweils die Genauigkeit der einzelnen Teil-Verfahren bzw. Funktionsblöcke ermittelt werden. Jedem der drei Funktionsblöcke werden zudem zur Durchführung der jeweiligen Bestimmung entsprechende Eingaben gegeben. So bspw. erhält Funktionsblock 10 zur Ladebestimmung über Ladungszählung den Batteriestrom, wie durch Pfeil 15 kenntlich gemacht, als Eingabe. Entsprechend werden Funktionsblöcke 20 und 30, gekennzeichnet durch jeweilige Eingabepfeile, über den Batteriestrom, die Batteriespannung und die Batterietemperatur informiert. Funktionsblock 20 wird durch Eingabepfeil 25 bzgl. Strom, durch Eingabepfeil 26 bzgl. Spannung und durch Eingabepfeil 27 bzgl. Temperatur gespeist. Funktionsblock 30 wird entsprechend über Eingabepfeile 35, 36 und 37 bzgl. Strom, Spannung und Temperatur gespeist.To determine the accuracy are each of the three function blocks 10 . 20 . 30 , the hardware measurement inaccuracies of current, voltage and temperature known and the state of charge is also each determined for the maximum measurement inaccuracies. As a result, the accuracy of the individual partial methods or function blocks can be determined in each case. Each of the three function blocks are also given inputs for carrying out the respective determination. For example, receives function block 10 to determine the charge via charge counting the battery current, as indicated by arrow 15 indicated as input. Accordingly, function blocks become 20 and 30 , indicated by respective input arrows, informs about the battery current, the battery voltage and the battery temperature. function block 20 is by input arrow 25 regarding current, by input arrow 26 in terms of voltage and by input arrow 27 regarding temperature fed. function block 30 is accordingly via input arrows 35 . 36 and 37 regarding current, voltage and temperature fed.

Zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit werden vorzugsweise Methoden verwendet, die eine regelmäßige Kalibrierung der Ladungszählung ausführen und die Messungenauigkeiten der verwendeten Hardware über längere Betriebszeiten ermitteln, und Korrekturrechnungen anzustoßen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden spezifische Ladezustände der zu prüfenden Batterie erkannt und ggf. spezifische die jeweilige Genauigkeit der einzelnen Bestimmungen unterstützende Funktionen ausgeführt. Dies sind bspw.:

  • 1. Erkennung einer vollständig/fast vollständig aufgeladenen Batterie
  • 2. Erkennung einer vollständig/fast vollständig entladenen Batterie
  • 3. Erkennung von technisch unmöglichen Fehlerbereichen, wie bspw. einen Ladezustand aufgrund von Ladungszählung von 90% ± 20%.
  • 4. Einlernen von Ungenauigkeiten in der Strommessung im aktiven Betrieb
  • 5. Einlernen von Ungenauigkeiten in der Strommessung in Ruhephasen (Ruhestrom)
  • 6. Korrektur der Strommessung anhand ermittelter Korrekturfaktoren
To further improve the accuracy, methods are preferably used which carry out a regular calibration of the charge count and determine the measurement inaccuracies of the hardware used over a longer period of operation, and initiate correction calculations. According to the method of the invention, specific states of charge of the battery to be tested are detected and, if appropriate, specific functions supporting the respective accuracy of the individual determinations are carried out. These are for example:
  • 1. Detection of a fully / almost fully charged battery
  • 2. Detection of a completely / almost completely discharged battery
  • 3. Detection of technically impossible fault areas, such as a state of charge due to charge count of 90% ± 20%.
  • 4. Teach inaccuracies in the current measurement during active operation
  • 5. Teaching inaccuracies in the current measurement in phases of rest (quiescent current)
  • 6. Correction of the current measurement on the basis of determined correction factors

Funktionsblock 60, welcher als Eingang den eingespeisten Batteriestrom Ibatt hat, führt entsprechende Korrekturrechnungen durch. Werden dabei über längere Betriebszeiten hinweg Messungenauigkeiten entdeckt und Korrekturfaktoren ermittelt, werden diese hier auf den gemessenen Strom aufaddiert, was durch ”to Ibatt” kenntlich gemacht ist. Ähnliche Korrekturrechnungen können für Spannung und Temperatur durchgeführt werden, was für die Batteriespannung Ubatt oberhalb von Funktionsblock 60 und für die Batterietemperatur Tbatt unterhalb von Funktionsblock 60 schematisch dargestellt ist.function block 60 , which has as an input the supplied battery current Ibatt, performs appropriate correction calculations. If measurement inaccuracies are discovered and correction factors are determined over longer operating times, they are added to the measured current, which is indicated by "to Ibatt". Similar correction calculations can be made for voltage and temperature, indicating the battery voltage Ubatt above function block 60 and for the battery temperature Tbatt below function block 60 is shown schematically.

