JP4184651B2 - 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

Description

【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（ｓｏｃ）を得るためにもとめられたバッテリ充電状態（ｓｏｃ_Ｕ０）及び（ｓｏｃ_ｉ）から重み付けされた平均値を形成するステップとを有し、充電状態（ｓｏｃ）を得るために重み付けされた平均値が次式
ｓｏｃ＝（１−ｇｅｗ）＊ｓｏｃ _ｉ ＋ｇｅｗ＊ｓｏｃ _Ｕ０
に基づいてもとめられ、ただしここでｇｅｗは負荷の無いバッテリによる停止フェーズの長さに比例する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、バッテリの充電状態を決定するための方法によって解決され、
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し、
該装置は、充電状態を得るために重み付けされた平均値を次式
ｓｏｃ＝（１−ｇｅｗ）＊ｓｏｃ _ｉ ＋ｇｅｗ＊ｓｏｃ _Ｕ０
に基づいてもとめる、ただしここでｇｅｗは負荷の無いバッテリによる停止フェーズの長さに比例する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装置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（Leerlaufspannung）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）＊ｓｏｃ_ｉ＋ｇｅｗ＊ｓｏｃ_Ｕ０ （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（−ｔ_Ｒ/Ｔ_Ｒ） （２）
に基づいて選択され、ただしここでｔ_Ｒは測定に先行する停止フェーズの持続時間であり、Ｔ_Ｒは無負荷電圧Ｕ_０のバッテリの開路電圧Ｕ_Ｒ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Ｕ_Ｒ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Ｕ_０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Ｕ_０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ｓｏｃ_Ｕ０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ｓｏｃ_Ｕ０及びｓｏｃ_ｉ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）＊ｓｏｃ_ｉ＋ｇｅｗ＊ｓｏｃ_Ｕ０
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Ｕ_Ｒ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ｔ_Ｒ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（−ｔ_Ｒ/Ｔ_Ｒ）
に従って選択される。この場合、値Ｔ_Ｒは無負荷電圧Ｕ_０の開路電圧Ｕ_Ｒまでの過渡過程の時定数に相応し、この開路電圧Ｕ_Ｒはバッテリ温度及び履歴に依存する。例えば値ｓｏｃ_ｉ＝０.８及びｓｏｃ_Ｕ０＝０.６がもとめられ、さらに停止フェーズｔ_Ｒ＝０.５Ｔ_Ｒ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】
ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｒ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Ｕ_０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ｓｏｃ_Ｕ０及びｓｏｃ_ｉ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

Claims (3)

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（ｓｏｃ_ｉ）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（ｓｏｃ_Ｕ０）及び（ｓｏｃ_ｉ）から重み付けされた平均値を形成するステップとを有し、
   充電状態（ｓｏｃ）を得るために重み付けされた平均値が次式
   ｓｏｃ＝（１−ｇｅｗ）＊ｓｏｃ _ｉ ＋ｇｅｗ＊ｓｏｃ _Ｕ０
   に基づいてもとめられ、ただしここでｇｅｗは負荷の無いバッテリによる停止フェーズの長さに比例する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、バッテリの充電状態を決定するための方法。
2. 重み付け係数（ｇｅｗ）は次の形式の式
   ｇｅｗ＝１−ｅｘｐ（−ｔ_Ｒ/Ｔ_Ｒ）
   に基づいて選択され、ただしここでｔ_Ｒは先行する停止フェーズの持続時間であり、Ｔ_Ｒはバッテリ無負荷電圧Ｕ_０のバッテリ開路電圧Ｕ_Ｒ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１記載の方法。
3. 請求項１または２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（２０、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（ｓｏｃ_ｉ）をもとめるための装置（２１、２２）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（ｓｏｃ_Ｕ０）及び（ｓｏｃ_ｉ）から重み付けされた平均値を形成するための装置（２２）とを有し、
   該装置（２２）は、充電状態（ｓｏｃ）を得るために重み付けされた平均値を次式
   ｓｏｃ＝（１−ｇｅｗ）＊ｓｏｃ _ｉ ＋ｇｅｗ＊ｓｏｃ _Ｕ０
   に基づいてもとめる、ただしここでｇｅｗは負荷の無いバッテリによる停止フェーズの長さに比例する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または２記載の方法を実施するための装置。

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