SE527296C2 - Measurement of charge state - Google Patents

Measurement of charge state

Info

Publication number
SE527296C2
SE527296C2 SE0302117A SE0302117A SE527296C2 SE 527296 C2 SE527296 C2 SE 527296C2 SE 0302117 A SE0302117 A SE 0302117A SE 0302117 A SE0302117 A SE 0302117A SE 527296 C2 SE527296 C2 SE 527296C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
current
battery
pulse
voltage
charging
Prior art date
Application number
SE0302117A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0302117D0 (en
SE0302117L (en
Inventor
Johan Lindstroem
Original Assignee
Scania Cv Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE0302117A priority Critical patent/SE527296C2/en
Publication of SE0302117D0 publication Critical patent/SE0302117D0/en
Priority to DE102004035470A priority patent/DE102004035470A1/en
Publication of SE0302117L publication Critical patent/SE0302117L/en
Publication of SE527296C2 publication Critical patent/SE527296C2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/386Arrangements for measuring battery or accumulator variables using test-loads

Abstract

Method for determining the charge state of rechargeable batteries in which a current pulse (310) with a known discharging amplitude and duration is applied to a battery whose charge state is to be determined. During a time interval after the pulse, the battery current is controlled until it reaches a value that is smaller than its maximum no-load current. A no load voltage is measured at least once during a measurement time interval. The measured voltage is measure of the battery charge state. - An INDEPENDENT CLAIM is made for an arrangement for determining the charge state of a rechargeable battery.

Description

_10 15 20 25 30 i W 3 J ln) ' .Û Q\ . första uppsättning alternerande pulser för att åstadkomma en blandningsverkan i elektroiyten vid batterielektroderna. En andra uppsättning alternerande pulser möjliggör sedan en impedans- mätning som används för att bestämma en kapacitans hos batteriet. Detta värde används därefter för att fastställa huruvida laddningsprocessen ska fortsätta eller avbrytas. _10 15 20 25 30 i W 3 J ln) '.Û Q \. first set of alternating pulses to effect a mixing action in the electrolyte at the battery electrodes. A second set of alternating pulses then enables an impedance measurement used to determine a capacitance of the battery. This value is then used to determine whether the charging process should continue or be interrupted.

Det amerikanska patentet nr 6,275,004 hänför sig till en apparat för balansering av ett flertal batterier i en batterimodul, där batterierna är seriekopplade för att kraftsåtta ett fordon. En ge- neratorspänning DC-till-DC-omvandlas här och levereras indivi- duellt till varje batteri som svar på ett uppmätt laddningstillstànd hos batteriet. Laddningstillstànden bestäms i sin tur med hjälp av fortlöpande spänningsmätningar.U.S. Patent No. 6,275,004 relates to an apparatus for balancing a plurality of batteries in a battery module, where the batteries are connected in series to power a vehicle. A generator voltage DC-to-DC is converted here and delivered individually to each battery in response to a measured state of charge of the battery. The charging states are in turn determined by means of continuous voltage measurements.

Det amerikanska patentet nr 6,323,608 beskriver ett två-spän- ningsbatteri för ett motorfordon, där batteritillståndet övervakas och styrs med hjälp av en elektrisk styrenhet, vilken under drift av fordonet styr det elektriska flödet mellan ett huvudbatteri och en motor/generator, så att en tillfredsställande laddning åstad- koms.U.S. Patent No. 6,323,608 discloses a two-voltage battery for a motor vehicle, in which the battery condition is monitored and controlled by means of an electrical control unit, which during operation of the vehicle controls the electric flow between a main battery and a motor / generator, so that a satisfactory charging is achieved.

Det finns således olika kända lösningar för att bestämma ett batteris tillstånd, och på basis av detta, utföra en lämplig ladd- ningsoperation. Det finns emellertid ännu ingen tekniskt enkel lösning vilken förmår att alstra ett tillförlitligt mått på ett batteris faktiska återstående kapacitet, utan att fordra en förhållandevis lång vänteperiod.Thus, there are various known solutions for determining the condition of a battery, and on this basis, performing a suitable charging operation. However, there is still no technically simple solution which is capable of producing a reliable measure of a battery's actual remaining capacity, without requiring a relatively long waiting period.

SAMMANFATTNING AV UPPFlNNlNGEN Syftet med föreliggande uppfinning är därför att erbjuda en lösning för bestämning av ett batteris laddningstillstànd, vilken mildrar ovannämnda problem, och sålunda tillhandahåller ett tillförlitligt och exakt mått på batteriets återstående kapacitet.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is therefore to provide a solution for determining the state of charge of a battery, which alleviates the above-mentioned problems, and thus provides a reliable and accurate measure of the remaining capacity of the battery.

Enligt en aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom det inled- ningsvis beskrivna arrangemanget, där laddningsstyrsystemet är 10 15 20 25 30 c r1 lx) ~J N) \D O'\ ; . o . q a anpassat att styra en första batteriström genom det första batteriet till ett värde understigande en maximal öppenkrets- ström under ett måtintervall efter strömpulsens slut. Dessutom är voltmetern anpassad att, under mätintervallet, registrera den första spänningen, vilken antas representera en öppenkrets- spänning hos det första batteriet. Den på detta vis registrerade - spänningen utgör alltså ett mått på det första batteriets ladd- ningstillstånd (SOC).According to one aspect of the invention, the object is achieved by the arrangement described in the introduction, in which the charge control system is 10 c 25 l r) lx) ~ J N) \ D O '\; . o. q a adapted to control a first battery current through the first battery to a value below a maximum open circuit current during a measuring interval after the end of the current pulse. In addition, the voltmeter is adapted to, during the measuring interval, register the first voltage, which is assumed to represent an open circuit voltage of the first battery. The voltage thus recorded is thus a measure of the charge state (SOC) of the first battery.

En viktig fördel som uppnås med detta arrangemang är att krets- konstruktionen blir enkel och robust, och att samtidigt tillför- . litliga mätresultat kan alstras.An important advantage achieved with this arrangement is that the circuit construction becomes simple and robust, and that at the same time it is supplied. reliable measurement results can be generated.

Enligt en föredragen utföringsform av den här aspekten av upp- finningen är laddningsstyrsystemet anpassat att styra alstringen av strömpulsen i form av en urladdningspuls. Detta innebär att den första batteriströmmen, under strömpulsen, har en riktning _ som är motsatt i förhållande till riktningen hos en laddnings- ström till det första batteriet. En sådan urladdningspuls är för- delaktig, eftersom en puls med relativt låg energi därmed möjlig- gör bestämning av en tillförlitlig öppenkretsspänning. Dessutom kan mätningen genomföras relativt kort tid efter pulsens slut.According to a preferred embodiment of this aspect of the invention, the charge control system is adapted to control the generation of the current pulse in the form of a discharge pulse. This means that the first battery current, during the current pulse, has a direction _ which is opposite to the direction of a charging current to the first battery. Such a discharge pulse is advantageous, since a pulse with relatively low energy thus enables the determination of a reliable open-circuit voltage. In addition, the measurement can be performed relatively shortly after the end of the pulse.

Enligt en annan föredragen utföringsform av den här aspekten av uppfinningen är laddningsstyrsystemet anpassat att istället styra alstringen av strömpulsen i form av en positiv puls. Där- med har den första batteriströmmen, under ström pulsen, sam- ma riktning som laddningsströmmen till det första batteriet. Na- turligtvis blir därigenom den maximala strömnivån under ström- pulsen väsentligt högre än storleken hos laddningsströmmen. En sådan positiv puls är fördelaktig, eftersom även denna typ av puls kräver en förhållandevis låg energi för att möjliggöra en till- förlitlig mätning av en öppenkretsspänning.According to another preferred embodiment of this aspect of the invention, the charge control system is adapted to instead control the generation of the current pulse in the form of a positive pulse. Thus, the first battery current, below the current pulse, has the same direction as the charging current to the first battery. Of course, this means that the maximum current level below the current pulse is significantly higher than the magnitude of the charging current. Such a positive pulse is advantageous, since even this type of pulse requires a relatively low energy to enable a reliable measurement of an open circuit voltage.

Enligt ännu en annan föredragen utföringsform av den här as- pekten av uppfinningen innefattar laddningsstyrsystemet en DC- till-DC-omvandlare, vilken är anpassad att motta systemlikspän- 10 15 20 25 v30 _maximala öppenkretsströmmen. fl . J ~ .1 :o VD C\ a n. . a ø o n I 4 .f nu ningen och leverera en respektive spänningsdei av denna till vart och ett av det åtminstone ett laddningsbara batteriet. Det är önskvärt att styra batterispänningarna med hjälp av en DC-till- DC-omvandlare, eftersom denna typ av omvandlare även kan användas för att alstra de ovannämnda strömpulserna.According to yet another preferred embodiment of this aspect of the invention, the charge control system comprises a DC-to-DC converter, which is adapted to receive system DC voltage at maximum open circuit current. fl. J ~ .1: o VD C \ a n.. a ø o n I 4 .f nu ning and deliver a respective voltage dei of this to each of the at least one rechargeable battery. It is desirable to control the battery voltages by means of a DC-to-DC converter, since this type of converter can also be used to generate the above-mentioned current pulses.