Zur Berechnung des tatsächlichen Ladezustands wird für jede der drei Bestimmungen stets die aktuelle Genauigkeit ermittelt, in der jeweils die hardwaretechnischen Messungenauigkeiten von Strom, Spannung und Temperatur berücksichtigt werden und der Ladezustand bei jeder Bestimmung auch für diese maximalen Messungenauigkeiten bestimmt wird. Zusätzlich wird für jede Bestimmung auch die Ungenauigkeit der jeweiligen Bestimmung selbst berücksichtigt. Eine aktuelle Ungenauigkeit jeder Bestimmung (IDT, LOV und OCV), abgekürzt mit Acc (inaccuracy), entscheidet darüber, wie stark der ermittelte Ladezustand in die Gewichtung der Bestimmungen mit einfließt. Da eine Bestimmung mit kleinen Ungenauigkeiten stärker gewichtet werden soll, wird der Kehrwert berechnet und anschließend quadriert, um Bestimmungen mit großer Ungenauigkeit noch geringer zu gewichten. Dies kann bspw. nach folgender Formel berechnet werden:

Figure 00150001
To calculate the actual state of charge, the current accuracy is always determined for each of the three determinations, in each of which the hardware technical measurement inaccuracies of current, voltage and temperature are taken into account and the state of charge for each determination is also determined for these maximum measurement inaccuracies. In addition, the inaccuracy of the respective determination itself is taken into account for each determination. A current inaccuracy of each determination (IDT, LOV and OCV), abbreviated Acc (inaccuracy), determines how much the determined state of charge is included in the weighting of the determinations. Since a determination with small imperfections is to be weighted more heavily, the reciprocal is calculated and then squared to weight determinations with great inaccuracy even less. This can be calculated, for example, according to the following formula:
Figure 00150001

Dabei werden die einzelnen Bestimmungen durch V1, V2 und V3 repräsentiert, die jeweilig aktuelle Ungenauigkeit entsprechend als AccV1, AccV2 bzw. AccV3 bezeichnet und der Wichtungsvektor eines jeweiligen Verfahrens bzw. einer jeweiligen Bestimmung wird mit wV1, wV2 bzw. wV3 gekennzeichnet.In this case, the individual determinations are represented by V1, V2 and V3, which respectively denote the current inaccuracy as Acc V1 , Acc V2 and Acc V3 and the weighting vector of a respective method or a respective determination is denoted by w V1 , w V2 or w V3 marked.

Anschließend werden die ermittelten Ladezustände jeder Bestimmung unter Berücksichtigung der jeweiligen Gewichtungen zusammengeführt (entsprechend einem gewichteten Mittelwert). Dies kann wie folgt zusammengefasst werden: SoC = wIDT·SoCIDT + wLOV·SoCLOV + wOCV·SoCOCV (2) Subsequently, the determined states of charge of each determination are combined taking into account the respective weightings (corresponding to a weighted average value). This can be summarized as follows: SoC = w IDT · SoC IDT + w LOV · SoC LOV + w OCV · SoC OCV (2)

Da bei einer Rekalibrierung der Ladungszählung (IDT) oder bei Aktivierung einer Bestimmung (bspw. Ruhespannungsmessung in Ruhephasen) Sprünge in der Ladezustandsermittlung auftreten können, ein entsprechendes Energiemanagement aber auf einen kontinuierlichen Ladezustandsverlauf angewiesen ist, wird der ermittelte Ladezustand vorzugsweise über einen Filter, bspw. ein sogenanntes PT1-Glied (Tiefpassfilter) geglättet. Dabei soll das Signal nicht verstärkt werden. Eine Zeitkonstante wurde bspw. experimentell so ermittelt, dass das Signal ausreichend langsam (glättend) auf Ladezustandssprünge reagiert, aber dennoch schnell genug, um die Dynamik in der Ladezustandsermittlung nicht zu stark zu dämpfen.Since in a recalibration of the charge count (IDT) or activation of a determination (eg resting voltage measurement in phases of rest) jumps in the charge state determination may occur, a corresponding energy management but relies on a continuous state of charge state, the determined state of charge is preferably via a filter, eg. a so-called PT 1 element (low-pass filter) smoothed. The signal should not be amplified. A time constant became experimental, for example determines that the signal responds sufficiently slowly (smoothing) to state of charge jumps, but still fast enough so as not to dampen the dynamics in the state of charge determination too much.

Die Ausgabe eines tatsächlichen Ladezustands erfolgt jedoch nur, wenn dessen Genauigkeit auch einen verlässlichen Rückschluss auf die zu prüfende Batterie ermöglicht. Wie bereits eingangs erwähnt, besitzt das Verfahren gerade während eines erstmaligen Anschlusses einer entsprechenden Batteriesensorik oder nach einem Reset keinerlei Kenntnis über den Ladezustand der jeweiligen Batterie und muss sich im Betrieb zuerst justieren. In dieser sogenannten Initialisierungsphase wird ein die Initialisierungsphase kennzeichnender konstanter Wert ausgegeben. Es wird bspw. konstant der Wert ”127”, was einer Byte-Grenze entspricht, gesendet. Funktionen im entsprechenden Energiemanagement, die auf den Ladezustand der Batterie angewiesen sind, können so definiert auf diese Initialisierungsphase reagieren. Derartige Funktionen sind bspw. Start/Stopp Veto.However, the actual state of charge is only output if its accuracy also enables a reliable conclusion to be drawn about the battery to be tested. As already mentioned, the method does not have any knowledge about the state of charge of the respective battery, especially during a first connection of a corresponding battery sensor or after a reset, and must first be adjusted during operation. In this so-called initialization phase, a constant value characterizing the initialization phase is output. For example, the value "127", which corresponds to a byte limit, is transmitted constantly. Functions in the corresponding energy management, which depend on the state of charge of the battery, can react in a defined manner to this initialization phase. Such functions are, for example, start / stop veto.

