DE10203810A1

DE10203810A1 - Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers

Info

Publication number: DE10203810A1
Application number: DE10203810A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Schoch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-01-16
Also published as: DE50214217D1

Abstract

Es werden Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers beschrieben, die unter Verwendung von Abschätzungen arbeiten, wobei bei den Abschätzungen Informationen, die bei wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebspunkten oder Betriebsbedingungen des Energiespeichers gewonnen werden, berücksichtigt werden. Die Abschätzungen erfolgen hinsichtlich eines aktuellen und/oder künftigen Ladezustands und/oder einer aktuellen und/oder einer künftigen Leistungsfähigkeit des Ladungsspeichers. Je nach Betriebspunkt bzw. Betriebsbedingung werden unterschiedliche Verfahren abgearbeitet. Die Verfahren laufen üblicherweise in einem Prozessor eines Steuergerätes ab.

Description

Stand der Technik

Aus der Literatur sind verschiedene Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands und der Leistungsfähigkeit elektrischer Energiespeicher insbesondere der im Kfz-Bereich üblichen Bleiakkumulatoren bekannt. Bei einem großen Teil der Verfahren wird der Ladezustand aus der bei Bleiakkumulatoren im unbelasteten Fall gemessenen Ruhespannung ermittelt, da diese in einem weiten Ladezustandsbereich proportional zur. Säuredichte ist (Ruhespannungsverfahren). Zur Abschätzung der Leistungsfähigkeit bzw. Belastbarkeit des Energiespeichers bezüglich eines vorgegebenen Verbraucherstroms bzw. Verbraucherleistung wird neben der Ruhespannung bzw. dem Ladezustand auch der Innenwiderstand benötigt, der bei Starterbatterien idealerweise während der Hochstrombelastung beim Motorstart aus dem Differenzenquotienten der gemessenen Spannungs- u. Stromwerte berechnet wird. Ein Verfahren, bei dem der Ladezustand einer Batterie so ermittelt wird, ist beispielsweise aus der DE-P 198 47 648 bekannt.

Beim Einsatz sicherheitskritischer elektrischer Verbraucher im Kfz wie z. B. steer-by-wire bzw. brake-by-wire Systemen aber auch für Batterie- u. Verbrauchermanagementsysteme wird die kontinuierliche Information über den Ladezustand und die Leistungsfähigkeit der Energiespeicher benötigt, so dass die Ruhespannung bzw. der Ladezustand auch in Lade- und/oder in Entladephasen und der Innenwiderstand auch bei fehlender Hochstrombelastung ermittelt werden muss. Der Ladezustand wird dazu meist durch Ladebilanzierung über das Stromintegral und der Innenwiderstand über fest vorgegebene Kennlinien in Abhängigkeit von Ladezustand u. Batterietemperatur extrapoliert. Dieses Verfahren führt jedoch bei längerem Betrieb des Energiespeichers ohne Ruhephasen bzw. Hochstrombelastung sowie aufgrund der in den Kennlinien nicht berücksichtigten Alterungseinflüsse zu Fehlern in der Abschätzung von Ladezustand und Leistungsfähigkeit.

Zur Vermeidung dieser Fehler werden in der Literatur modellbasierte Schätzverfahren vorgeschlagen, die die Zustandsgrößen u. Parameter eines mathematischen Modells des Energiespeichers ständig durch kontinuierliche Messung von Spannung, Strom u. Temperatur an die echten Zustandsgrößen u. Parameter anpassen. Solche modellbasierten Schätzverfahren sind beispielsweise aus der DE-P 199 59 019.2 bekannt. Ladezustand und Leistungsfähigkeit des Energiespeichers werden bei den bekannten Verfahren aus den so ermittelten Zustandsgrößen u. Parametern berechnet. Nachteil dieser Verfahren ist, dass zur Abdeckung des gesamten Betriebsbereichs des Energiespeichers bezüglich Entlade-/Ladestrombereich, Ladezustand, Temperatur sowie Alterungseinflüsse ein komplexes in der Regel nichtlineares Modell des Energiespeichers mit vielen zu schätzenden Zustandsgrößen u. Parametern benötigt wird, das nur mit großem Aufwand ausgewertet werden kann.

