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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Bestimmung des Ladestandes einer Batterie sowie eine Bestimmungsvorrichtung für die Bestimmung des Ladestandes einer Batterie.
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Verfahren für die Bestimmung des Ladestandes einer Batterie sowie entsprechende Bestimmungsvorrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Sie werden z. B. bei Fahrzeugbatterien in Fahrzeugen eingesetzt, um den aktuellen Ladestand der Batterie und dem entsprechend den Einsatz von Ladezyklen zu steuern bzw. zu regeln. Bei den bekannten Verfahren wird für die Bestimmung des Ladestandes häufig ein so genanntes OCV-Verfahren (Open-Cell-Voltage) eingesetzt. Dieses benötigt als wesentliche Eingangsgröße die Ruhespannung der Batterie. Die Ruhespannung der Batterie wird an den beiden Polen abgegriffen, wenn sich die Batterie in einem Ruhezustand befindet, also weder geladen, noch entladen wird.
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Bei bekannten Verfahren ist es nachteilhaft, dass diese ausschließlich von außerhalb über den Abgriff der Ruhespannung eine Berechnung bzw. Bestimmung des Ladestandes der Batterie durchführen. Interne Vorgänge, insbesondere elektrochemischer Natur, bleiben dabei unberücksichtigt. Es ist allerdings bekannt, dass bei einer Batterie, welche zwischen zwei Elektrodenplatten Elektrolytflüssigkeit angeordnet hat, Schichten unterschiedlicher Dichte der Elektrolytflüssigkeit entstehen. Dadurch, dass Batteriesäure bzw. Elektrolytsäure verbraucht wird bzw. gebildet wird, je nach dem ob die Batterie geladen oder entladen wird, ändert sich die Dichte der entsprechenden Elektrolytflüssigkeit. Dadurch entstehen Dichte-Verteilungen, die in vertikaler Richtung innerhalb der Batterie bestehen. Diese Dichte-Verteilungen führen zur Bildung von Schichten unterschiedlicher Dichte der Elektrolytflüssigkeit in vertikaler Richtung. Diese unterschiedlichen Schichten führen zu unterschiedlichen realen Kapazitäten bzw. unterschiedlichen lokalen Ladeständen, so dass das Abgreifen der Ruhespannung der gesamten Batterie nicht ausreicht, um in einer geschichteten Batterie eine Aussage über den gesamten Ladezustand zu treffen. Der Ladestand einer geschichteten Batterie wird also durch bekannte Verfahren nur ungenau bzw. realitätsfern wiedergegeben. Bekannte Verfahrensweisen, um eine Schichtung der Elektrolytflüssigkeit zu bestimmen sind bei Fahrzeugbatterien nicht oder nur schwer einsetzbar. Insbesondere die Messung der Dichte auf unterschiedlichen vertikalen Niveaus zwischen den Elektrodenplatten ist bei Fahrzeugbatterien allein aus Kostengründen nicht sinnvoll. Auch die Berechnung mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode (FEM) ist nicht sinnvoll, da hierfür ein hoher Rechenaufwand betrieben werden müsste. Ein solcher hoher Rechenaufwand ist durch Mikroprozessoren, wie sie im Fahrzeug zur Verfügung stehen, nicht bzw. nur unter hohen Kosten leistbar.
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Weiter ist aus der
DE 10 2004 005 478 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von Kerngrößen für elektrische Zustände einer Speicherbatterie und eine Überwachungsvorrichtung hierzu bekannt geworden.
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Schließlich ist aus der
DE 100 21 161 A1 ein Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und der Belastbarkeit eines elektrischen Akkumulators bekannt geworden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Verfahren für die Bestimmung des Ladestandes zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Bestimmung des Ladestandes einer Batterie sowie eine Bestimmungsvorrichtung für die Bestimmung des Ladestandes einer Batterie zur Verfügung zu stellen, welche in kostengünstiger und einfacher Weise den Ladestand unter Berücksichtigung einer möglichen Schichtung der Elektrolytflüssigkeit bestimmen.