Block 10 integriert, wie durch Pfeil 15 angedeutet, den fließenden Batteriestrom und ermittelt so unter Berücksichtigung coulombscher Effizienz der angeschlossenen Batterie, bspw. der LiFePO4-Zellen, die in der Batterie enthaltene Ladung. Unter Kenntnis der Batteriekapazität kann nun der Ladezustand berechnet werden. Dabei sind Sättigungsgrenzen definitionsgemäß auf 0 und 100 zu setzen. Block 10 kann jederzeit auf einen neuen Ausgangspunkt gesetzt werden, bspw. bei einer Rekalibrierung. Parallel dazu werden auch messbereichsabhängige, maximale positive und negative Messfehler integriert, um zu jedem Zeitpunkt eine Aussage über den Bereich treffen zu können, in dem sich der Ladezustand unter Berücksichtigung der Messfehler tatsächlich befinden kann (Genauigkeitsbewertung).block 10 integrated, as by arrow 15 indicated, the flowing battery current and determined taking into account coulombscher efficiency of the connected battery, eg. The LiFePO 4 cells, the charge contained in the battery. Knowing the battery capacity, the state of charge can now be calculated. By definition, saturation limits are set to 0 and 100 by definition. block 10 can be set to a new starting point at any time, for example during a recalibration. Parallel to this, measuring range-dependent, maximum positive and negative measuring errors are also integrated in order to be able to make a statement about the range in which the state of charge can actually be taking into account the measuring errors (accuracy evaluation).

Block 60 reagiert auf technisch unmögliche Fehlerbereiche. Ermittelt die Ladungszählung einen Ladezustand von 100%, es folgt jedoch bei weiterhin positivem Ladestrom nicht innerhalb einer definierten Zeitspanne ein Signal ”Batterie VOLL”, läuft die Ladungszählung offensichtlich dem eigentlichen Ladezustand voraus. Der Ladezustand wird um einen definierten Prozentsatz tiefer neu angesetzt, ebenso die Genauigkeit der Ladungszählung. Da der Ladezustand bereits 100% erreicht hat, bevor die Batterie tatsächlich vollständig aufgeladen wurde, liegt der tatsächliche Ladezustand offenbar nicht im positiven Fehlerbereich. Daher wird der positive Fehler komplett eliminiert, der negative Fehler wird durch zwei geteilt und als neuer positiver und negativer Fehler angesetzt. Damit wird der reale Ladezustand durch die Stromintegration eingekreist. Eine derartige Justierungsmethode kann bei weiterhin positivem Ladestrom mehrmals durchgeführt werden, so dass der reale Ladezustand immer weiter eingekreist wird und die Genauigkeit immer besser und die Stromintegration wieder stärker gewichtet wird.block 60 responds to technically impossible error areas. If the charge count determines a charge state of 100%, but it does not follow a signal "battery FULL" within a defined period of time if the charge current continues to be positive, the charge count obviously precedes the actual charge state. The state of charge is reset by a defined percentage lower, as well as the accuracy of the charge count. Since the state of charge has already reached 100% before the battery has actually been fully charged, the actual state of charge is evidently not in the positive error range. Therefore, the positive error is completely eliminated, the negative error is divided by two and set as a new positive and negative error. Thus, the real state of charge is circled by the current integration. Such an adjustment method can be carried out several times while the charging current is still positive, so that the real state of charge is always encircled further and the accuracy is better and the current integration is weighted more heavily.

Weiterhin können mit der genannten Justierungsmethode auch Rückschlüsse auf Ungenauigkeiten in der Strommessung gezogen werden. Tritt das oben beschriebene Ereignis zu einer definierten Anzahl auf, die Ladungszählung läuft im eigentlichen Batterieladezustand also mehrere Male voraus, und die Stromintegration befindet sich nicht in der Initialisierungsphase, der Ladezustand ist verlässlich, liegt hier aller Wahrscheinlichkeit nach ein tendenziell positiver Messfehler der zugrundeliegenden Batteriesensorik vor. Daher wird bspw. ein Strom-Korrekturfaktor von bspw. –5% der Strommessbereiche eingeführt. Das bedeutet beispielsweise, dass im Messbereich bis 30 A, in dem die Ungenauigkeit bei ±1%, also ±300 mA liegt, ein Korrekturfaktor von –15 mA eingeführt wird. Tritt das beschriebene Ereignis weiterhin auf, wird dieser Korrekturfaktor weiter erhöht. Dieselbe Justierungsmethode kann analog angewendet werden bei einem Ladezustand von 0%, aber fehlendem Signal ”Batterie LEER”. Dann werden der Ladezustand sowie dessen Genauigkeit ebenfalls neu angesetzt und es wird ein Korrekturfaktor von bspw. +5% der Messbereiche eingeführt.Furthermore, conclusions about inaccuracies in the current measurement can also be drawn with the aforementioned adjustment method. If the above-described event occurs to a defined number, the charge count runs several times in the actual battery state of charge, and the current integration is not in the initialization phase, the state of charge is reliable, there is in all probability a tendency for the underlying battery sensor to have a positive measurement error , Therefore, for example, a current correction factor of, for example, -5% of the current measuring ranges is introduced. This means, for example, that in the measuring range up to 30 A, where the inaccuracy is ± 1%, ie ± 300 mA, a correction factor of -15 mA is introduced. If the event described continues to occur, this correction factor is further increased. The same adjustment method can be applied analogously with a charge state of 0%, but missing signal "Battery EMPTY". Then, the state of charge and its accuracy are also recalculated and it is introduced a correction factor of, for example. + 5% of the measuring ranges.