Enligt ytterligare en annan föredragen utföringsform av den här aspekten av uppfinningen är DC-till-DC-omvandlaren också anpassad att, under mätintervallet, styra den första batteri- strömmen till ett värde understigande den maximala öppenkrets- strömmen. Detta är önskvärt, eftersom en relativt liten batteriström (idealt sett en nollström) erfordras för uppmätning av en tillförlitlig öppenkretsspänning hos det första batteriet.According to yet another preferred embodiment of this aspect of the invention, the DC-to-DC converter is also adapted to, during the measuring range, control the first battery current to a value below the maximum open circuit current. This is desirable because a relatively small battery current (ideally a zero current) is required to measure a reliable open circuit voltage of the first battery.

Enligt en annan föredragen utföringsform av den här aspekten av uppfinningen innefattar arrangemanget två batterier. En första strömmätare är här anordnad på en förbindelse mellan DC-till-DC-omvandlaren och en sammanlänkning mellan ett första batteri och ett andra batteri, och en andra strömmätare är anordnad på en förbindelse mellan det första batteriet och en återkopplingsslinga till DC-till-DC-omvandlaren. Därmed inne- fattar laddningsstyrsystemet DC-till-DC-omvandlaren. Denna konstruktion är fördelaktig, eftersom den möjliggör mätning och styrning av alla de strömmar som är nödvändiga för uppmätning av såväl det första som det andra batteriets öppenkrets- spänning. Således kan ett respektive laddningstlllstånd (SOC) för batterierna bestämmas.According to another preferred embodiment of this aspect of the invention, the arrangement comprises two batteries. A first current meter is here arranged on a connection between the DC-to-DC converter and an interconnection between a first battery and a second battery, and a second current meter is arranged on a connection between the first battery and a feedback loop to the DC-to-DC converter. The DC converter. Thus, the charge control system includes the DC-to-DC converter. This design is advantageous because it enables the measurement and control of all the currents necessary for measuring both the open circuit voltage of both the first and second batteries. Thus, a respective charge state (SOC) of the batteries can be determined.

Enligt en annan föredragen utföringsform av den här aspekten av uppfinningen är den elektriska laddningskällan en Iikspän- ningsgenerator, exempelvis en integrerad startgenerator. Ladd- ningsstyrsystemet inkluderar här en styrenhet, vilken är anpas- sad att under mätintervallet styra likspänningsgeneratorn att leverera en generatorström, så att den första batteriströmmen genom det första batteriet antar ett värde understigande den Laddningsstyrsystemet inne- fattar alltså styrenheten och likspänningsgeneratorn. Den här 10 15 20 25 30 (Ü PJ ~J h) \D C\ . Q o n o oo q o o o I I nu n konstruktionen är fördelaktig, eftersom den ger ett mycket enkelt reglersystem för uppmätning av ett enstaka batteris öppenkrets- r spänning, och därmed dess laddningstillstånd (SOC). Företrä- desvis styrs även likspänningsgeneratorn att alstra den före- gående strömpulsen.According to another preferred embodiment of this aspect of the invention, the electric charge source is a DC generator, for example an integrated starting generator. The charge control system here includes a control unit, which is adapted to control the DC generator to deliver a generator current during the measurement interval, so that the first battery current through the first battery assumes a value below that The charge control system thus comprises the control unit and the DC generator. This 10 15 20 25 30 (Ü PJ ~ J h) \ D C \. Q o n o oo q o o o I I nu n design is advantageous, as it provides a very simple control system for measuring the open circuit voltage of a single battery, and thus its state of charge (SOC). Preferably, the DC generator is also controlled to generate the previous current pulse.

Enligt ytterligare en annan föredragen utföringsform av den här aspekten av uppfinningen är åtminstone ett av det åtminstone ett laddningsbara batteriet ett blysyrabatteri, ett nickelmetall- hydridbatteri eller ett litiumbatteri. Det föreslagna arrange- manget kan nämligen tillämpas på alla dessa slags batterier.According to yet another preferred embodiment of this aspect of the invention, at least one of the at least one rechargeable battery is a lead acid battery, a nickel metal hydride battery or a lithium battery. The proposed arrangement can be applied to all these types of batteries.

Enligt annan aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom ett motorfordon innefattande det ovan föreslagna arrangemanget.According to another aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle comprising the arrangement proposed above.

Därigenom kan relevanta enheter i fordonet få exakt information angående aktuellt laddningstillstånd (SOC) för de batterier som ingår i fordonet. Givetvis kan motsvarandedata även presen- teras för fordonets förare.Thereby, relevant units in the vehicle can get accurate information regarding the current state of charge (SOC) for the batteries included in the vehicle. Of course, the corresponding data can also be presented to the driver of the vehicle.

Enligt ännu annan aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom den inledningsvis beskrivna metoden för att ladda ett antal elek- triska lagringsmoduler, där metoden innefattar följande steg.According to yet another aspect of the invention, the object is achieved by the method initially described for charging a number of electrical storage modules, the method comprising the following steps.

Under ett mätintervall efter slutet av en strömpuls styrs en första batteriström genom det första batteriet till ett värde under- _ stigande en maximal öppenkretsström. Under detta mätintervall registreras en första spänning över det första batteriet för att representera en öppenkretsspänning hos det första batteriet, och därmed ett mått på det första batteriets laddningstillstånd (SOC). Denna metod är fördelaktig, eftersom den åstadkommer tillförlitliga mätresultat utan att fordra någon komplex kretskon- struktion.During a measurement interval after the end of a current pulse, a first battery current is controlled through the first battery to a value below a maximum open circuit current. During this measurement interval, a first voltage is registered across the first battery to represent an open circuit voltage of the first battery, and thus a measure of the charge state (SOC) of the first battery. This method is advantageous because it provides reliable measurement results without requiring any complex circuit design.

Enligt en föredragen utföringsform av den här aspekten av upp- finningen initieras mätintervallet efter en fördröjning efter ström- pulsens slut. Om emellertid strömpulsen är en urladdningspuls (så att den första batteriströmmen har en riktning som är motsatt i förhållande till en laddningsströmriktning för det första bat- 10 15 20 25 30 t '1 l J ' J h.) Q) O\ teriet), kan fördröjningen vara i princip rcioll, det vill säga väsent- ligen sakna utsträckning i tiden. Givetvis är detta önskvärt, eftersom öppenkretsströmmen därmed kan mätas omedelbart efter det att strömpulsen har tagit s|ut. En ytterligare fördel som uppnås genom att applicera en urladdningspuls är att en puls med relativt låg energi möjliggör uppmätning av en tillförlitlig öppenkretsspänning.According to a preferred embodiment of this aspect of the invention, the measuring interval is initiated after a delay after the end of the current pulse. However, if the current pulse is a discharge pulse (so that the first battery current has a direction which is opposite to a charge current direction of the first battery), then the charge pulse), For example, the delay may in principle be rcioll, ie substantially unstretched over time. Of course, this is desirable, since the open circuit current can thus be measured immediately after the current pulse has taken out. A further advantage obtained by applying a discharge pulse is that a pulse with relatively low energy enables measurement of a reliable open circuit voltage.

Enligt en annan föredragen utföringsform av den här aspekten av uppfinningen är istället strömpulsen en positiv puls, så att den första batteriströmmen under strömpulsen har samma rikt- ning som laddningsströmmen till det första batteriet. Den maxi- mala strömnivån under strömpulsen är dock väsentligt högre än storleken hos laddningsströmmen. Även i det här fallet kan en puls med relativt låg energi möjliggöra uppmätning av en till- förlitlig öppenkretsspänning. Fördröjnlngen mellan strömpulsens slut och början av detta mätintervall kan dock behöva vara skild från noll. Det kan nämligen vara nödvändigt att avstå från mätning till dess att strömringningarna har klingat ut under den maximalt tillåtna nivån för öppenkretsströmmen.According to another preferred embodiment of this aspect of the invention, instead the current pulse is a positive pulse, so that the first battery current below the current pulse has the same direction as the charging current to the first battery. However, the maximum current level below the current pulse is significantly higher than the magnitude of the charging current. Even in this case, a pulse with relatively low energy can enable measurement of a reliable open circuit voltage. However, the delay between the end of the current pulse and the beginning of this measuring interval may need to be non-zero. Namely, it may be necessary to refrain from measuring until the current rings have sounded below the maximum allowable level of the open circuit current.

