JP2002222668A - バッテリの充電状態を決定するための方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

バッテリの充電状態を決定するための方法及びこの方法を実施するための装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、バッテリの充電状態決定の
ための方法の精度をとりわけ短い停止フェーズを有する
走行サイクルのために改善することである。 【解決手段】 上記課題は、方法において、バッテリの
無負荷電圧の測定に基づいて第１のバッテリ充電状態を
もとめるステップと、時間に関するバッテリ電流の積分
に基づいて第２のバッテリ状態をもとめるステップと、
平均化されたバッテリ充電状態を得るためにこれらのも
とめられたバッテリ充電状態から重み付けされた平均値
を形成するステップとを有することによって解決され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリ、とりわ
け車両用鉛バッテリの充電状態を決定するための方法及
びこの方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車（又は主に内燃機関からエネルギ
を供給される他のシステム）において内燃機関のスター
タバッテリの機能は動作可能性を保障するために最も重
要な前提条件の一つである。通常は内燃機関は電気的な
スタータによってスタートされる。この電気的なスター
タはいわゆるスタータバッテリからスタート過程のため
のエネルギを受け取る。このためにこのスタータは短時
間で特定の最小回転数において内燃機関を始動させるこ
とができる回転トルクを得なければならない。このため
にスタータを十分に大きな電流が流れるか乃至はスター
タに十分に高い電圧が印加される必要がある。スタータ
バッテリが非常に冷たく、部分的に放電されるか又は著
しく経年変化している場合には、このスタータバッテリ
の内部抵抗は非常に高くなり、スタート過程を保障する
には十分ではない電流及び電圧が供給される。このよう
な問題は例えばＤＥ１９７０５６３４Ｃ２に記述されて
いる。
【０００３】バッテリ、とりわけ車両用鉛バッテリの充
電状態を既知の初期充電状態、例えばフルチャージに基
づいて時間に関するバッテリ電流の積分によって決定す
ることが試みられた。しかし、電流測定及び電流積分に
おいて生じる誤差に基づいてならびにバッテリガス発生
電流に基づいて生じる誤差に基づいて、この場合充電状
態は特定の間隔で再較正される必要がある。このため
に、例えば、負荷の無いバッテリを有する比較的長い停
止フェーズ（Ruhephasen）、とりわけ４時間より長い停
止フェーズの後で決定可能な開路電圧（Ruhespannung）
を使用することが考えられる。この開路電圧は充電状態
に比例する。しかし、このような方法の精度は停止フェ
ーズの長さに逆比例するということ、すなわち短い停止
フェーズを有する走行サイクルの場合に、例えばタクシ
ー運行の場合に、このような方法は不満足な結果をもた
らすということが確認される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、バッ
テリの充電状態決定のための方法の精度をとりわけ短い
停止フェーズを有する走行サイクルのために改善するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、方法におい
て、バッテリの無負荷電圧の測定に基づいて第１のバッ
テリ充電状態をもとめるステップと、時間に関するバッ
テリ電流の積分に基づいて第２のバッテリ状態をもとめ
るステップと、平均化されたバッテリ充電状態を得るた
めにこれらのもとめられたバッテリ充電状態から重み付
けされた平均値を形成するステップとを有することによ
って解決され、上記課題は、装置において、バッテリの
無負荷電圧の測定に基づいて第１のバッテリ充電状態を
もとめるための装置と、時間に関するバッテリ電流の積
分に基づいて第２のバッテリ状態をもとめるための装置
と、平均化されたバッテリ充電状態を得るためにこれら
のもとめられたバッテリ充電状態から重み付けされた平
均値を形成するための装置とを有することによって解決
される。
【０００６】
【発明の実施の形態】再較正をともなう電流積分を利用
しなくてはならない充電状態決定のための方法とは対照
的に、本発明の方法では電流積分は較正値によって置換