Block 20 ermittelt den Ladezustand der zugrundeliegenden Starterbatterie in Ruhephasen über die im Labor ermittelten Kennlinien. Derartige Kennlinien können bspw. in zweidimensionalen Look-Up-Tables der Gleichung SoC = f(U, T) hinterlegt sein. Wie bei der zuvor beschriebenen Ladungszählung (IDT), wird auch bei der Ruhespannungsmessung (OCV) der Ladezustand nicht nur für die gemessene Temperatur und Spannung ermittelt, sondern auch für die jeweils maximalen positiven und negativen Messungenauigkeiten. Zusätzlich wird auch die Messungenauigkeit der Ladezustandsbestimmung über die Ruhespannung selbst aufaddiert. Angestoßen wird das Ruhespannungsverfahren, sobald für eine definierte Zeit alle Bedingungen zur Erkennung einer Ruhephase ohne Unterbrechung vorliegen. Dies wird in der Regel indiziert durch ”Motor aus”, ”Klemme aus” und ”der fließende Strom ist kleiner als der Fahrzeug-Ruhestrom plus/minus die Messungenauigkeit der verwendeten Sensorik”. Nach einem Stromanstieg wird das Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands über die Ruhespannung deaktiviert. Konnte bei der Ladezustandsbestimmung über die Ruhespannung ein Ladezustand mit höherer Genauigkeit als der bei der Ladungszählung bestimmt werden, erfolgt eine Rekalibrierung.block 20 determines the state of charge of the underlying starter battery during rest periods via the characteristic curves determined in the laboratory. Such characteristic curves can be stored, for example, in two-dimensional look-up tables of the equation SoC = f (U, T). As with the previously described charge count (IDT), the state of charge is determined not only for the measured temperature and voltage, but also for the maximum positive and negative measurement inaccuracies, even in the case of open-circuit voltage measurement (OCV). In addition, the measurement inaccuracy of the state of charge determination via the quiescent voltage itself is added up. The quiescent voltage procedure is triggered as soon as all conditions for the detection of a rest phase without interruption are present for a defined time. This is usually indicated by "motor off", "terminal off" and "the flowing current is less than the vehicle quiescent current plus / minus the measurement inaccuracy of the sensors used". After a current increase, the method for determining the state of charge via the rest voltage is deactivated. If a state of charge with higher accuracy than that in the charge count could be determined during the charging state determination via the rest voltage, recalibration takes place.

Block 30 ermittelt den Ladezustand der Starterbatterie während Belastungsphasen über die im Labor ermittelten Lastkennlinien. Diese Lastkennlinien sind bspw. in dreidimensionalen Look-up-Tables der Gleichung SoC = f(U, I, T) hinterlegt. Auch bei diesem Verfahren wird der Ladezustand nicht nur für die gemessenen Werte von Strom, Spannung und Temperatur ermittelt, sondern auch für die jeweils maximalen positiven und negativen Messungenauigkeiten, unter Berücksichtigung der Messungenauigkeit der Ladezustandsbestimmung über Lastkennlinien selbst. Liegt der ermittelte Ladezustand außerhalb des Genauigkeitsbereichs der Stromintegration, der als Referenz dient, wird die Ungenauigkeit des LOV-Verfahrens entsprechend erhöht und dessen Gewichtung damit verringert. Das LOV-Verfahren kommt zur Anwendung, wenn ein negativer Laststrom vorliegt und alle Bedingungen zur Ausführung des LOV-Verfahrens erfüllt sind. Diese sind bspw.:

  • 1. Der Laststrom befindet sich in einem definierten Bereich, wo bei dieser Bereich ist durch die Messungen im Labor gestützt wird.
  • 2. Die Zell- bzw. Batterietemperatur liegt in einem Bereich, der eine eindeutige Aussage ermöglicht. Da eine LiFePO4-Batterie nur für Außentemperaturen über 0°C zugelassen ist, wird in diesem Fall diese Bedingung praktisch nicht verletzt.
  • 3. Alle Bedingungen sind für eine definierte Zeit erfüllt, da eine zuverlässige Bestimmung nach sehr kurzer Belastung noch nicht möglich ist.
block 30 determines the state of charge of the starter battery during load phases via the load characteristics determined in the laboratory. These load characteristics are stored, for example, in three-dimensional look-up tables of the equation SoC = f (U, I, T). Also in this method, the state of charge is determined not only for the measured values of current, voltage and temperature, but also for the respective maximum positive and negative measurement inaccuracies, taking into account the inaccuracy of the state of charge determination via load characteristics itself. If the determined state of charge outside the accuracy range of Current integration, which serves as a reference, increases the inaccuracy of the LOV method accordingly and reduces its weighting. The LOV procedure is used when there is a negative load current and all conditions for performing the LOV procedure are met. These are for example:
  • 1. The load current is located in a defined area where at this area is supported by the measurements in the laboratory.
  • 2. The cell or battery temperature is in a range that allows a clear statement. Since a LiFePO 4 battery is only approved for outside temperatures above 0 ° C, this condition is practically not violated in this case.
  • 3. All conditions are met for a defined time, as a reliable determination after a very short load is not yet possible.