Alternative einfachere Modelle, die nur einzelne Arbeitspunkte der Batterie, beispielsweise nur den Entladefall abdecken bringen hier Vorteile, lassen jedoch nur in diesen Arbeitspunkten eine genaue Bestimmung von Ladezustand u. Leistungsfähigkeit zu Solche einfachen Modelle werden beispielsweise in der DE-P 100 56 969 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine möglichst genaue Bestimmung des Ladezustandes bzw. der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers über einen großen Arbeitsbereich ohne zu großen Aufwand zu ermöglichen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch gewichtete Korrektur der aus mindestens zwei in unterschiedlichen Betriebspunkten des Energiespeichers aktiven Verfahren mittels kontinuierlicher Messung von Spannung, Strom u. Temperatur geschätzten Zustandsgrößen u. Parametern eine gegenüber den Einzelverfahren genauere Abschätzung von aktuellem u. zukünftigem Ladezustand u. Leistungsfähigkeit über einen großen Arbeitsbereich des Energiespeichers insbesondere einer Kfz-Bleibatterie.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 verbindet den Vorteil der Ruhespannungsverfahren, nämlich der genauen Bestimmung der Ruhespannung bzw. des Ladezustands in Phasen mit unbelasteter Batterie sowie des Innenwiderstands bei Hochstrombelastung (z. B. Motorstart) mit dem Vorteil einfacher modellbasierter Schätzverfahren, Ruhespannung u. Innenwiderstand sowie optionale weitere Zustandsgrößen u. Parameter auch im Betrieb ohne Ruhephasen u. Hochstrombelastungen schätzen zu können u. ermöglicht so eine gegenüber den Einzelverfahren genauere Bestimmung von Ladezustand u. Leistungsfähigkeit über einen großen Arbeitsbereich der Batterie ohne aufwendige Batteriemodelle.

Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale erzielt. Die zur Berechnung des Ladezustands u. der Leistungsfähigkeit mindestens benötigten Größen Ruhespannung u. Innenwiderstand sowie optionale weitere Zustandsgrößen u. Parameter werden dabei in vorteilhafter Weise durch gewichtete Korrektur aus den Werten der Einzelverfahren berechnet, wobei deren Gewichtung entsprechend ihrer Zuverlässigkeit im aktuellen Arbeitspunkt der Batterie gewählt wird.

Durch Extrapolation der aktuell geschätzten Zustandsgrößen u. Parameter bezüglich Ladezustand u. Temperatur auf einen späteren Zeitpunkt, sind auch Prognosen der Leistungsfähigkeit in die Zukunft möglich, so dass mit dem beschriebenen Verfahren z. B. auch die Startfähigkeit der Batterie in einem über mehrere Tage abgestellten Fahrzeug abgeschätzt werden kann.