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Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Bestimmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient der Bestimmung des Ladestandes einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeugbatterie. Eine solche Batterie weist zumindest zwei Elektrodenplatten und dazwischen angeordnete Elektrolytflüssigkeit auf. Bei der Elektrolytflüssigkeit handelt es sich insbesondere um eine Säure, vorzugsweise eine Batteriesäure. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- • Definieren von wenigstens drei horizontalen Schichtbereichen der Elektrolytflüssigkeit, die sich von einer Elektrodenplatte zumindest bis zu einer weiteren Elektrodenplatte erstrecken,
- • Bestimmen des Stroms an den Elektrodenplatten, insbesondere durch Bestimmung einer vertikale Stromverteilung in den Platten berechnet,
- • Bestimmen eines lokalen Ladestandwerts für jeden Schichtbereich auf Basis des bestimmten Stroms der Elektrodenplatten und eines Simulationsmodels für eine vertikale Schichtung der Elektrolytflüssigkeit,
- • Bestimmen des Ladestandes der Batterie unter Berücksichtigung der bestimmten lokalen Ladestandwerte.
- • Insbesondere Bestimmung einer Säurekonzentration in den Platten (Poren) und somit Dichteunterschied in horizontaler Richtung.
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Unter den drei horizontalen Schichtbereichen sind insbesondere Schichtbereiche zu verstehen, welche übereinander, vorzugsweise direkt übereinander angeordnet sind. Das gesamte Volumen zwischen den beiden Elektrodenplatten wird vorzugsweise vollständig oder im Wesentlichen vollständig von diesen wenigstens drei horizontalen Schichtbereichen abgedeckt. Diese Schichtbereiche sind also vorzugsweise Volumenelemente, die in Summe das Gesamtvolumen zumindest zwischen den beiden Elektrodenplatten abdecken. Dabei erstreckt sich jeder Schichtbereich im Wesentlichen vollständig von einer Elektrodenplatte zur zumindest einer weiteren Elektrodenplatte.
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Unter einer vertikalen Schichtung der Elektrolytflüssigkeit ist insbesondere eine vertikale Schichtung aufgrund von Dichteunterschieden der Elektrolytflüssigkeit zu verstehen. Durch den Betrieb der Batterie, also durch das Laden und/oder das Entladen der Batterie, wird Säure der Elektrolytflüssigkeit gebildet bzw. verbraucht. Dadurch verändert sich lokal die Dichte dieser Elektrolytflüssigkeit, so dass sie sich je nach Dichterelation zu der umgebenden Elektrolytflüssigkeit vertikal nach oben oder nach unten bewegt. Diese Konvektion (durch z.B. Gravitation) oder Diffusion der Elektrolytflüssigkeit hat unterschiedliche Schichten unterschiedlicher Dichte der Elektrolytflüssigkeit zur Folge.
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Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erfolgt eine einfache und mit kostengünstigen Mikroprozessoren ausführbare Bestimmung des Ladestandes einer Batterie. Im Gegensatz zur sehr aufwendigen FEM-Berechnung werden hier nur eine geringe Anzahl von Volumenelementen nämlich wenigstens drei horizontale Schichtbereiche, definiert. Diese sind im Vergleich zur FEM-Berechnung sehr groß und dienen ausschließlich zur Abschätzung von Schichtbildung der Elektrolytflüssigkeit. Dementsprechend muss nicht, wie bei FEM notwendig, eine aufwendige Berechnungsroutine durchgeführt werden, welche hohe Rechnungsleistung dementsprechend kostenintensive Mikroprozessoren erfordern würde.
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Des Weiteren kann durch ein erfindungsgemäßes Verfahren durch die Bestimmung des Stroms an den Elektrodenplatten und mit Hilfe eines Simulationsmodells besonders schnell und genau eine Abschätzung dieser Schichtung der Elektrolytflüssigkeit bezogen auf die unterschiedliche Dichte bestimmt werden. Damit kann für die Bestimmung des Ladestandes der Batterie diese bestimmte Schichtsituation in die Bestimmung des Ladestandes einfließen. Das Simulationsmodell ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Simulationsmodell, welches die Konvektion durch Dichteunterschiede simuliert. Hierfür ist vorzugsweise ein Initialzustand bzw. ein Kalibrierungszustand vorgesehen, welcher im Wesentlichen eine ungeschichtete Batterie, also eine ungeschichtete Elektrolytflüssigkeit, beinhaltet. Von einem solchen Zustand aus kann in Abhängigkeit der Ladezustände und der Entladezustände also durch das Überwachen des Stroms, abgeschätzt werden, wie sich die lokale Dichte in den einzelnen Volumenelementen, also in den einzelnen horizontalen Schichtbereichen, verändert. Durch das Abschätzen bzw. simulieren dieser Veränderung der Dichte kann ein Volumenstrom simuliert werden, welcher die einzelnen Schichtbereiche verlässt bzw. in benachbarte Schichtbereiche eintritt. Mit anderen Worten kann über das Simulationsmodell über die Zeit fortlaufend die Veränderung der Schichtsituation bezogen auf die drei horizontalen Schichtbereiche fortgeschrieben werden. Diese Veränderung dient dazu, die lokalen Ladestandwerte der Schichtbereiche zu bestimmen und bei der Bestimmung des Ladestandes der Batterie zu berücksichtigen.