Ist eine Bestimmung des Ladezustands über die Lastspannungskennlinien nicht mehr möglich, weil die obigen Bedingungen nicht mehr erfüllt sind, beginnt das LOV-Verfahren, ausgehend vom letzten ermittelten Ladezustandswert, ebenfalls mit der Stromintegration, um den letzten ermittelten Ladezustand dennoch weiterzuführen.If a determination of the state of charge via the load voltage characteristics is no longer possible because the above conditions are no longer met, the LOV method, starting from the last determined state of charge value, likewise begins with the current integration in order to continue the last determined state of charge.

Ist die Ladezustandsbestimmung des Stromintegrationsverfahrens zu ungenau und es liegt auch keine Ruhespannungsphase zur Anwendung des OCV-Verfahrens vor, dient das LOV-Verfahren als letzte Quelle für einen Rückschluss auf den Ladezustand. Wird schließlich auch dieses Verfahren zu ungenau, erfolgt die Ausgabe von ”127” und es wird so mitgeteilt, dass momentan keine verlässliche Ladezustandsbestimmung möglich ist. Dieser Fall tritt aufgrund der regelmäßigen Rekalibrierungsmethoden jedoch praktisch nicht auf.If the charge state determination of the current integration method is too inaccurate and there is no quiescent voltage phase for the application of the OCV method, the LOV method serves as the last source for a conclusion as to the state of charge. Finally, if this method too imprecise, the output of "127" and it is communicated so that currently no reliable state of charge determination is possible. However, this case is virtually non-existent due to the regular recalibration methods.

Für eine regelmäßige Rekalibrierung der Ladungszählung und um Messungenauigkeiten der verwendeten Hardware über längere Betriebszeiten hinweg zu ermitteln, wird eine vollständig aufgeladene bzw. vollständig entladene Starterbatterie durch das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren erkannt. Zur Erkennung einer vollen Batterie wird bspw. der für Lithium-Eisenphosphat-Batterien typische, steile Spannungsanstieg bei fast vollgeladener Batterie genutzt. Werden alle Bedingungen zur Erkennung einer vollen Batterie erfüllt, wird eine Rekalibrierung der Ladungszählung ausgeführt, der Ladezustand wird neu festgelegt. Die Bedingungen zur Erkennung einer vollen Batterie sind bspw. wie folgt:

  • 1. Die Einzelzellspannung steigt auf über einen vorgebbaren Wert.
  • 2. Der Ladestrom fällt unter ein Zehntel der Nennkapazität
  • 3. Der Spannungsanstieg ist nicht durch einen erhöhten Innenwiderstand, verursacht durch Alterung und/oder zu tiefer Zelltemperatur, verursacht.
  • 4. Eine Rekalibrierung würde die Ladezustandsgenauigkeit verbessern.
  • 5. Alle Bedingungen sind für eine definierte Zeit erfüllt.
For a regular recalibration of the charge count and to determine measurement inaccuracies of the hardware used over longer periods of operation, a fully charged or completely discharged starter battery is detected by the method provided according to the invention. To recognize a full battery, for example, the typical for lithium-iron phosphate batteries, steep voltage rise is almost fully charged battery used. If all conditions for the detection of a full battery are met, a recalibration of the charge count is performed, the charge state is redefined. The conditions for detecting a full battery are, for example, as follows:
  • 1. The single cell voltage rises above a predetermined value.
  • 2. The charging current falls below one-tenth of the rated capacity
  • 3. The voltage increase is not caused by an increased internal resistance, caused by aging and / or too low cell temperature.
  • 4. A recalibration would improve the state of charge accuracy.
  • 5. All conditions are fulfilled for a defined time.

Zur Erkennung einer leeren Batterie wird bspw. bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien der für Lithium-Eisenphosphat-Batterien typische, steile Spannungsabfall bei fast vollständig entladener Batterie genutzt. Auch hier wird bei Erfüllung aller Bedingungen zur Erkennung einer leeren Batterie eine Rekalibrierung der Ladungszählung ausgeführt, der Ladezustand wird auf 2% ± 2% neu festgelegt. Die betroffenen Bedingungen sind bspw. wie folgt:

  • 1. Die Einzelzellspannung fällt auf unter eine vorgebbaren Wert.
  • 2. Eine Rekalibrierung würde die Ladezustandsgenauigkeit verbessern.
  • 3. Diese Bedingung ist für eine definierte Zeit erfüllt.
For example, in the case of lithium iron phosphate batteries, the steep voltage drop typical of lithium iron phosphate batteries is used to detect an empty battery when the battery is almost completely discharged. Again, when all conditions for detecting an empty battery are met, recalibration of the charge count is performed, the charge state is reset to 2% ± 2%. The affected conditions are, for example, as follows:
  • 1. The single cell voltage drops below a predetermined value.
  • 2. A recalibration would improve the state of charge accuracy.
  • 3. This condition is fulfilled for a defined time.

