DE10325751B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades für eine Batterie - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades für eine Batterie Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Gesamtverschlechterungsgrades, der die Lebensdauer einer Batterie (100) bestimmt, für die Batterie (100) eines Fahrzeuges, mit folgenden Schritten:
(a) Erfassen der Temperatur, des Lade- oder Entladestroms, des Ladezustands und der Betriebsdauer der Batterie (100),
(b) Berechnen mehrerer Verschlechterungsgrade (A, B, C) in Abhängigkeit von der Temperatur, des Lade- oder Entladestroms und des Ladezustands,
(c) Auslesen von Wichtungskoeffizienten (a, b, c), die den jeweiligen Ver schlechterungsgraden entsprechen, aus einer Speichereinrichtung (600),
(d) Berechnen des Gesamtverschlechterungsgrades (L) der Batterie (100) in Abhängigkeit von den zuvor berechneten Verschlechterungsgraden (A, B, C) und den zuvor ausgelesenen Wichtungskoeffizienten (a, b, c),
(e) Berechnen neuer Wichtungskoeffizienten (a, b, c) in Abhängigkeit von dem zuvor in dem Schritt (d) berechneten Gesamtverschlechterungsgrad (L), und
(f) Speichern der neuen Wichtungskoeffizienten (a, b, c) in die Speichereinrichtung (600).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Technologie zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades einer Batterie, die sich während ihres Gebrauches verschlechtert. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades für eine in einem Fahrzeug angebrachte Sekundärbatterie.
  • Kürzlich wurde ein Fahrzeug entwickelt, das mit einem Antrieb versehen ist, das zwei Arten von Leistungsquellen verwendet, d. h. einen Kraftstoffmotor, der eine Brennkraftmaschine ist, und einen Elektromotor. Ein derartiger Antrieb wird als Hybridsystem bezeichnet. Der Elektromotor wird von einer in einem Fahrzeug angebrachten Batterie mit elektrischer Energie versorgt. Wenn zum Beispiel ein Wechselstrommotor als Elektromotor verwendet wird, wird die von der Batterie ausgegebene elektrische Gleichstromleistung durch eine Schaltung wie zum Beispiel einem Umwandler in eine elektrische Wechselstromleistung umgewandelt, und der Elektromotor wird durch die elektrische Wechselstromleistung angetrieben.
  • Die in einem derartigen Hybridsystem verwendete Batterie muß zuverlässig sein, da sie die Fahrtauglichkeit des Fahrzeugs betrifft. Der Verschlechterungsgrad der Batterie hängt von dem Zustand der Verwendung ebenso wie von den seit dem Beginn des Betriebes verstrichenen Jahren ab. Daher ist es schwierig, den Verschlechterungsgrad der Batterie nur in Abhängigkeit von den seit dem Beginn des Betriebes verstrichenen Jahren zu bestimmen.
  • Die JP 52-145734 A beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer Lebensdauer einer derartigen Sekundärbatterie. Dieses dort beschriebene Verfahren enthält die Schritte: Messen der seit dem Beginn des Betriebes verstrichenen Jahre, der äußeren Erscheinung, der Veränderungen der Zellenspannung zur Zeit des Ladungsflusses oder des Ladungsausgleiches, der Stromladung, der Veränderungen der Dichte des Elektrolyten, der elektrostatischen Kapazität zur Zeit des Ladungsflusses und des inneren Widerstandes, die Faktoren darstellen, die eng mit der Verschlechterung durch die Alterung der Sekundärbatterie zusammenhängen, Vergeben einer Rangordnung für die Ergebnisse der Bestimmung und Bestimmen einer Lebensdauer und einer Restlebensdauer der Batterie in Abhängigkeit von der Gesamtbewertung, die durch Summieren der einzelnen Bewertungen der jeweiligen Ränge der Faktoren erhalten wird.
  • Gemäß dem in der zuvor genannten Patent-Offenlegungsschrift beschriebenen Verfahren zur Bestimmung einer Lebensdauer einer Batterie werden die Mengenzustände verschiedener Faktoren, die die Sekundärbatterie betreffen, gemessen. Bezüglich jedes dieser Faktoren, die eng mit der Verschlechterung der Batterie zusammenhängen, wird der Grad des Einflusses auf den Verschlechterungszustand der Sekundärbatterie zum Beispiel als einen von vier Rängen in Abhängigkeit von dem Bereich eines Meßwertes klassifiziert. Es wird für jeden Rang eine Bewertung erstellt, und der Rang wird in Abhängigkeit vom Meßwert berechnet. Die Lebensdauer der Sekundärbatterie wird in Abhängigkeit von der Gesamtbewertung bestimmt, die durch Summieren der Bewertungen der jeweiligen Ränge der Faktoren erhalten wird.
  • In dem in der zuvor genannten Patent-Offenlegungsschrift beschriebenen Verfahren zur Bestimmung einer Lebensdauer einer Batterie führt ein Fachmann zum Beispiel zur Berechnung der Gesamtbewertung in Abhängigkeit von seiner Erfahrung das Vergeben der Ränge und das Festsetzen einer Bewertung entsprechend einem jeweiligen Rang durch. Wie in der zuvor genannten Patent-Offenlegungsschrift beschrieben ist, gibt es verschiedene Faktoren, die die Lebensdauer der Sekundärbatterie betreffen, und die Lebensdauer der Sekundärbatterie wird unter Verwendung der festgelegten Ränge und Bewertungen für die verschiedenen Faktoren bestimmt. Daher kann die Lebensdauer der Sekundärbatterie nicht genau bestimmt werden.