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Als zusätzliche Eingangsgröße für die Bestimmung des Ladestandes der Batterie bzw. für die Bestimmung der lokalen Ladestandswerte kann auch die Nennkapazität der Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, eingesetzt werden.
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Unter den lokalen Ladestandswerten sind insbesondere lokale Ladestände bezogen auf die Nennkapazität der Batterie zu verstehen. Selbstverständlich sind als lokale Ladestandwerte auch andere Parameter denkbar, wie es z. B. lokale Dichteabschätzungen für die Elektrolytflüssigkeiten sind. So kann auch ein Dichteverlauf in vertikaler Richtung über die wenigstens drei horizontalen Schichtbereiche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren als lokale Ladestandwerte bestimmt werden. Je nach Art der Ladestandwerte wird eine unterschiedliche Berücksichtigung bei der Bestimmung des Ladestandes der Batterie erfolgen, wie dies später noch ausführlicher erläutert wird.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann dahingehend weitergebildet sein, das für die Bestimmung des Ladestandes der Batterie aus den bestimmten lokalen Ladestandwerten ein Mittelwert gebildet wird, welcher insbesondere die geometrischen Abmessungen der Schichtbereiche berücksichtigt, und dieser Mittelwert als Ladestand der Batterie gesetzt wird. Bei einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei den lokalen Ladestandwerten um lokale Ladestände, die vorzugsweise auf eine Kapazität, insbesondere die Nennkapazität, der Batterie bezogen sind. Durch die Ausmittelung dieser lokalen Ladestände kann ein Mittelwert erzielt werden, welcher durch Berücksichtigung der unterschiedlichen Lokalladestandwerte als Mittelwert für den Ladestand der Batterie gesetzt wird und auf diese Weise die Berücksichtigung der Schichtsituation der Elektrolytflüssigkeit enthält. Durch den Bezug auf die geometrischen Abmessungen der Schichtbereiche kann diese Berücksichtung dahingehend näher spezifiziert werden, dass auch unterschiedlich große Schichtbereiche eingesetzt werden können. Insbesondere bei komplexen Geometrien der Batterie bzw. bei unterschiedlichen zu erwartenden, insbesondere nicht symmetrisch verteilten, Schichtsituationen der Elektrolytflüssigkeit ist ein solches Vorgehen sinnvoll. Durch die Möglichkeit unterschiedlicher geometrischer Abmessungen der Schichtbereiche wird die Flexibilität eines erfindungsgemäßen Verfahrens weiter erhöht. Es ist jedoch bevorzugt, dass die definierten Schichtbereiche vorzugsweise gleiche oder im Wesentlichen gleiche geometrische Abmessungen aufweisen. Diese Ausführungsform des Verfahrens kann sozusagen als alternative oder zusätzliche Bestimmung des Ladestandes zum bekannten OCV-Verfahren durchgeführt werden.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren aus den lokalen Ladestandwerten der Schichtbereiche ein angepasster Ruhespannungswert bestimmt wird, mit welchem der Ladestand der Batterie bestimmt wird. Ein angepasster Ruhespannungswert kann auch als Anpassungswert definiert sein. So kann durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ein bekanntes Verfahren, z. B. ein OCV-Verfahren, dahingehend verbessert werden, dass die Eingangsgröße für ein solches OCV-Verfahren die aktuelle Schichtsituation der Elektrolytflüssigkeit berücksichtigt. Dies wird dadurch erzielt, dass entweder bereits ein angepasster Ruhespannungswert bestimmt und vorgegeben wird oder ein Anpassungswert für den gemessenen Ruhespannungswert bestimmt wird. Damit wird ein angepasster Ruhespannungswert als Eingangswert für das OCV-Verfahren zur Verfügung gestellt, so dass der Rechenaufwand für die tatsächliche Bestimmung des Ladestandes bzw. die Durchführung dieser Bestimmung in bekannter Weise und damit in kostengünstiger Art durchgeführt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil wird dadurch erzielt, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ein