專利名稱：一種用于確定蓄電池的充電狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定蓄電池的充電狀態(tài)的方法、一種被構(gòu)造為實施依據(jù)本發(fā)明所述的方法的蓄電池以及一種具有依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池的機動車。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知用于確定蓄電池的充電狀態(tài)的不同的方法。在這些已知的方法之一的方法中，蓄電池狀態(tài)識別通過以下方式實現(xiàn)，即測量未加負載的蓄電池的電壓，亦稱OCV(開路電壓)。部分地還將該開路電壓與帶負載時的電壓作比較。該方法在充電狀態(tài)以陡峭的方式依賴于未加負載的蓄電池的電壓時是相對可靠的，但是對于具有此類平坦的曲線的蓄電池系統(tǒng)(如圖1中的基于磷酸鐵鋰的蓄電池的示例所示出的那樣)來說是不合適的。在另一種用于確定蓄電池的充電狀態(tài)的方法中將測量流過蓄電池的蓄電池電流且在時間上積分。這樣的方法將應用在例如能夠在不使用期間從負載網(wǎng)絡分離的蓄電池系統(tǒng)中。在上級的控制單元(例如機動車中的電機控制單元)關(guān)斷時將會出現(xiàn)這樣的未激活的運行狀態(tài)。如果必須由蓄電池系統(tǒng)來覆蓋一定的靜態(tài)電流要求，那么在蓄電池電子的此類的未激活的運行狀態(tài)下，蓄電池將被明顯地放電。為了足夠準確地確定充電狀態(tài)，實施蓄電池電流的時間積分的部件必須是持續(xù)地激活的，這將在未激活的運行狀態(tài)期間導致蓄電池的提高了的放電。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明提供了一種用于確定具有蓄電池管理單元的蓄電池的充電狀態(tài)的方法。在所述蓄電池管理單元的第一運行狀態(tài)下由所述蓄電池管理單元定期地或者連續(xù)地獲取蓄電池電流。在所述蓄電池電流超過預定的電流閾值時，所述蓄電池管理單元切換至第二運行狀態(tài)。在所述第二運行狀態(tài)下收集關(guān)于所述蓄電池的充電狀態(tài)的信息。理想地，將完全地確定所述蓄電池的所述充電狀態(tài)。術(shù)語“蓄電池管理單元”首先是指蓄電池管理系統(tǒng)，其為例如在混合動力車輛中用于牽引網(wǎng)的較高價值的蓄電池。然而，術(shù)語“蓄電池管理單元”也指在確定的蓄電池中的蓄電池傳感器系統(tǒng)，其例如在機動車的啟停應用中使用。只要此類的蓄電池傳感器系統(tǒng)被設(shè)計為收集關(guān)于蓄電池的充電狀態(tài)的信息，依據(jù)本發(fā)明所述的方法均能夠借助于此類的蓄電池傳感器系統(tǒng)來實施。依據(jù)本發(fā)明所述的方法描述了所述蓄電池管理單元的激活機制。已知的激活機制通過經(jīng)由通信協(xié)議或硬件連線發(fā)送的喚醒信號將上述蓄電池管理單元設(shè)置在激活的運行狀態(tài)下，有別于已知的激活機制，依據(jù)本發(fā)明所述的方法設(shè)計了一種在蓄電池內(nèi)部運行的喚醒機制。依據(jù)本發(fā)明所述的方法具有以下優(yōu)點，即將所述蓄電池在所述第一運行狀態(tài)下的放電維持為較少。所述第一運行狀態(tài)在此典型地與未激活的運行狀態(tài)相對應，在該未激活的運行狀態(tài)下，所述蓄電池系統(tǒng)未被利用或者僅在較小的程度上被利用，但是卻保持連接至負載網(wǎng)絡，因為放棄了將所述蓄電池系統(tǒng)從負載網(wǎng)絡分離或者因為這樣的分離由于系統(tǒng)電壓足夠低而不是必須的。在所述第一運行狀態(tài)下，通常不需要收集關(guān)于蓄電池的充電狀態(tài)的信息。優(yōu)選地，在所述第一運行狀態(tài)下除了獲取所述蓄電池電流不執(zhí)行任何功能。