專(zhuān)利名稱(chēng)：用于識(shí)別起動(dòng)能力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別起動(dòng)器電池的起動(dòng)能力的方法，尤其是結(jié)合機(jī)動(dòng)車(chē)中的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)/停止運(yùn)行模式的起動(dòng)/停止控制。在此借助于由電能量源一例如起動(dòng)器電池饋電的起動(dòng)裝置來(lái)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明還涉及ー種起動(dòng)/停止控制裝置，其具有用于機(jī)動(dòng)車(chē)中的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)/停止運(yùn)行模式的開(kāi)關(guān)邏輯單元，其中，內(nèi)燃機(jī)可借助由起動(dòng)器電池饋電的起動(dòng)裝置來(lái)起動(dòng)。此外，本發(fā)明還涉及ー種用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
為了識(shí)別起動(dòng)能力需要識(shí)別起動(dòng)器電池的充電狀態(tài)并且由此導(dǎo)出所述充電狀態(tài)對(duì)于可靠的起動(dòng)過(guò)程是否足夠。為了求得電池狀態(tài)、尤其是電池充電狀態(tài)，已經(jīng)存在很多方 法。借助于特定的電池狀態(tài)識(shí)別算法可以避免故障，尤其是在起動(dòng)/停止系統(tǒng)中妨礙內(nèi)燃機(jī)的成功的重新起動(dòng)的誤關(guān)斷。重新起動(dòng)時(shí)的這些故障例如可能由電池的差的充電狀態(tài)引起。在用于電池狀態(tài)識(shí)別的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，通常測(cè)量電壓和輸送給電池的電流或者由電池獲取的電流以及溫度。隨后由這些量求得電池狀態(tài)。但也存在更簡(jiǎn)單的電池狀態(tài)識(shí)別，其在沒(méi)有電流傳感器的情況下工作。在DE 10258034A1中描述這種電池狀態(tài)識(shí)別。這種電池狀態(tài)識(shí)別除溫度測(cè)量以外僅僅需要電壓測(cè)量。為此，向系統(tǒng)輸送電流脈沖，所述電流脈沖的反應(yīng)導(dǎo)致電壓脈沖，所述電壓脈沖在其方面又被測(cè)量和分析。根據(jù)如此獲得的信息求得電池充電狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的用于識(shí)別起動(dòng)器電池的起動(dòng)能力以及用于求得電池狀態(tài)的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)不需要電流測(cè)量，由此不需要電流傳感器，因此可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于電池狀態(tài)、尤其是電池充電狀態(tài)的非常準(zhǔn)確的聲明。所述優(yōu)點(diǎn)通過(guò)具有權(quán)利要求I的特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明所基于的電池狀態(tài)識(shí)別算法或者用于電池狀態(tài)識(shí)別的方法支持用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)/停止系統(tǒng)，在方式是，顯示電池對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的成功的重新起動(dòng)而言是否足夠好地充電。根據(jù)本發(fā)明的電池狀態(tài)識(shí)別算法是如下方案借助所述方案可以滿(mǎn)足低開(kāi)銷(xiāo)起動(dòng)/停止系統(tǒng)的要求。電池狀態(tài)識(shí)別或者用于電池狀態(tài)識(shí)別的算法所需的輸入量是電池電壓、起動(dòng)器端子上的電壓以及(在有利的擴(kuò)展方案中)溫度。作為電池狀態(tài)識(shí)別算法的結(jié)果，輸出關(guān)于電池狀態(tài)的信息。所述信息特別有利地僅僅在兩個(gè)狀態(tài)——對(duì)于好的電池狀態(tài)和由此好的或者可靠的重新起動(dòng)能力或再起動(dòng)能力的“ HIGH(高)”與對(duì)于差的電池狀態(tài)和由此低的或者不可靠的重新起動(dòng)能力或者再起動(dòng)能力的“L0W(低)”。根據(jù)本發(fā)明的用于電池狀態(tài)識(shí)別的裝置有利地在其輸出端上僅僅具有兩個(gè)不同的狀態(tài)——“HIGH”或“LOW”。在有利的擴(kuò)展方案中，可以如此表述狀態(tài)“HIGH”或“LOW”，使得對(duì)于如下電池狀態(tài)輸出狀態(tài)“HIGH”電池狀態(tài)足夠好以確?？梢栽谒袟l件下、尤其是內(nèi)燃機(jī)的臨界條件下進(jìn)行成功的重新起動(dòng)或再起動(dòng)。在如下電池狀態(tài)時(shí)輸出狀態(tài)“LOW”所述電池狀態(tài)聲明電池條件不足夠好以在所有條件下成功地實(shí)施重新起動(dòng)或再起動(dòng)。在起動(dòng)/停止系統(tǒng)中，觀察由電池狀態(tài)識(shí)別輸出的信息，以便在期望的情況下允許關(guān)斷運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)(“停止使能”)以及在相應(yīng)的起動(dòng)請(qǐng)求(“起動(dòng)請(qǐng)求”)時(shí)重新起動(dòng)或再起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。