Beschreibung

Fig. 1 zeigt die prinzipielle Struktur der Batteriezustandserkennung mit zwei in verschiedenen Betriebspunkten der Batterie aktiven Zustands- und Parameterschätzverfahren. Die Anzahl der verwendeten Verfahren ist nicht notwendigerweise auf zwei beschränkt, wobei jedoch mindestens ein Verfahren modellbasiert arbeitet, d. h. die Zustandsgrößen u. Parameter eines Batteriemodells z. B. über einen rekursiven least-square-Schätzer, beispielsweise ein Extended-Kalman- Filter an die realen Werte adaptiert.
Die Zustands- u. Parameterschätzung ermittelt aus der kontinuierlichen Messung von Batteriespannung U_Batt, Batteriestrom I_Batt u. Batterietemperatur T_Batt die zur Bestimmung des Ladezustands u. der Leistungsfähigkeit der Batterie benötigten Zustandsgrößen z (z. B. Ruhespannung U₀₀) und Parameter p (z. B. Innenwiderstand R_i). Die Ladezustandsberechnung bestimmt aus dem Vektor z der Zustandsgrößen und der aktuellen Batterietemperatur T_Batt den Ladezustand soc (state of charge), während die aktuelle Leistungsfähigkeit der Batterie über die Spannungsantwort U_Batt,präd(t) eines mit dem Zustandsvektor z u. dem Parametervektor p initialisierten Batteriemodells auf ein vorgegebenes Laststromprofil I_Last(t) beurteilt wird.
Interessiert die Leistungsfähigkeit der Batterie zu einem zukünftigen Zeitpunkt, z. B. wenn nach der Startfähigkeit der Batterie nach mehreren Tagen Standzeit des Fahrzeugs gefragt wird, werden die aktuellen Zustandsgrößen z u. Parameter p sowie die aktuelle Batterietemperatur T_Batt auf die zum zukünftigen Zeitpunkt zu erwartenden Werte z', p' u. T_Batt' extrapoliert. Insbesondere muss dazu der Ruhestromverlauf I_Ruhe(t) im abgestellten Fahrzeug bekannt sein, um die Ladezustandsabnahme in Abhängigkeit von der Standzeit des Fahrzeugs vorausberechnen zu können.
Über ein Verfahren A, hier als Ruhespannungsverfahren bezeichnet, wird in Phasen mit unbelasteter Batterie die Ruhespannung U₀₀ und während einer Hochstrombelastung (z. B. Motorstart) der Innenwiderstand R_i der Batterie ermittelt. Zusätzlich können weitere Größen wie z. B. die (Säure-) Kapazität Q₀ aus den Messgrößen Strom I_Batt, Spannung U_Batt u. Temperatur T_Batt bzw. den berechneten Größen U₀₀ und abgeleitet werden. Die vom Verfahren A bestimmten Zustandsgrößen werden im Zustandsvektor z _A die Parameter im Vektor p _A zusammengefasst. Das Verfahren B ist modellbasiert und schätzt ebenfalls mindestens die Ruhespannung U₀₀ und den Innenwiderstand R_i jedoch auch in gegenüber Verfahren A anderen bzw. zusätzlichen Betriebspunkten der Batterie (z. B. Entladung). Die vom Verfahren B bestimmten Zustandsgrößen werden im Zustandsvektor z _B die Parameter im Vektor p _B zusammengefasst.
In jedem Rechenschritt k wird der Zustandsvektor z _k+1 mittels der gewichteten Differenzen z _A,k-z _k, z _B,k-z _k und der Parametervektor p _k+1 mittels der gewichteten Differenzen p _A,k-p _k, p _B,k-p _k beginnend mit den Startwerten z _k=0 = z ₀ u. p _k=0 = p ₀ berechnet:

z _k+1 = z _k + G _z,A.(z _A,k-z _k) + G _z,B.(z _B,k-z _k)
p _k+1 = p _k + G _p,A.(p _A,k-p _k) + G _p,B.(p _B,k-p _k)
Die Gewichtungsmatrizen G _z,A, G _z,B, G _p,A u. G _p,B sind quadratische Diagonalmatrizen, deren Hauptdiagonalelemente g_{z,A,i=1. . .n}, g_{z,B,i=1. . .n}, g_{p,A,j=1. . .m}, g_{z,B,j=1. . .m} die Stärke der Korrektur der n Zustandsgrößen u. der m Parameter festlegen u. nachfolgende Bedingungen erfüllen müssen, damit die Folgen z _k=0, z _k=1, z _k=2 . . . u. p _k=0, = p _k=1, p _k=2 . . . konvergieren:

g_z,A,i + g_z,B.i ≤ 1, i = 1 . . . n
g_a,A,j + g_p,B,j ≤ 1, j = 1 . . . m
Die Gewichtungen werden so gewählt, dass Zustandsgrößen bzw. Parameter, die im aktuellen Betriebspunkt durch ein Verfahren genauer bestimmt werden als durch das andere entsprechend stärker zur Korrektur beitragen. Beispielsweise dürfen die Schätzgrößen des modellbasierten Verfahrens nur dann in die Korrektur einfließen, wenn der Schätzalgorithmus eingeschwungen ist, die Schätzgrößen eindeutig identifiziert werden können (Beobachtbarkeit) und sich die Batterie in Arbeitspunkten bewegt, die auch durch das zugrundegelegte Modell beschrieben werden (z. B. Entladung). In allen anderen Fällen müssen die entsprechenden Gewichte g_z,B,1 u. g_p,B,j = 0 gesetzt werden.
Im folgenden wird ein Beispiel einer speziellen Ausführungsvariante der Batteriezustandserkennung zur Prädiktion der Leistungsfähigkeit von Bleibatterien im Kfz näher beschrieben:

Prädiktormodell

Zur Abschätzung der Leistungsfähigkeit einer Bleibatterie bei kurzzeitiger Belastung (Größenordnung 10 sec) mit Strömen in der Größenordnung von I_Last ≤ -100 A (Zählrichtung: I < 0 A für Entladen), wie sie z. B. typischerweise beim Betrieb elektrischer Brems- u. Lenksysteme sowie beim Motorstart im Kfz auftritt. Es kann dabei folgendes einfache, in Fig. 2 dargestellte Prädiktionsmodell benutzt werden:
mit den Ersatzschaltbildkomponenten:
I_Last = vorgegebener Laststrom für den die Leistungsfähigkeit geprüft werden soll
U₀₀ = Ruhespannung
R_i = ohmscher Innenwiderstand
Diode = nichtlinearer Widerstand der Durchtrittspolarisation
U_ohm = R_i.I_Last = ohmscher Spannungsabfall bei vorgegebenem Stromprofil I_Last
U_D = f (I_Last, T_Batt) = Kennlinie des stationären Durchtrittspannungsabfalls bei vorgegebenem Stromprofil I_Last u. der Batterietemperatur T_Batt
Aus Messungen ermittelter Ansatz:

U_D(I_Last, U_D0) = U_D0.ln(I_Last/(-1 A)), I_Last < 0 A

mit dem temperaturabhängigen Durchtrittsparameter:

U_D0(T_Batt) = 4.97e-7.(T_Batt/°C)³- 4.87e-5.(T_Batt/°C)² + 1.82e- 3.(T_Batt/°C). . . -1.31e-1

U_Batt,präd = U₀₀ + R_i.I_Last + U_D(I_Last, U_D0) = prädizierte Spannungsantwort beim Batteriestrom I_Last
Für die Anwendbarkeit des Prädiktionsmodells müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:
die Ladungsentnahme durch das vorgegebene Lastprofil I_Last(t) ist gegenüber der Batteriekapazität vernachlässigbar, d. h. die Ruhespannung Uoo kann als konstant angenommen werden,
die Durchtrittspannung schwingt während der Belastung mit I_Last(t) auf ihren stationären durch die Kennlinie U_D = f(I_Last, T_Batt) vorgegebenen Endwert ein, d. h. die Belastung liegt ausreichend lange an bzw. ist ausreichend hoch (Zeitkonstante von U_D ~ 1/I_Last),
die im Modell nicht berücksichtigte Konzentrationsüberspannung, die durch Säuredichteunterschiede in der Batterie verursacht wird, ist vernachlässigbar,
die eventuell in zusätzlichen Kapazitäten (z. B. Doppelschichtkapazität zwischen Elektroden u. Elektrolyt) außerhalb der eigentlichen Batteriekapazität gespeicherten Ladungen werden nicht berücksichtigt (worst-case- Betrachtung).
Diese Voraussetzungen sind für den angegebenen Belastungsfall im Ladezustandsbereich von soc > ca. 30% und für Batterietemperaturen von T_Batt > Ca. 0°C sowie soc > ca. 50% und T_Batt < ca. 0°C erfüllt.
Die Ermittlung der Zustandsgrößen u. Parameter des Prädiktormodells erfolgt ausgehend von folgenden Überlegungen:
Die Zustandsgröße U₀₀ sowie die Parameter R_i u. U_D0 des Prädiktionsmodells werden durch zwei unterschiedliche Verfahren bestimmt:
Verfahren A ermittelt U_00,A aus Leerlaufspannungsmessungen bei unbelasteter Batterie und R_i,A durch Auswertung des Differenzenquotienten der beim Motorstart gemessenen Spannungs- u. Stromwerte, während der Durchtrittsparameter U_D0,A vom Verfahren A nicht geschätzt, sondern über die oben angegebene Kennlinie berechnet wird.
Zusätzlich ermittelt Verfahren A aus zwei Ruhespannungsbestimmungen U_00,A,1 u. U_00,A,2 sowie dem Stromintegral (Ladebilanz) q = ≙I_Batt(t)dt dazwischen die Batteriesäure-)kapazität:

Q_0,A = q.(U_00,max(25°C)-U_00,min(25°C))/(U_00,A,2(25°C)-U_00,A,1(25°C))

mit U_00,max = Ruhespannung der vollgeladenen u. U_00,min = Ruhespannung der leeren Batterie bei T_Batt = 25°C.
Mit Hilfe von Q_0,A, der aktuellen Ladebilanz q_k u. der aktuellen Batterietemperatur T_Batt,k führt das Verfahren A die in der Ruhephase bestimmte Ruhespannung U_00,0 im Betrieb in jedem Zeitschritt k nach:

U_00,A,k(25°C) = U_00,A,0(25°C) + q_k/Q_0,A.(U_00,max(25°C)-U_00,min(25°C)

U_00,A,k = U_00,A,k(25°C) + Tk_U00.(T_Batt,k-25°C), Tk_U00 = 1.38e-6 V/°C
In ähnlicher Weise wird der beim Start ermittelte Innenwiderstand R_i,A,0 im Betrieb über ein Kennfeld in Abhängigkeit von der aktuellen Ruhespannung U_00,A,k u. der aktuell gemessenen Batterietemperatur T_Batt,k nachgeführt:

R_i,k = f(R_i,A,0, U_00,A,k, T_Batt,k)
Verfahren B schätzt durch Abgleich eines geeigneten Batteriemodells im Entladebereich (I_Batt < 0 A) die Ruhespannung U_00,B, den Innenwiderstand R_i,B sowie den Durchtrittsparameter U_D0,B u. die Batteriekapazität Q_0,B. Durch gewichtete Korrektur werden aus den von Verfahren A u. B ermittelten Zustandsgrößen u. Parametern die zur Bestimmung von Ladezustand u. Leistungsfähigkeit benötigten Größen berechnet, wobei eine konstante Samplerate von 0.01 sec für die einzelnen Zeitschritte angenommen wurde.

U_00,k+1 = U_D0,k + g_U00,A.(U_00,A,k-U_00,k) + g_U00,B.(U_00,B,k-U_D0,k)
mit U_00,0 = U_00,A,0, g_U00,A= 1-|q_k|/Q₀, g_U00,B = |g_k|/Q₀
D. h. der aus einer Ruhephase mit Verfahren A bestimmte Startwert U_00,0 = U_00,A,0 wird mit zunehmendem Betrag der Ladebilanz |p_k| immer stärker durch den mit Verfahren B im Fzg-Betrieb ermittelten Wert U_00,B,k korrigiert.

