EP1902326A1 - VERFAHREN ZUR ERKENNUNG VORGEBBARER GRÖßEN EINES ELEKTRISCHEN SPEICHERS - Google Patents

VERFAHREN ZUR ERKENNUNG VORGEBBARER GRÖßEN EINES ELEKTRISCHEN SPEICHERS

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EP1902326A1
EP1902326A1 EP06755142A EP06755142A EP1902326A1 EP 1902326 A1 EP1902326 A1 EP 1902326A1 EP 06755142 A EP06755142 A EP 06755142A EP 06755142 A EP06755142 A EP 06755142A EP 1902326 A1 EP1902326 A1 EP 1902326A1
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EP
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parameters
adaptable
parameter
battery
slowly
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Application number
EP06755142A
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English (en)
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Inventor
Eberhard Schoch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • G01R31/379—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator for lead-acid batteries
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting predeterminable sizes of an electrical memory with the features of claim 1.
  • quantities of an electrical energy or charge storage are determined for a motor vehicle, with predeterminable sizes include the performance, the storage capability or the type of electrical storage.
  • Energy storage in the motor vehicle electrical system for example in the context of electrical energy management, usually methods are used, which use to a certain extent a priori knowledge about the energy storage used. Such methods are described for example in DE 199 59 019. Such knowledge about the energy storage used use e.g. the rated capacity or the cold start current to the desired sizes linen- u. Storage capacity to be determined.
  • the a priori data of the battery state detection must be communicated when installing or replacing the energy store. This can be done in the workshop by appropriate coding, but is not practical when changing the battery by the end user. In addition, errors in the coding can not be excluded.
  • Another possibility is provided by adaptive model-based methods for battery state detection, which autonomously determine, for example, the parameters relevant to the power or storage capability continuous measurement of current, voltage u. Adapt the temperature of the energy storage. These methods are dependent on a sufficient on-board network dynamics and cyclization of the energy storage for a quick adaptation of the desired parameters, since an active intervention in the electrical system is not approved by the vehicle manufacturer or too expensive and therefore too expensive.
  • Battery has adapted. This applies in particular to the battery capacity, for the adaptation of which current charging / discharging strokes of> 20-30% nominal capacity are required. Another aspect is that in general not all relevant parameters for power and storage capability can be adapted, otherwise the procedure would be too costly, the measured quantities current, voltage, temperature would not be sufficient or the energy storage would have to be operated at operating points. that does not normally occur in the vehicle, for example, overcharging or low state of charge.
  • the inventive method for detecting predeterminable sizes of an electrical memory with the features of claim 1 has the advantage of enabling rapid detection of the memory type and the parameters of the memory type and to carry out the adaptation of relevant for the determination of power and / or storage capacity parameters. It is particularly suitable to be used for an electrical storage in a vehicle electrical system, such as a lead acid battery and to get along from the continuous measurement of current, voltage and temperature without conditioning the storage or battery type or active stimulation of the electrical system.
  • the type and the parameters of the electrical energy store can also be determined much faster compared to the known model-based methods.
  • the method according to the invention allows a reliable statement about the performance and storage capacity of the exchanged within a few minutes of the first operating phase Energy storage. This is particularly important for safety-critical applications such as x-by-wire applications, so that it is recognized as quickly as possible whether the exchanged energy storage or the exchanged energy is approved for this application and the subsidized performance or storage capability can basically.
  • Days are adapted.
  • One such slow adaptable parameter is the battery capacity. Since the rapidly adaptable parameters correlate with the slowly adaptable parameters, the latter, in particular the battery capacity, is deduced from the rapidly adaptable parameters, taking account of predefinable estimation routines and estimation errors. By comparing the determined parameters with stored parameters, the type of battery used can be detected.
  • the method according to the invention can also detect whether an exchange of the energy storage has taken place at all or whether the possibly aged battery is only used for other purposes, e.g. for recharging in a charger was disconnected from the electrical system.