Enligt en föredragen utföringsform av den här aspekten av upp- finningen har strömpulsen åtminstone en linjär flank. Exempelvis kan strömpulsen ha en relativt brant framkant. En sådan puls är effektiv, eftersom den åstadkommer en stor mängd energi per tidsenhet, och därmed snabbt kan möjliggöra en uppmätning av öppenkretsspänningen.According to a preferred embodiment of this aspect of the invention, the current pulse has at least one linear edge. For example, the current pulse may have a relatively steep leading edge. Such a pulse is effective because it produces a large amount of energy per unit time, and thus can quickly enable a measurement of the open circuit voltage.

Enligt en annan föredragen utföringsform av den här aspekten av uppfinningen har strömpulsen åtminstone en icke-linjär flank, exempelvis i form av en sinusvåg. En sådan puls är fördelaktig genom sin avsaknad av övertoner, vilket i sin tur reducerar ring- ningseffekterna, och sålunda förkortar ovannämnda fördröjning.According to another preferred embodiment of this aspect of the invention, the current pulse has at least one non-linear edge, for example in the form of a sine wave. Such a pulse is advantageous due to its lack of harmonics, which in turn reduces the ringing effects, and thus shortens the above-mentioned delay.

Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom ett datorprogram, vilket är direkt nedladdningsbart till in- ternminnet i en dator, innefattande mjukvara för att styra den 10 15 20 25 30 ( "I O -1 h) \D Q\ a oo o o o o oo .- ovan föreslagna metoden då nämnda program körs i datorn.According to a further aspect of the invention, the object is achieved by a computer program, which is directly downloadable to the internal memory of a computer, comprising software for controlling it ("IO -1 h) \ DQ \ a oo oooo oo. the method proposed above when said program is running in the computer.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom ett- datorläsbart medium med ett lagrat program, där programmet är ägnat att förmå en dator att styra den ovan föreslagna metoden.According to another aspect of the invention, the object is achieved by a computer-readable medium having a stored program, the program being adapted to cause a computer to control the method proposed above.

Uppfinningen erbjuder således ett utmärkt tillvägagångssätt för bestämning av laddningstillståndet hos ett batteri i godtyckligt slags elektriskt system där det är viktigt med en hög last- kapacitet. Den föreslagna lösningen är därmed speciellt väl an- passad för fordonstillämpningar.The invention thus offers an excellent approach for determining the state of charge of a battery in any kind of electrical system where a high load capacity is important. The proposed solution is thus particularly well adapted for vehicle applications.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning ska nu förklaras närmare genom föredragna utföringsformer, vilka beskrivs som exempel, och med hänvisning till de bifogade ritningarna.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be further elucidated by preferred embodiments, which are described by way of example, and with reference to the accompanying drawings.

Figur 1 visar ett exempel på en graf som illustrerar en typisk öppenkretsspänning som funktion av tiden då en konstant ström dras från batteriet, Figur 2 visar ett kretsschema över ett arrangemang enligt en första utföringsform av uppfinningen, Figur 3 visar ett första exempel på en graf över en laddström- cykel enligt en första utföringsform av uppfinningen, Figur 4 visar en graf över en spänningsmätcykel motsvarande i laddströmcykeln i figur 3, Figur 5 visar ett exempel på en graf över en laddströmcykel enligt en andra utföringsform av uppfinningen, Figur 6 visar en graf över spänningsmätcykel motsvarande laddströmcykeln i figur 5, Figur 7 visar ett exempel på en graf över en laddströmcykel enligt en tredje utföringsform av uppfinningen, Figur8 visar en graf över spänningsmätcykel motsvarande laddströmcykeln i figur 7, 10 15 20 25 30 visar ett kretsschema över ett arrangemang enligt en andra utföringsform av uppfinningen, och Figur 9 Figur 10 visar ett fiödesschema som illustrerar den allmänna metoden enligtuppfinningen.Figure 1 shows an example of a graph illustrating a typical open circuit voltage as a function of the time when a constant current is drawn from the battery, Figure 2 shows a circuit diagram of an arrangement according to a first embodiment of the invention, Figure 3 shows a first example of a graph of a charging current cycle according to a first embodiment of the invention, Figure 4 shows a graph of a voltage measuring cycle corresponding to the charging current cycle in Figure 3, Figure 5 shows an example of a graph of a charging current cycle according to a second embodiment of the invention, Figure 6 shows a graph of voltage measuring cycle corresponding to the charging current cycle in Figure 5, Figure 7 shows an example of a graph of a charging current cycle according to a third embodiment of the invention, Figure 8 shows a graph of voltage measuring cycle corresponding to the charging current cycle in Figure 7, a circuit diagram of an arrangement according to a second embodiment of the invention, and Figure 9 Figure 10 shows a flow chart illustrating the n general method according to the invention.

BESKRlVNlNG AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFlNNlNGEN En graf illustrerande en typisk öppenkretsspänning V00 över ett batteri som funktion av tiden t då en konstant ström dras från batteriet visas i figur 1. Som synes avtar öppenkretsspänningen VOC gradvis i takt med att batteriet levererar elektrisk energi till en last. Öppenkretsspänningen VOC utgör således ett mått på batteriets återstående kapacitet, eller med andra ord, dess ladd- ningstillstând (SOC). Icke desto mindre är det i en verklig tillämpning ofta relativt besvärligt att utföra en sådan faktisk öppenkretsmätning av spänningen, eftersom detta normalt sett fordrar en lång föregående vänteperiod, det vill säga ett intervall under vilket ingen energi dras från batteriet. Ett problem är att det kan vara nödvändig att fastställa batteriets Iaddningstillstånd (SOC) även under drift av systemet i vilket batteriet ingår.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION A graph illustrating a typical open circuit voltage V00 across a battery as a function of the time t when a constant current is drawn from the battery is shown in Figure 1. As can be seen, the open circuit voltage VOC gradually decreases as the battery . The open circuit voltage VOC thus constitutes a measure of the remaining capacity of the battery, or in other words, its state of charge (SOC). Nevertheless, in a real application, it is often relatively difficult to perform such an actual open circuit measurement of the voltage, as this normally requires a long previous waiting period, i.e. an interval during which no energy is drawn from the battery. One problem is that it may be necessary to determine the state of charge of the battery (SOC) even during operation of the system in which the battery is included.

Figur 2 visar ett kretsschema över ett arrangemang enligt en första utföringsform av uppfinningen, vilken medger att ladd- ningstillståndet (SOC) hos två batterier 210 respektive 220 bes- täms under drift av kretsen, det vill säga då elektrisk energi levereras till åtminstone en första elektrisk last 270 och en andra elektrisk last 275. Batterierna 210 och 220 kan vara av godtycklig typ av laddningsbara batterier, exempelvis blysyra-, nickelmetallhydrid-, eller litiumtyp.Figure 2 shows a circuit diagram of an arrangement according to a first embodiment of the invention, which allows the state of charge (SOC) of two batteries 210 and 220, respectively, to be determined during operation of the circuit, i.e. when electrical energy is supplied to at least one first electrical load 270 and a second electrical load 275. The batteries 210 and 220 may be of any type of rechargeable batteries, such as lead acid, nickel metal hydride, or lithium type.

Den första elektriska lasten 270 utgör här en så kallad fullspänd lastfdet vill säga en last över vilken en maximal systemlikspän- ning VG appliceras. Den andra elektriska lasten 275 förutsätts emellertid fordra en lägre första spänning V1, vilken levereras av ett första batteri 210. Ett andra batteri 220 levererar en andra spänning V2, vilken kan eller inte kan vara densamma som den 10 15 20 25 30 första spänningen V1. l vilket fall som helst, styrs laddnings-, strömmar ia och ia till batterierna 210 respektive 220 till lämpliga värden med hjälp av ett laddningsstyrsystem 250 i form av en DC-till-DC-omvandlare, och det första och det andra batteriet 210 och 220 är seriekopplade med varandra, så V1 + V2 = VG.The first electrical load 270 here constitutes a so-called full-voltage load current, ie a load over which a maximum system DC voltage VG is applied. However, the second electrical load 275 is assumed to require a lower first voltage V1, which is supplied by a first battery 210. A second battery 220 supplies a second voltage V2, which may or may not be the same as the first voltage V1. In any case, charge currents ia and ia to the batteries 210 and 220, respectively, are controlled to appropriate values by means of a charge control system 250 in the form of a DC-to-DC converter, and the first and second batteries 210 and 220 are connected in series with each other, so V1 + V2 = VG.

En elektrisk laddningskälla 260, såsom en likspänningsgene- rator, alstrar spänningen VG, vilken appliceras över DC-till-DC- omvandlaren 250. Denna enhet levererar sedan en respektive spänningsdel av systemlikspänningen VG (det vill säga V1 and V2) till vart och ett av det första och det andra batteriet 210 och 220.An electric charge source 260, such as a DC generator, generates the voltage VG, which is applied across the DC-to-DC converter 250. This unit then supplies a respective voltage portion of the system DC voltage VG (i.e. V1 and V2) to each of the first and second batteries 210 and 220.