Auch das Auftreten dieser Ereignisse wird über die gesamte Betriebszeit, seit einem letzten Reset der Batteriesensorik bzw. einer Erstinbetriebnahme der entsprechenden Batterie, hinweg gezählt. Ab einer definierten Anzahl des Auftretens dieser Ereignisse werden tendenziell positive oder negative Messfehler der zugrundeliegenden Batteriesensorik durch Stromkorrekturfaktoren ausgeglichen. Läuft die Stromintegration mehrmals dem eigentlichen Ladezustand hinterher, wird ein Stromkorrekturfaktor von bspw. +2% der Strommessbereiche eingeführt. Tritt das beschriebene Ereignis weiterhin auf, wird dieser Korrekturfaktor weiter erhöht. Analog wird bei „Batterie LEER” verfahren.The occurrence of these events is also counted over the entire operating time since a last reset of the battery sensor or a first start-up of the corresponding battery. From a defined number of occurrences of these events, positive or negative measurement errors of the underlying battery sensors tend to be compensated by current correction factors. If the current integration runs several times after the actual state of charge, a current correction factor of, for example, + 2% of the current measuring ranges is introduced. If the event described continues to occur, this correction factor is further increased. The same procedure is used for "battery EMPTY".

Es ist möglich, anhand des für Lithium-Eisenphosphat-Batterien typischen, steilen Spannungsverlaufs bei fast vollgeladener Batterie auch eine fast vollständig aufgeladene Batterie zu erkennen. Motivation dafür ist die abgesenkte Generatorspannung bei aktiver Bordnetzrekuperation. Ist diese aktiv, kann die Starterbatterie aufgrund der niedrigen Spannung nicht vollständig aufgeladen werden. Um dennoch eine Rekalibrierung zu ermöglichen, wird unter bestimmten Bedingungen eine fast vollständig aufgeladene Batterie erkannt und so eine Rekalibrierung des Ladungszählers bzw. der Stromintegration ausgeführt, der Ladezustand wird bspw. auf 94% ± 4% neu festgelegt. Die o. g. Bestimmungen sind bspw. wie folgt:

  • 1. Die Einzelzellspannung steigt auf einen ersten definierte Wert.
  • 2. Die Einzelzellspannung steigt nicht über einen zweiten definierten Wert.
  • 3. Der Ladestrom fällt unter die Nennkapazität.
  • 4. Der Spannungsanstieg ist nicht durch einen erhöhten Innenwiderstand, verursacht durch Alterung und/oder zu tiefer Zelltemperatur, verursacht.
  • 5. Eine Rekalibrierung würde die Ladezustandsgenauigkeit verbessern.
  • 6. Alle Bedingungen sind für eine definierte Zeit erfüllt.
It is possible to detect an almost fully charged battery using the steep voltage waveform typical of lithium iron phosphate batteries when the battery is almost fully charged. The motivation for this is the reduced generator voltage with active on-board recuperation. If this is active, the starter battery can not be fully charged due to the low voltage. In order nevertheless to allow a recalibration, under certain conditions, an almost fully charged battery is detected and carried out as a recalibration of the charge meter or the current integration, the charge state is, for example. Redefined at 94% ± 4%. The above provisions are, for example, as follows:
  • 1. The single-cell voltage rises to a first defined value.
  • 2. The single-cell voltage does not rise above a second defined value.
  • 3. The charging current falls below the rated capacity.
  • 4. The voltage increase is not caused by an increased internal resistance, caused by aging and / or too low cell temperature.
  • 5. A recalibration would improve the state of charge accuracy.
  • 6. All conditions are fulfilled for a defined time.

Außerdem ist es möglich, eine fast vollständig entladene Batterie zu erkennen. Da Batterien in Lithium-Eisenphosphat-Technik nicht vollständig entladen werden dürfen, da eine vorzeitige Alterung und Verschlechterung der Leistungsfähigkeit die Folge wäre, sollte das Ereignis ”Batterie Leer” bei sachgemäßer Verwendung der Batterie nicht auftreten. Um dennoch eine Rekalibrierung bei allmählich leer werdender Batterie zu ermöglichen, wird unter folgenden Bedingungen auch eine fast entladene Batterie erkannt und so eine Rekalibrierung des Ladungszählers ausgeführt, der Ladezustand wird bspw. auf 6% ± 4% neu festgelegt. Die Bedingungen sind bspw. wie folgt:

  • 1. Die Einzelzellspannung fällt unter einen vorgebbaren Wert.
  • 2. Eine Rekalibrierung würde die Ladezustandsgenauigkeit verbessern.
  • 3. Diese Bedingung ist für eine definierte Zeit erfüllt.
In addition, it is possible to detect an almost completely discharged battery. Lithium-iron phosphate batteries should not be fully discharged, as premature aging and deterioration of performance may result, and the battery-empty event should not occur if the battery is used properly. Nevertheless, in order to enable a recalibration when the battery is gradually becoming depleted, an almost discharged battery is detected under the following conditions and a recalibration of the charge counter is carried out. The charge state is, for example, reset to 6% ± 4%. The conditions are, for example, as follows:
  • 1. The single cell voltage falls below a predetermined value.
  • 2. A recalibration would improve the state of charge accuracy.
  • 3. This condition is fulfilled for a defined time.

