JP2004504973A - 自動車両バッテリの充電状態及び/又は摩耗を認識するための電子ユニット及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特許請求項1の前提部分に記載した、自動車両バッテリの充電状態及び/又は摩耗を認識するための電子ユニット及び方法に関する。
【0002】
自動車両バッテリの充電状態及び/又は摩耗(即ち充電状態又は摩耗又は充電状態及び摩耗)を確定するためには多数の方法が既に知られている。例えばドイツ特許出願公開第3712629号明細書又はドイツ特許出願公開第4341826号明細書では、スタータ電流に起因する電圧の落ち込みからバッテリ状態を導き出すことが提案される。そのためにバッテリ電流を測定することが提案される。またドイツ特許出願公開第19831723号明細書及びドイツ特許出願公開第4406193号明細書から、バッテリ電流を測定することなく、スタータ電流に起因する電圧の落ち込みからバッテリ状態を導き出すことが知られている。そこでは特にバッテリ電圧及びバッテリ温度又は内燃機関温度だけが考慮される。更に静止電圧測定による充電状態決定が知られている。
【0003】
バッテリ電流測定を用いる全ての方法は比較的精確であるが、特に自動車両における内燃機関が大きい場合にはバッテリ電流が1000A以上にも成り得るので、極めて手間と費用のかかる測定装置が要求され、これらの測定装置は更に時間的に高い分解能を可能としなくてはならない。バッテリ電流測定を伴わない方法の精度は極めて低いものである。
【0004】
その点より本発明の課題は、冒頭に掲げた形式を有する自動車両バッテリの充電状態及び/又は摩耗を認識するための装置並びに方法をコストと精度に関して改善することである。
【0005】
前記課題は、装置としては特許請求項1に記載した特徴により、方法としては特許請求項4に記載した特徴により解決される。本発明の別の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【0006】
本発明の基礎となる認識は、スタートプロセス中のバッテリ電圧乃至はバッテリ電圧の落ち込みが特に内燃機関のドラグトルクに依存するということである。この際、ドラグトルク及びそれと共に始動装置電流乃至はバッテリ電流は温度と製造誤差による影響下にあるが、摩耗による変化、装備バリエーション、又は、不十分な整備にも影響される。これらの値の全ては、経験によって判明されたように、バッテリ電流に取り入れられるのと同様に内燃機関回転数にも取り入れられる。
【0007】
本発明により、特に自動車両バッテリの充電状態及び/又は摩耗に関してスタートプロセス中の内燃機関回転数に依存してバッテリ電圧の評価が行われる。内燃機関回転数は、例えば内燃機関制御装置を電子ユニットと接続するデータバス(例えばCANバス)を介してデジタル方式で伝達され得る。また電子ユニットは、内燃機関制御装置の一部、又は内燃機関回転数自体を何れにせよ検出して評価する他の制御装置の一部であり得る。電子ユニットには、例えば、テーブル、特性曲線、又は特性マップが保存され得て、これらは、内燃機関回転数に依存するバッテリ電圧値に対して充電状態値及び/又は摩耗値を割り当てている。この際、例えばバッテリ温度も考慮され得る。しかし全てのケースにおいて電流測定は実施されない。それによりそのための電流は本発明において測定される必要はない。それにも係らず内燃機関回転数の考慮によって高い精度が達成され、その理由は、経験によって判明されたように内燃機関回転数がスタータ(始動装置)により受け入れられる電流に対して十分に精確に比例するためである。
【0008】
本発明の他の構成では有利には可変の電圧閾値が内燃機関回転数に依存して予め設定される。自動車両バッテリの粗悪な充電状態及び/又は高い摩耗は、所定の時間窓内、有利には定義されている時点においてバッテリ電圧が前記の電圧閾値より低いところに位置する場合に認識される。
【0009】
また本発明の他の構成では充電状態がスタートプロセス以前の静止電圧測定によって検出され、この値の評価を用いて粗悪な充電状態と高い摩耗との間の区別が成され得て、これはスタートプロセス中のバッテリ電圧が所定の電圧閾値より低いところに位置する場合である。粗悪な充電状態は、定義されている静止電圧閾値を前もって下回った場合に認識され、高い摩耗は、定義されている静止電圧閾値を前もって上回った場合に認識される。
【0010】
本発明により、バッテリ電流乃至はスタートプロセス中に始動装置によって受け入れられる電流に対する手間と費用のかかる測定が排除される。バッテリ電流測定を伴わない全ての周知の方法と比べて明らかに改善された精度が達成され得る。内燃機関のドラグトルクに影響を及ぼす車両の様々な装備バリエーション(自動変速機、空気調整装置、内燃機関形式)に対して本方法を自動的に適合することが達成される。それにより例えばドイツ特許出願第19750309号明細書に記載されている適応方法が排除され、その理由は、これらの影響が全て内燃機関回転数の経過内に取り入れられるためである。
【0011】
本発明の実施形態が図面に示されている。
【0012】
図1において、横座標では内燃機関回転数nが表され、縦座標ではバッテリ電圧UBat tが表されている。図1では、完全な自動車両バッテリに関して、多数のスタートプロセス中の一定の時点(例えばtm)で測定されたバッテリ電圧UBattとそれと同時に検出された内燃機関回転数nとの間の関係が実線を用いて示されていて、この関係は経験によって確定されたものである。この種の経過は例えば最適特性曲線として本発明による方法を実施するための電子ユニットに保存されている。この関係はバッテリ温度を追加的に考慮しながら特性マップとしても保管され得る。破線は、内燃機関回転数nに依存する電圧閾値S=f(n)の対応的な基準値を許容バンドの形式で示している。閾値Sより高いところでは自動車両バッテリが未だ完全であると理解される。内燃機関回転数に依存するバッテリ電圧値UBattが閾値Sより低いところにある場合には粗悪な充電状態又は高い摩耗を示している。
【0013】
図2において、横座標では時間tが表され、縦座標では一方でバッテリ電圧UBattが他方で内燃機関回転数値n*が表されている。内燃機関回転数値n*は、データバスから伝達されていてデジタル方式で且つ場合によっては平滑化されている測定された内燃機関回転数nの値に対応する。図2では特にスタートプロセス中におけるバッテリ電圧UBa ttの経過と値n*の形式の内燃機関回転数nの経過が示されている。時点t1では始動装置がスタートし、時点t2では内燃機関回転数n乃至はn*が検出可能でゼロ[1/min]から出発して上昇を開始し、時点t3では内燃機関が自力で加速を開始する。t2からt3までの時間窓内、ここでは時点tmにおいてバッテリ電圧UBatt及びそれと同時に内燃機関回転数n乃至はn*が検出される。時点tmは時点t2後の固定時間によって予め設定され得る。
【0014】
時点tmでは、バッテリ電圧UBattのために値U1が得られ、内燃機関回転数n*のために値n1が得られる。U1及びn1という値のペアを用いて図1における閾値Sとの比較が行われる。内燃機関回転数値n1のためのバッテリ電圧U1が電圧閾値S=f(n)より低いところに位置するので、粗悪な充電状態か又は高い摩耗があることになる。スタートプロセス以前のバッテリの充電状態が静止電圧測定をベースにして知られていると、スタートプロセス中のバッテリ電圧がその摩耗が原因で小さすぎるのか又はその充電状態が不十分であるのかが区別され得る(ここでは非図示)。例えば、粗悪な充電状態は、定義されている静止電圧閾値を前もって下回った場合に結論付けられ、高い摩耗は、定義されている静止電圧閾値を前もって上回った場合に結論付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
内燃機関回転数に依存する可変のバッテリ電圧用電圧閾値の本発明による基準値を示す図である。
【図2】
予め設定されている時点におけるバッテリ電圧の測定の様子を示す図である。
Claims (4)
- バッテリ電圧を検出するための手段を有する、自動車両バッテリの充電状態及び/又は摩耗を認識するための電子ユニットにおいて、
電子ユニットが更に、内燃機関回転数(n)を検出するための手段と、自動車両バッテリの充電状態及び/又は摩耗に関してスタートプロセス中の内燃機関回転数(n)に依存してバッテリ電圧(UBatt)を評価するための手段とを有することを特徴とする電子ユニット。 - 電子ユニットが、内燃機関回転数(n)に依存して電圧閾値(S=f(n))を予め設定するための手段を有すること、及び、所定の時間窓(t2からt3)内のバッテリ電圧(UBatt;U1)がその電圧閾値(S)より低いところに位置する場合に電子ユニットが自動車両バッテリの粗悪な充電状態及び/又は高い摩耗を結論付けることを特徴とする、請求項1に記載の電子ユニット。
- 電子ユニットが更にスタートプロセス以前の静止電圧を検出するための手段を有すること、定義されている静止電圧閾値を前もって下回った後にスタートプロセス中のバッテリ電圧(UBatt)が所定の電圧閾値(S)より低いところに位置する場合、電子ユニットが粗悪な充電状態を結論付けること、及び、定義されている静止電圧閾値を前もって上回った後にスタートプロセス中のバッテリ電圧(UBatt)が所定の電圧閾値(S)より低いところに位置する場合、電子ユニットが高い摩耗を結論付けることを特徴とする、請求項2に記載の電子ユニット。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子ユニットを用いて自動車両バッテリの充電状態及び/又は摩耗を認識するための方法。
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