されるのではなく、瞬時に測定可能な無負荷電圧（Leer
laufspannung）Ｕ０によって重み付けされた平均値を形
成することに基づいて訂正される。この手段によって、
負荷の無いバッテリを有する短い停止フェーズ、とりわ
け４時間より短い停止フェーズを電流積分の補正のため
に利用することができ、この結果、短い停止フェーズを
有する相応の走行サイクル（とりわけタクシー運行）の
場合に電流積分の際に生じる誤差を従来の方法に比べて
比較的小さく保つことができる。本発明の方法の他の利
点は、比較的長い停止フェーズからの開路電圧決定にお
ける誤差がもとめられた充電状態にあまり影響を及ぼさ
ないことである。全体として、本発明の方法によって電
流積分法を適用する場合の充電状態決定の精度が改善さ
れる。
【０００７】従来技術に対する上記の利点は、本発明の
装置の使用の際にも同様に得られる。
【０００８】本発明の方法乃至は本発明の装置の有利な
実施形態は従属請求項の対象である。
【０００９】本発明の方法の有利な実施形態によれば、
充電状態ｓｏｃを得るために重み付けされた平均値が次
の形式の式 ｓｏｃ＝（１−ｇｅｗ）＊ｓｏｃｉ＋ｇｅｗ＊ｓｏｃＵ０ （１） に基づいてもとめられ、ただしここでｇｅｗは重み付け
係数であり、これに対して０≦ｇｅｗ≦１が成り立つ。
このような重み付け係数の導入は計算上は比較的簡単に
行われ、これによって本発明の方法の実施のためのソフ
トウェアコストは僅少に保たれる。
【００１０】とりわけ有利には、重み付け係数ｇｅｗは
次の形式の式 ｇｅｗ＝１−ｅｘｐ（−ｔＲ/ＴＲ） （２） に基づいて選択され、ただしここでｔＲは測定に先行す
る停止フェーズの持続時間であり、ＴＲは無負荷電圧Ｕ
０のバッテリの開路電圧ＵＲまでの過渡過程の時定数に
相応する。この場合、通常の専門用語に従って開路電圧
ＵＲを比較的長い無負荷状態（Leerlauf）の後に最終的
に発生する無負荷電圧Ｕ０と見なし、これはバッテリ温
度及び履歴（停止フェーズの前の充電又は放電）に依存
する。
【００１１】本発明の他の利点はとりわけ添付図面の参
照のもとで有利な実施例の以下の記述から得られる。
【００１２】
【実施例】本発明の有利な実施例を次に図に基づいて説
明する。
【００１３】本発明の有利な実施例によれば、ステップ
１０１においてバッテリの無負荷電圧がもとめられる。
このバッテリの充電状態が決定されなければならない。
このステップは有利には停止フェーズの間に又はこの停
止フェーズの直後に乃至はこのバッテリと接続されてい
る内燃機関のスタート過程の直前に実施される。もとめ
られた無負荷電圧Ｕ０に基づいて、ステップ１０２にお
いてそれ自体は公知のやり方でこのバッテリの充電状態
ｓｏｃＵ０が計算される。
【００１４】次のステップ１０３では時間に関するバッ
テリ電流の積分の算出が行われる。ステップ１０３はス
タート過程の開始の直後に又はバッテリ動作の間の任意
の時間に実施される。有利には、この積分がもとめられ
る有利な期間はそれ自体は公知のやり方で具体的な所与
の状況から生じる。
【００１５】ステップ１０４では、続いて、もとめられ
たバッテリ電流積分に基づいて更に別の充電状態ｓｏｃ
ｉを計算する。
【００１６】最後にステップ１０５において続いて平均
化された充電状態ｓｏｃを得るためにもとめられた乃至
は計算された充電状態値ｓｏｃＵ０及びｓｏｃｉから平
均値の形成が行われる。
【００１７】ステップ１０５の平均値形成のための重み
付けは有利には次の形式の式に基づいて行われる。
【００１８】ｓｏｃ＝（１−ｇｅｗ）＊ｓｏｃｉ＋ｇｅ
ｗ＊ｓｏｃＵ０ ただし０≦ｇｅｗ≦１ この場合、重み付け係数ｇｅｗはもとめられた開路電圧
ＵＲの精度、とりわけ既知の又は推定された精度に依存
して選択され、この精度は停止フェーズの持続時間ｔＲ
に依存する。有利には、重み付け係数ｇｅｗは次の形式
の式 ｇｅｗ＝１−ｅｘｐ（−ｔＲ/ＴＲ） に従って選択される。この場合、値ＴＲは無負荷電圧Ｕ
０の開路電圧ＵＲまでの過渡過程の時定数に相応し、こ
の開路電圧ＵＲはバッテリ温度及び履歴に依存する。例
えば値ｓｏｃｉ＝０.８及びｓｏｃＵ０＝０.６がもとめ
られ、さらに停止フェーズｔＲ＝０.５ＴＲを前提とす
ると、重み付け係数は０.３９であり、これからバッテ
リ充電状態は ｓｏｃ＝０.６１＊０.８＋０.３９＊０.６＝０.７２２ と計算される。単純な平均値形成とこのようにもとめら
れた充電状態ｓｏｃとの差異がわかる。
【００１９】ｔＲ＝ＴＲの場合には、重み付け係数０.
６３が得られる。これは上記の例ではバッテリ充電状態
ｓｏｃ＝０.６７４をもたらす。
【００２０】本発明の方法によって、停止フェーズが増
大するにつれてますます正確に知られる無負荷電圧Ｕ０
が平均値形成にますます強く影響することが達成され
る。
【００２１】図２には、２０によってバッテリの無負荷
電圧を測定するための装置が示されている。さらに２１
によってバッテリ電流の測定のための装置が示されてい
る。これらの装置２０、２１は、場合によってはここに
は図示されていないＡ/Ｄ変換器を中間接続することに
よって、計算乃至はコントローラ装置２２に接続されて
いる。この計算乃至はコントローラ装置２２は得られた
測定値に基づいてバッテリ充電状態ｓｏｃＵ０及びｓｏ
ｃｉを計算し、上記の平均値形成を平均化されたバッテ
リ充電状態ｓｏｃを得るために実施する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の有利な実施例を説明するための
フローチャートである。
【図２】本発明の装置の有利な実施例の概略的なブロッ
ク線図である。
【符号の説明】
２０ バッテリの無負荷電圧を測定するための装置 ２１ バッテリ電流の測定のための装置 ２２ 計算乃至はコントローラ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エバーハルト ショッホ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ヴ ァイリムドルファー シュトラーセ 85 Ｆターム(参考） 5G003 BA01 EA05 FA06 GC05 5H030 AA06 AS08 FF42 FF44 FF52

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリの充電状態を決定するための方
    法において、 前記バッテリの無負荷電圧の測定に基づいて第１のバッ
    テリ充電状態（ｓｏｃ Ｕ０）をもとめるステップと、 時間に関するバッテリ電流の積分に基づいて第２のバッ
    テリ状態（ｓｏｃｉ）をもとめるステップと、 平均化されたバッテリ充電状態（ｓｏｃ）を得るために
    もとめられたバッテリ充電状態（ｓｏｃＵ０）及び（ｓ
    ｏｃｉ）から重み付けされた平均値を形成するステップ
    とを有することを特徴とする、バッテリの充電状態を決
    定するための方法。
  2. 【請求項２】 充電状態（ｓｏｃ）を得るために重み付
    けされた平均値が次の形式の式 ｓｏｃ＝（１−ｇｅｗ）＊ｓｏｃｉ＋ｇｅｗ＊ｓｏｃ
    Ｕ０ に基づいてもとめられ、ただしここでｇｅｗは重み付け
    係数であり、これには０≦ｇｅｗ≦１が成り立つことを
    特徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 重み付け係数（ｇｅｗ）は次の形式の式 ｇｅｗ＝１−ｅｘｐ（−ｔＲ/ＴＲ） に基づいて選択され、ただしここでｔＲは先行する停止
    フェーズの持続時間であり、ＴＲはバッテリ無負荷電圧
    Ｕ０のバッテリ開路電圧ＵＲまでの過渡過程の時定数に
    相応することを特徴とする、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のうちの１項記載の方法を
    実施するための装置において、 前記バッテリの無負荷電圧の測定に基づいて第１のバッ
    テリ充電状態（ｓｏｃ Ｕ０）をもとめるための装置（２
    ０、２２）と、 時間に関するバッテリ電流の積分に基づいて第２のバッ
    テリ状態（ｓｏｃｉ）をもとめるための装置（２１、２
    ２）と、 平均化されたバッテリ充電状態（ｓｏｃ）を得るために
    もとめられたバッテリ充電状態（ｓｏｃＵ０）及び（ｓ
    ｏｃｉ）から重み付けされた平均値を形成するための装
    置（２２）とを有することを特徴とする、請求項１〜３
    のうちの１項記載の方法を実施するための装置。
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