在附圖中示出并且在描述中詳細(xì)闡述理解本發(fā)明所需的實(shí)施例或關(guān)系、信號(hào)變化曲線和流程圖。圖I詳細(xì)地示出一個(gè)實(shí)施例，在所述實(shí)施例中繪出了分析方法中所需的電壓的測(cè)
量點(diǎn)。 在圖2中示出了在不同的運(yùn)行狀態(tài)階段中實(shí)施電池狀態(tài)算法的基礎(chǔ)。在圖3中示出了起動(dòng)階段期間電池電壓UBatt的典型變化曲線。圖4示出了起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)的電路。在圖5中示出了在不同溫度和充電狀態(tài)SOC的情況下的不同電池特征。在圖6中示出了根據(jù)策略I的起動(dòng)階段的流程圖。在圖7中示出了根據(jù)策略2的起動(dòng)階段的流程圖。圖8示出了行駛運(yùn)行的流程圖。圖9示出了停車(chē)階段C的流程圖。在圖10中示出了起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)電磁閥(Solinoid)的框圖。圖11示出了對(duì)于已知的溫度與電池狀態(tài)成比例的起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)-電磁閥-電壓的變化曲線。圖12在時(shí)間上繪制了電磁閥閾值電壓的時(shí)間變化曲線。圖13示出對(duì)于給定的充電狀態(tài)和給定的溫度在電池電壓與電負(fù)荷之間的關(guān)系。在圖14中示出了關(guān)于閾值的電池模型數(shù)據(jù)。圖15示出了在空轉(zhuǎn)期間電壓跌落Udip與占空因數(shù)之間的關(guān)系。在圖16中示出了在空轉(zhuǎn)階段期間在電負(fù)荷之前的待分析的電池電壓。
具體實(shí)施例方式電池狀態(tài)識(shí)別算法的輸入信號(hào)在圖I中示出了一個(gè)實(shí)施例，在所述實(shí)施例中繪出了用于分析方法中所需的電壓的測(cè)量點(diǎn)。在此，詳細(xì)地示出了具有負(fù)端子11和正端子12的電池10以及具有端子T30的起動(dòng)器13。電池電壓以UBatt表不而端子T30上的電壓以Uno表不。在電池狀態(tài)識(shí)別算法中，使用整個(gè)系統(tǒng)的如下電壓信息作為電池10的正連接端子與負(fù)連接端子之間測(cè)量到的電壓的電池電壓1 ，以及連接端子電壓Ut3ci——即在起動(dòng)器的端子T30與電池10的負(fù)端子11之間測(cè)量到的電壓。對(duì)于基本方案，僅僅電池電壓UBatt足以實(shí)施所述算法。對(duì)于擴(kuò)展的方案，還需要T30端子電壓作為輸入量。圖I示出電池10和起動(dòng)器11的布線以及電池識(shí)別算法的輸入電壓的所屬的測(cè)量點(diǎn)。
附加地，在電池狀態(tài)識(shí)別算法中還可以考慮用于識(shí)別電池狀態(tài)的如下信息具有通/斷狀態(tài)的起動(dòng)器繼電器端子T50上的電壓，以及內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速。這兩個(gè)附加信息在發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備中本來(lái)就存在并且可以用于其他不同的控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也可以作為輸入信號(hào)用于電池狀態(tài)識(shí)別。電池狀態(tài)識(shí)別例如是分析邏輯單元、處理器或者控制設(shè)備，所述控制設(shè)備被輸送所需的信息，所述控制設(shè)備實(shí)施所需的分析或計(jì)算方法并且輸出代表所求得的量、在此即所求得的電池充電狀態(tài)的輸出信號(hào)。電池狀態(tài)識(shí)別算法(Battery-State-Detection-Algorithmus(BSD):電池狀態(tài)檢測(cè)算法)的過(guò)程BSD算法在車(chē)輛工作循環(huán)的三個(gè)階段中工作階段A :起動(dòng)階段 階段B:行駛運(yùn)行階段C :停車(chē)階段所述算法以起動(dòng)階段A開(kāi)始。在起動(dòng)階段之后是階段B——行駛運(yùn)行并且在關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)之后是停車(chē)階段C。隨著內(nèi)燃機(jī)的后面的重新起動(dòng)，也重新起動(dòng)所述算法。圖2示出BSD算法的三個(gè)階段。在此，在時(shí)間t上繪制了電壓U。電壓或階段持續(xù)時(shí)間的時(shí)間段的不同說(shuō)明例如可以視為可能的應(yīng)用變型方案的示例。起動(dòng)階段A在端子50 (其也可以稱(chēng)作連接端子50)上在起動(dòng)繼電器接通時(shí)求得起動(dòng)階段A期間的條件。起動(dòng)階段是借助起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)來(lái)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的階段。