  • time constants of RC elements with small time constants, which consist of specifiable resistors and
  • Assemble capacities of the electrical storage or the ohmic internal resistance of the electrical storage are selected.
  • the equivalent capacity of the electrical memory is selected.
  • Parameters with stored parameters can be reliably concluded on the performance and / or the storage capability or whether it is the energy storage is an approved energy storage whether an exchange of memory has occurred. It is particularly advantageous that a distance measure is formed from the adapted and the non-adapted parameters, which is compared with the stored parameters for the recognition of the predeterminable variables and that from the comparison result on the predeterminable size, in particular the memory type is concluded.
  • the distance measure can be formed depending on the error square or on absolute values of predefinable parameters. Relative error squares of predeterminable parameters or parameter sets can be determined, depending on the current accuracy of the estimated parameter and its significance for a particular memory type, taking into account the significance by means of weighting factors.
  • the advantage here is that quickly adaptable parameters contribute more to the distance measure than slow ones whose
  • parameters are weighted with respect to their significance for distinguishing the different memory types, and the parameter with the greatest relative variance is most heavily weighted with respect to the memory type, in particular the battery type, and vice versa.
  • FIG. 1 essentially describes the equivalent circuit diagram of a lead-acid battery and FIG. 2 shows essential to the invention
  • FIG. 3 shows a flowchart with essential method steps.
  • the basic idea behind the invention is that certain parameters (seconds to minutes) of an electrical energy store, for example a lead-acid battery, correlate with parameters that are rather slowly adaptable (hours to days) such as the battery capacity, so that after the transient of the battery quickly adaptable parameters can be concluded on the slowly adaptable parameters.
  • FIG. 1 Essential parameters or sizes of an electrical storage device, for example a lead-acid battery or a lead-acid battery, are given in FIG.
  • the equivalent circuit of a lead-acid battery shows the following relationships:
  • Uco open-circuit voltage
  • U k concentration polarization
  • U Dp penetration polarization of the positive electrode
  • U Dn penetration polarization of the negative electrode
  • R 1 resistive internal resistance (lead grid + acid)
  • C 0 replacement capacity of the battery
  • R DP , C DP resistance and capacity of the positive electrode double layer
  • R Dn5 C Dn resistance and capacitance of the negative electrode double layer
  • the replacement capacity C 0 of the battery is typically in starter batteries in the
  • Replacement capacity C 0 can be adapted. Furthermore, the ohmic internal resistance R 1, at least in the case of a new battery and based on the fixed state of charge and temperature, also provides an indication of the replacement capacity since this decreases as the battery capacity increases.
  • the parameter set p_ Batt the currently built-in battery is closest to the following "distance measure" is used for the adapted parameters:
  • the absolute value can also be used, for example.
  • the rel. Error squares of the individual parameters are determined by the factor m individually weighted for each of the m parameters of a parameter set as a function of the current accuracy of the estimated parameter and its significance for a particular battery type. If, for example, the parameters estimated with a Kalman filter, this provides for each parameter and its error variance P p i m; Batt, so that the weighting factors for the following approach offers:
  • Variance threshold Ps C hweiie limited to the maximum value of 1.
  • step S3 by minimizing the distance measures closest to the estimated parameter set, and replacing the slow or unadaptable parameters with those of the selected parameter set.
  • step S3 it can be decided whether a battery replacement ever existed and whether, if the stored parameter sets were too large, a battery that was not intended for the intended purpose was exchanged:
  • step S4 the condition is checked if min (D 2 0 .. n ) ⁇ D 2 ⁇
  • step S4 If YES in step S4, it is checked in step S6 if k> 0.
  • inventive method according to the main claim including the advantageous developments are carried out with the aid of an evaluation, in particular a computational insight or a control device, such as a battery control unit or a
  • On-board control unit represents and in addition to suitable processors also includes storage means.
  • the variables required for carrying out the method are measured by suitable means, for example sensors and fed to the evaluation and processed by this optionally after a treatment.