因此，所述第一運行狀態(tài)是所述蓄電池管理單元的節(jié)約能源的運行狀態(tài)。在所述第二運行狀態(tài)下能夠通過將所述蓄電池電流在時間上積分來收集關(guān)于所述蓄電池的充電狀態(tài)的信息。然而此外通過禁止所述蓄電池管理單元的至少一個功能，所述至少一個功能由所述蓄電池管理單元在第三運行狀態(tài)下，尤其是在完全運行狀態(tài)下執(zhí)行，所述第二運行狀態(tài)同樣能夠是節(jié)約能源的。例如能夠在所述第二運行狀態(tài)下阻止與所述蓄電池管理單元上級的控制單元的通信，而在完全運行狀態(tài)下激活該通信。然而，所述上級的控制單元能夠?qū)⑺鲂铍姵毓芾韱卧O(shè)置在所述第三運行狀態(tài)下，尤其是通過發(fā)送喚醒信號。這能夠例如在控制器局域網(wǎng)(CAN)總線上實現(xiàn)。所述蓄電池管理單元在所述第一運行狀態(tài)下能夠以比在所述第二運行狀態(tài)下更低的時鐘頻率運行。電子裝置甚至能夠保持去激活直至監(jiān)控蓄電池電流超過閾值的無時鐘電路連續(xù)工作。所述蓄電池管理單元在所述第二運行狀態(tài)下同樣能夠以比在所述第三運行狀態(tài)下更低的時鐘頻率運行，所述第三運行狀態(tài)通常與完全運行相對應。在所述蓄電池電流重新超過所述預定的電流閾值時，所述蓄電池管理單元能夠從所述第二運行狀態(tài)切換回所述第一運行狀態(tài)下。本發(fā)明的另一方面涉及一種蓄電池，優(yōu)選地為鋰離子蓄電池，其包括具有電流傳感器的蓄電池管理單元。所述蓄電池管理單元被構(gòu)造為實施依據(jù)本發(fā)明所述的方法。優(yōu)選地，所述電流傳感器包括無源組件，尤其是分流電阻。這樣具有以下優(yōu)點，即所述蓄電池管理單元在所述第一運行狀態(tài)下也能夠以較小的電流需求來運行，且能夠節(jié)約能源地評估為了實施所述方法所需要的電流測量。監(jiān)控蓄電池電流是否超過所述預定的電流閾值(例如0.5至2A)能夠例如通過比較器來實現(xiàn)，所述比較器需要足夠小的幾微安(μA)級的電流消耗。此時將監(jiān)控放電方向和充電方向上的電流。本發(fā)明的又一方面涉及一種機動車，其包括依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池。


將借助于附圖及后續(xù)的說明書進一步闡述本發(fā)明的實施例。其中:圖1示出了未加負載的、基于磷酸鐵鋰的蓄電池的電壓依賴于蓄電池的充電狀態(tài)的曲線；圖2示出了機動車的不同的運行狀態(tài)；圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的蓄電池管理單元的不同的運行狀態(tài)；以及圖4示出了依據(jù)本發(fā)明所述的、依據(jù)一個實施例的用于確定蓄電池的充電狀態(tài)的方法的流程圖。
具體實施例方式圖2示出了包括蓄電池(汽車蓄電池或啟動蓄電池)的非混合動力機動車中的五種可能的運行狀態(tài)。第一運行狀態(tài)10與機動車的泊車狀態(tài)相對應，其中，在使用期限為直至六周時，蓄電池必須覆蓋典型的從10至60mA的靜態(tài)電流要求。機動車的第二運行狀態(tài)12與點火裝置關(guān)斷且因此上級的控制單元(例如電機控制單元)關(guān)斷時的蓄電池的放電相對應，其中，諸如內(nèi)部空間照明、車輛照明、警示燈或收音機的負載將在從幾分鐘至幾小時的時間段內(nèi)消耗從幾百毫安至幾個安培的電流。機動車的第三運行狀態(tài)14與點火裝置接通時或其他的上級的控制單元接通時的蓄電池的放電相對應，其中，在幾秒至幾分鐘的時間上能夠流過從幾百毫安至幾個安培的電流。機動車的第四運行狀態(tài)16與內(nèi)燃機運行時接通點火裝置且接通上級的控制單元時的蓄電池的充電相對應。最后，機動車的第五運行狀態(tài)18與點火裝置關(guān)斷且上級的控制單元關(guān)斷時的蓄電池的充電相對應，例如在通過外部的充電器進行充電時。