R_i,k+1 = R_i,k + g_Ri,A.(R_i,A,k-R_i,k) + g_Ri,B.(R_i,B,k-R_i,k)

mit R_i,0 = R_i,A,0, g_Ri,A = 0, g_Ri,B = 1.e-3
D. h. der beim Motorstart mit Verfahren A bestimmte Startwert R_i,0 = R_i,A,0 wird mit der konstanten Gewichtung g_Ri,B = 1.e-3 im Fzg-Betrieb auf den von Verfahren B ermittelten Wert R_i,B,k korrigiert.

U_D0,k+1 = U_D0,k + g_U00,A.(U_D0,A,k-U_D0,k) + g_UD0,B.(U_D0,B,k-U_D0,k)

mit U_D0,0 = U_D0,A,0, g_UD0,A = 0, g_UD0,B = 1.e-3
D. h. der mit Verfahren A über die Kennlinie UD₀ (T_Batt) vorgegebene Durchtrittsparameter U_D0,A wird mit der konstanten Gewichtung g_UD0,B = 1.e-3 auf den im Fzg-Betrieb von Verfahren B geschätzten Wert U_D0,B,k korrigiert.
Die Kapazität Q₀ wird für die Prädiktion der Leistungsfähigkeit zwar nicht benötigt, der von Verfahren A aus Ruhephasen ermittelte Wert Q_0,A,0 kann aber durch die im Fzg-Betrieb von Verfahren B geschätzten Werte Q_0,B,k verbessert werden. Da die Genauigkeit von Q_0,B,k mit wachsendem Betrag der Ladebilanz |q_k| steigt, wurde die Gewichtung proportional zu diesem Wert gewählt.

Q_0,k+1 = Q_0,k + g_Q0,A.(Q_0,A,k-Q_0,k) + g_Q0,B.(Q_0,B,k-Q_0,k)

mit Q_0,0 = Q_0,A,0, g_Q0,A = 0, gQ0,B = 5.e-4.|q_k|/Q_0,k
Berechnung des aktuellen Ladezustands:
Der relative Ladezustand soc wird aus der aktuell ermittelten Ruhespannung U₀₀ (Zustandsgröße) u. der aktuellen Batterietemperatur T_Batt (Messgröße) berechnet:

soc = (U₀₀(25°C)-U_00,min(25°C)/(U_00,max(25°C)-U_00,min(25°C)) mit U₀₀(25°C) = U₀₀ - Tk_U00.(T_Batt-25°C), Tk_U00 = 1.38e-6 V/°CU_00,max(25°C) = Maximalwert der Ruhespannung bei Raumtemperatur u. vollgeladener Batterie U_00,min(25°C) = Minimalwert der Ruhespannung bei Raumtemperatur u. leerer Batterie (nach Entnahme der Ladung Q₀)

Berechnung der aktuellen Leistungsfähigkeit

Die aktuelle Leistungsfähigkeit wird über die mittels Prädiktormodell u. der aktuell geschätzten Zustandsgrößen u. Parameter (U₀₀, R_i, U_D0) berechnete Batteriespannung U_Batt,_präd bei vorgegebenem Laststrom I_Last bestimmt:

U_Batt,präd = U₀₀ + R_i.I_Last + U_D(I_Last, U_D0)
Als absolutes Maß für die Leistungsfähigkeit des Energiespeichers (SOH = State of Health) kann der Abstand des Minimalwerts der prädizierten Batteriespannung zu einer unteren Grenzspannung U_Batt,_grenz verwendet werden, bei der der Energiespeicher die für den Betrieb des betrachteten Verbrauchers (z. B. elektrische Lenkung, Bremse, Starter, . . .) erforderliche Leistung gerade noch erbringt:

SOH_abs = min(U_Batt,präd)-U_Batt,grenz
Bezieht man SOH_abs auf die Differenz, die man im günstigsten Fall, also bei einer neuen vollgeladenen Batterie u. hohen Temperaturen erhält, bekommt man das relative Maß:

SOH_rel = (min(U_Batt,präd) U_Batt,grenz)/(U_{Batt,präd,max}-U_Batt,grenz)