Auch bei Erkennung einer fast vollgeladenen bzw. entladenen Batterie werden tendenziell positive oder negative Messfehler der zugrundeliegenden Batteriesensorik durch Stromkorrekturfaktoren ausgeglichen.Even when a nearly fully charged or discharged battery is detected, positive or negative measurement errors of the underlying battery sensors tend to be compensated by current correction factors.

Claims (10)

Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustands einer Batterie mittels einer Kombination aus Integration von der Batterie zu- und abgeführtem Strom, Ladezustandsbestimmung der Batterie über eine batteriespezifische Ruhespannung und Ladezustandsbestimmung der Batterie über batteriespezifische Lastkennlinien, wobei jeweilige Ergebnisse der Stromintegration und der Ladezustandsbestimmungen zusammengeführt werden und daraus eine Aussage über den tatsächlichen Ladezustand der Batterie abgeleitet wird.A method for determining a state of charge of a battery by means of a combination of integration of the battery and discharged power, state of charge of the battery via a battery-specific rest voltage and state of charge of the battery via battery-specific load characteristics, where respective results of the current integration and the state of charge determinations are merged and therefrom a statement is derived from the actual state of charge of the battery. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die jeweiligen Ergebnisse gewichtet werden.The method of claim 1, wherein the respective results are weighted. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die jeweiligen Ergebnisse in Abhängigkeit der jeweiligen aktuellen Genauigkeit der Stromintegration und der jeweiligen Ladezustandsbestimmungen gewichtet werden.The method of claim 2, wherein the respective results are weighted depending on the respective current accuracy of the current integration and the respective state of charge determinations. Verfahren nach Anspruch 3, wobei für mindestens eine der Bestimmungen, Stromintegration, Ladezustandsbestimmung über Ruhespannung und Ladezustandsbestimmung über Lastkennlinien, die entsprechende aktuelle Genauigkeit bestimmt wird, indem in Kenntnis von Messungenauigkeiten von Strom, Spannung und Temperatur, ein Ladezustand für diese Messungenauigkeiten jeweils bestimmt und davon die entsprechende aktuelle Genauigkeit abgeleitet wird.The method of claim 3, wherein for at least one of the determinations of current integration, steady state charge state, and load state determination via load characteristics, the current accuracy is determined by knowing a measurement inaccuracy of current, voltage, and temperature, and determining a state of charge for each of these inaccuracies the corresponding current accuracy is derived. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die jeweilige aktuelle Genauigkeit auch die Genauigkeit der jeweiligen Bestimmung selbst umfasst.The method of claim 3 or 4, wherein the respective current accuracy also includes the accuracy of the respective determination itself. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Ladezustand einer auf Lithium-Technologie basierenden Batterie, insbesondere einer auf Lithium-Technologie basierenden KFZ-Starterbatterie ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the state of charge of a battery based on lithium technology, in particular of a lithium-based motor vehicle starter battery is determined. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei bei und/oder nach Zusammenführen der jeweiligen Ergebnisse der Stromintegration und der Ladezustandsbestimmungen mittels eines Filters ein Glättungsverfahren durchgeführt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein at and / or after merging the respective results of the current integration and the state of charge determinations by means of a filter, a smoothing process is performed. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem vorbestimmte Batterie-Kennlinien der Aussage über den tatsächlichen Ladezustand der Batterie zu Grunde gelegt werden.Method according to one of the preceding claims, in which predetermined battery characteristics are based on the statement about the actual state of charge of the battery. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem während einer Initialisierungsphase des Verfahrens als Aussage über den tatsächlichen Ladezustand der Batterie ein diese Initialisierungsphase kennzeichnender konstanter Wert ausgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, in which a constant value characterizing this initialization phase is output during an initialization phase of the method as a statement about the actual state of charge of the battery. Batteriesensor, der dazu konfiguriert ist, bei einer angeschlossenen Batterie deren Ladezustand mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.A battery sensor configured to perform a state of charge of a connected battery by a method according to any one of claims 1 to 9.
DE102010017504A 2010-06-22 2010-06-22 Method for determining charging condition of e.g. lithium iron phosphate battery utilized as starter battery in motor car, involves combining results of processes such that information about actual charging conditions of battery is derived Ceased DE102010017504A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010017504A DE102010017504A1 (en) 2010-06-22 2010-06-22 Method for determining charging condition of e.g. lithium iron phosphate battery utilized as starter battery in motor car, involves combining results of processes such that information about actual charging conditions of battery is derived

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010017504A DE102010017504A1 (en) 2010-06-22 2010-06-22 Method for determining charging condition of e.g. lithium iron phosphate battery utilized as starter battery in motor car, involves combining results of processes such that information about actual charging conditions of battery is derived

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010017504A1 true DE102010017504A1 (en) 2011-12-22

Family

ID=45090997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010017504A Ceased DE102010017504A1 (en) 2010-06-22 2010-06-22 Method for determining charging condition of e.g. lithium iron phosphate battery utilized as starter battery in motor car, involves combining results of processes such that information about actual charging conditions of battery is derived