En första strömmätare 230 är anordnad på en förbindelse mellan DC-till-DC-omvandlaren 250 och en punkt mellan det första batteriets 210 positiva pol och det andra batteriets 220 negativa pol, så att den första strömmätaren 230 registrerar en ström ia som flyter från DC-till-DC-omvandlaren 250 till denna punkt.A first current meter 230 is arranged at a connection between the DC-to-DC converter 250 and a point between the positive pole of the first battery 210 and the negative pole of the second battery 220, so that the first current meter 230 registers a current ia flowing from DC -to-DC converter 250 to this point.

Strömvärden ia registreras av den första strömmätaren 230 och återförs till DC-till-DC-omvandlaren 250. En andra strömmätare 240 är anordnad på en förbindelse mellan det första batteriets 210 negativa pol och en återkopplingsslinga till DC-till-DC-om- vandlaren 250, så att en första batteriström ia till det första bat- teriet 210 kan registreras. Även strömvärden registrerade av den andra strömmätaren 240 återförs till DC-till-DC-omvandla- ren 250. Därigenom kan DC-till-DC-omvandlaren, med hjälp av den första och den andra strömmätaren 230 och 240, bestämma en första batteriström ia till det första batteriet 210 såväl som en andra batteriström ia till det andra batteriet 220 genom tillämp- ning av Kirchoffs strömlag ia = ia + ib.Current values ia are registered by the first current meter 230 and returned to the DC-to-DC converter 250. A second current meter 240 is arranged on a connection between the negative pole of the first battery 210 and a feedback loop to the DC-to-DC converter 250. , so that a first battery current ia to the first battery 210 can be registered. Also current values recorded by the second current meter 240 are returned to the DC-to-DC converter 250. Thereby, the DC-to-DC converter can, with the aid of the first and the second current meters 230 and 240, determine a first battery current ia to the first battery 210 as well as a second battery current ia to the second battery 220 by applying Kirchoff's current law ia = ia + ib.

En voltmeter 280 kan kopplas in för att registrera vilken som av spänningarna V1, V2 och VG. Enligt uppfinningen är voltmetern 280 anpassad att registrera en öppenkretsspänning hos det första batteriet 210 och en öppenkretsspänning hos det andra batteriet 220. Innan sådana öppenkretsspänningar registreras måste emellertid en strömpuls skickas genom aktuellt batteri. 10 15 20 25 30 so: vv " z: n n n . n . o o 0 :I . - v " C27 296 10 Strömpulsen alstras antingen direkt av DC-till-DC-omvandiaren 250, eller så alstras pulsen av en annan enhet i kretsen, såsom generatorn 260. l vilket fall som helst styrs alstringen av ström- pulsen av ett laddningsstyrsystem i vilket DC-till-DC-omvand- laren 250 kan ingå. Proceduren för att alstra strömpulserna och registrera öppenkretsspänningar kommer nedan att diskuteras i detalj med hänvisning till figurerna 3 - 8. Här innehåller DC-till- DC-omvandlaren 250 en bärare C innefattande ett datorprogram P för att alstra nämnda strömpulser och registrera nämnda öppenkretsspänningar enligt den föreslagna proceduren.A voltmeter 280 can be connected to register any of the voltages V1, V2 and VG. According to the invention, the voltmeter 280 is adapted to register an open circuit voltage of the first battery 210 and an open circuit voltage of the second battery 220. Before such open circuit voltages are detected, however, a current pulse must be sent through the current battery. 10 15 20 25 30 so: vv "z: nnn. N. Oo 0: I. - v" C27 296 10 The current pulse is either generated directly by the DC-to-DC converter 250, or the pulse is generated by another unit in the circuit. , such as generator 260. In any case, the generation of the current pulse is controlled by a charge control system in which the DC-to-DC converter 250 can be included. The procedure for generating the current pulses and registering open circuit voltages will be discussed in detail below with reference to Figures 3 - 8. Here, the DC-to-DC converter 250 includes a carrier C comprising a computer program P for generating said current pulses and recording said open circuit voltages according to the proposed procedure.

Det i figur 2 illustrerade arrangemanget kan med fördel monte- ras i ett motorfordon 200, vilket visas schematiskt i figuren 2.The arrangement illustrated in Figure 2 can advantageously be mounted in a motor vehicle 200, which is shown schematically in Figure 2.

Figur 3 visar ett första exempel på en graf over en laddström- cykel enligt en -första utföringsform av uppfinningen, vilken kan tillämpas för bestämning av en öppenkretsspänning V00 hos det första batteriet 210. Figur 4 visar en graf över en motsvarande spänning V1 över det första batteriet 210. Graferna visar här parametrar ic och V1 för det första batteriet 210, men samma princip är tillämplig även för det andra batteriet 220 med avseende på parametrarna ia och V2.Figure 3 shows a first example of a graph of a charging current cycle according to a first embodiment of the invention, which can be applied for determining an open circuit voltage V00 of the first battery 210. Figure 4 shows a graph of a corresponding voltage V1 of the first battery 210. The graphs here show parameters ic and V1 for the first battery 210, but the same principle applies to the second battery 220 with respect to parameters ia and V2.

Fram till en första tidpunkt t1 laddas det första batteriet 210 med hjälp av en första laddningsspänning V1_,,1,g från DC-till-DC-om- vandlaren 250. Under denna tid matas en första nominell batteri- ström imon, till det första batteriet 210. Vid t1 framkallar DC-till- DC-omvandlaren 250 en urladdningspuls 310 av magnitud -i,,_dc11g med en utsträckning i tiden T1, som slutar vid en andra tidpunkt t2. Alltså har den första batteriströmmen ie, under urladdnings- pulsen 310, en riktning vilken är motsatt i förhållande till den första nominella batteriströmmen iwom. Urladdningspulsen 310 leder* även till att den första batterispänningen V1 sjunker till en urladdningsnivå V1_dcg understigande den första laddnings- spänningen V1_c11g.Up to a first time t1, the first battery 210 is charged by means of a first charging voltage V1, 1, g from the DC-to-DC converter 250. During this time, a first nominal battery current is fed, to the first the battery 210. At t1, the DC-to-DC converter 250 generates a discharge pulse 310 of magnitude -1, - dc11g with an extension in the time T1, which ends at a second time t2. Thus, the first battery current ie, during the discharge pulse 310, has a direction which is opposite to the first nominal battery current iwom. The discharge pulse 310 * also causes the first battery voltage V1 to drop to a discharge level V1_dcg below the first charge voltage V1_c11g.

Efter urladdningspulsen 310 följer ett mätintervall Tm, som börjar 10 15 20 25 30 \ TI i J “<1 h.) \{) C$\ 11 vid t2 och slutar vid en femte tidpunkt ts, under vilket den första batteriströmmen io styrs till ett värde understigande en maximal öppenkretsström iM (det vill säga en största acceptabel ström io). Företrädesvis bör den maximala öppenkretsströmmen iM vara noll, men vid fordonstillämpningar kan generellt sett en maximal öppenkretsström iM på 1100 milliampere accepteras som en tillräckligt låg batteriström. DC-till-DC-omvandlaren 250 styr den första batteriströmmen i., att anta värden inom det maxi- mala öppenkretsströmintervallet iM under hela mätintervallet Tm.After the discharge pulse 310, a measuring interval Tm follows, which begins at 15 J1 <J1 <1 h.) \ {) C $ \ 11 at t2 and ends at a fifth time ts, during which the first battery current io is controlled to a value below a maximum open circuit current iM (that is, a maximum acceptable current io). Preferably, the maximum open circuit current iM should be zero, but in vehicle applications, in general, a maximum open circuit current iM of 1100 milliamps can be accepted as a sufficiently low battery current. The DC-to-DC converter 250 controls the first battery current i., To assume values within the maximum open circuit current interval iM during the entire measuring interval Tm.

Följaktligen kan voltmätaren 280 registrera en första spänning V1_m över det första batteriet 210 vid vilken tidpunkt som helst under mätintervallet Tm. I det här exemplet antas sådana mät- ningar ske vid en tredje och en fjärde tidpunkt t3 respektive t4.Accordingly, the voltmeter 280 can register a first voltage V1_m across the first battery 210 at any time during the measurement interval Tm. In this example, such measurements are assumed to take place at a third and a fourth time point t3 and t4, respectively.

Teoretiskt sett är det tillräckligt med en spänningsmätning. Två separata registreringar ger dock en bättre tillförlitlighet hos resultatet.Theoretically, a voltage measurement is sufficient. However, two separate registrations provide better reliability of the result.

Därefter, vid den femte tidpunkten ts, återupptas laddningen av det första batteriet 210, och DC-till-DC-omvandlaren 250 appli- cerar ånyo den första laddningsspänningen Vmhg över det första batteriets 210 poler. Detta kan resultera i en mindre spik iwk i den första batteriströmmen ic. En motsvarande översläng i den 4 första spänningen V1 kan också uppkomma.Then, at the fifth time ts, charging of the first battery 210 is resumed, and the DC-to-DC converter 250 again applies the first charging voltage Vmhg across the poles of the first battery 210. This can result in a smaller nail iwk in the first battery current ic. A corresponding overhang in the first 4 voltages V1 can also occur.