當(dāng)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)，出現(xiàn)電壓降，因?yàn)橛善饎?dòng)器電動(dòng)機(jī)吸取的電流非常高并且導(dǎo)致所述電壓降。在圖3中示出了起動(dòng)階段期間電池電壓UBatt的典型變化曲線。為了求得電池狀態(tài)，分析起動(dòng)期間的電壓跌落udip。Udip是在起動(dòng)器的短路電流的情況下出現(xiàn)的電壓。由起動(dòng)階段期間的電壓變化曲線可以導(dǎo)出兩種類(lèi)型的策略，借助于這兩種策略可以識(shí)別或者求得起動(dòng)階段期間的電池狀態(tài)?？梢赃x擇如下說(shuō)明的兩個(gè)策略之一策略I :由電池的電阻求得關(guān)于電池狀態(tài)的信息并且由電壓跌落Udip確定電池狀態(tài)。在此使用兩個(gè)輸入信息——電池電壓UBatt和端子T30上的電壓Uno。策略2:僅僅根據(jù)電壓跌落Udip求得電池狀態(tài)識(shí)別。為此使用僅僅ー個(gè)輸入信
號(hào)-電池電壓UBatt。圖4示出具有理解兩個(gè)策略所需的量的起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)的電路。這是
線路14的線路電阻R。、電池10的內(nèi)阻Ri和起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)13的電阻Rm。策略I :由Udip計(jì)算電阻內(nèi)阻Ri隨著起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)連接到電池上在起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)之前,最大的短路電流流過(guò)起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)以及位于起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)與電池之間的連接。所述短路電流稱(chēng)作Isc，其由如下組成Isc=UBatt/ (Rj+Rc+Rm)所述短路電流造成電池電壓UBatt下的較深的電壓跌落。在出現(xiàn)短路電流時(shí)出現(xiàn)的電池電壓稱(chēng)作Dip電壓Udip。由此，可以根據(jù)以下方程由Dip電壓Udip計(jì)算電池的內(nèi)阻Ri Ri=(UBattl-Udip)Zlsc在此，電壓UBattl是接通起動(dòng)器之前的電池電壓UBatt。根據(jù)如下關(guān)系由電壓Uno計(jì)算短路電流is。Isc- (Udip-UT30dip) /Rt30在此，電壓Umidip是在起動(dòng)器的T30端子上測(cè)量到的最大的Dip電壓。電阻Rt3q是電池10的正連接端子12與起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)13上的連接端子或者端子T30之間的線纜的電阻。電阻Rt3ci作為與應(yīng)用相關(guān)的參數(shù)考慮到電池狀態(tài)識(shí)別算法中。T3tl線纜的溫度模型T3tl線纜(即電池10與起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)13之間的線纜)的電阻根據(jù)溫度而改變。電阻不是在車(chē)輛的所有運(yùn)行條件下都具有恒定的值，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)或者環(huán)境的溫度在例如_5°C至+80°C的寬范圍內(nèi)波動(dòng)。借助于溫度模型來(lái)預(yù)測(cè)車(chē)輛運(yùn)行期間T30線纜的溫度。在此，溫度模型使用發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和進(jìn)氣溫度作為參考值。由這些通常在發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備中本來(lái)就存在的參考值預(yù)測(cè)線纜的溫度?；诮柚跍囟饶Ｐ皖A(yù)測(cè)的線纜溫度能夠?qū)崿F(xiàn)Rt3ci值的適當(dāng) 校正。電池10的所允許的內(nèi)阻Ria的計(jì)算電池10的內(nèi)阻Ri的值與最大允許的值或者最大允許的極限值Ria進(jìn)行比較。由電池的最大允許的內(nèi)阻得到所述值Ria，起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)可以借助其加速到成功起動(dòng)所需的速度上，其中，由此可以如此驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，使得具有成功的起動(dòng)能力。在此，在考慮如下事實(shí)的情況下選擇所允許的內(nèi)阻的值當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度下降時(shí)電池電阻升高。周?chē)h(huán)境溫度在此尤其是車(chē)輛停泊期間的溫度。所允許的內(nèi)阻Ria的值不是恒定的參數(shù)。其當(dāng)電池溫度變化時(shí)變化。這意味著，其是ー個(gè)動(dòng)態(tài)的值，其在起動(dòng)階段期間在考慮電池溫度的情況下確定。可以由如下量來(lái)求得電池10的所允許的內(nèi)阻Ria的值Tc :需要發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)能力的最小溫度，單位為で，Rifflax :在最小溫度T。時(shí)獲得起動(dòng)能力所需的電池內(nèi)阻，単位為毫歐姆，Smin :相應(yīng)于T。時(shí)電池的最大內(nèi)阻的電池的充電狀態(tài)S0C，單位為百分比，TBatt 電池的溫度，單位為V，Ria :相應(yīng)于當(dāng)前的電池溫度時(shí)的充電狀態(tài)SOC的電池的所允許的內(nèi)阻。相應(yīng)于不同溫度時(shí)的充電狀態(tài)SOC的最小充電狀態(tài)Sniin(百分比)的電池內(nèi)阻的值作為輸入量輸送給算法。借助于溫度模型來(lái)計(jì)算電池溫度TBatt。電池溫度模型使用進(jìn)氣溫度和內(nèi)燃機(jī)溫度作為計(jì)算電池溫度的參考值。這些值必要時(shí)由內(nèi)燃機(jī)的控制設(shè)備提供。以下舉例說(shuō)明最大所允許的內(nèi)阻Rimax和所允許的內(nèi)阻Ria的極限值的選擇。為此從以下值出發(fā)一定存在內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)能力的最小溫度是_5°C。起動(dòng)能力所需的電池內(nèi)阻Rifflax是5. O毫歐姆。由電池特征或者特征曲線可以得知電池相應(yīng)于_5°C時(shí)5. O毫歐姆的SOC是60%。也就是說(shuō)，電池對(duì)于在預(yù)給定的條件下所允許的起動(dòng)能力必須至少是60%。在圖5中示出了不同溫度和充電狀態(tài)SOC時(shí)的不同電池特征。在此，在充電狀態(tài)SOC上繪制了電池內(nèi)阻。在上部區(qū)域中，充電狀態(tài)不好。從圖5中可以看到，例如在相應(yīng)于所期望的最大溫度的50°C的電池溫度時(shí)得到4. 2毫歐姆的所允許的內(nèi)阻Ria的值。如果內(nèi)阻的值比所允許的內(nèi)阻Ria的值更低、即更好，則電池狀態(tài)稱(chēng)作“HIGH”。由電池狀態(tài)識(shí)別顯示的“HIGH”狀態(tài)意味著電池充電水平對(duì)于接下來(lái)的成功的重新起動(dòng)或者再起動(dòng)是足夠的。這意味著只要滿(mǎn)足關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)的所有其他條件，則起動(dòng)/停止系統(tǒng)可以關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)。如果內(nèi)阻Ri的值高于所允許的內(nèi)阻Ria的值，則電池狀態(tài)顯示為“LOW”。由電池狀態(tài)識(shí)別顯示的“LOW”狀態(tài)意味著電池充電水平對(duì)于接下來(lái)的成功的重新起動(dòng)或者再起動(dòng)而言不夠高。如果起動(dòng)階段期間電池狀態(tài)顯示為“L0W”，則電池狀態(tài)將繼續(xù)保持為“L0W”，至少在最小充電時(shí)間Tmc的時(shí)間段上。這意味著如果所述時(shí)間沒(méi)有結(jié)束，則不允許通過(guò)起動(dòng)/停止系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的繼續(xù)關(guān)斷。如果在行駛運(yùn)行階段期間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，則開(kāi)始充電時(shí)間T。的計(jì)算。通常，如下定義起動(dòng)/停止系統(tǒng)中的“LOW”狀態(tài)的意義如果電池狀態(tài)識(shí)別輸出可以推斷出“LOW”狀態(tài)的信號(hào)，則不關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)，盡管滿(mǎn)足了關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)的所有其他條件。由此避免了重新再起動(dòng)時(shí)可能由于電池的充電狀態(tài)過(guò)低而出現(xiàn)的故障。類(lèi)似地，在停車(chē)期間，如果電池狀態(tài)識(shí)別顯示狀態(tài)“L0W”，則由起動(dòng)/停止系統(tǒng)促使內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)。在停車(chē)中，內(nèi)燃 機(jī)通常是關(guān)斷的，并且電池向不同的用電器提供電能。通過(guò)重新起動(dòng)避免了對(duì)于接下來(lái)的再起動(dòng)可能由于電池的進(jìn)ー步放電而出現(xiàn)的故障。如果信號(hào)“ HIGH”輸送給起動(dòng)/停止系統(tǒng)，則存在高的電池充電狀態(tài)，如果其他條件要求關(guān)斷，則允許關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)。在此，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)重新起動(dòng)，因?yàn)殡姵貭顟B(tài)條件對(duì)于成功的重新起動(dòng)而言是足夠的。類(lèi)似地，只要電池充電狀態(tài)是“HIGH”，則在停車(chē)階段期間允許關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)。在圖6中示出了根據(jù)策略I的起動(dòng)階段的流程圖。各個(gè)步驟表示步驟SI :測(cè)量Udip和U削ip。步驟S2 計(jì)算電池內(nèi)阻Ri。步驟S3 :檢查Ri是否小于允許的電阻Ria。如果所述比較得出內(nèi)阻小于所允許的內(nèi)阻，則在步驟S4中在定義的持續(xù)時(shí)間中設(shè)置狀態(tài)“LOW”。如果步驟S3得出內(nèi)阻小于所允許的內(nèi)阻，則對(duì)于步驟S5設(shè)置狀態(tài)“HIGH”。策略2 :來(lái)自電壓跌落Udip的電池狀態(tài)信息在所述方法中，對(duì)于電壓跌落Udip假定為所允許的極限電壓Udipl。當(dāng)Udip小于電壓Udipl時(shí)，將電池狀態(tài)在最小充電時(shí)間上設(shè)置到狀態(tài)“LOW”上。當(dāng)Udip大于Udipl時(shí)，將電池狀態(tài)設(shè)置到“HIGH”上。Udipl的極限值相應(yīng)于當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)階段期間具有SOCSmin的最小電池狀態(tài)時(shí)獲得的Udip的值。在圖7中示出了根據(jù)策略2的起動(dòng)階段的流程圖。在此，在步驟S6中測(cè)量電壓Udip以及電壓UT3(ldip。在步驟S7中檢查Udip是否大于閾值Udipl。如果不是這樣，則在步驟S8中在定義的時(shí)間周期上設(shè)置狀態(tài)“LOW”。如果步驟S7得出Udip大于閾值Udipl,則在步驟S9中設(shè)置狀態(tài)“HIGH”。階段B，行駛運(yùn)行行駛運(yùn)行的條件是，內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速大于或等于空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，其中，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速是可應(yīng)用的值。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)，連續(xù)地更新充電時(shí)間Tnc的值。通過(guò)積分電池電壓大于充電極限電壓時(shí)的經(jīng)加權(quán)的時(shí)間周期Tc來(lái)計(jì)算充電時(shí)間Tnc。同樣適用于時(shí)間段Tdc，在所述時(shí)間段期間電池電壓小于極限電壓。隨后也進(jìn)行積分。適用如下關(guān)系
Tnc=int (ne x Tc)-int (Tdc)作為效率因數(shù)引入因數(shù)ne。因?yàn)樵诔潆娖陂g以熱的形式失去一定量的能量，所述需要所述因數(shù)。所述效率因數(shù)描述所述效應(yīng)。因數(shù)可以取決于電池類(lèi)型、電池充電狀態(tài)和/或電池溫度。如果電池狀態(tài)識(shí)別在起動(dòng)階段期間顯示電池狀態(tài)“L0W”，如果充電時(shí)間段Tnc的值大于可預(yù)給定的、可應(yīng)用的時(shí)間段，則將電池狀態(tài)設(shè)置到狀態(tài)“HIGH”中。如果充電時(shí)間段Tnc的值小于預(yù)給定的時(shí)間段，則將狀態(tài)設(shè)置到“LOW”上。階段B (行駛運(yùn)行)的可能的應(yīng)用值13. 5V是如下閾值電壓在所述閾值電壓以上在行駛運(yùn)行期間在所有條件下都對(duì)電池進(jìn)行充電。13. OV是如下閾值電壓在所述閾值電壓以下在行駛運(yùn)行期間不對(duì)電池進(jìn)行充電。 在13. OV與13. 5V之間是如下區(qū)域在區(qū)域中不能可靠地說(shuō)明電池是被充電還是被放電。所說(shuō)明的電壓值對(duì)于不同的應(yīng)用可以不同，尤其是取決于車(chē)輛的電系統(tǒng)。圖8示出行駛運(yùn)行(階段B)的流程圖。在此，在步驟SlO中測(cè)量電池電壓UBatt。在步驟Sll中，計(jì)算充電時(shí)間Tc。在步驟S12中檢查充電時(shí)間Tc是否在ー個(gè)可預(yù)給定的值之上。如果情況不是這樣，則在步驟S13中設(shè)置狀態(tài)“LOW”。如果充電時(shí)間Tc大于可預(yù)給定的值，則在步驟S14中設(shè)置狀態(tài)“HIGH”。停車(chē)階段C停車(chē)階段的條件是內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速等于O。停車(chē)階段涉及如下階段在所述階段期間內(nèi)燃機(jī)關(guān)斷，例如由于起動(dòng)/停止系統(tǒng)的相應(yīng)的關(guān)斷信號(hào)?？捎蓛?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)不提供電能，并且由電池提供的能量?jī)H僅輸送給在所述時(shí)間期間所需的用電器。因?yàn)殡姵叵蛴秒娖鬏斔碗姾?，所以電壓在停?chē)階段期間降低。當(dāng)電池電壓達(dá)到ー個(gè)特定的極限值Π時(shí)，將電池狀態(tài)設(shè)置到“LOW”上。如果電池狀態(tài)識(shí)別在停車(chē)階段中顯示“LOW”狀態(tài)，則起動(dòng)/停止系統(tǒng)發(fā)起車(chē)輛起動(dòng)要求。相反，如果電池狀保持在“HIGH”上，則車(chē)輛保持在停車(chē)階段中。如果停車(chē)階段例如大于五分鐘，則電池狀態(tài)識(shí)別設(shè)置狀態(tài)“L0W”，即使電池電壓高于極限值Π。如果放電電流小于ー個(gè)例如5安培的可預(yù)給定的值，則不會(huì)出現(xiàn)電池電壓的顯著降低，即使放電進(jìn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。在這些條件下，電池失去其電荷，而電池連接端電壓或者電池端子電壓UBatt沒(méi)有顯著改變。為了考慮這些條件，在停車(chē)階段期間預(yù)給定五分鐘的時(shí)間限制。作為時(shí)間限制也可以選擇其他合適的值。定義極限電壓UI，其在考慮如下量的情況下形成Tc(單位為。C ):要求內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)能力的最小溫度，Rimax(單位為mOhm):實(shí)現(xiàn)起動(dòng)能力所需的電池內(nèi)阻，Smin (單位為％):最小溫度Tc(冷起動(dòng)條件)下在其最大電池內(nèi)阻Rimax時(shí)的電池充電狀態(tài)，TBatt:電池溫度。Y(単位為安培)車(chē)輛停車(chē)期間的平均電負(fù)荷。UI :極限電壓定義為在最小溫度Tc時(shí)在其最大電池內(nèi)阻Rimax時(shí)在電池的充電狀態(tài)Smin (單位為％)時(shí)在電池以Y安培充電的條件下的電池電壓。在此，極限電壓Π的值與電池的溫度有夫。圖9示出停車(chē)階段C中的操作的流程圖。在圖9中詳細(xì)地示出了在步驟S15中測(cè)量電池電壓UBatt。在步驟S16中將電池電壓與極限電壓Π進(jìn)行比較。如果所述比較得出電池電壓uBatt.大于極限電壓，則在步驟S17中設(shè)置狀態(tài)“LOW”。如果在步驟S16中的比較得出電池電壓U—大于電壓UI，則在步驟S18中設(shè)置狀態(tài)“HIGH”。用于電池狀態(tài)識(shí)別的補(bǔ)充的和另外的措施流過(guò)起動(dòng)器的磁線圈的電流作為電池狀態(tài)的指示

在另ー電池狀態(tài)識(shí)別算法中，當(dāng)一個(gè)定義的電負(fù)荷連接到電池上時(shí)求得電池狀態(tài)。電池電壓與電池狀態(tài)和電阻有關(guān)地跌落。在此，電池端子電壓Udip與電池狀態(tài)成比例，這分別適用于定義的負(fù)荷。由此，對(duì)于已知的溫度可以求得電池充電狀態(tài)S0C，其方式是，在接通定義的電負(fù)荷時(shí)測(cè)量電池電壓跌落。在所述方案中，定義的電負(fù)荷是起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)。也可以分析導(dǎo)致顯著的電壓跌落的其他用電器的接通，例如車(chē)窗加熱裝置、預(yù)熱塞、燃料加熱器、通風(fēng)器、車(chē)燈等等。起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式借助于起動(dòng)器繼電器接通和關(guān)斷起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)。在此，起動(dòng)器繼電器包括特定的磁線圏。磁線圈通常具有兩個(gè)繞組——接通繞組EW和保持繞組服。當(dāng)起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，在短時(shí)間上接通線圈的繞組，以便閉合起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)觸頭。當(dāng)起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，僅僅向磁線圈的保持繞組供給電壓。在圖10中示意性地示出了具有起動(dòng)器繼電器的起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)的框圖。在此，起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)以13表不，電池以10表不。18表不點(diǎn)火開(kāi)關(guān),而15表不具有吸引繞組16和保持繞組17的起動(dòng)器繼電器。圖11對(duì)于電池的不同充電狀態(tài)示出起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)上的電壓的電壓跌落Udip的變化曲線。在此，分別對(duì)于確定的溫度，最上部的曲線代表滿(mǎn)的電池而最下部的曲線代表65%的電池充電狀態(tài)。如從圖11中可以看到的，可以對(duì)于已知的電池溫度來(lái)求得電池狀態(tài)，其方式是，將具有起動(dòng)器繼電器的起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)視為定義的電負(fù)荷，并且分析在接通所述電負(fù)荷時(shí)的電壓跌落。所述方案的功能性對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的成功的重新起動(dòng)或者再起動(dòng)，對(duì)于給定的溫度定義最小的電池充電狀態(tài)。施加在起動(dòng)器繼電器上的電壓是電壓Udipl。在起動(dòng)階段期間，通過(guò)起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。測(cè)量在此出現(xiàn)的Dip電壓Udip。將所測(cè)量的電壓與閾值Udipl-行比較。根據(jù)比較結(jié)果識(shí)別電池狀態(tài)可以被設(shè)置為“HIGH”還是“LOW”。“High”又意味著電池狀態(tài)對(duì)于接下來(lái)的成功的重新起動(dòng)或者再起動(dòng)而言是好的。同樣，當(dāng)電池狀態(tài)對(duì)于成功的重新起動(dòng)而言不夠好時(shí)設(shè)置電池狀態(tài)“LOW”。在圖12中，在時(shí)間上相應(yīng)于根據(jù)圖11的變化曲線的一部分對(duì)于電池的不同充電狀態(tài)示出了起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)上的電壓的時(shí)間變化曲線。電壓跌落Udip分別是最小值。如果電壓小于閾值Udipl，則設(shè)置電池狀態(tài)“LOW”。停車(chē)階段C的充電狀態(tài)預(yù)測(cè)
在車(chē)輛的停車(chē)階段中，電池端或者電池端子12上的電壓降對(duì)于已知的溫度和已知的電池充電狀態(tài)SOC與電負(fù)荷電流IL成比例。圖13對(duì)于給定的充電狀態(tài)SOC和給定的溫度示出電池電HUBatt與電負(fù)荷或者負(fù)荷電流IL之間的關(guān)系。為了在停車(chē)階段期間判斷當(dāng)前的電池狀態(tài)，必須定義閾值電壓。在圖14中給出了關(guān)于閾值電壓的電池模型數(shù)據(jù)。充電狀態(tài)SOC適于11. 9伏特的UBattl的電池電壓閾值。如在所述表中示出的那樣，放電電流越低，則充電狀態(tài)極限值可以被設(shè)置得越低。放電電流越高，則充電狀態(tài)極限值必須被設(shè)置得越高。對(duì)于充電狀態(tài)極限值的選擇，得到18%的寬公差帯。為了減小電池10的充電狀態(tài)SOC的寬公差帶，與負(fù)荷電流成比例地設(shè)置電壓極限UBattl。但因?yàn)樨?fù)荷電流是未知的，所以根據(jù)以下方案適應(yīng)性地預(yù)測(cè)電負(fù)荷電流。對(duì)此的第一方法是“DFM”信號(hào)、即激勵(lì)電流的占空比的分析

如果在車(chē)輛中或者在車(chē)輛的控制設(shè)備中提供特征“發(fā)電機(jī)的DFM信號(hào)輸出”，則占空因數(shù)與負(fù)荷電流成比例并且可以被如下分析?？梢栽诳辙D(zhuǎn)速度或者空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的情況下檢測(cè)“DFM信號(hào)”或者在關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)之前在其他定義的速度或者轉(zhuǎn)速的情況下檢測(cè)“DFM信號(hào)”。由此，可以根據(jù)停車(chē)階段中或空轉(zhuǎn)中所連接的電負(fù)荷的占空因數(shù)來(lái)確定電壓跌落Udipl的極限值。由此，充電狀態(tài)的公差帶減小到ー個(gè)更小的值上。在圖15中在電負(fù)荷因數(shù)DF或者激勵(lì)電流的占空比上示出了在空轉(zhuǎn)期間對(duì)于65%的充電狀態(tài)SOC的電池電壓的降落uBattdip。對(duì)此的第二方法是電壓水平的分析所述方案可以用于以下情形“DFM信號(hào)”不可用。在此，例如可以在空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的情況下監(jiān)控電池上的電壓水平。當(dāng)空轉(zhuǎn)中的電負(fù)荷電流大于發(fā)電機(jī)輸出電流時(shí)，出現(xiàn)電壓跌落。所述電壓跌落與超過(guò)發(fā)電機(jī)電流的電負(fù)荷大致成比例。由此，在空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)在關(guān)斷內(nèi)燃機(jī)之前實(shí)現(xiàn)電池電壓UBatt的監(jiān)控，估計(jì)相應(yīng)的負(fù)荷并且選擇所屬的極限UBattdipl。所述方法同樣減小了估計(jì)電池狀態(tài)的公差帯。當(dāng)電負(fù)荷小于可由發(fā)電機(jī)提供的電流時(shí)，不可以使用所述方法，所屬的區(qū)域稱(chēng)作“盲區(qū)”，因?yàn)殡妷罕３植蛔儾⑶冶３衷诔潆娝缴?。在圖16中在電負(fù)荷因數(shù)上示出了對(duì)于65%的電池充電狀態(tài)SOC在空轉(zhuǎn)階段期間待分析的電池電HuBatt的變化曲線。所謂的“盲區(qū)”位于虛線的左側(cè)，在其右側(cè)——即在更高的負(fù)荷的情況下可以進(jìn)行分析。
權(quán)利要求
1.用于識(shí)別起動(dòng)能力、尤其是用于機(jī)動(dòng)車(chē)中的內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)/停止控制的起動(dòng)器電池的起動(dòng)能力的方法，其中，借助由所述起動(dòng)器電池饋電的起動(dòng)裝置來(lái)起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，并且存在用于識(shí)別電池狀態(tài)的裝置，所述方法在所述裝置中運(yùn)行，其特征在于，考慮所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以及將所述運(yùn)行狀態(tài)劃分成至少三個(gè)不同的階段(A，B，C)，以及對(duì)于所述三個(gè)階段(A，B，C)中的每ー個(gè)運(yùn)行ー個(gè)特有的電池狀態(tài)識(shí)別方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述電池狀態(tài)識(shí)別方法作為算法運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述電池狀態(tài)識(shí)別方法或者輸出狀態(tài)“HIGH”或者輸出狀態(tài)“LOW”作為關(guān)于所述電池狀態(tài)的信息，其中，所述狀態(tài)“HIGH”意味著可靠的重新起動(dòng)能力或再起動(dòng)能力，而所述狀態(tài)“LOW”意味著不可靠的重新起動(dòng)能力或再起動(dòng)能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在干，對(duì)于針對(duì)所述三個(gè)階段(A，B,C)實(shí)施的電池狀態(tài)識(shí)別方法中的每ー個(gè)，設(shè)置ー個(gè)代表所述狀態(tài)“HIGH”或所述狀態(tài)“LOW”的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述三個(gè)不同的階段(A;B;C)是真正的起動(dòng)階段(A)、行駛狀態(tài)(B)和停車(chē)階段(C)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在第一階段(A)中如此進(jìn)行電壓分析，使得在接通所述起動(dòng)器(13)時(shí)分析電壓跌落(Udip)的深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)求得所述電池(10)的內(nèi)阻(Ri)來(lái)進(jìn)行所述電池狀態(tài)識(shí)別，除所述電壓跌落(Udip)的深度以外還考慮所述電池電壓(uBatt)和起動(dòng)器端子(T3tl)上的電壓(UT3。)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在干，附加地考慮溫度。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在第二階段(B)中實(shí)施與時(shí)間相關(guān)的積分，在所述積分中正地考慮所輸送的電荷而負(fù)地考慮所獲取的電荷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在干，定義充電時(shí)間段(Tc)，如果所述充電時(shí)間段(Tc)大于ー個(gè)可預(yù)給定的時(shí)間段，則將輸出狀態(tài)設(shè)置到“HIGH”上，否則將輸出狀態(tài)設(shè)置到“LOW”上。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在表示被限定在ー個(gè)可預(yù)給定的持續(xù)時(shí)間上的停車(chē)階段的第三階段(C)中如下進(jìn)行電壓分析，使得在所述階段(C)內(nèi)求得通過(guò)負(fù)荷電流(IL)產(chǎn)生的電壓降。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第三階段(C)中在考慮由電池模型求得的閾值電壓的情況下，在考慮充電狀態(tài)(SOC)、溫度(T)和預(yù)期的充電電流或放電電流的情況下，進(jìn)行當(dāng)前電池狀態(tài)的判斷。
13.用于實(shí)施根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的裝置，其特征在于，所述裝置至少包括用于輸送信號(hào)的輸入裝置、處理器或計(jì)算機(jī)以及存儲(chǔ)器裝置和用于輸出說(shuō)明所述電池狀態(tài)的輸出信號(hào)的輸出裝置。
14.用于起動(dòng)/停止控制的裝置，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求13的說(shuō)明所述電池狀態(tài)的輸出信號(hào)被用作用于阻止停止期望的標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
提出了一種用于識(shí)別起動(dòng)器電池的起動(dòng)能力的方法，結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)/停止控制，其中，為了求得電池的充電狀態(tài)考慮內(nèi)燃機(jī)的不同運(yùn)行狀態(tài)，其中，分析電壓并且無(wú)需電流測(cè)量。在此，借助于分析方法來(lái)求得電池狀態(tài)，所述分析方法在三個(gè)不同的運(yùn)行狀態(tài)中根據(jù)三種不同的方法運(yùn)行。在內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)過(guò)程期間、內(nèi)燃機(jī)的行駛狀態(tài)期間和內(nèi)燃機(jī)的停車(chē)狀態(tài)期間中實(shí)施一次這些不同的方法。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102687034SQ201180005422
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者F·森格布施, G·尤瓦拉讓, J·A·德克魯斯 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司