  • FIG 2 are essential to the invention Means of the evaluation device shown.
  • a processor P in which the methods according to the invention run, one or more memories SP, into which initial values are stored, which can be accessed by the processor P. Measurements can also be taken continuously in the memories SP.
  • a display A may indicate the determined state of charge or the battery type and so on.

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers, beispielsweise einer Batterie in einem Fahrzeug angegeben, bei dem verschiedene Parameter ermittelt werden. Bei diesen Parametern handelt es sich um schnelladaptierbare Parameter, die innerhalb von Sekunden oder Minuten adaptiert werden und langsam adaptierbare Parameter, die innerhalb von Stunden oder Tagen adaptiert werden. Eine solcher langsam adaptierbarer Parameter ist die Batteriekapazität. Da die schnell adaptierbaren Parameter mit den langsam adaptierbaren Parametern korrelieren, wird auf letztere, insbesondere die Batteriekapazität, aus den schnell adaptierbaren Parametern geschlossen, unter Berücksichtigung vorgebbarer Schätzroutinen und Schätzfehler. Durch Vergleich der ermittelten Parameter mit abgespeicherten Parametern kann der Typ der eingesetzten Batterie erkannt werden.

Description

Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Insbesondere werden Größen eines elektrischen Energie- oder Ladungsspeichers für ein Kraftfahrzeug ermittelt, wobei vorgebbare Größen die Leistungsfähigkeit, die Speicherfähigkeit oder auch den Typ des elektrischen Speichers umfassen.
Stand der Technik
Zur Überwachung der Leistungs- und/oder Speicherfähigkeit der elektrischen
Energiespeicher im Kraftfahrzeugbordnetz, beispielsweise im Rahmen eines elektrischen Energiemanagements, werden üblicherweise Verfahren eingesetzt, die zu einem gewissen Teil a priori Kenntnisse über den verwendeten Energiespeicher nutzen. Solche Verfahren sind beispielsweise in der DE 199 59 019 beschrieben. Solche Kenntnisse über den verwendeten Energiespeicher nutzen z.B. die Nennkapazität oder den Kaltstartstrom, um die gesuchten Größen Leistungs- u. Speicherfähigkeit zu ermitteln.
Kommen für einen Fahrzeugtyp z.B. abhängig von dessen Motorisierung bzw. der eingebauten Verbraucher unterschiedliche Batteriegrößen in Frage, müssen die a priori Daten der Batteriezustandserkennung beim Einbau bzw. Tausch des Energiespeichers mitgeteilt werden. Dies kann in der Werkstatt durch entsprechende Kodierung geschehen, ist aber beim Batteriewechsel durch den Endkunden nicht praktikabel. Zudem können Fehler bei der Kodierung nicht ausgeschlossen werden. Eine andere Möglichkeit bieten adaptive modellbasierte Verfahren zur Batteriezustandserkennung, die die für die Leistungs- bzw. Speicherfähigkeit relevanten Parameter selbständig z.B. durch kontinuierliche Messung von Strom, Spannung u. Temperatur des Energiespeichers adaptieren. Diese Verfahren sind für eine schnelle Adaption der gesuchten Parameter auf eine ausreichende Bordnetzdynamik und Zyklisierung des Energiespeichers angewiesen, da ein aktiver Eingriff ins Bordnetz vom Fahrzeughersteller nicht zugelassen wird oder zu aufwendig und damit zu teuer ist.