Vid en fordonstillämpning, där laddningsspänningen Vrchg är ungefär 14 Volt, kan urladdningspulsen vara omkring 12,7 Volt och urladdningspulsen 310 kan ha en magnitud i storleksord- ningen ic_dchg = 15 Ampere. Dessutom kan det för ett typiskt blysyrabatteri krävas att urladdningspulsen är en minut lång (det vill säga Ti e 60 sekunder). Naturligtvis kan dessa parametrar variera avsevärt beroende på batteritypen. lcke desto mindre är uppfinningen tillämplig för alla slags laddningsbara batterier.In a vehicle application, where the charging voltage Vrchg is about 14 volts, the discharge pulse may be about 12.7 volts and the discharge pulse 310 may have a magnitude of the order of ic_dchg = 15 Ampere. In addition, for a typical lead acid battery, the discharge pulse may be required to be one minute long (that is, Ti e 60 seconds). Of course, these parameters can vary considerably depending on the type of battery. Nevertheless, the invention is applicable to all kinds of rechargeable batteries.

Figur 5 visar ett exempel på en graf över en första batteriström ic enligt en andra utföringsform av uppfinningen, och figur 6 visar en motsvarande graf över den första spänningen V1. Även här appliceras en urladdningspuls 310, som har en magnitud på ic = 10 15 20 25 30 35 EQ? ...U 294 n. v* .z ' ' ' . Q u' 12 -ic_dcj1g. Denna puls har emellertid icke-linjära flanker, exempelvis av sinusform. Även om denna pulstyp inte är kapabel att leverera lika mycket energi per tidsenhet som en puls med linjära flanker kan en puls med icke-linjära flanker vara fördelaktig, eftersom ringningarna hos den första strömmen ic efter pulsen 310 däri- genom kan bli mindre. Detta förbättrar i sin tur chanserna att initiera öppenkretsmätningen omedelbart efter strömpulsen 310.Figure 5 shows an example of a graph of a first battery current ic according to a second embodiment of the invention, and Figure 6 shows a corresponding graph of the first voltage V1. Here, too, a discharge pulse 310 is applied, which has a magnitude of ic = 10 15 20 25 30 35 35 EQ? ... U 294 n. V * .z '' '. Q u '12 -ic_dcj1g. However, this pulse has non-linear edges, for example of a sinusoidal shape. Although this type of pulse is not capable of delivering as much energy per unit time as a pulse with linear edges, a pulse with non-linear edges can be advantageous, since the ringings of the first current ic after the pulse 310 can thereby become smaller. This in turn improves the chances of initiating the open circuit measurement immediately after the current pulse 310.

En annan effekt av att pulsen har icke-linjära flanker är att den första spänningens V1 fall till urladdningsnivån V1_dCg blir flackare , än om en stegpuls hade applicerats.Another effect of the pulse having non-linear edges is that the fall of the first voltage V1 to the discharge level V1_dCg becomes flatter than if a step pulse had been applied.

Givetvis kan strömpulsen ha både en linjär flank och en icke- linjär flank, exempelvis en främre linjär flank och en bakre icke- linjär flank, eller omvänt.Of course, the current pulse can have both a linear edge and a non-linear edge, for example a front linear edge and a rear non-linear edge, or vice versa.

Figur 7 visar ett exempel på en graf över den första batteriström- men ic enligt en tredje utföringsform av uppfinningen, och figur 8 visar en motsvarande graf över den första spänningen V1. Vid den här utföringsformen är strömpulsen en positiv puls 710, vilken har en magnitud ic = iwuße och samma riktning som laddningsströmmen icmom till det första batteriet 210. Naturligtvis blir därmed strömnivàn iwuße under strömpulsen väsentligt högre än storleken hos laddningsströmmen imon.. En skillnad mellan denna positiva puls 710 och de negativa pulserna 310 i figurerna 3 och 5 är att strömändringen per tidsenhet typiskt sett blir större vid den andra tidpunkten tz. Detta kan i sin tur förorsaka allvarligare ringningseffekter hos den första batteriströmmen ie vilken riskerar att hamna utanför den maximala öppenkrets- strömmen im, speciellt om den bakre flanken hos strömpulsen 710 är ett steg. Därför, kan enligt den här utföringsformen av uppfinningen, en fördröjning behöva läggas in efter strömpulsens slut innan' mätintervallet Tm' (se figur 8) kan initieras med av- seende på den första öppenkretsspänningen V1. Figurerna 7 och 8 illustrerar detta genom att inleda mätintervallet Tm' vid en tid- punkt t21 mellan den andra tidpunkten tg och en tidpunkt t51, vil- ken kan eller inte kan vara identisk med den femte tidpunkten ts.Figure 7 shows an example of a graph of the first battery current ic according to a third embodiment of the invention, and Figure 8 shows a corresponding graph of the first voltage V1. In this embodiment, the current pulse is a positive pulse 710, which has a magnitude ic = iwuße and the same direction as the charging current icmom to the first battery 210. Of course, thus, the current level iwuße below the current pulse becomes significantly higher than the magnitude of the charging current imon. positive pulse 710 and the negative pulses 310 in Figures 3 and 5 are that the current change per unit time typically becomes larger at the second time tz. This in turn can cause more serious ringing effects of the first battery current ie which risks falling outside the maximum open circuit current im, especially if the rear edge of the current pulse 710 is one step. Therefore, according to this embodiment of the invention, a delay may need to be entered after the end of the current pulse before the 'measuring interval Tm' (see Figure 8) can be initiated with respect to the first open circuit voltage V1. Figures 7 and 8 illustrate this by starting the measuring interval Tm 'at a time t21 between the second time tg and a time t51, which may or may not be identical to the fifth time ts.

Voltmetern 280 antas här registrera den första spänningen V1_m 10 15 20 25 30 13 över det första batteriet 210 vid tidpunkter t31 och tm mellan tid- punkten t21 och tidpunkten t51, vilka kan eller inte kan vara iden- tiska med den tredje och den fjärde tidpunkten t3 respektive t4.The voltmeter 280 is assumed here to register the first voltage V1_m 10 15 20 25 30 13 over the first battery 210 at times t31 and tm between the time t21 and the time t51, which may or may not be identical with the third and the fourth time t3 and t4, respectively.

Eftersom strömpulsen 710 är positiv blir också motsvarande puls hos den första spänningen V1 positiv, det vill säga den medför en ökning av spänningsnivån i förhållande till den första laddnings- spänningen V1_Chg. Under mätintervallet Tm' sjunker emellertid spänningen till väsentligen samma nivå VM, som ovan, och DC- till-DC-omvandlaren 250 styr den första batteriströmmen ic till ett värde understigande den maximala öppenkretsströmmen im, företrädesvis noll.Since the current pulse 710 is positive, the corresponding pulse of the first voltage V1 also becomes positive, i.e. it causes an increase of the voltage level in relation to the first charging voltage V1_Chg. During the measuring interval Tm ', however, the voltage drops to substantially the same level VM, as above, and the DC-to-DC converter 250 controls the first battery current ic to a value below the maximum open circuit current im, preferably zero.

I analogi med de andra utföringsformerna antas laddningen av det första batteriet 210 återupptas efter mätintervallet Tm”. Åter kan detta förorsaka en mindre spik iwk hos den första batteri- strömmen ic såväl som 'en motsvarande översläng hos den första spänningen V1.In analogy with the other embodiments, the charging of the first battery 210 is assumed to resume after the measurement interval Tm '. Again, this can cause a smaller spike iwk of the first battery current ic as well as a corresponding overshoot of the first voltage V1.

Figur 9 visar ett kretsschema over ett arrangemang enligt en andra utföringsform av uppfinningen, där den elektriska ladd- ningskällan är en likspänningsgenerator 960 i form av en så- kallad integrerad startgenerator eller startmotoralternator, vilken är omställningsbar att fungera både som en startmotor och som en generator. Dessa enheter är kända i sig, exempelvis genom den publicerade amerikanska patentansökan 2002/0138182.Figure 9 shows a circuit diagram of an arrangement according to a second embodiment of the invention, where the electric charge source is a direct voltage generator 960 in the form of a so-called integrated starter generator or starter motor alternator, which is adjustable to function both as a starter motor and as a generator. . These devices are known per se, for example from the published U.S. patent application 2002/0138182.