horizontaler oberster Schichtbereich definiert wird, welcher sich oberhalb der wenigstens drei horizontalen Schichtbereiche befindet. Dieser horizontale oberste Schichtbereich deckt ein Elektrolytreservoir ab, wobei die weiteren Bestimmungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auch für diesen obersten Schichtbereich durchgeführt werden. Bei vielen Batterien ist es notwendig, dass ein Elektrolytreservoir vorgesehen ist, um Säureverbrauch auszugleichen. Um diese zusätzliche konstruktive Einheit in ein erfindungsgemäßes Verfahren einzubinden ist auch dieser zusätzliche Volumenbereich durch einen obersten horizontalen Schichtbereich abgedeckt. Das Verfahren wird in gleicher bzw. identischer Weise durchgeführt, so dass hierdurch eine verbesserte Abdeckung, jedoch keine Erhöhung der Komplexität der Durchführung des Verfahrens entsteht.
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Ebenfalls vorteilhaft es ist, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren dieses für eine Batterie in Form einer Blei-Säure-Batterie anwendbar ist. Dabei handelt es sich bei der Elektrolytflüssigkeit insbesondere um Batteriesäure. Bei solchen Batterien ist es besonders vorteilhaft ein erfindungsgemäßes Verfahren anzuwenden, da dort die Schichtung der Elektrolytflüssigkeit zu den großen Unterschieden zwischen dem realen Ladestand und einem durch ein bekanntes Verfahren (OCV-Verfahren) bestimmten Ladestand führt.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Simulationsmodell die Veränderung der Elektrolytflüssigkeit in den Schichtbereichen im Vergleich zu einem Kalibrierungszustand mit ungeschichteter oder im Wesentlichen ungeschichteter Elektrolytflüssigkeit bestimmt werden. Das bedeutet, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren bzgl. des Simulationsmodells von einem Initialzustand bzw. einem Startzustand bzw. einem Kalibrierungszustand ausgeht. Dieser Startzustand ist vorzugsweise ein Zustand mit im Wesentlichen ungeschichteter oder vollständig ungeschichteter Elektrolytflüssigkeit. Wie bereits weiter oben beschrieben, kann bei einem solchen Startzustand als Ausgangspunkt eine Volumenstromsimulation durchgeführt werden, welche abhängt von der Nutzungssituation der Batterie. Es ist darauf hinzuweisen, dass über die Zeit jedoch ein solches Simulationsmodell Fehler kumulieren wird. Dementsprechend kann es vorteilhaft sein, wenn bei dieser Ausführungsform des Verfahrens zu diversen Zeitpunkten eine Rekalibrierung stattfindet. Diese Rekalibrierung ist vorzugsweise mit Bezug auf einen ungeschichteten oder im Wesentlichen ungeschichteten Zustand der Elektrolytflüssigkeit abgestimmt. Damit wird sichergestellt, dass der Fehler nicht in unzulässiger und unkontrollierter Weise kumuliert wird, damit ein solcher Fehler nicht zu einer Reduktion der Genauigkeit eines erfindungsgemäßen Verfahrens führen kann.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens, wie sie im voranstehenden Absatz erläutert worden ist, kann dahingehend weitergebildet sein, dass der Kalibrierungszustand bei einem oder mehreren der folgenden Zustände gesetzt oder wieder gesetzt wird:
- • Bei einer Batterie in Form einer Fahrzeugbatterie befindet sich das Fahrzeug seit mehr als einer vordefinierten Zeitdauer in einem Parkzustand
- • Der bestimmte Ladestand der Batterie ist gering, liegt insbesondere unterhalb einer vordefinierten Grenze
- • Aufgrund der bestimmten lokalen Ladestandwerte kann auf einen Dichtunterschied zwischen dem obersten Schichtbereich und dem untersten Schichtbereich unterhalb einer vordefinierten Grenze geschlossen werden