Berechnung der zukünftigen Leistungsfähigkeit

Die zukünftige Leistungsfähigkeit kann abgeschätzt werden, indem die auf den zukünftigen Zeitpunkt bezüglich Batterietemperatur u. Ladezustand extrapolierten Zustandsgrößen (U₀₀') u. Parameter (R_i', U_D0') in die Prädiktionsgleichung eingesetzt werden. Die zu erwartende Temperatur T_Batt' kann beispielsweise durch Mittelwertbildung der Batterietemperaturen der letzten 10 bis 14 Tage bestimmt werden. Für worst-case-Betrachtungen werden von diesem Wert noch einmal 10 K abgezogen.
Die zu erwartende Ruhespannung U₀₀' nach x Tagen Standzeit des Fahrzeugs wird über die Abnahme des Ladezustands aufgrund der Entladung durch den Ruhestrom I_Ruhe ermittelt:

U₀₀(25°C)' = U₀₀(25°C) + I_Ruhe.x.24 h/Q₀.(U_00,max(25°C)-U_00,min(25°C))

U₀₀' = U₀₀(25°C)' + Tk_U00.(T_Batt'-25°C), Tk_U00 = 1.38e-6 V/°C
Der Innenwiderstand R< wird mit Hilfe des Kennfelds R_i' = f(Ri,U₀₀', T_Batt') extrapoliert, während der Durchtrittsparameter U_D0' über die Kennlinie U_D0(T_Batt') berechnet wird.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers, das unter Verwendung von Abschätzungen arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Abschätzungen Informationen, die bei wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebspunkten des Energiespeichers gewonnen werden, berücksichtigt werden.

2. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Verfahren ablaufen, insbesonders ein Ruhespannungsverfahren und ein modellbasiertes Schätzverfahren und die jeweils erhaltenen Informationen bei der Ladezustandsbestimmung berücksichtigt werden.

3. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Informationen gewichtbare Korrekturgrößen gebildet werden.

4. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzungen hinsichtlich eines aktuellen und/oder künftigen Ladezustands und/oder einer aktuellen und/oder einer künftigen Leistungsfähigkeit des Ladungsspeichers erfolgen.

5. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung hinsichtlich des künftigen Ladezustandes und/oder der künftigen Leistungsfähigkeit des Ladungsspeichers mittels eines Prädiktors erfolgen.

6. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Betriebszustände der Ruhezustand des Ladungsspeichers bzw. ein aktiver Zustand des Ladungsspeichers sind.

7. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zustands- und Parameterschätzung erfolgt.

8. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zustands- und Parameterschätzung ein Ruhespannungsverfahren und ein modellbasiertes Schätzverfahren durchgeführt werden.

9. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rechenmodelle gebildet werden, die unter Berücksichtigung vorgebbarer Größen in einem Prozessor abarbeitbar sind.

10. Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Größen Batteriespannung, Batteriestrom und Batterietemperatur nach einem ersten Verfahren A, insbesonders einem Ruhespannungsverfahren Zustandsgrößen und Parameter bestimmt werden und nach einem zweiten, modellbasierten Verfahren B weitere Zustandsgrößen und Parameter bestimmt werden und daraus Korrekturgrößen ermittelt werden und die Zustandsgrößen zur Ladezustansberechnung verwendet werden und die Zustandsgrößen und die Parameter zur Prädiktion der Leistungsfähigkeit des Ladungsspeichers und zur Bestimmung der vorherbestimmten Batteriespannung verwendet werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung wenigstens eines Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Prozessor, der insbesonders Bestandteil eines Steuergerätes ist, umfaßt, dem die benötigten Informationen zugeführt werden.

12. Vorrichtung zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Zustands- und Parameterschätzung, Mittel zur Ladezustandsberechnung und Mittel zur Prädiktion der Leistungsfähigkeit vorhanden sind und miteinander in Verbindung stehen.