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010017504A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014210592A1 (en) 2014-06-04 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Battery system for a motor vehicle, in particular with a start / stop function
EP2956784A4 (en) * 2013-02-13 2016-10-26 Exide Technologies Method for determining a state of charge and remaining operation life of a battery
US9676288B2 (en) 2015-03-20 2017-06-13 Ford Global Technologies, Llc Battery open-circuit voltage measurement using reverse current pulse
US10449870B2 (en) 2015-03-20 2019-10-22 Ford Global Technologies, Llc Battery charge strategy using discharge cycle
DE102021115791A1 (en) 2021-06-18 2022-12-22 Audi Aktiengesellschaft Method for determining a state of charge, measuring device and motor vehicle
DE102021117074A1 (en) 2021-07-02 2023-01-05 Audi Aktiengesellschaft Control device and method for adjusting a capacity value of a battery

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3910868A1 (en) * 1989-04-04 1990-12-13 Jungheinrich Kg METHOD FOR DETERMINING THE RELEVANT CHARGING STATE OF A LEAD BATTERY AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
DE102006060521A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Daimler Ag Motor vehicle components are monitored on board, for ageing and wear, with a communications network between the components and an on-board computer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3910868A1 (en) * 1989-04-04 1990-12-13 Jungheinrich Kg METHOD FOR DETERMINING THE RELEVANT CHARGING STATE OF A LEAD BATTERY AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
DE102006060521A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Daimler Ag Motor vehicle components are monitored on board, for ageing and wear, with a communications network between the components and an on-board computer

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Max Jung u. Simon Schwunk: "Ladezustandsbestimmung bei Lithium-Ionen-Batterien - Wie gut sind derzeit am Markt verfügbare Halbleiterbausteine wirklich?", 17. DESIGN & ELEKTRONIK-Entwicklerforum Batterien, Ladekonzepte & Stromversorgungsdesign, Vortrag am 24. Februar 2010, Hochschule München *
Max Jung u. Simon Schwunk: "Ladezustandsbestimmung bei Lithium-Ionen-Batterien – Wie gut sind derzeit am Markt verfügbare Halbleiterbausteine wirklich?", 17. DESIGN & ELEKTRONIK-Entwicklerforum Batterien, Ladekonzepte & Stromversorgungsdesign, Vortrag am 24. Februar 2010, Hochschule München

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2956784A4 (en) * 2013-02-13 2016-10-26 Exide Technologies Method for determining a state of charge and remaining operation life of a battery
US10031185B2 (en) 2013-02-13 2018-07-24 Exide Technologies Method for determining a state of charge and remaining operation life of a battery
DE102014210592A1 (en) 2014-06-04 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Battery system for a motor vehicle, in particular with a start / stop function
US9676288B2 (en) 2015-03-20 2017-06-13 Ford Global Technologies, Llc Battery open-circuit voltage measurement using reverse current pulse
US10449870B2 (en) 2015-03-20 2019-10-22 Ford Global Technologies, Llc Battery charge strategy using discharge cycle
DE102021115791A1 (en) 2021-06-18 2022-12-22 Audi Aktiengesellschaft Method for determining a state of charge, measuring device and motor vehicle
DE102021117074A1 (en) 2021-07-02 2023-01-05 Audi Aktiengesellschaft Control device and method for adjusting a capacity value of a battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1505402B1 (en) Method for predicting electric properties of an electrochemical storage-battery
DE102014214010B4 (en) Apparatus for estimating open circuit battery voltage based on transient resistance effects
EP0994362B1 (en) Method for determining the load state and the high current bearing capacity of batteries
DE60020821T2 (en) METHOD FOR CALCULATING THE CAPACITY OF A BATTERY AND DEVICE THEREFOR
EP1150131B1 (en) Method for determining the state of the charge and the capacity of an electric storage battery
DE102014115038B4 (en) Estimation of the battery charge level with automatic correction
EP1308738B1 (en) Procedure for determining the state of charge of accumulators by integration of the current amounts flowing during charge and discharge
DE102005062148B4 (en) Method for determining the operating state of an energy store for electrical energy
EP0188477A1 (en) Device for controlling the charge state of rechargeable batteries.
EP2442125B1 (en) Method and device for monitoring the maximum available capacity of a battery
DE102014210782A1 (en) Detection of imbalance over multiple battery cells, measured by the same voltage sensor
DE102014221547A1 (en) Method for monitoring the state of charge of a battery
DE102005048420A1 (en) Method for detecting the state of charge of a battery and a power supply device
DE102011017113B4 (en) Method for determining state variables of an accumulator
DE102012209660A1 (en) Battery system and associated method for determining the internal resistance of battery cells or battery modules of the battery system
DE102012010486B4 (en) Method and device for determining the actual capacity of a battery
DE102010017504A1 (en) Method for determining charging condition of e.g. lithium iron phosphate battery utilized as starter battery in motor car, involves combining results of processes such that information about actual charging conditions of battery is derived
WO2013104517A1 (en) Method and device for determining a charge state of an electric energy store
DE102019211913A1 (en) Method for determining an aging condition of a battery, control unit and vehicle
WO2010084070A1 (en) Impedance measurement of electrochemical energy stores in vehicles
DE19818443C2 (en) Device for preventing damage to a lithium secondary battery
EP2223132B1 (en) Determining the capacity of electrical energy storage systems
WO2011057846A1 (en) Battery management unit for estimating battery impedance
DE102013206189B4 (en) Determining a state of charge of a rechargeable battery
EP2856189B1 (en) Method and device for determining the actual capacity of a battery

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20111220