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Die voranstehenden Punkte zeigen Beispiele in nicht abschließender Weise auf, auf welche Weise ein ungeschichteter oder im Wesentlichen ungeschichteter Zustand der Elektrolytflüssigkeit als wahrscheinlich angesehen werden kann. Unter diesen Umständen ist es vorteilhaft, wenn der Kalibrierungszustand gesetzt bzw. wieder gesetzt wird, um die Zeit zwischen dem Kalibrierungszustand und der regelmäßigen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht zu groß werden zu lassen. Damit kann die Fehlerkumulierung durch ein erfindungsgemäßes Verfahren eingedämmt, reduziert bzw. minimiert werden. Handelt es sich bei der Batterie um eine Fahrzeugbatterie, so kann z. B. bei einer Parkdauer von mehr als 48 Stunden durch die Phänomene der Diffusion und der Konvektion mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass es sich bei der Elektrolytflüssigkeit um einen ungeschichteten Zustand handelt. Ist der bestimmte Ladestand der Batterie besonders gering, kann ebenfalls von einer entsprechenden hohen Wahrscheinlichkeit für einen ungeschichteten oder im Wesentlichen ungeschichteten Zustand der Elektrolytflüssigkeit ausgegangen werden. Insbesondere ist dies bei Ladeständen der Batterie im Bereich von kleiner oder gleich ca. 20% der Fall. Auch bei geringen Dichteunterschieden zwischen dem obersten und dem untersten definierten Schichtbereich kann auf eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen ungeschichteter oder im Wesentlichen ungeschichteter Elektrolytflüssigkeit geschlossen werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann dahingehend weitergebildet werden, das auf Basis des bestimmten Ladestandes der Batterie ein zu erwartender Spannungswert der Batterie bestimmt und mit einem gemessenen Spannungswert der Batterie verglichen wird. Ein solcher Verfahrensschritt kann auch als Technologieerkennung für die Art bzw. die Technologie der Batterie durchgeführt werden. So kann auf diese Weise insbesondere eine Unterscheidung zwischen einer so genannten Flooded-Batterie mit freier Elektrolytflüssigkeit und einer so genannten AGM-Batterie mit einer gebundenen Elektrolytflüssigkeit durchgeführt werden. Insbesondere bei gebundenen Elektrolytflüssigkeiten in einer Batterie ist eine Schichtung der Elektrolytflüssigkeit eher unwahrscheinlich. Durch Bindung der Elektrolytflüssigkeit wird eben diese Schichtbildung verhindert. Passen bei einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens der zu erwartende Spannungswert der Batterie nicht oder nur in unzureichender Weise mit dem gemessenen Spannungswert der Batterie zusammen, so kann dies zum Rückschluss führen, dass hier eine Batterietechnologie mit gebundener Elektrolytflüssigkeit vorliegt. Insbesondere handelt es sich dabei also um eine AGM-Batterie. Dieses Ergebnis kann für die weitere Regelung verwendet werden, um insbesondere eine Beschleunigung bei der Bestimmung des Ladestandes der Batterie durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zu erhalten.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Schichtbereiche gleiche oder im Wesentlichen gleiche geometrische Abmessungen aufweisen. Damit werden die einzelnen Schichtbereiche sozusagen standardisiert und insbesondere werden die Schichtbereiche leicht miteinander vergleichbar. Auf einen Bezug zu den geometrischen Abmessungen kann bei dieser Ausbildung vorzugsweise verzichtet werden, so dass eine einfachere und vor allem schnellere Bestimmung durch die Vorgabe genereller Abmessung für die Schichtbereiche möglich wird. Damit kann neben erhöhter Schnelligkeit auch eine Reduktion des Kostenaufwandes für die notwendigen Mikroprozessoren für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Bestimmungsvorrichtung für die Bestimmung des Ladestandes einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, mit zumindest zwei Elektrodenplatten und dazwischen angeordneter Elektrolytflüssigkeit. Eine solche Bestimmungsvorrichtung weist wenigstens eine Kontrolleinheit auf. Diese Kontrolleinheit ist derart ausgebildet, dass sie für die Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eingerichtet ist. Dementsprechend bringt eine erfindungsgemäße Bestimmungsvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind.