Eine ausreichende Bordnetzdynamik liegt jedoch nicht immer vor, beispielsweise bei einer Autobahnfahrt und eine zu starke Zyklisierung ist nicht erwünscht, da sie die Batterielebensdauer verringert. Dadurch kann es unter Umständen einige Tage bis Wochen dauern, bis die Batteriezustandserkennung die Parameter der getauschten
Batterie adaptiert hat. Das betrifft insbesondere die Batteriekapazität, für deren Adaption mit aktuellen Verfahren Lade-/Entladehübe von > 20-30% Nennkapazität erforderlich sind. Ein weiterer Aspekt ist, dass in der Regel nicht alle für die Leistungs- und Speicherfähigkeit relevanten Parameter adaptiert werden können, da das Verfahren sonst zu aufwendig würde, die Messgrößen Strom, Spannung, Temperatur dazu nicht ausreichen oder der Energiespeicher in Arbeitspunkten betrieben werden müsste, die im Fahrzeug, normalerweise nicht auftreten, beispielsweise Überladung oder niedriger Ladezustand.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, eine schnelle Erkennung des Speichertyps sowie der Parameter des Speichertyps zu ermöglichen und die Adaption der für die Ermittlung von Leistungs- und/oder Speicherfähigkeit relevanten Parametern durchzuführen. Es ist insbesondere geeignet, für einen elektrischen Speicher in einem Fahrzeugbordnetz, beispielsweise eine Bleibatterie eingesetzt zu werden und aus der kontinuierlichen Messung von Strom, Spannung und Temperatur ohne Konditionierung des Speicher- bzw. Batterietyps oder aktive Stimulation des Bordnetzes auszukommen.
Besonders vorteilhaft ist, dass der Typ und die Parameter des elektrischen Energiespeichers auch im Vergleich zu den bekannten modellbasierten Verfahren deutlich schneller ermittelt werden kann. Dadurch erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren bereits innerhalb von wenigen Minuten der ersten Betriebsphase eine zuverlässige Aussage über Leistungs- und Speicherfähigkeit des getauschten Energiespeichers. Dies ist insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen wie x-by- wire- Anwendungen wichtig, damit möglichst schnell erkannt wird, ob der getauschte Energiespeicher bzw. die getauschte Energie für diese Anwendung zugelassen ist und die geförderte Leistung bzw. Speicherfähigkeit grundsätzlich kann.
Erzielt werden diese Vorteile, indem ein Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers, beispielsweise einer Batterie in einem Fahrzeug eingesetzt wird, bei dem verschiedene Parameter ermittelt werden. Bei diesen Parametern handelt es sich um schnelladaptierbare Parameter, die innerhalb von Sekunden oder Minuten adaptiert werden und langsam adaptierbare Parameter, die innerhalb von Stunden oder
Tagen adaptiert werden. Eine solcher langsam adaptierbarer Parameter ist die Batteriekapazität. Da die schnell adaptierbaren Parameter mit den langsam adaptierbaren Parametern korrelieren, wird auf letztere, insbesondere die Batteriekapazität, aus den schnell adaptierbaren Parametern geschlossen, unter Berücksichtigung vorgebbarer Schätzroutinen und Schätzfehler. Durch Vergleich der ermittelten Parameter mit abgespeicherten Parametern kann der Typ der eingesetzten Batterie erkannt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegeben Maßnahmen erzielt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch erkennen lässt, ob überhaupt ein Tausch des Energiespeichers stattgefunden hat oder ob die eventuell gealterte Batterie nur für andere Zwecke, z.B. zum Nachladen in einem Ladegerät vom Bordnetz abgeklemmt war.
Als schnell adaptierbare Parameter werden vorteilhafter Weise Zeitkonstanten von RC- Gliedern mit kleinen Zeitkonstanten gewählt, die sich aus vorgebbaren Widerständen und
Kapazitäten des elektrischen Speichers zusammensetzen oder der ohmsche Innenwiderstand des elektrischen Speichers. Als langsam adaptierbarer Parameter wird beispielsweise die Ersatzkapazität des elektrischen Speichers gewählt.
Aus dem Vergleich der schnelladaptierbaren Parameter und der langsam adaptierbaren
Parameter mit abgespeicherten Parametern kann zuverlässig auf die Leistungsfähigkeit und/oder die Speicherfähigkeit geschlossen werden oder ob es sich bei dem Energiespeicher um einen zugelassenen Energiespeicher handelt ob ein Tausch des Speichers erfolgt ist. Besonders vorteilhaft ist, dass aus den adaptierten und den nicht adaptierten Parametern ein Abstandsmaß gebildet wird, das zur Erkennung der vorgebbaren Größen mit den abgespeicherten Parametern verglichen wird und dass aus dem Vergleichsergebnis auf die vorgebbare Größe, insbesondere den Speichertyp geschlossen wird. Das Abstandsmaß kann abhängig vom Fehlerquadrat oder von Absolutwerten vorgebbarer Parameter gebildet werden. Relative Fehlerquadrate vorgebbarer Parameter oder Parametersätze können ermittelt werden, in Abhängigkeit von der aktuellen Genauigkeit des geschätzten Parameters und dessen Signifikanz für einen bestimmten Speichertyp, wobei die Signifikanz mittels Gewichtungsfaktoren berücksichtigt wird. Von Vorteil ist dabei, dass schnell adaptierbare Parameter stärker zum Abstandsmaß beitragen als langsame, deren
Fehlervarianz lange auf hohem Niveau bleibt. In vorteilhafter Weise werden Parameter bezüglich ihrer Signifikanz für die Unterscheidung der verschiedenen Speichertypen gewichtet und der Parameter mit der größten relativen Varianz bezüglich des Speichertyps, insbesondere des Batterietyps am stärksten gewichtet wird und umgekehrt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der Beschreibung näher erläutert. Dabei beschreibt Figur 1 im Wesentlichen das Ersatzschaltbild eines Bleiakkumulators und Figur 2 zeigt erfindungswesentliche
Komponenten einer Vorrichtung zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers. In Figur 3 ist ein Flussdiagramm mit wesentlichen Verfahrensschritten dargestellt.
Beschreibung
Der Erfindung liegt die prinzipielle Idee zugrunde, dass bestimmte bei normaler Bordnetzanregung verhältnismäßig schnell adaptierbare Parameter (Sekunden bis Minuten) eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise eines Bleiakkumulators mit eher langsam adaptierbaren Parametern (Stunden bis Tage) wie der Batteriekapazität korrelieren, so dass bereits nach Einschwingen der schnell adaptierbaren Parameter auf die langsam adaptierbaren Parameter geschlossen werden kann.
Erfindungswesentliche Parameter bzw. Größen eines elektrischen Speichers, beispielsweise einer Bleibatterie bzw. eines Bleiakkumulators sind in Figur 1 angegeben. Dabei zeigt das Ersatzschaltbild eines Bleiakkumulators und verdeutlich folgende Zusammenhänge:
Betriebsgrößen:
Ißatt = Batteriestrom (< 0 für Entladen) Ußatt = Batteriespannung TBatt = Batterietemperatur Zustandsgrößen:
Uco = Ruhespannung Uk = Konzentrationspolarisation UDp = Durchtrittspolarisation der positiven Elektrode UDn = Durchtrittspolarisation der negativen Elektrode
Parameter:
R1 = ohmscher Innenwiderstand (Bleigitter + Säure) C0 = Ersatzkapazität der Batterie
Rk5Ck = Widerstand und Kapazität der Säurediffusion
RDP,CDP = Widerstand und Kapazität der Doppelschicht der positiven Elektrode
RDn5CDn = Widerstand und Kapazität der Doppelschicht der negativen Elektrode
Die Ersatzkapazität C0 der Batterie liegt bei Starterbatterien typischerweise in der
Größenordnung von 150000F-350000F. D.h. um aus einer an den Batterieklemmen messbare Spannungsänderung die Kapazität C0 bestimmen zu können, sind große Ladungsentnahmen bzw. Ladungszunahmen von 20-30% der Nennkapazität erforderlich, die im Fahrzeug-Bordnetz, wenn überhaupt, nur über einen Zeitraum von mehreren Stunden bzw. Tagen auftreten. Die Kapazitäten Ck der Säurediffusion und CDp bzw. CDn der elektrischen Doppelschicht zwischen den Elektroden u. dem Elektrolyt sind näherungsweise zumindest für neue Batterien mit der Ersatzkapazität C0 skalierbar. Zusammen mit dem jeweiligen Parallelwiderstand Rk bzw. RDp, Run bilden sie RC- Glieder mit Zeitkonstanten in der Größenordnung von < Sekunden bis Minuten, so dass Ck u. CDp, CDn bei ausreichend hohen Lade-/Entladeströmen deutlich schneller als die
Ersatzkapazität C0 adaptiert werden können. Weiterhin liefert auch der ohmsche Innenwiderstand R1 zumindest bei einer neuen Batterie und bezogen auf festen Ladezustand und Temperatur einen Hinweis auf die Ersatzkapazität, da dieser mit wachsender Batteriekapazität sinkt.
Ausgehend von dieser Problematik geht das erfϊndungsgemäße Verfahren, dessen wesentlichste Schritte in Figur 3 aufgezeigt sind, vom im Folgenden beschriebenen Ansatz aus: Das Verfahren geht zunächst davon aus, dass die Parametersätze aller für ein bestimmtes Fahrzeug in Frage kommenden n insbesondere neuen Batterien in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt sind (p_Batti, Eβate, J_3attn)- Die Adaption der Parameter wird mit Schritt Sl symbolisiert. Zusätzlich werden zur Erkennung, ob ein Batterietausch stattgefunden hat, oder die Batterie nur abgeklemmt war, die zuletzt adaptierten
Batterieparameter nichtflüchtig gespeichert (p_Batto)- Außerdem wird vorausgesetzt, dass sich die Parameter auf fest vorgegebene Werte von Temperatur und Ladezustand des Energiespeichers beziehen (z.B. Tban=25°C, SOC=100%), so dass diese bei einer neuen Batterie nur vom Batterietyp abhängen. Die Parameter werden unterteilt in adaptierte und nicht adaptierte Parameter: p_Batt τ = [ρ_Batt,adT l>Batt,noadT]-
Für die Erkennung des Batterietyps bzw. welcher der gespeicherten Parametersätze p_Batto, Eßate, £Battn dem Parametersatz p_Batt der aktuell eingebauten Batterie am ehesten entspricht wird das folgende „Abstandsmaß" für die adaptierten Parameter verwendet:
D o n = - pi,BattO n,ad)/pi,BattO n,ad] 1=1 m
Alternativ zum Fehlerquadrat kann z.B. auch der Absolutwert verwendet werden. Die rel. Fehlerquadrate der einzelnen Parameter werden mit dem Faktor m individuell für jeden der m Parameter eines Parametersatzes in Abhängigkeit von der aktuellen Genauigkeit des geschätzten Parameters und dessen Signifikanz für einen bestimmten Batterietyp gewichtet. Werden die Parameter z.B. mit einem Kaiman-Filter geschätzt, liefert dieses zu jedem Parameter auch dessen Fehlervarianz Ppi m;Batt, so dass sich für die Gewichtungsfaktoren folgender Ansatz anbietet:
m = min(1.0, Pschwelle,l m/Ppl m,Batt)
D.h. mit sinkender Schätzfehlervarianz bzw. wachsender Genauigkeit eines Parameters steigt die Gewichtung des zugehörigen Fehlers bis sie bei einer vorgegebenen
Varianzschwelle PsChweiie,i m auf den Maximalwert 1 begrenzt wird.
Dadurch wird erreicht, dass schnell adaptierbare Parameter stärker zum Abstandsmaß beitragen als langsam adaptierbare, deren Fehlervarianz lange auf hohem Niveau bleibt. Zusätzlich werden die Parameter bzgl. ihrer Signifikanz für die Unterscheidung der verschiedenen Batterietypen gewichtet, d.h. dass der Parameter mit der größten relativen Varianz bzgl. des Batterietyps am stärksten gewichtet wird und umgekehrt:
= min(1.0 U, l/(n+l)*Σ[(p13attj,ad-pi,Batt,ad,mittel)/pi,Batt,ad,mittel]2) j=O..n mit: pi,Batt,ad,mittel = l/(n+l) *
Zusammengefasst ergibt sich das „Abstandsmaß" als:
- pi,BattO n,ad)/pi,BattO n,ad] mit :
geWA,i = min(1.0, PSchwelle,i/Pp,i,Batt) = min(1.0, l/(n+l)*Σ[(p13atto,ad-pi,Batt,ad,mittel)/pi,Batt,ad,mittel] ) j=O..n
Pi,Batt,ad,mittel = l/(n+l) * ∑pi,Battj,ad j=O..n
Nachdem die schnell adaptierbaren Parameter eingeschwungen sind und dies im Schritt S2 erkannt wird, kann im Schritt S3 durch Minimumbildung der Abstandsmaße der dem geschätzten Parametersatz am nächsten liegende ausgewählt und die langsam bzw. nicht adaptierbaren Parameter durch die des ausgewählten Parametersatzes ersetzt werden. Außerdem kann entschieden werden, ob überhaupt ein Batterietausch vorlag und ob eventuell, bei zu großen Abständen zu den gespeicherten Parametersätzen, eine für den Anwendungszweck nicht vorgesehene Batterie getauscht wurde:
k = Index(min(D2o n)) Fall 1 : Es wird im Schritt S4 die Bedingung geprüft, ob min (D2 0..n) < D2^
Falls dies nicht zutrifft, gilt: min (D2o..n) > D2^
■=> nicht vorgesehene Batterie, d.h. es wird im Schritt S5 erkannt, dass eine nicht vorgesehene
Batterie eingesetzt wurde.
Fall 2 ;
Wird Schritt S4 mit ja entschieden, wird im Schritt S6 geprüft, ob k > 0.
Falls dies nicht zutrifft, gilt: k = 0 und min (D2 0..n) < D2 max => Batterie wurde nicht getauscht (Schritt S7)
Fall 3 :
Werden die Schritte S4 und S6 mit ja entschieden, gilt; k = 1..n und min (D2 0..n) < D2^ => Batterietyp eindeutig erkannt (Schritt S8)
Wird kein passender Parametersatz ermittelt wie im Fall 1, kann anhand von Prädiktoren für die Leistungs- und/oder Speicherfähigkeit des Energiespeichers wie z.B. in der DE 103 01 823 A oder DE 103 28 721 A angegeben, auf Basis der schnell adaptierten Parameter eine grundsätzliche Aussage über die Brauchbarkeit für den jeweiligen Anwendungszweck getroffen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Hauptanspruch einschließlich der vorteilhaften Weiterbildungen werden mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung durchgeführt, die insbesondere eine Recheneinsichtung bzw. ein Steuergerät, beispielsweise ein Batteriesteuergerät oder ein
Bordnetzsteuergerät darstellt und neben geeigneten Prozessoren auch Speichermittel umfasst. Die für die Durchführung der Verfahren benötigten Größen werden mittels geeigneter Mittel, beispielsweise Sensoren gemessen und der Auswerteeinrichtung zugeführt und von dieser gegebenenfalls nach einer Aufbereitung verarbeitet. In Figur 2 sind erfindungswesentliche Mittel der Auswertevorrichtung dargestellt. Es sind dies ein Prozessor P, in dem die erfindungsgemäßen Verfahren ablaufen, ein bzw. mehrere Speicher SP, in die Anfangswerte eingespeichert sind, auf die der Prozessor P zugreifen kann. In die Speicher SP können dabei auch laufend Messwerte übernommen werden. Die Messwerte, beispielsweise IBatt = Batteriestrom (< 0 für Entladen), UBatt = Batteriespannung und TBatt = Batterietemperatur werden mittels geeigneter Mittel, insbesondere Sensoren Sen gemessen und dem Prozessor P zugeführt. Eine Anzeige A kann den ermittelten Ladezustand oder dem Batterietyp usw. anzeigen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers, dadurch gekennzeichnet, dass schnelladaptierbare Parameter des elektrischen Speichers und langsam adaptierbare Parameter des elektrischen Speichers ermittelt werden, wobei die langsam adaptierbaren Parameter aus den schnell adaptierbaren Parameter ermittelt werden und die ermittelten Parameter mit abgespeicherten Parametern verglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Parameter bei normaler oder üblicher Belastung des elektrischen Speichers erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schnelladaptierbaren Parameter Parameter sind, die innerhalb von Sekunden bis Minuten adaptiert sind und die langsam adaptierbaren Parameter Parameter sind, deren Adaption Stunden bis Tage dauert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einschwingvorgang der schnelladaptierbaren Parameter aus diesen auf die langsam adaptierbaren Parameter geschlossen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Parametersätze in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrischer Speicher eine Batterie in einem Fahrzeug vorgesehen ist und die Parametersätze aller für ein bestimmtes Fahrzeug in Frage kommender Batterien in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als schnell adaptierbare Parameter wenigstens RC-Glieder mit kleinen Zeitkonstanten gewählt werden, die sich aus vorgebbaren Widerständen und Kapazitäten des elektrischen Speichers zusammensetzen oder der ohmsche Innenwiderstand des elektrischen Speichers.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als langsam adaptierbarer Parameter wenigstens die Ersatzkapazität des elektrischen Speichers gewählt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich der schnelladaptierbaren Parameter und der langsam adaptierbaren
Parameter mit abgespeicherten Parametern auf die Leistungsfähigkeit und/oder die Speicherfähigkeit geschlossen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich der schnelladaptierbaren Parameter und der langsam adaptierbaren
Parameter mit abgespeicherten Parametern darauf geschlossen wird, ob es sich bei dem Energiespeicher um einen zugelassenen Energiespeicher handelt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich der schnelladaptierbaren Parameter und der langsam adaptierbaren
Parameter mit abgespeicherten Parametern darauf geschlossen wird, ob ein Tausch des Speichers erfolgt ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den adaptierten und den nicht adaptierten Parametern ein Abstandsmaß gebildet wird, das zur Erkennung der vorgebbaren Größen mit den abgespeicherten Parametern verglichen wird und dass aus dem Vergleichsergebnis auf die vorgebbare Größe, insbesondere den Speichertyp geschlossen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsmaß abhängig vom Fehlerquadrat oder von Absolutwerten vorgebbarer Parameter gebildet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 , dadurch gekennzeichnet, dass relative
Fehlerquadrate vorgebbarer Parameter oder Parametersätze ermittelt werden, in Abhängigkeit von der aktuellen Genauigkeit des geschätzten Parameters und dessen Signifikanz für einen bestimmten Speichertyp
15. Verfahren nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, dass die Signifikanz mittels
Gewichtungsfaktoren berücksichtigt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15 , dadurch gekennzeichnet dass schnell adaptierbare Parameter stärker zum Abstandsmaß beitragen als langsame, deren Fehlervarianz lange auf hohem Niveau bleibt
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 16 , dadurch gekennzeichnet dass die Parameter bezüglich ihrer Signifikanz für die Unterscheidung der verschiedenen Speichertypen gewichtet werden und der Parameter mit der größten relativen Varianz bezüglich des Speichertyps, insbesondere des Batterietyps am stärksten gewichtet wird und umgekehrt.
18. Vorrichtung zur Durchführung wenigstens eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtung Rechenmittel sowie Speichermittel umfasst und insbesondere Bestandteil eines
Steuergerätes ist.
EP06755142A 2005-07-05 2006-05-11 VERFAHREN ZUR ERKENNUNG VORGEBBARER GRÖßEN EINES ELEKTRISCHEN SPEICHERS Ceased EP1902326A1 (de)

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