En styrenhet 950 styr likspänningsgeneratorn 960, så att den först alstrar en strömpuls till ett batteri 910. Sedan, under ett mätintervall, styr styrenheten 950 likspänningsgeneratorn 960 genom en styrsignal ctrl att leverera en generatorström ic, vilken i sin tur resulterar i en batteriström lb genom batteriet 910 som understiger en maximalt acceptabel öppenkretsström. En ström- mätare 930 är anordnad på en förbindelse mellan likspännings- generatorn 960 och batteriets 910 positiva pol, så att batteri- strömmen ib kan uppmätas och återföras till styrenheten 950. En voltmeter 980 registrerar en öppenkretsspänning V3 över 10 15 20 25 30 527 296 - « o 0 O ,, . . - . . II 14 i batteriet 910 minst en gång under mätintervallet.A control unit 950 controls the DC generator 960 so that it first generates a current pulse to a battery 910. Then, during a measurement interval, the controller 950 controls the DC generator 960 through a control signal ctrl to supply a generator current ic, which in turn results in a battery current lb through the battery 910 which is below a maximum acceptable open circuit current. A current meter 930 is arranged on a connection between the direct voltage generator 960 and the positive pole of the battery 910, so that the battery current ib can be measured and returned to the control unit 950. A voltmeter 980 registers an open circuit voltage V3 over 10 15 20 25 30 527 296 - «o 0 O ,,. . -. . II 14 in the battery 910 at least once during the measurement interval.

Enligt uppfinningen är styrenheten 950 anpassad att styra lik- spänningsgeneratorn 960 att alstra godtycklig batteriströmcykel av dem som har beskrivits ovan med hänvisning till figurerna 3, 5 och 7. Här innehåller styrenheten 950 en bärare C innehål- lande ett datorprogram P för alstring av sådana batteriström- cykler såväl som registrering av öppenkretsspänningar. l analogi med arrangemanget som illustreras i figur 2 kan även arrangemanget i figur 9 monteras i ett motorfordon 200 (visas schematiskt). l syfte att summera kommer nu den allmänna metoden att bes- tämma laddningstillståndet hos ett batteri enligt uppfinningen att beskrivas med hänvisning till flödesschemat i figur 10. Företrä- desvis bestäms batteriets laddningstillstånd vid upprepade till- fällen, exempelvis en gång per laddningscykel. I syfte att åstad- komma en enkel framställan återspeglas emellertid inte detta i flödesschemat.According to the invention, the control unit 950 is adapted to control the DC generator 960 to generate any battery current cycle of those described above with reference to Figures 3, 5 and 7. Here, the control unit 950 includes a carrier C containing a computer program P for generating such battery current. cycles as well as registration of open circuit voltages. In analogy to the arrangement illustrated in Figure 2, the arrangement in Figure 9 can also be mounted in a motor vehicle 200 (shown schematically). For the purpose of summarizing, the general method of determining the state of charge of a battery according to the invention will now be described with reference to the flow chart in Figure 10. Preferably, the state of charge of the battery is determined on several occasions, for example once per charge cycle. However, in order to achieve a simple request, this is not reflected in the flow chart.

Ett första steg 1010 alstrar en strömpuls genom batteriet vars öppenkretsspänning ska uppmätas. Strömpulsen antas ha en viss utsträckning i tiden. Ett efterföljande steg- 1020 undersöker huruvida strömpulsen har tagit slut. Typiskt sett inbegriper detta en detektering huruvida strömnivån har sjunkit till, eller passe- rat, en viss nivå, exempelvis noll Ampere. Om steget 1020 finner att strömpulsen ännu inte har tagit slut loopar proceduren tillbaka och stannar i steget 1020. l annat fall följer ett steg 1030 i vilket batteriströmmen styrs till ett lägsta möjliga värde.A first step 1010 generates a current pulse through the battery whose open circuit voltage is to be measured. The current pulse is assumed to have a certain extent over time. A subsequent step 1020 examines whether the current pulse has run out. Typically, this involves a detection of whether the current level has dropped to, or passed, a certain level, for example zero Ampere. If step 1020 finds that the current pulse has not yet run out, the procedure loops back and stops in step 1020. Otherwise, a step 1030 follows in which the battery current is controlled to the lowest possible value.

Sedan undersöker ett steg 1040 huruvida batteriströmmen understiger en maximalt acceptabel gräns för öppenkretsström- men iM, och omså är fallet inleds ett mätintervall varpå ett steg 1050 följer. Annars loopar proceduren tillbaka till steget 1030, så ~ att batteriströmmen kan fortsätta att styras mot ett lägsta möjliga värde. Steget 1050 utför slutligen åtminstone en öppenkrets- spänningsmätning. Enligt vad som har beskrivits tidigare utgör 10 15 20 25 30 35 'JW .O ~-:i f) u) (;\ .nal o n | n u' -n 15 den sålunda registrerade spänningen ett mått på batteriets åter- stående kapacitet, eller med andra ord, dess laddningstillstånd.Then, a step 1040 examines whether the battery current is below a maximum acceptable limit for the open circuit current iM, and if so, a measurement interval is initiated followed by a step 1050. Otherwise, the procedure loops back to step 1030, so that the battery current can continue to be controlled at the lowest possible value. Finally, step 1050 performs at least one open circuit voltage measurement. As previously described, the voltage thus recorded is a measure of the remaining capacity of the battery, or in other words, its state of charge.

Samtliga de metodsteg, såväl som godtycklig delsekvens av steg, beskrivna med hänvisning till figur 10 ovan kan styras med hjälp av en programmerad datorapparat. Dessutom, även om de ovan med hänvisning till figurerna beskrivna utföringsformerna av uppfinningen innefattar en dator och processer utförda i en dator, utsträcker sig uppfinningen till datorprogram, speciellt datorpro- gram på eller i en bärare anpassad att praktiskt implementera uppfinningen. Programmet kan vara i form av källkod, objektkod, en kod som utgör ett mellanting mellan käll- och objektkod, såsom i delvis kompilerad form, eller i vilken annan form som helst läm- plig att använda vid implementering av processen enligt uppfin- ningen. Bäraren kan vara godtycklig entitet eller anordning vilken är kapabel att bära programmet. Exempelvis kan bäraren inne- fatta ett lagringsmedium såsom ett flashminne, ett ROM (Read Only Memory), exempelvis en CD (Compact Disc) eller ett halvledar-ROM, eller ett magnetiskt inspelningsmedium, exempel- vis en floppydisk eller hårddisk. Dessutom kan bäraren vara en överförande bärare såsom en elektrisk eller optisk signal, vilken kan ledas genom en elektrisk eller optisk kabel eller via radio eller på annat sätt. Då programmet gestaltas av en signal som kan ledas direkt av en kabel eller annan anordning eller organ kan bä- raren utgöras av en sådan kabel, anordning eller organ. Alter- nativt kan bäraren vara en integrerad krets i vilken programmet är inbäddat, »där den integrerade kretsen är anpassad att utföra, eller för att användas vid utförande av, de aktuella processerna.All the method steps, as well as any sub-sequence of steps, described with reference to Figure 10 above can be controlled by means of a programmed computer apparatus. In addition, although the embodiments of the invention described above with reference to the figures include a computer and processes performed in a computer, the invention extends to computer programs, especially computer programs on or in a carrier adapted to practically implement the invention. The program may be in the form of source code, object code, a code which constitutes an intermediate between source and object code, such as in partially compiled form, or in any other form suitable for use in implementing the process according to the invention. The carrier can be any entity or device which is capable of carrying the program. For example, the carrier may comprise a storage medium such as a flash memory, a ROM (Read Only Memory), for example a CD (Compact Disc) or a semiconductor ROM, or a magnetic recording medium, for example a floppy disk or hard disk. In addition, the carrier may be a transmitting carrier such as an electrical or optical signal, which may be conducted through an electrical or optical cable or via radio or otherwise. When the program is formed by a signal which can be conducted directly by a cable or other device or means, the carrier can be constituted by such a cable, device or means. Alternatively, the carrier may be an integrated circuit in which the program is embedded, »where the integrated circuit is adapted to perform, or to be used in performing, the current processes.

Termen “innefattar/innefattande” skall då den används i denna beskrivning förstås att avse närvaron av de angivna särdragen, heltalen, stegen eller komponenterna. Termen utesluter emeller- tid inte närvaron eller tillägg av en eller flera ytterligare särdrag, heltal, steg eller komponenter eller grupper därav.The term "includes" when used in this specification is to be understood to mean the presence of the stated features, integers, steps or components. However, the term does not exclude the presence or addition of one or more additional features, integers, steps or components or groups thereof.

Uppfinningen är inte begränsad till de i figurerna beskrivna ut- föringsformerna, utan kan varieras fritt inom kravens omfång.The invention is not limited to the embodiments described in the figures, but can be varied freely within the scope of the claims.