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Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen schematisch:
- 1 eine erste Ausführungsform einer Batterie für ein erfindungsgemäßes Verfahren und
- 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung in einem Fahrzeug.
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In 1 ist schematisch ein Aufbau einer Batterie 10 gezeigt. Diese Batterie 10 weist zwei Elektrodenplatten 20a und 20b mit jeweils einem Anschluss 12 auf. Zwischen den beiden Elektrodenplatten 20a und 20b erstreckt sich Elektrolytflüssigkeit 30. Darüber hinaus übersteigt der Flüssigkeitsstand der Elektrolytflüssigkeit 30 die vertikale Erstreckung der beiden Elektrodenplatten 20a und 20b.
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Für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Ladestandes dieser Batterie 10 wird zwischen den beiden Elektrodenplatten 20a und 20b drei horizontale Schichtbereiche 40a, 40b und 40c definiert. Darüber hinaus werden auch das Elektrolytreservoir 32 oberhalb der beiden Elektrodenplatten 20a und 20b als Elektrolytreservoir 32 vom obersten horizontalen Schichtbereich 40d definiert abgedeckt. Insgesamt stehen bei dieser Durchführung des Verfahrens also per Definition vier Schichtbereiche 40a, 40b, 40c und 40d zur Verfügung.
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An den beiden Anschlüssen 12 wird der Strom gemessen. Durch die Strommessung wird festgestellt, ob die Batterie 10 gerade geladen oder entladen wird und welche Quantität das Laden bzw. das Entladen gerade beinhaltet. Über diesen Lade- bzw. Entladezustand kann die aktuelle Situation innerhalb der einzelnen Schichtbereiche 40a, 40b, 40c und 40d bestimmt werden, bzw. simuliert werden. Hierzu wird für die entsprechenden Schichtbereiche der Verbrauch, bzw. die Entstehung der Säure simuliert, so dass sich die Dichte der Elektrolytflüssigkeit und die Änderung dieser Dichte in lokaler Weise bezogen auf die einzelnen Schichtbereiche 40a, 40b, 40c und 40d simulieren lässt. Durch die simulierte Dichteänderung kann ein daraus resultierender Volumenstrom als Austausch zwischen den einzelnen Schichtbereichen 40a, 40b, 40c und 40d bestimmt werden. Damit wird die Dichtevariation und die damit einhergehende Schichtbildung simuliert, so dass über die fortlaufende Überwachung des Stroms an den Anschlüssen 12 eine fortlaufende Veränderung in den einzelnen Schichtbereichen 40a, 40b, 40c und 40d mitgeschrieben bzw. mitsimuliert wird. Bei der Bestimmung des Ladestandes der Batterie 10 wird diese fortlaufende Bestimmung der lokalen Ladestandwerte der einzelnen Schichtbereiche 40a, 40b, 40c und 40d berücksichtigt, so dass ein realitätsnaher Ladestand für die Batterie 10 ermittelt werden kann.
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In 2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung 100 dargestellt. Die Batterie 10 befindet sich dabei in einem Fahrzeug 200 und kann z. B. als Starterbatterie eingesetzt werden. Die Bestimmungsvorrichtung 100 weist eine Kontrolleinheit 110 auf, welche insbesondere mit Hilfe eines Mikroprozessors dafür eingerichtet ist ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Damit kann, wie mit Bezug auf 1 erläutert worden ist, das erfindungsgemäße Verfahren in dem Fahrzeug eingesetzt werden, um eine realitätsnähere bzw. mit geringerem Fehler behaftete Information über den Ladestand der Batterie 10 zu erhalten.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung nur im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Batterie
- 12
- Anschluss
- 20a
- Elektrodenplatte
- 20b
- Elektrodenplatte
- 30
- Elektrolytflüssigkeit
- 32
- Elektrolytreservoir
- 40a
- Horizontaler Schichtbereich
- 40b
- Horizontaler Schichtbereich
- 40c
- Horizontaler Schichtbereich
- 40d
- Oberster horizontaler Schichtbereich
- 100
- Bestimmungsvorrichtung
- 110
- Kontrolleinheit
- 200
- Fahrzeug