在任意時間都能夠在各運行狀態(tài)10至18之間切換(在圖2中僅示意性地示出)。依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，借助于可替代的能量消耗僅能夠在運行狀態(tài)14和16下確定蓄電池的充電狀態(tài)，因為在這些狀態(tài)下上級的控制單元是接通的且該機動車不處于節(jié)能模式中。與之相反地，借助于現(xiàn)有技術(shù)中已知的蓄電池管理單元在運行狀態(tài)10、12和18下確定蓄電池的充電狀態(tài)是不可能的，因為該蓄電池管理單元在運行中具有直至20W的功率消耗且因此引起該蓄電池容量的過高的負載。圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的蓄電池管理單元的不同的運行狀態(tài)。在蓄電池管理單元的第一運行狀態(tài)20下，其處于節(jié)能模式中。將測量蓄電池電流且將其與電流閾值作比較。此外，該蓄電池管理單元僅實施較少的功能或者完全不實施任何功能。與上級的控制單元的通信將被抑制。在蓄電池管理單元的第二運行狀態(tài)22下，其同樣處于節(jié)能模式中。將測量蓄電池電流且將其在時間上積分，以確定蓄電池的充電狀態(tài)。此外，該蓄電池管理單元僅實施較少的功能或者完全不實施任何功能。必要時將計算蓄電池的老化程度。放棄功率預測。在此，同樣抑制與上級的控制單元的通信。當機動車的上級的控制單元被關(guān)斷時，即在機動車的運行狀態(tài)10、12和18下時，將引入蓄電池管理單元的第一或第二運行狀態(tài)20或22。如果機動車切換至運行狀態(tài)14或16之中(在這兩種運行狀態(tài)中上級的控制單元是接通的)，那么其能夠通過將喚醒信號發(fā)送至CAN總線、本地互聯(lián)網(wǎng)絡(LIN)總線、其它重要的總線系統(tǒng)或者硬件喚醒連線上，來喚醒蓄電池管理單元，并且將其設(shè)置于與完全運行模式相對應的第三運行狀態(tài)24下，以上兩個部件均連接在這樣的總線或者硬件喚醒連線上。從該第三運行狀態(tài)24重返至蓄電池管理單元的第一或第二運行狀態(tài)20或22下也是可能的。圖4示出了依據(jù)本發(fā)明所述的、用于確定蓄電池的充電狀態(tài)的方法的一個實施例。當機動車處于運行狀態(tài)10、12或18之中并且因此該蓄電池上級的控制單元是關(guān)斷的時，該方法從步驟SlO開始。在此，該蓄電池的蓄電池管理單元處于第一運行狀態(tài)20下，在該運行狀態(tài)下蓄電池管理單元僅僅獲取蓄電池電流(Sll)，但是此外并不執(zhí)行任何功能。在步驟S12中，將所獲取的蓄電池電流將與預定的電流閾值作比較。當所獲取的蓄電池電流不大于該預定的電流閾值時，將返回該方法開始的步驟Sll中；否則在步驟S13中將切換至蓄電池管理單元的第二運行狀態(tài)22下，在第二運行狀態(tài)下該蓄電池電流在時間上積分，從而由此來確定該蓄電池的充電狀態(tài)。蓄電池管理單元在其第二運行狀態(tài)22下本質(zhì)上也是未激活的，也就是說，蓄電池管理單元僅僅確定蓄電池的充電狀態(tài)，但是并不實施或者僅在很小的程度上實施其它的功能。特別地，在蓄電池管理單元的第二運行狀態(tài)22下將禁止與上級的控制單元的通信，或者僅能夠由上級的控制單元自身來進行該通信。在步驟S14中，將所獲取的蓄電池電流將與預定的電流閾值作比較。當所獲取的蓄電池電流不小于預定的電流閾值時，接下來將確定蓄電池的充電狀態(tài)(S13);否則重新切換至蓄電池管理單元的第一運行狀態(tài)20下(Sll)。由于在蓄電池管理單元的第一運行狀態(tài)20下不進行充電狀態(tài)的確定而產(chǎn)生的誤差能夠通過蓄電池管理單元處于第一運行狀態(tài)20下的持續(xù)時間來估計，因為在該運行狀態(tài)下所流過的蓄電池電流是相對不變的。示例性地，最大誤差將計算為電流閾值和上述階段的持續(xù)時間的乘積。
權(quán)利要求
1.一種用于確定具有蓄電池管理單元的蓄電池的充電狀態(tài)的方法，其特征在于，在所述蓄電池管理單元的第一運行狀態(tài)(20)下由所述蓄電池管理單元定期地獲取蓄電池電流(Sll)，且在所述蓄電池電流超過預定的電流閾值時(S12)，所述蓄電池管理單元切換至第二運行狀態(tài)(22)，其中，在所述第二運行狀態(tài)(22)下收集關(guān)于所述蓄電池的充電狀態(tài)的信息(S13)，尤其是確定所述蓄電池的充電狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述第一運行狀態(tài)(20)下不收集關(guān)于所述蓄電池的所述充電狀態(tài)的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在所述第二運行狀態(tài)(22)下通過將所述蓄電池電流在時間上積分來收集關(guān)于所述蓄電池的所述充電狀態(tài)的信息(S13)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述蓄電池管理單元在所述第一運行狀態(tài)(20)下除了獲取所述蓄電池電流以外不執(zhí)行任何功能。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述第二運行狀態(tài)(22)下禁止所述蓄電池管理單元的至少一個功能，所述至少一個功能由所述蓄電池管理單元在第三運行狀態(tài)(24)下，尤其是在完全運行狀態(tài)下執(zhí)行。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，上級的控制單元將所述蓄電池管理單元設(shè)置在所述第三運行狀態(tài)(24)下，尤其是通過發(fā)送喚醒信號。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述蓄電池管理單元在所述第一運行狀態(tài)(20)下以比在所述第二運行狀態(tài)(22)下更低的時鐘頻率運行，和/或在所述第二運行狀態(tài)(22)下以比在所述第三運行狀態(tài)(24)下更低的時鐘頻率運行。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述蓄電池電流超過所述預定的電流閾值時(S14)，所述蓄電池管理單元從所述第二運行狀態(tài)(22)切換至所述第一運行狀態(tài)(20) (S14)。
9.一種蓄電池，其包括具有電流傳感器的蓄電池管理單元，其特征在于，所述蓄電池管理單元被構(gòu)造為實施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，所述電流傳感器包括無源組件，尤其是分流電阻。
11.一種機動車，其具有根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的蓄電池。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于確定具有蓄電池管理單元的蓄電池的充電狀態(tài)的方法。在所述蓄電池管理單元的第一運行狀態(tài)(20)下由所述蓄電池管理單元定期地獲取蓄電池電流(S11)。在所述蓄電池電流超過預定的電流閾值時(S12)，所述蓄電池管理單元切換至第二運行狀態(tài)(22、S13)。在所述第二運行狀態(tài)(22)下收集關(guān)于所述蓄電池的充電狀態(tài)的信息(S13)。此外描述了一種具有蓄電池管理單元的蓄電池，其被設(shè)計為執(zhí)行依據(jù)本發(fā)明所述的方法。
文檔編號G01R31/36GK103119457SQ201180039472
公開日2013年5月22日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者B·克里格 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社