Claims (21)

10 15 20 25 30 .n- oo . . . . cv u 527 296 16 Patentkrav10 15 20 25 30 .n- oo. . . . cv u 527 296 16 Patentkrav 1. Ett arrangemang för bestämning av ett laddningstillstånd hos åtminstone ett laddningsbart batteri (210, 220; 910) innefat- tande: en elektrisk laddningskälla (260: 960) anpassad att alstra en systemlikspänning (VG) för att ladda det åtminstone ett ladd- ningsbara batteriet (210, 220; 910), åtminstone en strömmätare (230, 240; 930) anordnad att bestämma en batteriström (ia, ic; ib) genom vart och ett av det åt- minstone ett laddningsbara batteriet (210, 220; 910), ett laddningsstyrsystem (250; 950, 960) anpassat att styra en respektive laddningsspänning (V1, V2; V3) över det åtminstone ett laddningsbara batteriet (210, 220; 910), och styra alstringen av en strömpuls (ic_dchg; ic_pu.se) genom ett första batteri (210) av det åtminstone ett laddningsbara batteriet (210, 220; 910), där strömpulsen (iwchgç iwwse) har en viss utsträckning i tiden (T,), och en voltmeter (280; 980) anpassad att registrera en första spänning (V1_m) över det första batteriet (210), kännetecknat av att Iaddningsstyrsystemet (250; 950, 960) är anpassat att styra en första batteriström (io) genom det första batteriet (210) till ett värde understigande en maximal öppenkretsström (im) under ett mätintervall (Tm, Tm') efter strömpulsens (lc_dchg; iwmse) slut, och voltmetern (280; 980) är anpassad att registrera den första spänningen (V1_m) under mätintervallet (Tm, Tm'), där den första spänningen (V1_m) representerar en öppenkretsspänning (V1) hos det första batteriet (210).An arrangement for determining a state of charge of at least one rechargeable battery (210, 220; 910) comprising: an electric charge source (260: 960) adapted to generate a system DC voltage (VG) for charging the at least one rechargeable the battery (210, 220; 910), at least one current meter (230, 240; 930) arranged to determine a battery current (ia, ic; ib) through each of the at least one rechargeable battery (210, 220; 910) , a charge control system (250; 950, 960) adapted to control a respective charging voltage (V1, V2; V3) over the at least one rechargeable battery (210, 220; 910), and control the generation of a current pulse (ic_dchg; ic_pu.se) through a first battery (210) of the at least one rechargeable battery (210, 220; 910), where the current pulse (iwchgç iwwse) has a certain extent in time (T,), and a voltmeter (280; 980) adapted to register a first voltage (V1_m) across the first battery (210), characterized in that charging control system (250; 950, 960) is adapted to control a first battery current (io) through the first battery (210) to a value below a maximum open circuit current (im) during a measuring interval (Tm, Tm ') after the end of the current pulse (lc_dchg; iwmse), and the voltmeter (280; 980) is adapted to register the first voltage (V1_m) during the measuring interval (Tm, Tm '), where the first voltage (V1_m) represents an open circuit voltage (V1) of the first battery (210). 2. Ett arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att ladd- ningsstyrsystemet (250; 950, 960) är anpassat att styra alst- ringen av strömpulsen (icmhg) i form av en urladdningspuls (310), så att den första batteriströmmen (in) under strömpulsen (iwchg) har en motsatt riktning i förhållande till riktningen hos en ladd- ningsström (icmom) till det första batteriet (210). 10 15 20 25 30 fl h) '\J I' 3 J U'\ ou 2..--« oo 17An arrangement according to claim 1, characterized in that the charge control system (250; 950, 960) is adapted to control the generation of the current pulse (icmhg) in the form of a discharge pulse (310), so that the first battery current (in) below the current pulse (iwchg) has an opposite direction to the direction of a charging current (icmom) to the first battery (210). 10 15 20 25 30 fl h) '\ J I' 3 J U '\ ou 2 ..-- «oo 17 3. Ett arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att ladd- ningsstyrsystemet (250; 950, 960) är anpassat att styra alst- ringen av strömpulsen (iwmse) i form av en positiv puls (710), så -att den första batteriströmmen (ic) under strömpulsen (iopmse) har samma riktning som en laddningsström (icwm) till det första bat- teriet (210), där en maximal strömnivå under strömpulsen (iwuise) år väsentligt högre än storleken hos laddningsströmmen (iC-HOYTÖ'An arrangement according to claim 1, characterized in that the charge control system (250; 950, 960) is adapted to control the generation of the current pulse (iwmse) in the form of a positive pulse (710), so that the first battery current ( ic) during the current pulse (iopmse) has the same direction as a charging current (icwm) to the first battery (210), where a maximum current level below the current pulse (iwuise) is significantly higher than the magnitude of the charging current (iC-HOYTÖ ' 4. Ettarrangemang enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknat av att Iaddningsstyrsystemet innefattar en DC-till-DC-omvand- lare (250) anpassad att motta systemlikspänningen (VG) och leverera en respektive spänningsdel (V1, V2) av denna till vart och ett av det åtminstone ett laddningsbara batteriet (210, 220).An arrangement according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the charging control system comprises a DC-to-DC converter (250) adapted to receive the system DC voltage (VG) and supply a respective voltage part (V1, V2) thereof to each and one of the at least one rechargeable battery (210, 220). 5. Ett arrangemang enligt krav 4, kännetecknat av att DC-till- DC-omvandlaren (250) är anpassad att, under mätintervallet (Tm, Tm'), styra den första batteriströmmen (ie) till ett värde under- stigande den maximala öppenkretsströmmen (iM).An arrangement according to claim 4, characterized in that the DC-to-DC converter (250) is adapted to, during the measuring interval (Tm, Tm '), control the first battery current (ie) to a value below the maximum open circuit current (iM). 6. Ett arrangemang enligt krav 5, kännetecknat av att en första ström-mätare (230) av den åtminstone en strömmätaren (230, 240) är anordnad på en förbindelse mellan DC-till-DC-om- vandlaren (250) och en sammanlänkning mellan ett första batteri (210) och ett andra batteri (220), och en andra strömmätare (240) av den åtminstone en strömmätaren (230, 240) är anord- nad på en förbindelse mellan det första batteriet (210) och en återkopplingsslinga till DC-till-DC-omvandlaren (250).An arrangement according to claim 5, characterized in that a first current meter (230) of the at least one current meter (230, 240) is arranged on a connection between the DC-to-DC converter (250) and an interconnection between a first battery (210) and a second battery (220), and a second current meter (240) of the at least one current meter (230, 240) is arranged on a connection between the first battery (210) and a feedback loop to DC-to-DC converter (250). 7. Ett arrangemang enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknat av att laddningskällan är en likspånningsgenerator (960), och att Iaddningsstyrsystemet innefattar en styrenhet (950) anpassad att, under mätintervallet (Tm, Tm'), styra likspänningsgeneratorn (960) att leverera en sådan generatorström (ic) att den första batteriströmmen (ib) genom det första batteriet (980) antar ett 10 15 20 25 30 (TI ß.) \J i x) \D Ü\ .. .- 2.. . - - , .- 18 värde-understigande den maximala öppenkretsströmmen.An arrangement according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the charging source is a direct voltage generator (960), and that the charging control system comprises a control unit (950) adapted to, during the measuring range (Tm, Tm '), control the direct voltage generator (960) to supply such a generator current (ic) that the first battery current (ib) through the first battery (980) assumes a 10 15 20 25 30 (TI ß.) \ J ix) \ D Ü \ .. .- 2 ... - -, .- 18 value-less than the maximum open circuit current. 8. Ett arrangemang enligt krav 7, kännetecknat av att en strömmätare (930) av den åtminstone en strömmätaren är anord- nad på en förbindelse mellan likspänningsgeneratorn (960) och det åtminstone ett laddningsbara batteriet (910).An arrangement according to claim 7, characterized in that a current meter (930) of the at least one current meter is arranged on a connection between the direct voltage generator (960) and the at least one rechargeable battery (910). 9. Ett arrangemang enligt något av föregående krav, känne- tecknat av att åtminstone ett av det åtminstone ett laddnings- bara batteriet (210, 220; 910) är endera av ett blysyrabatteri, ett nickelmetallhydridbatteri och ett litiumbatteri.An arrangement according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one rechargeable battery (210, 220; 910) is either a lead acid battery, a nickel metal hydride battery and a lithium battery. 10. Ett motorfordon, kännetecknat av att det innefattar ett arrangemang för bestämning av ett laddningstillständ hos åtmin- stone ett laddningsbart batteri enligt något av kraven 1 - 9.A motor vehicle, characterized in that it comprises an arrangement for determining a state of charge of at least one rechargeable battery according to any one of claims 1-9. 11. En metod för bestämning av ett laddningstillstånd hos åtminstone ett laddningsbart batteri (210, 220; 910) vilket laddas medelst ett laddningsstyrsystem (250; 950, 960), där laddnings- styrsystemet (250; 950, 960) mottar en systemlikspänning (VG) från en elektrisk spänningskälla (260; 960), metoden inne- fattande steget: alstring av en strömpuls (ic_dc,,g; ißpmse) genom ett första batteri (210) av det åtminstone ett laddningsbara batteriet (210, 220; 910), där strömpulsen (ic_dchg; iwulse) har en viss utsträckning i tiden (T,), kännetecknad av att metoden dessutom innefattar stegen: styrning av en första batteriström (ic) genom det första batteriet (210) till ett värde understigande en maximal öppen- kretsström (im) under ett mätintervall (Tm, Tm') efter strömpul- sens (ic_dchg; icflmse) slut, och registrering av en första spänning (V1_,,,) över det första batteriet (210) under mätintervallet (Tm, Tm'), där den första spänningen (VW) representerar en öppenkretsspänning (V1) hos det första batteriet (210). 10 15 20 25 G0! t.. u 19A method for determining a state of charge of at least one rechargeable battery (210, 220; 910) which is charged by means of a charge control system (250; 950, 960), wherein the charge control system (250; 950, 960) receives a system DC voltage (VG ) from an electrical voltage source (260; 960), the method comprising the step of: generating a current pulse (ic_dc ,, g; ißpmse) through a first battery (210) of the at least one rechargeable battery (210, 220; 910), where the current pulse (ic_dchg; iwulse) has a certain extent in time (T,), characterized in that the method further comprises the steps of: controlling a first battery current (ic) through the first battery (210) to a value below a maximum open circuit current (im) during a measuring interval (Tm, Tm ') after the current pulse (ic_dchg; ic fl mse) ends, and recording a first voltage (V1 _ ,,,) over the first battery (210) during the measuring interval (Tm, Tm') , where the first voltage (VW) represents an open circuit voltage (V1) of it first battery (210). 10 15 20 25 G0! t .. u 19 12. En metod enligt krav 11, kännetecknad av initiering av mätintervallet (Tm, Tm') efter en fördröjningstid efter strömpul- (icæjchg: hypulse)A method according to claim 11, characterized by initiation of the measurement interval (Tm, Tm ') after a delay time after current pulse- (icæjchg: hypulse) 13. En metod enligt krav 12, kännetecknad av att strömpulsen (icmhg) är en urladdningspuls (310) så att den första batteri- strömmen (ic) under strömpulsen (iodchg) har en motsatt riktning i förhållande till riktningen hos en laddningsström (icmom) till det första batteriet (210).A method according to claim 12, characterized in that the current pulse (icmhg) is a discharge pulse (310) so that the first battery current (ic) below the current pulse (iodchg) has an opposite direction to the direction of a charging current (icmom) to the first battery (210). 14. En metod en|igt krav 13, kännetecknad av att fördröj- ningstiden efter strömpulsens (icmhg) slut väsentligen saknar ut- sträckning i tiden.A method according to claim 13, characterized in that the delay time after the end of the current pulse (icmhg) is substantially unstretched in time. 15. En metod enligt krav 12, kännetecknad av att strömpulsen (ic_pu.se) är en positiv puls (710) så att den första batteriströmmen (ic) under strömpulsen (ic_pu,se) har samma riktning som en laddningsström (icmom) till det första batteriet (210), där en maximal strömnivå under laddningspulsen (iwwse) är väsentligt högre än storleken hos laddningsströmmen (icmm).A method according to claim 12, characterized in that the current pulse (ic_pu.se) is a positive pulse (710) so that the first battery current (ic) below the current pulse (ic_pu, se) has the same direction as a charging current (icmom) to the the first battery (210), where a maximum current level below the charging pulse (iwwse) is significantly higher than the magnitude of the charging current (icmm). 16. En metod 'enligt krav 15, kännetecknad av att fördröj- ningen representerar ett intervall under vilket den första batteri- strömmen (ie) överstiger den maximala öppenkretsströmmen (lax)-A method according to claim 15, characterized in that the delay represents an interval during which the first battery current (ie) exceeds the maximum open circuit current (salmon) - 17. En metod enligt något av kraven 11 - 16, kännetecknad av att den elektriska laddningskällan är en likspänningsgenerator (960), och att under mätintervallet, metoden innefattar styrning av likspänningsgeneratorn (960) att leverera en generatorström (ie) så att den första batteriströmmen (lb) genom det första batteriet (980) antar ett värde understigande den maximala öppenkrets- strömmen. 10 20A method according to any one of claims 11 to 16, characterized in that the electric charge source is a DC generator (960), and that during the measuring range, the method comprises controlling the DC generator (960) to supply a generator current (ie) so that the first battery current (lb) through the first battery (980) assumes a value below the maximum open circuit current. 10 20 18. En metod eniigt något av kraven 11 - 17, kännetecknar! av att strömpulsen (ic_dchg; ic_,,u,se) har åtminstone en linjär fiank.A method according to any one of claims 11 - 17, characterized! that the current pulse (ic_dchg; ic _ ,, u, se) has at least one linear fiank. 19. 119. En metod enligt något av kraven 11 - 18, kännetecknad av att strömpuisen (ic_dchg; iopuise) har åtminstone en icke-linjär flank (510, 520).A method according to any one of claims 11 to 18, characterized in that the current puis (ic_dchg; iopuise) has at least one non-linear edge (510, 520). 20. Ett datorprogram direkt nedladdningsbart till internminnet hos en dator, innefattande mjukvara för att styra stegen enligt något av kraven 11 - 19 när nämnda program körs på datorn.A computer program directly downloadable to the internal memory of a computer, comprising software for controlling the steps of any of claims 11 - 19 when said program is run on the computer. 21. Ett datorläsbart medium med ett lagrat program, där programmet är ägnat att förmå en dator att styra stegen enligt något av kraven 11 - 19.A computer readable medium having a stored program, wherein the program is adapted to cause a computer to control the steps according to any one of claims 11 - 19.
SE0302117A 2003-07-22 2003-07-22 Measurement of charge state SE527296C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0302117A SE527296C2 (en) 2003-07-22 2003-07-22 Measurement of charge state
DE102004035470A DE102004035470A1 (en) 2003-07-22 2004-07-22 Charge state measurement method for a rechargeable battery in which the battery has a discharging current pulse applied for a known duration after which a no-load voltage is measured at least once to indicate the charge state