  • Des weiteren offenbaren die DE 199 52 693 A1 und die EP 560 468 B1 Vorrichtungen zur Überwachung einer Batterie, welche basierend auf einer Reihe von Betriebsparametern den Zustand einer Batterie ermitteln. Die DE 195 40 827 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustands einer Batterie, welches ein Kennfeld der Batteriealterung vorgibt, sowie eine Reihe von Momentanwerten der Batteriealterungseinflußgrößen erfasst, sowie die einzelnen ermittelten Alterungsanteile zur Bildung eines Batteriealterungs als Maß für den Batteriealterungszustand aufsummiert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades für eine Batterie anzugeben, die eine Lebensdauer einer Batterie genau bestimmen und eine Information in Abhängigkeit von der Lebensdauer erzeugen können.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung des Gesamtverschlechterungsgrades nach Patentanspruch 1. Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung nach dem Patentanspruch 8. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung enthält eine Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung mehrerer Zustandsgrößen einer Batterie, eine erste Berechnungseinrichtung zum Berechnen mehrerer Verschlechterungsgrade in Abhängigkeit von den erfaßten Zustandsgrößen, eine Speichereinrichtung zum Speichern der einem jeweiligen Verschlechterungsgrad entsprechenden Beitragsgrade, eine zweite Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Gesamtverschlechterungsgrades in Abhängigkeit von den Verschlechterungsgraden und den Beitragsgraden, und eine dritte Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Beitragsgrade.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erfaßt die Erfassungseinrichtung zum Beispiel eine Temperatur einer Sekundärbatterie, einen Lade-/Entladestromwert der Batterie und die Größe der Änderung eines Ladezustands (SOC) der Batterie. Die erste Berechnungseinrichtung berechnet zum Beispiel einen Verschlechterungsgrad der Batterie in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie, einen Verschlechterungsgrad der Batterie in Abhängigkeit von dem Lade-/Entladestromwert der Batterie und einen Verschlechterungsgrad der Batterie in Abhängigkeit von der Größe der Änderung des Ladezustands (SOC) der Batterie. Die zweite Berechnungseinrichtung berechnet den Gesamtverschlechterungsgrad durch Multiplizieren der jeweiligen Verschlechterungsgrade mit dem entsprechenden Beitragsgrad und durch Summieren der durch die Multiplikation erhaltenen Werte. Die dritte Berechnungseinrichtung ändert einen oder mehrere der Beitragsgrade, die zu verwenden sind, wenn die Verschlechterungsgrade das nächste Mal miteinander multipliziert werden (zum Beispiel Erhöhen eines Beitragsgrades entsprechend einem speziellen Verschlechterungsgrad), wenn zum Beispiel der berechnete Gesamtverschlechterungsgrad groß ist (wenn die Verschlechterung fortgeschritten ist). Somit ist es möglich, einen Verschlechterungsgrad zu berechnen, der der Restlebensdauer der Sekundärbatterie genauer entspricht. Daher ist es möglich, eine Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades für eine Batterie vorzusehen, die die Lebensdauer der Sekundärbatterie genau bestimmen kann.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die erste Berechnungseinrichtung eine Einrichtung zum Berechnen mehrerer Verschlechterungsgrade in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie, des Lade-/Entladestromwertes und des Ladezustands (SOC) der Batterie enthalten. Somit kann der Verschlechterungsgrad zum Beispiel in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie, des Lade-/Entladestromwertes der Batterie und des Ladezustands (SOC) der Batterie, die großen Einfluß auf die Verschlechterung der Sekundärbatterie haben, durch Integrieren der Zustandsgrößen über die Zeit genau berechnet werden.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem eine Erzeugungseinrichtung enthalten, die in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad eine Information erzeugt, die eine Grenze für die Verwendung der Batterie betrifft. Somit wird in dem Fall, in dem die Batterie in einem Fahrzeug angebracht ist und als Sekundärbatterie zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird, wenn sich die Sekundärbatterie ernsthaft verschlechtert hat und der berechnete Gesamtverschlechterungsgrad anzeigt, daß das Ende der Lebensdauer der Sekundärbatterie erreicht wurde, eine Information zur Verhinderung einer weiteren Verschlechterung erzeugt, um zu verhindern, daß das Fahrzeug aufgrund der Verwendung der Sekundärbatterie nicht mehr fahrtüchtig ist. Diese Information wird zum Beispiel zur Begrenzung der elektrischen Energiezufuhr zur und der Ausgabe der elektrischen Energie von der Sekundärbatterie oder zur Beschränkung des verwendbaren Ladezustandbereiches (SOC-Bereiches) der Batterie auf einen kleinen Bereich verwendet. Somit kann eine Situation vermieden werden, in der die Sekundärbatterie nicht in der Lage ist, perfekt zu arbeiten und das Fahrzeug anhält, bevor die Sekundärbatterie ersetzt wurde.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem eine Erzeugungseinrichtung enthalten, die in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad eine Information erzeugt, die eine Garantie für die Batterie betrifft. Somit ist es möglich, die Garantiedauer auf eine Dauer bis zum Ende der Lebenszeit der Sekundärbatterie festzusetzen, die augenblicklich in Abhängigkeit von dem Gesamtverschlechterungsgrad berechnet wird, während die Garantiedauer gewöhnlicherweise in Abhängigkeit von der nach dem Beginn des Betriebes vergangenen Zeit oder ähnlichem festgesetzt wird.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem eine Restwerterzeugungseinrichtung enthalten, die in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad eine Information erzeugt, die einen Restwert der Batterie betrifft. Somit ist es möglich, den Restwert der Batterie in Abhängigkeit von dem Gesamtverschlechterungsgrad zu bestimmen, der einen tatsächlichen Verschlechterungsgrad anzeigt, während der Rest wert der Batterie gewöhnlicherweise in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit nach dem Beginn des Betriebes oder ähnlichem bestimmt wird.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Batterie eine im Fahrzeug angebrachte Batterie zum Antreiben des Fahrzeugs sein. Somit ist es möglich, die tatsächliche Lebensdauer der Batterie zum Antreiben des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Gesamtverschlechterungsgrad genau zu berechnen und die Batterie zu ersetzen, bevor das Fahrzeug nicht mehr fahrtüchtig ist.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem eine Restwerterzeugungseinrichtung enthalten, die in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad eine Information erzeugt, die einen Restwert des Fahrzeugs betrifft.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist es möglich, den Restwert des Fahrzeugs, das die Batterie als Antriebsquelle verwendet, in Abhängigkeit von dem Gesamtverschlechterungsgrad zu bestimmen, der den tatsächlichen Verschlechterungsgrad anzeigt, während der Restwert des Fahrzeugs gewöhnlicherweise in Abhängigkeit von der zurückgelegten Fahrtstrecke oder den seit dem Beginn des Betriebes des Fahrzeugs verstrichenen Jahren bestimmt wird.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem eine Verschlechterungsgradspeichereinrichtung zum Speichern des Gesamtverschlechterungsgrades enthalten. Außerdem kann die Verschlechterungsgradspeichereinrichtung den Gesamtverschlechterungsgrad sogar dann halten, wenn die Energieversorgung unterbrochen ist.
  • Ein Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades für eine Batterie gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung enthält einen Erfassungsschritt zur Erfassung mehrerer Zustandsgrößen der Batterie, einen ersten Berechnungsschritt zur Berechnung mehrerer Verschlechterungsgrade in Abhängigkeit von den erfaßten Zustands größen, einen Speicherschritt zum Speichern von jeweiligen den Verschlechterungsgraden entsprechen Beitragsgraden, einem zweiten Berechnungsschritt zum Berechnen eines Gesamtverschlechterungsgrades der Batterie in Abhängigkeit von den Verschlechterungsgraden und der Beitragsgrade, und einen dritten Berechnungsschritt zum Berechnen der Beitragsgrade in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung werden im Erfassungsschritt zum Beispiel eine Temperatur der Sekundärbatterie, ein Lade-/Entladestromwert der Batterie und eine Änderungsgröße eines Ladezustandes (SOC) der Batterie erfaßt. Im ersten Berechnungsschritt werden zum Beispiel ein Verschlechterungsgrad der Batterie in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie, ein Verschlechterungsgrad der Batterie in Abhängigkeit von dem Lade-/Entladewert der Batterie und ein Verschlechterungsgrad der Batterie in Abhängigkeit von der Änderungsgröße des Ladezustands (SOC) der Batterie berechnet. Im zweiten Berechnungsschritt wird der Gesamtverschlechterungsgrad der Batterie durch Multiplizieren der Verschlechterungsgrade mit den jeweiligen im Speicherschritt gespeicherten Beitragsgraden und durch Summieren der durch die Multiplikation erhaltenen Werte berechnet. Im dritten Berechnungsschritt werden ein oder mehrere der Beitragsgrade, die zu verwenden sind, wenn das nächste Mal die Verschlechterungsgrade multipliziert werden, geändert (zum Beispiel wird ein Beitragsgrad entsprechend einem speziellen Verschlechterungsgrad erhöht), wenn zum Beispiel der berechnete Gesamtverschlechterungsgrad groß ist (wenn die Verschlechterung fortgeschritten ist). Somit ist es möglich, einen Gesamtverschlechterungsgrad zu berechnen, der der Restlebensdauer der Sekundärbatterie genauer entspricht. Demzufolge ist es möglich, ein Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades für eine Batterie anzugeben, das die Lebensdauer der Sekundärbatterie genau bestimmen kann.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann der erste Berechnungsschritt einen Schritt zur Berechnung mehrerer Verschlechterungsgrade in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie, des Lade-/Entladewertes der Batterie und des Ladezustands (SOC) der Batterie enthalten. Folglich kann der Verschlechterungsgrad zum Beispiel in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie, des Lade-/Entladestromwertes der Batterie und des Ladezustands (SOC) der Batterie, die einen großen Einfluß auf die Verschlechterung der Sekundärbatterie haben, durch Integrieren der Zustandsgrößen über der Zeit genau berechnet werden.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem einen Erzeugungsschritt zum Erzeugen einer Information in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad enthalten, die eine Grenze für die Verwendung der Batterie betrifft. Somit wird für den Fall, in dem die Batterie in einem Fahrzeug angebracht ist und als Sekundärbatterie zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, wenn sich die Sekundärbatterie ernsthaft verschlechtert hat und der berechnete Gesamtverschlechterungsgrad anzeigt, daß das Ende der Lebensdauer der Sekundärbatterie erreicht ist, eine Information zur Verhinderung einer weiteren Verschlechterung erzeugt, um zu verhindern, daß das Fahrzeug durch die Verwendung der Sekundärbatterie nicht mehr fahrtüchtig ist. Diese Information kann zum Beispiel zur Begrenzung der elektrischen Energie, die der Sekundärbatterie zugeführt wird und von dieser ausgegeben wird, oder zur Begrenzung des verwendbaren Ladezustandbereiches (SOC-Bereiches) der Batterie auf einen kleinen Bereich verwendet werden. Somit kann eine Situation vermieden werden, in der die Sekundärbatterie nicht perfekt funktioniert und das Fahrzeug anhält, bevor die Sekundärbatterie ausgewechselt wurde.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades einen Erzeugungsschritt zur Erzeugung einer Information in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad enthalten, die eine Garantie für die Batterie betrifft. Somit ist es möglich, die Garantiedauer auf eine Dauer bis zum Ende der Lebensdauer der Sekundärbatterie festzusetzen, die augenblicklich in Abhängigkeit von dem Gesamtverschlechterungsgrad bestimmt wird, während die Garantiedauer gewöhnlicherweise in Abhängigkeit von der seit dem Beginn des Betriebes verstrichenen Zeit oder ähnlichem eingestellt wird.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem einen Restwerterzeugungsschritt zur Erzeugung einer Information in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad aufweisen, die einen Restwert der Batterie betrifft. Somit ist es möglich, den Restwert der Batterie in Abhängigkeit von dem Gesamtverschlechterungsgrad zu bestimmen, der einen tatsächlichen Verschlechterungsgrad anzeigt, während der Restwert der Batterie gewöhnlicherweise in Abhängigkeit von der seit dem Beginn des Betriebes verstrichenen Zeit oder ähnlichem bestimmt wird.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann die Batterie eine im Fahrzeug angebrachte Batterie zum Antreiben des Fahrzeugs sein. Somit ist es möglich, die tatsächliche Lebensdauer der Batterie zum Antreiben des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Gesamtverschlechterungsgrad genau zu bestimmen und die Batterie zu ersetzen, bevor das Fahrzeug nicht mehr fahrtüchtig ist.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem einen Restwerterzeugungsschritt zur Erzeugung einer Information in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad enthalten, der einen Restwert des Fahrzeugs betrifft. Somit ist es möglich, den Restwert des Fahrzeugs, das die Batterie als Antriebsquelle verwendet, in Abhängigkeit von dem Gesamtverschlechterungsgrad zu bestimmen, der den tatsächlichen Verschlechterungsgrad anzeigt, während der Restwert des Fahrzeugs gewöhnlicherweise in Abhängigkeit von einer Fahrtstrecke oder von den seit dem Beginn des Betriebes des Fahrzeugs verstrichenen Jahren bestimmt wird.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Verfahren zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades außerdem einen Verschlechterungsgradspeicherschritt zum Speichern des Gesamtverschlechterungsgrades enthalten. Außerdem kann der Gesamtverschlechterungsgrad sogar dann gehalten werden, wenn die Energieversorgung unterbrochen ist.
  • Die vorangegangenen und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen erläutert, wobei ähnliche Bezugszeichen für ähnliche Elemente verwendet werden. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm einer Steuerung eines Fahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) versehen ist,
  • 2 eine Graphik einer Beziehung zwischen einer Batterietemperatur und einem Lebensdauerkoeffizienten α,
  • 3 einer Graphik einer Beziehung zwischen einem Lade-/Entladestromwert und einem Lebensdauerkoeffizienten β,
  • 4 eine Graphik einer Beziehung zwischen einer Batterietemperatur und einem Lebensdauerkoeffizienten γ,
  • 5 eine Graphik einer Beziehung zwischen einer Ladezustandsänderung (ΔSOC) und einem Lebensdauerkoeffizienten γ,
  • 6 eine Graphik einer Beziehung zwischen einer Fahrdauer des Fahrzeugs und eines Ladezustands (SOC);
  • 7 ein Flußdiagramm einer Struktur eines Steuerungsprogrammes, das von der erfindungsgemäßen elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) ausgeführt wird;
  • 8 eine Graphik einer Beziehung zwischen einem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L und Wichtungskoeffizienten;
  • 9 eine Graphik der Änderung des Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L;
  • 10 eine Graphik einer Beziehung zwischen dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L, einem Grenzwert für die Batterieeingabe/-ausgabe und einem verwendbaren Ladezustandbereich (SOC-Bereich);
  • 11 eine Graphik einer Beziehung zwischen der Fahrtstrecke des Fahrzeugs und dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L;
  • 12 ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Fahrstrecke des Fahrzeugs und dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L und
  • 13 eine Graphik einer Beziehung zwischen einem Restwert des Fahrzeugs und dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L.
  • Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die selben Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen. Sie haben dieselben Namen und dieselben Funktionen. Dementsprechend wird eine genaue Beschreibung dieser Komponenten nicht wiederholt.
  • Im folgenden wird eine Berechnungsvorrichtung beschrieben, die einen Lebensdauerverbrauchskoeffizienten berechnet, der einen Verschlechterungsgrad einer Sekundärbatterie anzeigt, die eine Einrichtung zum Antreiben eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt, wie zum Beispiel eine Nickel-Wasserstoff-Batterie. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Berechnungsvorrichtung ist nicht auf die Nickel-Wasserstoff-Batterie beschränkt. Die erfindungsgemäße Berechnungsvorrichtung kann auch für eine NiCd-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie verwendet werden.
  • Mit Bezug auf 1 wird eine Energieversorgungseinheit eines Fahrzeugs beschrieben, die eine elektronische Batteriesteuereinheit (im folgenden auch als Batterie- ECU bezeichnet) 200 zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades enthält. Wie in 1 gezeigt, enthält die Energieversorgungseinehit des Fahrzeugs eine Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 und eine elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200. Ein Thermistor 110 zum Messen einer Temperatur der Batterie und ein Voltmeter 130 zum Messen einer Spannung der Batterie sind an der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 angebracht. Ein Amperemeter 120 zum Messen des Lade-/Entladenstromes ist an einem Eingangs-/Ausgangskabel angebracht, das die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 und ein Energieversorgungskabel des Fahrzeugs verbindet. Die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 enthält eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 500, einen Prozessor (im folgenden auch als CPU bezeichnet) 300, einen Taktgeber 400, einen Speicher 600 und einen Flash-Speicher (nicht flüchtiger Speicher) 700. Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 500 ist mit dem Thermistor 110, dem Amperemeter 120, dem Voltmeter 130, einer batteriebezogenen Warnausgangssignalleitung und einer Zündungseinschaltsignalleitung verbunden. Der Prozessor (CPU) 300 steuert die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200. Der Speicher 600 und der Flash-Speicher 700 speichern verschiedene Daten.
  • Ein Energieversorgungsanschluß der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 ist mit dem Energieversorgungskabel des Fahrzeugs verbunden und versorgt einen Motor zum Antreiben des Fahrzeugs, Hilfseinrichtungen, elektrische Komponenten und ähnliches mit elektrischer Energie. Der Thermistor 110 erfaßt die Temperatur der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100, und es wird ein deren Temperatur anzeigendes Signal über die Eingabe- /Ausgabeschnittstelle 500 der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 zum Prozessor (CPU) 300 übertragen. Das Amperemeter 120 erfaßt einen Wert des der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 zugeführten bzw. von dieser abgegebenen Lade- /Entladestromes, und der erfaßte Stromwert wird über die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 500 der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 zum Prozessor (CPU) 300 übertragen. Ein elektrischer Energiewert kann durch Akkumulieren der Stromwerte für eine vorgegebene Zeitdauer berechnet werden. Das Voltmeter 130 erfaßt einen Spannungswert der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100, und der erfaßte Spannungswert wird über die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 500 der elektronischen Batteriesteuereinheit -(Batterie-ECU) 200 zum Prozessor (CPU) 300 übertragen.
  • Die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 erfaßt die Temperatur der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100, den Stromwert und den Spannungswert in Zeitabständen, die einem von dem Taktgeber 400 abgegebenen Taktsignal entsprechen. Die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 berechnet einen Lebensdauerkoeffizienten α, einen Lebensdauerkoeffizienten β, einen Lebensdauerkoeffizienten γ und einen Lebensdauerkoeffizienten δ in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100, dem erfaßten Stromwert, dem erfaßten Spannungswert und ähnlichem. Der Spannungswert kann zur Berechnung des Ladezustands (SOC) und ähnlichem verwendet werden. Eine auf einer Parkdauer und der Batterietemperatur basierende geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße A, eine auf einem akkumulierten Stromwert und der Batterietemperatur basierende geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße B und eine auf dem verwendbaren Ladezustandbereich (SOC-Bereich) basierende geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße C werden unter Verwendung der Lebensdauerkoeffizienten α, β, γ, δ, berechnet.
  • Die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 liest Wichtungskoeffizienten a, b, c aus dem Speicher 600 aus, die den jeweiligen drei geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen A, B, C entsprechen. Dann berechnet die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 durch Multiplizieren der geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen A, B, C, mit den jeweiligen Wichtungskoeffizienten a, b, c einen Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L. Der berechnete Lebensdauerverbrauchskoeffizient L wird im Flash-Speicher 700 gespeichert. Diese Energieversorgungseinheit, in der die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 und die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 integriert sind, ist allgemein erhältlich. Der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 ist halb-permanent im Flash-Speicher 700 gespeichert. Da der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L sogar im Flash-Speicher 700 gespeichert ist, wenn die Energieversorgung der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 unterbrochen ist, wird der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L nicht gelöscht.
  • Die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 berechnet die Wichtungskoeffizienten a, b, c, die den jeweiligen drei geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen A, B, C entsprechen, in Abhängigkeit von dem berechneten Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L. Dann speichert die elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 die Wichtungskoeffizienten a, b, c im Speicher 600.
  • Außerdem sind in der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 500, der Prozessor (CPU) 300, der Taktgeber 400, der Speicher 600 und der Flash-Speicher 700 über einen internen Bus 800 verbunden, und es kann eine Datenkommunikation zwischen diesen erfolgen.
  • Eine Beziehung zwischen der Batterietemperatur und dem Lebensdauerkoeffizienten α, der im Speicher 600 der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 gespeichert ist, wird mit Bezug auf 2 beschrieben. Tatsächlich ist die Beziehung zwischen der Batterietemperatur und dem Lebensdauerkoeffizienten α im Speicher 600 in Form einer Tabelle gespeichert. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Batterietemperatur und dem Lebensdauerkoeffizienten α in Form eines Graphen. Wie in 2 gezeigt, erhöht sich der Lebensdauerkoeffizient α mit einer Erhöhung der Batterietemperatur. 2 wird in dem Fall angewendet, in dem das Fahrzeug angehalten ist. Da sich die Batterietemperatur erhöht, schreitet die Verschlechterung noch schneller fort. Im Graphen der 2 ist die Beziehung zwischen der Batterietemperatur und dem Lebensdauerkoeffizienten α durch eine gerade Linie gezeigt, die keinen Wendepunkt aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Beziehung dazwischen kann auch durch eine Kurve mit einem Wendepunkt dargestellt werden.
  • Eine Beziehung zwischen dem Lade-/Entladestromwert und dem Lebensdauerkoeffizienten β, der im Speicher 600 der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie ECU) 200 gespeichert ist, wird mit Bezug auf 3 beschrieben. Tatsächlich ist die Beziehung zwischen dem Lade-/Entladestromwert und dem Lebensdauerkoeffizienten β im Speicher 600 in Form einer Tabelle gespeichert. Wie in 3 gezeigt, erhöht sich der Lebensdauerkoeffizient β in dem Fall, in dem der Ladestrom oder der Entladestrom gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, bei einer Erhöhung des Ladestromes oder des Entladestromes. Außerdem erhöht sich der Lebensdauerkoeffizient β bei einer Erhöhung Entladestromes stärker als bei einer Erhöhung des Ladestromes.
  • Eine Beziehung zwischen der Batterietemperatur und dem Lebensdauerkoeffizienten γ, der im Speicher 600 der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie ECU) 200 gespeichert ist, wird mit Bezug auf 4 beschrieben. Tatsächlich ist die Beziehung zwischen der Batterietemperatur und dem Lebensdauerkoeffizienten γ im Speicher 600 in Form einer Tabelle gespeichert. Wie in 4 gezeigt, erhöht sich der Lebensdauerkoeffizient γ mit einer Erhöhung der Batterietemperatur. 4 gilt für den Fall, in dem das Fahrzeug fährt. Entsprechend zeigt in 4 die Horizontalachse die Batterietemperatur während der Fahrt des Fahrzeugs.
  • Eine Beziehung zwischen der Ladezustandsänderung (ΔSOC) und dem Lebensdauerkoeffizienten δ, der im Speicher 600 der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie ECU) 200 gespeichert ist, wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Tatsächlich ist die Beziehung zwischen der Ladezustandsänderung (ΔSOC) und dem Lebensdauerkoeffizienten δ im Speicher 600 in Form einer Tabelle gespeichert. Der Lebensdauerkoeffizient δ erhöht sich mit einer Erhöhung der Ladezustandsänderung (ΔSOC). Zusätzlich zeigt die Vertikalachse die Anzahl der Lebensdauerzyklen an.
  • Ein Verfahren zur Berechnung der Ladezustandsänderung (ΔSOC), die in 5 durch die Horizontalachse dargestellt ist, wird mit Bezug auf 6 beschrieben. In 6 zeigen die Horizontalachsen die Fahrdauer des Fahrzeugs und die Vertikalachsen den Ladezustand (SOC). Wie in 6 gezeigt, erhöht und erniedrigt sich der Pegel des Ladezustands (SOC) während der Fahrt des Fahrzeugs. Die Ladezustandsänderung (ΔSOC) wird zum Beispiel als Differenz zwischen dem höchsten Ladezustand (SOC) und dem niedrigsten Ladezustand (SOC) während einer Fahrdauer von einer Stunde definiert. Wie in 6 gezeigt, werden Ladezustandsänderungen ΔSOC (1), ΔSOC (2) und ΔSOC (3) auf diese Weise berechnet. Der in 5 gezeigte Lebensdauerkoeffizient δ wird durch Berechnen der Ladezustandsänderung (ΔSOC), wie in 6 gezeigt, berechnet.
  • Eine Struktur eines Steuerungsprogrammes, das erfindungsgemäß von dem Prozessor (CPU) 300 der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 durchgeführt wird, wird mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • Im Schritt S100 bestimmt der Prozessor (CPU) 300, ob der Zündschalter im Einschaltzustand ist. Die Bestimmung wird in Abhängigkeit von dem Zündungseinschaltsignal, das über die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 500 eingegeben wird, durchgeführt. Wenn der Zündschalter im Einschaltzustand ist (JA im Schritt S100), wird das Verfahren im Schritt S200 fortgeführt. Wenn sich der Zündschalter nicht im Einschaltzustand befindet (NO im Schritt S100), wird das Verfahren im Schritt S110 fortgeführt.
  • Im Schritt S110 erfaßt der Prozessor (CPU) 300 die Zustandsgrößen, während das Fahrzeug geparkt ist. Genauer gesagt werden eine Parkdauer H (1) und eine Batterietemperatur TB (1) erfaßt. Im Schritt S120 liest der Prozessor (CPU) 300 den Lebensdauerkoeffizienten α aus. Der Lebensdauerkoeffizient α ist ein von der Batterietemperatur TB (1) abhängiger Koeffizient. Außerdem ist die Beziehung zwischen der Batterietemperatur TB (1) und dem Lebensdauerkoeffizienten α im Graphen der 4 dargestellt.
  • Im Schritt S130 berechnet der Prozessor (CPU) 300 die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße A. Hierbei wird die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße A gemäß der folgenden Gleichung berechnet: A = ∫{α(TB(1)) × H}dH.
  • Anders gesagt wird die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße A durch Multiplizieren des Lebensdauerkoeffizienten α, der in Abhängigkeit von der Batterietemperatur während der Parkdauer bestimmt wird, und Integrieren des Ergebniswertes über der Zeit berechnet. Dann wird das Verfahren im Schritt S300 fortgesetzt. Im Schritt S200 erfaßt der Prozessor (CPU) 300 die Zustandsgrößen, während das Fahrzeug fährt. Hierbei werden ein Lade-/Entladestrom I, die Batterietemperatur TB (2), die Betriebsdauer H (2) und des Ladezustands (SOC) erfaßt.
  • Im Schritt S210 liest der Prozessor (CPU) 300 die Lebensdauerkoeffizienten β, γ, δ aus dem Speicher 600 aus. Der Lebensdauerkoeffizient β, der zu dieser Zeit ausgelesen wird, ist ein Koeffizient, der von dem Lade-/Entladestrom der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 abhängt. Der Lebensdauerkoeffizient γ ist ein Koeffizient, der von der Batterietemperatur der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 abhängt, und der Lebensdauerkoeffizient δ ist ein Koeffizient, der von der Ladezustandsänderung (ΔSOC) der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 abhängt.
  • Im Schritt S220 berechnet der Prozessor (CPU) 300 die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße B. Hierbei wird die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße B gemäß der folgenden Gleichung berechnet: B = ∫{β(I) × γ(TB(2)) × |I| × H}dH.
  • Mit anderen Worten wird die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße B durch Multiplizieren des Lebensdauerkoeffizienten β, der von dem Lade-/Entladestrom abhängt, mit dem Lebensdauerkoeffizienten γ, der in Abhängigkeit von der Batterietemperatur bestimmt wird, dem absoluten Wert des Lade-/Entladestromes und der Laufzeit, und durch Integrieren des Ergebniswertes über der Zeit berechnet.
  • Im Schritt S230 berechnet der Prozessor (CPU) 300 die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße C. Hierbei wird die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße C gemäß der folgenden Gleichung berechnet: C = ∫{δ(ΔSOC) × γ(TB(2)) × H}dH.
  • Mit anderen Worten wird die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße C durch Multiplizieren des Lebensdauerkoeffizienten δ, der in Abhängigkeit von der Ladezustandsänderung (ΔSOC) bestimmt wird, mit dem Lebensdauerkoeffizienten γ, der in Abhängigkeit von der Batterietemperatur bestimmt wird, und der Fahrtzeit sowie durch Integrieren des Ergebniswertes über der Zeit berechnet.
  • Im Schritt S300 liest der Prozessor (CPU) 300 die Wichtungskoeffizienten a, b, c, die den geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen A, B, C, entsprechen, aus dem Speicher 600 aus. Im Schritt S310 berechnet der Prozessor (CPU) 300 den Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L. Hierbei wird der Lebensdauerverbrauchskoeffzient L gemäß der folgenden Gleichung berechnet: L = a × A + b × B + c × C.
  • Im Schritt S320 berechnet der Prozessor (CPU) 300 die Wichtungskoeffizienten a, b, c, in Abhängigkeit von dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L. Hierbei werden die Wichtungskoeffizienten a, b, c, in Abhängigkeit von dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L gemäß der in 8 gezeigten Beziehung berechnet. Wie in 8 gezeigt, verringert sich die Differenz zwischen dem Wichtungskoeffizienten a und den Wichtungskoeffizienten b, c, wenn sich der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L erhöht. Im Schritt S330 speichert der Prozessor (CPU) 300 die Wichtungskoeffizienten a, b, c, im Speicher 600.
  • Im folgenden wird der Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades beschrieben, die die zuvor genannte Struktur aufweist und gemäß dem zuvor genannten Flußdiagramm betrieben wird.
  • Wenn eine Unterroutine zum Berechnen der Lebensdauer einer Batterie begonnen wird, wird bestimmt, ob der Zündschalter sich im Einschaltzustand befindet (Schritt S100). Wenn sich der Zündschalter sich nicht im Einschaltzustand (NEIN im Schritt S100) befindet, wird festgestellt, daß das Fahrzeug geparkt ist, und die Zustandsgrößen werden während des Parkens des Fahrzeugs erfaßt (Schritt S110). Hierbei werden die Parkdauer H (1) und die Batterietemperatur TB (1) erfaßt. Der von der Batterietemperatur abhängige Lebensdauerkoeffizient α wird aus dem Speicher 600 ausgelesen (Schritt S120). Die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße A wird unter Verwendung des ausgelesenen Lebensdauerkoeffizienten α und der Parkdauer berechnet (Schritt S130).
  • In dem Fall, in dem das Fahrzeug fährt, wird festgestellt, daß sich der Zündschalter im Einschaltzustand (JA im Schritt S100) befindet, und es werden die Zustandsgrößen erfaßt, während das Fahrzeug fährt (Schritt S200). Hierbei werden der Lade- /Entladestrom, die Batterietemperatur, die Betriebsdauer und der Ladezustand (SOC) erfaßt.
  • Die Lebensdauerkoeffizienten β, γ, δ werden aus dem Speicher 600 ausgelesen (Schritt S210). Die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße B wird in Abhängigkeit von dem Lebensdauerkoeffizienten β, der in Abhängigkeit von dem Lade-/Entladestrom bestimmt wird, dem Lebensdauerkoeffizienten γ, der in Abhängigkeit von der Batterietemperatur bestimmt wird, dem absoluten Wert des Lade-/Entladestromwertes und der Betriebsdauer berechnet (Schritt S220). Die geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße C wird in Abhängigkeit von dem Lebensdauerkoeffizienten δ, der in Abhängigkeit von der Ladezustandsänderung (ΔSOC) bestimmt wird, dem Lebensdauerkoeffizienten γ, der in Abhängigkeit von der Batterietemperatur bestimmt wird, und der Betriebsdauer berechnet.
  • Die den geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen A, B, C entsprechenden Wichtungskoeffizienten a, b, c werden aus dem Speicher 600 ausgelesen (Schritt S300). Der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L wird unter Verwendung der geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen A, B, C und der Wichtungskoeffizienten a, b, c, die den jeweiligen geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen A, B, C entsprechen, berechnet (Schritt S310).
  • Die Wichtungskoeffizienten a, b, c werden in Abhängigkeit von dem berechneten Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L berechnet. Hierbei werden die Wichtungskoeffizienten a, b, c in Abhängigkeit von den im Speicher 600 gespeicherten Daten, wie in 8 gezeigt, berechnet. Im Schritt S330 werden die Wichtungskoeffzienten a, b, c im Speicher 600 gespeichert.
  • Der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L, der auf die zuvor genannte Weise berechnet wird, erhöht sich mit einer Erhöhung der Anzahl der seit dem Beginn des Betriebes des Fahrzeugs verstrichenen Jahre, wie in 9 gezeigt. Wenn der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L in 9 100 % erreicht hat, ist die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 am Ende ihrer Lebensdauer, die in Abhängigkeit von den Kenngrößen der Batterie geschätzt wird, angekommen. Wie in 9 gezeigt, erreicht die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 das Ende ihrer Lebensdauer (der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L wird 100 %), wenn näherungsweise 13 Jahre seit dem Beginn des Betriebes verstrichen sind. Wenn der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L 100 % überschreitet, wird ein Nutzer des Fahrzeugs über eine Anzeige benachrichtigt, daß das Ende der Lebensdauer erreicht wurde. Außerdem wird die elektrische Energie, die der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 zugeführt bzw. von dieser abgegeben wird, beschränkt, wenn der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L 100 % überschreitet, oder es wird der verwendbare Ladezustandbereich (SOC-Bereich) verringert, so daß das Fahrzeug trotz der Verwendung einer derartigen verschlechterten Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 fehlerfrei fahren kann. Somit kann sogar dann, wenn der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L 100 % überschreitet, verhindert werden, daß die Batterie plötzlich nicht mehr funktioniert, und dementsprechend das Fahrzeug nicht mehr fahrtüchtig ist.
  • Eine Herstellergarantie für die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 wird unter Verwendung des Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L, der auf die zuvor genannte Weise berechnet wird, beschrieben. 11 zeigt die Änderung des Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L in Abhängigkeit von der Fahrtstrecke des Fahrzeugs. 12 zeigt die Änderung des Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L in Abhängigkeit von der Anzahl der seit dem Betrieb des Fahrzeugs verstrichenen Jahren. Üblicherweise läuft die Garantie des Herstellers für die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 solange, bis die Fahrtstrecke des Fahrzeugs 100.000 km erreicht hat, wie es in 11 gezeigt ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades kann die Dauer der Herstellergarantie für die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 solange ausgedehnt werden, bis der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L 100 % erreicht (d. h., die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 erreicht das Ende der Lebensdauer). Außerdem gilt üblicherweise die Herstellergarantie für die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 bis 5 Jahre nach dem Betrieb des Fahrzeugs, wie es in 12 gezeigt ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades kann jedoch die Dauer der Herstellergarantie solange ausgeweitet werden, bis der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L 100 % erreicht (die Nickel-Wasserstoff-Batterie 100 erreicht das Ende der Lebensdauer).
  • 13 zeigt eine Beziehung zwischen dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L und einem Restwert des Fahrzeugs oder der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100. Der Restwert verringert sich mit einer Erhöhung des Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L. Der Restwert des Fahrzeugs oder der Nickel-Wasserstoff-Batterie 100, der von dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L abhängt, kann unter Verwendung der in 13 gezeigten Beziehung berechnet werden.
  • Außerdem wird der somit berechnete Lebensdauerverbrauchskoeffizient L im Flash-Speicher 700 gespeichert. Daher wird der gespeicherte Lebensdauerverbrauchskoeffizient L sogar dann nicht gelöscht, wenn die Energieversorgung der elektronischen Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 unterbrochen ist. Außerdem kann die Restlebensdauer der Nickel-Wasserstoff-Batterie mit Bezug auf den im Flash-Speicher 700 gespeicherten Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L selbst dann exakt berechnet werden, wenn die verwendete elektronische Batteriesteuereinheit (Batterie-ECU) 200 und die Nickel-Wasserstoff Batterie 100 als eine Einheit verkauft werden.
  • Somit werden gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Berechnung eines Verschlechterungsgrades für eine Batterie die Temperatur der Nickel-Wasserstoff-Batterie, der Lade-/Entladestromwert, die Änderungsgröße des Ladezustands (SOC) und ähnliches erfaßt, und es wird die von der Batterietemperatur abhängige geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße A, die von dem Lade-/Entladestromwert abhängige geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße B und die von der Änderung des Ladezustands (SOC) abhängige geschätzte Lebensdauerverbrauchsgröße C berechnet. Jede der drei somit berechneten geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen wird mit dem entsprechenden Wichtungskoeffizienten multipliziert, wodurch der Lebensdauerverbrauchskoeffizient L der gesamten Nickel-Wasserstoff-Batterie berechnet wird. Hierbei ändern sich die Wichtungskoeffizienten, mit denen die geschätzten Lebensdauerverbrauchsgrößen multipliziert werden, in Abhängigkeit von dem Lebensdauerverbrauchskoeffizienten L. Demzufolge ist es möglich, den Lebensdauerverbrauchskoeffizienten zur Bestimmung der Lebensdauer der Nickel-Wasserstoff-Batterie zu berechnen, die der tatsächlichen Lebensdauer genauer entspricht. Demzufolge kann die Lebensdauer der Nickel-Wasserstoff-Batterie genauer bestimmt werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Gesamtverschlechterungsgrades, der die Lebensdauer einer Batterie (100) bestimmt, für die Batterie (100) eines Fahrzeuges, mit folgenden Schritten: (a) Erfassen der Temperatur, des Lade- oder Entladestroms, des Ladezustands und der Betriebsdauer der Batterie (100), (b) Berechnen mehrerer Verschlechterungsgrade (A, B, C) in Abhängigkeit von der Temperatur, des Lade- oder Entladestroms und des Ladezustands, (c) Auslesen von Wichtungskoeffizienten (a, b, c), die den jeweiligen Ver schlechterungsgraden entsprechen, aus einer Speichereinrichtung (600), (d) Berechnen des Gesamtverschlechterungsgrades (L) der Batterie (100) in Abhängigkeit von den zuvor berechneten Verschlechterungsgraden (A, B, C) und den zuvor ausgelesenen Wichtungskoeffizienten (a, b, c), (e) Berechnen neuer Wichtungskoeffizienten (a, b, c) in Abhängigkeit von dem zuvor in dem Schritt (d) berechneten Gesamtverschlechterungsgrad (L), und (f) Speichern der neuen Wichtungskoeffizienten (a, b, c) in die Speichereinrichtung (600).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das einen Schritt zum Erzeugen einer Information, die die Grenze für die Verwendung der Batterie (100) betrifft, in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad (L) aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das einen Schritt zum Erzeugen einer Information, die die Garantie der Batterie (100) betrifft, in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad (L) aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das einen Schritt zum Erzeugen einer Information, die einen Restwert der Batterie (100) betrifft, in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad (L) aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Batterie (100) eine in dem Fahrzeug angebrachte Batterie zum Antreiben des Fahrzeugs ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das einen Schritt zum Erzeugen einer Information, die einen Restwert des Fahrzeugs betrifft, in Abhängigkeit von dem berechneten Gesamtverschlechterungsgrad (L) der Batterie (100) aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das einen Schritt zum Speichern des Gesamtverschlechterungsgrades (L) aufweist.
  8. Vorrichtung zur Bestimmung des Gesamtverschlechterungsgrades für eine Batterie (100) eines Fahrzeuges mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit: Einrichtungen (110, 120, 130) zum Erfassen der Temperatur, des Lade- oder Entladestroms, des Ladezustands und der Betriebsdauer der Batterie (100), eine elektronische Batteriesteuereinheit (200) zum Berechnen der Verschlechterungsgrade A, B und C, zum Berechnen des Gesamtverschlechterungsgrades (L) und zum Berechnen der neuen Wichtungskoeffizienten a, b und c und eine Speichereinrichtung (600) zum Speichern der Wichtungskoeffizienten (a, b, c).
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, die einen nicht-flüchtigen Speicher (700) zum Speichern des Gesamtverschlechterungsgrades aufweist.
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