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0302117A SE527296C2 (en) 2003-07-22 2003-07-22 Measurement of charge state

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0302117D0 SE0302117D0 (en) 2003-07-22
SE0302117L SE0302117L (en) 2005-01-23
SE527296C2 true SE527296C2 (en) 2006-02-07

Family

ID=27786650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0302117A SE527296C2 (en) 2003-07-22 2003-07-22 Measurement of charge state

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004035470A1 (en)
SE (1) SE527296C2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011087678A1 (en) 2011-12-02 2013-06-06 Conti Temic Microelectronic Gmbh Device for detecting the state of a battery to be tested
DE102012215755A1 (en) * 2012-09-05 2014-03-06 Robert Bosch Gmbh Low-voltage network with DC-DC converter and method for testing a low-voltage battery
DE102020202307A1 (en) 2020-02-24 2021-08-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Electrical energy storage system with several electrochemical energy storage units of different electrochemical types connected in series
DE102020203512A1 (en) 2020-03-19 2021-09-23 Psa Automobiles Sa Method for diagnosing an accumulator, computer program product and motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004035470A1 (en) 2005-02-10
SE0302117D0 (en) 2003-07-22
SE0302117L (en) 2005-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4121945B2 (en) Method and apparatus for charging a rechargeable battery with a non-liquid electrolyte
US9225192B2 (en) Apparatus and method of charging rechargeable battery
CN104380128B (en) Battery system and for determine battery system secondary battery unit or battery module internal resistance belonging to method
JP5593849B2 (en) Battery monitoring device
TWI266156B (en) Low noise charging method and device for portable devices
EP2838175A1 (en) Balance correction device and power storage system
JP2010148353A5 (en)
EP3200312A1 (en) Battery device
JP2019514332A (en) Cell balancing method and system
CN102437596A (en) Charging control method for super capacitor
CN103826899A (en) Apparatus for controlling electric vehicle
CN104698381B (en) It is a kind of to test cell performance characteristic and the method for internal resistance
EP3667342A1 (en) Rechargeable battery short circuit prediction device and rechargeable battery short circuit prediction method
US5291117A (en) Method and an apparatus for charging a battery
US20140180614A1 (en) System And Method For Selective Estimation Of Battery State With Reference To Persistence Of Excitation And Current Magnitude
JP2015533075A (en) Preventing battery charger input voltage boosting when the input adapter is removed
SE528232C2 (en) The battery charging system
US6259231B1 (en) Rapid battery charger
CN103959906A (en) Control circuit and control method
EP3393005B1 (en) Charging apparatus
SE527296C2 (en) Measurement of charge state
JP2014045626A (en) Charging controller
Nakajo et al. On-line measurement system for internal resistance in lead acid battery
US20230344247A1 (en) Battery Balancing System
CN110371104A (en) Energy-storage buffering control method and control system

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed