DE19918529B4

DE19918529B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Ladezustands und/oder der aktuellen Kapazität einer Batterie

Info

Publication number: DE19918529B4
Application number: DE19918529A
Authority: DE
Inventors: geb. Leiers Martin Rothert; Bernd Dr. Willer; Rainer Knorr; Claus Dr. Schmitz
Original assignee: Inst Solare Energieversorgungstechnik Iset; Institut fuer Solare Energieversorgungstechnik ISET
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2019-04-24
Also published as: DE19918529A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands einer an wenigstens einen Verbraucher (2) und/oder wenigstens ein Ladegerät (3) angeschlossenen Batterie (1) durch Messung des Batteriestroms (I) und Ermittlung einer gemessenen entnommenen Ladung (Q_B) der Batterie (1) aus dem zeitlichen Verlauf dieses Stroms (I), wobei aus unter vorgewählten Bedingungen gemessenen Batteriespannungen (U) und -strömen (I) Ruhespannungen (U_R) ermittelt werden, aus einer ersten Kennlinie (14), die eine für die Batterie (1) charakteristische Korrelation zwischen ihrem Ladezustand und ihrer Ruhespannung (U_R) angibt, zu diesen Ruhespannungen (U_R) gehörige Ladungswerte (Q_R) entnommen werden und aus der gemessenen entnommenen Ladung (Q_B) unter Berücksichtigung dieser Ladungswerte (Q_R) eine korrigierte entnommene Ladung (Q_U) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhespannung (U_R) unter Berücksichtigung einer zweiten Kennlinie (15) ermittelt wird, die bei den vorgewählten Bedingungen angibt, um wieviel die Batteriespannung (U) bei irgendeinem Batteriestrom (I) von der Ruhespannung (U_R) abweicht.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen der in der Oberbegriffen der Ansprüche 1, 15, 16 und 17 angegebenen Gattungen.
Der Ladezustand eines wieder aufladbaren elektrochemischen, im folgenden kurz als Batterie bezeichneten Speichers ist z.B. definiert als Eins reduziert um den Quotienten aus einer zum betrachteten Zeitpunkt entnommenen, überlicherweise in Amperestunden (Ah) angegebenen und nachfolgend allgemein mit Q bezeichneten Ladung einer Batterie und einer maximal nutzbaren bzw. entnehmbaren, ebenfalls in Amperestunden angegebenen Ladung, die der Nennkapazität C_N entspricht. Eine Alterung der Batterie führt dazu, daß der Batterie weniger Ladung entnommen werden kann, als durch die Nennkapazität C_N angegebenen ist. Daher tritt bei der Bestimmung des Ladezustands einer gealterten Batterie an die Stelle der Nennkapazität C_N eine aktuelle oder momentan erreichbare Kapazität Ca, die kleiner als die Nennkapazität C_N ist.

Da die einer Batterie entnommene Ladung nicht unmittelbar gemessen werden kann, wird der Ladezustand gewöhnlich aus dem zeitlichen Verlauf der Batteriespannung und des Bateriestroms abgeschätzt. Bekannte Verfahren und Vorrichtungen der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 16 angegebenen Gattungen ( DE 27 18 499 A1 ) gehen dazu von ^der Berechnung der mit der letzten Volladung der Batterie entnommenen Ladung durch Integration des schrittweise oder kontinuierlich gemessenen Batteriestroms aus. Zur Vermeidung der stetigen Aufsummierung von unvermeidbaren Meßfehlern, insbesondere wenn zwischen zwei Volladungen lange Zeiträume von z.B_: zwei Monaten liegen, werden dabei die mit dem gemessenen Batteriestrom erhaltenen Ladungen von Zeit zu Zeit mit Ladungswerten korrigiert, die einer für die Batterie charakteristischen Kennlinie entnom men werden, die die Abhängigkeit der Ladung von der Ruhespannung angibt. Eine solche Ruhespannung kann allerdings bisher nur dann genau bestimmt werden, wenn sich die Batterie bei der Durchführung der Messung bereits seit vielen Stunden im stromlosen Zustand befindet. Da ein solcher Zustand bei in Stromkreisen befindlichen Batterien nur selten eintritt, kann der Ladezustand auf diese Weise zwar relativ genau, aber nicht kontinuierlich oder quasikontinuierlich und auch immer nur dann ermittelt werden, wenn nach dem Erreichen eines stromlosen Zustands eine Wartezeit von von einigen Stunden eingehalten wird.

Zur Ermittlung der in diesem Zusammenhang ebenfalls bedeutsamen aktuellen oder momentan noch erreichbaren Kapazität C_a sind Verfahren und Vorrichtungen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 15 und 17 bekannt ( DE 35 20 985 C2 ), bei denen aus der Ruhespannung einer Starterbatterie für Kraftfahrzeuge eine fiktive Batteriekapazität berechnet und bei der erneuten Inbetriebnahme des Fahrzeugmotors die dabei weiter , > berechnete Ladungsentnahme fortlaufend in Bezug zu der bei der vorausgegangen Abschaltung errechneten fiktiven Batteriekapazität gebracht und daraus der Ladezustand ermittelt wird. Dadurch wird zwar eine Möglichkeit zur Ermittlung der aktuellen Nennkapazität C_a geschaffen. Ein Problem besteht jedoch darin, daß hierzu eine bekannte, gegebene Anfangsspannung benötigt wird und die aus der Integration des Batteriestroms erhaltenen Ladungen mit nicht näher eingegrenzten Fehlern behaftet sein können.

Weiterhin ist es bekannt ( DE 37 06 076 A1 ), die Ruhespannung nicht in Abhängigkeit vom Strom, sondern durch Approximation mit Hilfe von zwei zuvor ohne Batteriebelastung ermittelten Werten über die Zeit zu bestimmen, um dadurch eine Restnutzungsdauer der Batterie zu erhalten. Dadurch lassen sich weder die zur Ermittlung der Ruhespannungen erforderlichen langen Zeitspannen noch die bei der Ermittlung der aktuellen Kapazität C_a auftretenden Ungenauigkeiten vermeiden.

Schließlich ist es bekannt ( DE 43 39 568 A1 ), die Genauigkeit bei der Ermittlung der gemessenen entnommenen Ladung dadurch zu verbessern, daß Gasungsverluste berücksichtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verfahren und Vorrichtungen der eingangs bezeichneten Gattungen dahingehend zu verbessern; daß einerseits die Ruhespannung bei Batterieströmen ungleich Null permanent und schrittweise oder kontinuierlich und andererseits die aktuelle Kapazität genauer als bisher ermittelt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 15, 16 und 17.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Batterie in einem üblichen Stromkreis und mit Messgeräten, die zur Messung von physikalischen, in die erfindungsgemäße Berechnung des Ladezustands eingehenden Größen dienen;
2 ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Berechnung des Ladezustands; und
3 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, nach der u.a. auch Änderungen der aktuellen Kapazität der Batterie berücksichtigt werden können.
Zur erfindungsgemäßen Bestimmung des Ladezustands wird auf die Messung der physikalischen Größen Batteriespannung U, Batterietemperatur T und Batteriestom I zurückgegriffen. Hierzu wird gemäß 1 von einer Batterie 1 ausgegangen, die an einen Verbraucher 2 und/oder wenigstens ein Ladegerät 3, z.B. einen Generator in Form eines photovoltaischen (PV) Moduls, eines Dieselgenerators oder dgl. angeschlossen ist. Derartige Schaltungsanordnungen dienen in bekannter Weise z.B. dem Zweck, die mittels eines PV-Moduls bei Sonnenstrahlung erzeugte elektrische Energie dem Verbraucher 2 zuzuführen bzw. überschüssige Energie in der Batterie 1 zu speichern. Die Batteriespannung U wird dabei nach 1 zwischen den Polen 4a, 4b der Batterie 1 mit einem ersten Voltmeter 5 gemessen. Die Batterietemperatur T wird mit einem Temperaturfühler 6 gemessen, der sich vorzugsweise im Säurebad der Batterie 1 bzw. einer Zelle davon , befindet. Der Batteriestrom I kann z.B. über den. mit einem zweiten Voltmeter 7 aufgenommenen Spannungsabfall an einem Shunt-Widerstand 9 im Verbraucherkreis gemessen. Dabei wird die Erfindung nachfolgend am Beispiel eines üblichen Bleiakkumulators näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands der Batterie 1 ergibt sich in seiner allgemeinsten Form aus dem Ablaufdiagramm nach 2. Als Meßgrößen dienen der Batteriestrom I und die Batteriespannung U der Anordnung gemäß 1. Die Meßgrößen I und U werden jeweils in ein zustandsunabhängig arbeitendes Modul eingelesen und in diesem vorzugsweise durch Analog/Digital-Wandler in quasikontinuierliche Größen verwandelt. Alternativ wäre aber auch eine kontinuierliche analoge Verarbeitung oder eine schrittweise, z. B. in Abständen von einigen Minuten erfolgende Ermittlung der Meßgrößen I und U möglich. Das Modul 10 integriert den Batteriestrom I in einem Integrator 11 zeitlich auf, um daraus eine momentane, zur Zeit t der Batterie entnommenen Ladung zu bestimmen, die in ein Modul 12 gegeben und nachfolgend als die "gemessene" entnommene Ladung Q_B bezeichnet wird. Die Integrationszeit t im Integrator 11 wird dabei bei der jeweils letzten Volladung der Batterie 1 gestartet. Bei der Integration wird ein kleiner Fehler bei der Messung des Batteriestroms I durch die ständige Aufsummierung in einen nicht mehr vernachlässigbaren Fehler der gemessenen entnommenen Ladung Q_B übertragen.
Erfindungsgemäß wird die entnommene Ladung daher nicht nur aus dem zeitlichen Verlauf des Batteriestroms I, sondern auch in einem Modul 13 unter vorgewählten Bedingungen mit Hilfe der Ruhespannung U_R der Batterie 1 ermittelt. Diese Ladung wird nachfolgend als die "aus der Ruhespannung U_R ermittelte" entnommene Ladung Q_R bezeichnet. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß bei den meisten wieder aufladbaren Batterien ein eindeutiger, meistens linearer Zusammenhang zwischen der entnommenen Ladung und der im stromlosen Zustand gemessenen Ruhespannung U_R besteht. Diese charakteristische Korrelation kann durch eine erste Kennlinie 14 (2) dargestellt werden, in der die entnommene Ladung Q_R längs der Ordinate und die Ruhespannung U_R längs der Abzisse abgetragen ist und die zwei ausgezeichnete Punkte aufweist, nämlich diejenige maximale Ruhespannung (beim Bleiakkumulator z.B. 2,1 V), die sich nach dem Aufladen der Batterie auf die Nennkapazität, d.h. bei Q_R = 0 ergibt, und diejenige minimale Ruhespannung (beim Bleiakkumulator z.B. 1,96 V), die sich nach der Entnahme der Nennkapazität, d.h. bei Entladeschluß ergibt (Q_R = C_N = 100%). Die Kennlinie 14 kann mit hinreichender Genauigkeit bereits aus diesen beiden Wertepaaren berechnet oder, falls erforderlich, auch aus einer Vielzahl von gemessenen Wertepaaren oder aus einer Korrelation zwischen der Säuredichte und der Ruhespannung U_R genauer ermittelt werden.
Ein Problem bei dieser Methode der Bestimmung der entnommenen Ladung Q_R besteht darin, daß die Ruhespannung U_R ermittelt werden muß, was aufgrund der elektrochemischen, in der Batterie ablaufenden Vorgänge meßtechnisch nur selten möglich ist, da hierfür im allgemeinen nur die häufig von der Ruhespannung abweichende Batteriespannung zur Verfügung steht. Die Erfindung bedient sich hierzu eines Kunstgriffs. Es wurde festgestellt, daß zumindest bei kleinen Batterieströmen I ein ausreichend definierter Zusammenhang zwischen dem Batteriestrom und der Ruhespannung beispielsweise dann hergestellt werden kann, wenn a) seit der letzten Aufladung der Batterie z. B. 10 % der Nennkapazität C_N entnommen wurden, b) nur in Entladerichtung fließende und ausreichend kleine Batterieströme I berücksichtigt werden (vorzugsweise I < I₅₀, d.h. kleiner als ein Strom, der die Batterie in 50 h bis zur Entladeschluß-Spannung entlädt) und c) nur solche Werte der Batteriespannung U verwendet werden, die sich nach einer Wartezeit von z.B. 30 min bis 2 h ab Erreichen des Stroms nach b) ergeben. Unter diesen vorgewählten Bedingungen läßt sich für die jeweilige Batterie eine zweite, im wesentlichen exponentiell ansteigende Kennlinie 15 bestimmen, in der längs der Abzisse der Strom I und längs der Ordinate eine Spannung ΔU abgetragen ist, die angibt, um wieviel die Ruhespannung U_R bei einem gegebenen Batteriestrom I größer als die gemessene Batteriespannung U ist. Außer den genannten vorgewählten Bedingungen mögen auch andere Bedingungen zur Bestimmung der Ruhespannung U_R geeignet sein, doch haben sich die genannten Bedingungen a) bis c) als vorteilhaft und für die Erfindung ausreichend brauchbar erwiesen.
Das Eintreten der vorgewählten Bedingungen wird vorzugsweise mit Hilfe eines eingangsseitig im Modul 13 vorgesehenen Filterkreises 16 überprüft, der z. B. als logischer Operator ausgebildet ist und beim Eintritt der vorgewählten Bedingungen rechentechnische Vorgänge im Modul 13 in Gang setzt, insbesondere an seinem Ausgang die gemessenen Batteriespannungen und -ströme abgibt. Dabei kann das Eintreten der Bedingung a) z.B. dadurch ermittelt werden, daß ein dem Integrator 11 ähnlicher Integrator zur Ermittlung einer Größe ∫Idt verwendet wird, der bei jedem Vorzeichenwechsel des Batteriestroms auf Null zurückgesetzt wird, wobei über eine Überprüfung des Vorzeichens des Batteriestroms I sichergestellt werden kann, daß sich die Batterie 1 im Entladezustand befindet. Wird dann ein Wert ∫Idt erreicht, der größer als 0,1 C_N ist, ist die Bedingung a) erfüllt. Der Eintritt der Bedinungen b) und c) kann dagegen mittels einer einfachen Strom- und Zeitmessung festgestellt werden.
Ist festgestellt worden, daß die vorgewählten Bedinungen vorliegen, wird mit Hilfe des gemessenen Batteriestroms I oder eines über einige Minuten ermittelten Mittelwerts davon zunächst die zugehörige Differenzspannung ΔU bestimmt. Diese wird in einer Addierstufe 17 zur Batteriespannung U oder zu einem über einige Minuten ermittelten Mittelwert davon addiert. An einem Ausgang 18 der Addierstufe 17 wird die Ruhespannung U_R abgenommen. Mit dieser Ruhespannung U_R wird dann aus der ersten, z.B. in einem elektrischen Chip gespeicherten Kennlinie 14 die entnommene Ladung Q_R errechnet, die ebenfalls dem Modul 12 zugeführt wird.
Die Ladung Q_R wird im Modul 12 zur Korrektur der Ladung Q_B bzw. zur Ermittlung einer "korrigierten" entnommenen Ladung Q_U verwendet. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die aus der Ruhespannung U_R ermittelte Ladung Q_R zwar vergleichsweise genau der tatsächlich entnommenen Ladung entspricht, aber wegen der vorgewählten Bedingungen nur vergleichsweise selten berechnet werden kann, weil der Batteriestrom I in Entladerichtung meistens größer als I₅₀ ist. Bei der anhand der 1 beschriebenen Schaltungsanordnung treten die vorgewählten Bedingungen z.B. in den Nachtstunden ein, in denen das z.B. aus einem PV-Modul bestehende Ladegerät 3 inaktiv ist und normalerweise nur geringe Mengen an Energie verbraucht werden, z. B. um bei einem Inselbetrieb in einem Krankenhaus eine Nachtbeleuchtung aufrecht zu erhalten. Ändert sich während der Nachtstunden die Ladung Q_R nur wenig, kann durch schaltungstechnische Maßnahmen auch vorgesehen werden, den jeweils letzten Wert Q_R während des Vorliegens der vorgewählten Bedingungen in den Modul einzugeben.
Die erfindungsgemäße Korrektur der Werte Q_B mit den Werten Q_R erfolgt gemäß 2 dadurch, daß in einer ersten Subtrahierstufe 19 die Differenz zwischen Q_B und Q_R gebildet und die erhaltene Differenz dann in einen elektronischen Speicher 20 eingelesen wird. Diese Eingabe erfolgt nur solange, wie die vorgewählten Bedingungen vorliegen und Q_R-Werte aktuell ermittelt werden. Mit anderen Worten bleibt die in den Speicher 20 eingegebene Differenz (Q_B – Q_R) solange erhalten, bis aus der ersten Kennlinie .14 ein neuer Wert für Q_R berechnet und dem Modul 12 zugeführt wird. Außerdem wird in einer zweiten Subtrahierstufe 21 die Differenz aus Q_B und dem im Speicher 21 befindlichen Wert gebildet und an einem Ausgang 22 des Moduls 12 als korrigierte entnommene Ladung Q_U abgegeben. Das bedeutet, daß Q_U immer dann auf den Wert Q_R gesetzt wird, wenn am entsprechenden Eingang des Moduls 12 ein neuer Wert für Q_R erscheint, z.B. einmal pro Nacht, wohingegen in den übrigen Zeiten permanent der zuletzt in den Speicher 20 eingegebene Wert von Q_B subtrahiert wird. Dadurch wird der in der Ladung Q_B enthaltene Meßfehler praktisch auf einen Fehler begrenzt, der sich zwischen zwei Berechnungen für die Ladung Q_R, d.h. z.B. innerhalb von 24 h ergeben kann. Während der dazwischen liegenden Zeitspannen nehmen dagegen sowohl die Ladung Q_B als auch der Fehler entsprechend dem Integral j Idt zu; wobei zu beachten ist, daß die korrigierte entnommene Ladung Q_U trotz der von Zeit zu Zeit erfolgenden Korrektur im Ausfüh rungsbeispiel eine quasikontinuierlich oder kontinuierlich erscheinende Größe ist.
Die korrigierte entnommene Ladung Q_U wird einem z.B. numerisch arbeitenden Modul 23 zugeführt und in diesem mit dem bekannten Wert für die Nennkapazität C_N zur Ermittlung eines Ladezustands gemäß der Formel
benutzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können nicht zu einer Ladungsänderung führende Strombeiträge, die sich u.a. aus einer Gasung ergeben, vom Batteriestrom I abgezogen werden. Hierzu wird in dem Modul 10 aus der Batteriespannung U und der ebenfalls zugeführten Batterietemperatur T, für die vorzugsweise die Temperatur des Säurebades der Batterie 1 genommen wird, mit Hilfe eines numerischen Operators 24 ein Gasungsstrom I_G ermittelt und in einer Subtrahierstufe 25 vom Batterie strom I abgezogen. Dieser Gasungsstrom I_G wird im numerischen Operator 24 mittels einer theoretisch ermittelten, spannungs- und temperaturabhängigen, exponentiellen Formel (vgl. 2, Operator 24) unter Festlegung von Konstanten U₀, T₀, K₁, K₂ und eines Vorfaktors I_Go, dem sogenannten normierten Gasungsstrom, errechnet. Ein dadurch erhaltener Differenzstrom I_D beschreibt die elektrochemischen Ladungsumwandlungsprozesse besser als der gemessene Batteriestrom I. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Integrator 11 durch einen Integrator 26 (2) ersetzt, der die zeitliche Integration des Differenzstrom I_D durchführt und daraus die dem Modul 12 zugeführte, gemessene entnommene Ladung Q_B bestimmt. Im Unterschied zur zuerst beschriebenen Variante wird daher zur Bestimmung der Ladung Q_B der Batteriestrom I durch den Differenzstrom I_D ersetzt.
In einem zweiten, in 3 anhand eines Ablaufdiagramms dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden mit Hilfe eines weiteren Moduls 30 weitere Größen zur Korrektur des Batteriestroms I und anderer Größen ermittelt bzw. zur Anpassung einer Schaltungsanordnung, die zur Durchführung des Ablaufdiagramms nach 2 geeignet ist, an sich möglicherweise verändernde Batteriebedingungen verwendet. Im Modul 30 wird dazu der Volladezustand der Batterie ausgenutzt. Ein solcher Vollladezustand tritt allerdings insbesondere bei Batterien mit photovoltaischen Ladegeräten 3 unter Umständen nur selten auf. Typische Zeiträume zwischen zwei Volladezuständen betragen hier von zwei bis drei Wochen bis zu zwei bis drei Monaten. Somit können an eine Volladung geknüpfte Korrekturen die in den Zwischenzeiten zwischen zwei Volladungen anfallenden Fehler bei der Bestimmung der momentanen entnommenen Ladung nur bedingt korrigieren.
Im Modul 30 wird zunächst mittels eines Filterkreises 31 anhand der Meßwerte für den Batteriestrom I und die Batteriespannung U überprüft, wann ein Volladezustand erreicht ist. Dies gilt je nach Art des verwendeten Ladegeräts 3 (1) z.B. dann, wenn eine vorgegebene Batterie-(Lade-)Spannung (z.B. 2,23 V) überschritten und ein vorgewählter Batterie-Lade-Strom (z.B. 3 A bei einer Nennkapazität von 100 Ah) unterschritten ist und diese Bedinungen eine vorgewählte Zeitlang von z.B. 5 h erhalten bleiben. Wird der Vollladezustand auf diese Weise erkannt, wird angenommen, daß die Batterie zu 100 aufgeladen ist. Daher wird an einem Ausgang des Filterkreises 31 ein Wert ausgegeben, der dem Ladezustand "voll" und im Ausführungsbeispiel Q = 0 entspricht, da im vollgeladenen Zustand die entnommene Ladung definitionsgemäß Null ist. Denselben Wert müßte jetzt Q_B aufweisen. Trifft dies nicht zu, ergibt sich in einer Subtrahierstufe 32 eine Differenzladung Q_Diff, die als Maß für die Güte der gemessenen Ladung Q_B beurteilt und dazu benutzt wird, den Maßfehler für den Batteriestrom I abzuschätzen. Ist beispielsweise Q_Diff = 10 Ah und beträgt die Zeitspanne seit der letzten Volladung 50 h, dann kann daraus ein Maßfehler für I von 0,2 A abgeleitet werden. Dieser Maßfehler wird in einer Dividierstufe 33 errechnet und einem zweckmäßig als Schieberegister ausgebildeten elektronischen Speicher 34 zugeführt, in dem beispielsweise die letzten fünf für Q_Diff/t ermittelten Werte gespeichert werden. Aus diesen Werten wird in einem numerischen Operator 35 ein Mittelwert für die im Speicher 34 vorhandenen Werte Q_Diff/t berechnet, und dieser Mittelwert wird an einem Ausgang des Operators 35 als Kompensationsstrom I_K ausgegeben, der für den Zeitabschnitt bis zur nächsten Volladung unverändert bleibt.
Das Modul 10 enthält bei diesem Beispiel zweckmäßig anstelle des Integrators 26 (2) einen Integrator 36, wobei zwischen dessen Eingang 15 und die Subtrahierstufe 25 nach 2 eine weitere Subtrahierstufe 37 geschaltet ist, durch die dem Integrator 36 die Differenz I_H aus dem Strom I_D und dem Strom I_K zugeführt wird. In diesem Fall wird die gemessene entnommene Ladung Q_B daher aus dem Integral ∫ I_Hdt erhalten, wobei I_H = I – I_G – I_K ist. Alternativ könnte Q_B natürlich auch ohne Anwendung von I_G aus einer Differenz von I und I_K ermittelt werden, wobei für I_K anstelle eines Mittelwerts auch der nach irgendeiner Volladung in der Dividierstufe 33 ermittelte Wert verwendet werden könnte. Außerdem wird bei allen genannten Ausführungsformen vorzugsweise ein mit dem Filterkreis 31 synchronisierter Impulsgeber 38 dazu verwendet, immer dann einen Rücksetzimpuls für den Integrator 36 zu erzeugen, der den Wert des Integrators 36 auf Null setzt, wenn eine Volladung erkannt wurde.
Mit Hilfe des Operators 35 wird aus den im Speicher 34 vorhandenen Werten vorzugsweise außerdem eine Standardabweichung I_S für die Werte Q_Diff/t errechnet, die ein Maß für die Schwankung des Kompensationsstroms I_K ist. Die Standardabweichung I_S wird im Modul 10 mittels eines weiteren Integrators 39 nach der Zeit integriert, dessen Ausgang somit eine Kenngröße S_B liefert, die ein Maß für die Ungenauigkeit des Maßwerts für die entnommene Ladung Q_B ist. Es kann nämlich davon ausgegangen werden, daß der Fehler für die gemessene entnommene Ladung Q_B um so größer ist, je stärker die Werte Q_Diff/t schwanken und um so größer daher die im Operator 35 ermittelten Werte für die Standardabweichung I_S sind. Ideal wäre I_S = S_B = 0, d.h. Q_Diff/t = 0. Die Kenngröße S_B wird gemäß 3 einerseits den Modulen 12 und 23, andererseits einem weiteren Modul 41 zugeführt, wobei zu beachten ist, daß bei jeder Volladung ein neuer Wert für I_S erscheint und der Integrator 39 durch den Impulsgenerator 38 bei jeder Volladung auf Null zurückgesetzt wird.
Im Modul 30 kann schließlich auch eine Anpassung des normierten Gasungsstroms I_Go an die tatsächlichen Verhältnisse vorgenommen werden. Hierzu wird z.B. davon ausgegangen, daß am Schluß der für die Erkennung des Volladezustands gewählten Wartezeit von z.B. 5 h nur noch ein Restladestrom fließt, der voll für die Gasung verantwortlich ist. Für diesen Fall ist daher der Batteriestrom I gleich dem Gasungsstrom I_G, so daß aus I, der dabei gemessenen Batteriespannung U und der Batterietemperatur T mittels der in 2 im Operator 24 angegebenen Formel für I_G der normierte Gasungsstrom I_Go berechnet werden kann, was z.B. in 3 in einem numerischen, an den Filterkreis 31 angeschlossenen Operator 42 erfolgt. Der auf diese Weise erhaltenen Wert für I_Go wird über eine elektrische Leitung 43 dem Modul 24 zugeführt, um in diesem den bei der letzten Volladung ermittelten Wert von I_Go zu ersetzen. Dabei kann in die Leitung 43 nach ein elektronischer Baustein 44 in Form eines Tiefpaßfilters oder dgl. geschaltet sein, der zu große Schwankungen oder Absolutwerte von I_Go vermeidet bzw. begrenzt, die aufgrund der besonders kleinen Ströme im Volladezustand und der daraus resultierenden großen Meßfehler auftreten können.
Im übrigen kann vorgesehen sein, einen Volladezustand bereits dann anzunehmen, wenn die Batterie z. B. erst auf 95 % oder irgendeinen anderen Wert aufgeladen ist, da eine 100%ige Volladung je nach der Schaltungsanordnung, in der die Batterie 1 (1) angewendet wird, unter Umständen nie oder zu selten erreicht wird. Je nach Fall sind dann im Filterkreis 31 andere Bedingungen für das Erkennen eines Volladezustands festzulegen bzw. an seinem Ausgang Ladungswerte anzugeben, die dem noch nicht voll aufgeladenen Zustand der Batterie Rechnung tragen und daher z.B. einem Wert Q_B = 0,05 C_N oder dgl. entsprechen.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, auch die erste Kennlinie 14 von Zeit zu Zeit an die u. U. veränderten Verhältnisse der Batterie anzupassen. Hierzu dient das Modul 41, das je einen Eingang aufweist, dem die vom Modul 10 abgegebenen Q_B-Werte und die vom Modul 13 abgegebenen U_R-Werte zugeführt werden, und der einen dritten Eingang zur Aufnahme der S_B-Werte aufweist. Dabei ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß das Modul 41 mittels eines Filterkreises 45 nur dann aktiviert wird, wenn die Kenngröße S_B kleiner als ein vorgewählter Wert, z. B, kleiner als 10 % . der gemessenen entnommenen Ladung Q_B ist. Für diesen Fall wird angenommen, daß die Meßwerte für die gemessene entnommene Ladung Q_B den Ladezustand vergleichsweise gut beschreiben. Anstelle der Kenngröße S_B kann auch irgendeine andere Kenngröße zur Beschreibung der Ungenauigkeit der gemessenen Ladung Q_B verwendet werden.
Das Modul 41 enthält einen Speicher/Schieberegister-Baustein 46, der z.B. jeweils sechs Wertepaare Q_B/U_R aufnehmen kann. Dabei muß einerseits die Kenngröße S_B die gestellte Bedingung (z. B. < 10 % ) erfüllen, andererseits müssen die oben erläuterten, für die Ermittlung von U_R maßgeblichen Bedingungen erfüllt sein. Wird mit dem obigen Beispiel angenommen, daß einmal pro Nacht ein Wert für U_R ermittelt wird, kann daher jede Nacht auch ein Wertepaar aus diesem U_R und dem zugehörigen, gemessenen Q_B gebildet und in den Baustein 46 eingegeben werden. Dabei wird der Baustein 46 außerdem so aufgebaut, daß beim Eingeben eines neuen Wertepaars Q_B/U_R das jeweils älteste Wertepaar aus dem Schieberegister entfernt wird. Allerdings bleibt das Modul 41 im beschriebenen Ausführungsbeispiel nur so viele, Nächte nach einer Volladung aktiv, wie z.B. S_B < 0,1 Q_B ist.
Vor dem Eintreffen des ersten Wertepaars Q_B/U_R sind im Baustein 46 beispielsweise nur diejenigen zur Festlegung der ersten Kennlinie 14 maßgeblichen Wertepaare gespeichert. die sich bei Volladung auf die Nennkapazität C_N bzw. nach Entnahme der vollen Nennkapazität ergeben, d.h. die die maximale bzw. minimale Ruhespannung enthalten. Aus diesen Wertepaaren wird eine Gerade berechnet. Werden neue Wertepaare Q_B/U_R in den Baustein 46 übernommen, wird diese Gerade in einer Berechnungseinheit 47 anhand der insgesamt in Baustein 46 befindlichen Wertepaare neu berechnet, bis schließlich eine nur aus Wertepaaren Q_B/U_R gebildete, d.h. nach Art einer Regressionsgeraden ermittelte Gerade vorliegt. Aus dieser Geraden werden in der Berechnungseinheit 47 z.B. die Steigung der Geraden und das Wertepaar für die Ruhespannung und die zugehörige Ladung bei Entladeschluß berechnet, um mit diesen die Kennlinie 14 ständig nachzuführen. Das hat dann zur Folge, daß die Werte für die aus der Ruhespannung U_R abgeleitete entnommene Ladung Q_R letztlich einer Kennlinie 14 entnommen werden, die mit Hilfe der gemessenen Ladungen Q_B unter der Voraussetzung ermittelt wurde, daß diese Werte eine hohe Genauigkeit besitzen. Eine derartige Nachführung der Kennlinie 14 ist allerdings nur vergleichsweise selten, d.h. zu Zeitpunkten möglich, zu denen die vorgewählten Bedingungen (Filterkreis 16) vorliegen. Zwischen diesen Zeitpunkten bleibt die erste Kennlinie 14 unverändert. In Zeiten mit vielen, in kurzen Abständen erfolgenden Volladungen ist dagegen davon auszugehen, daß die Kennlinie 14 vergleichsweise genau den tatsächlichen Verhältnissen entspricht.
Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Regressionsanalyse für die Kennlinie 14 besteht darin, daß durch sie Alterungseffekte der Batterie 1 berücksichtigt werden können. Bei einem Bleiakkumulator beispielsweise hat die Bildung von Bleisulfatkristallen eine ineversible Reduzierung der für elektrische Umsätze zur Verfügung stehenden Ionen und eine Reduzierung der Kapazität zur Folge. Die zugehörige erste Kennlinie 14 verläuft dann weniger steil. In der Berechnungseinheit 47 kann aus der veränderten Steigung und dem für den Entladeschluß berechneten Wertepaar Q_B/U_R die neue, aufgrund der Alterung maximal noch erreichbare Kapazität errechnet werden. Erfindungsgemäß wird diese veränderte Nennkapazität ständig berechnet und an einem Ausgang der Berechnungseinheit 47 als aktuelle Nennkapazität C_a ausgegeben. Vorzugsweise wird die Kapazität C_a dem Modul 23 zugeführt und in diesem anstelle der ursprünglich vorhandenen Nennkapazität C_N zur Berechnung des Ladezustands verwendet. In der Berechnungseinheit 47 wird schließlich auch eine Standardabweichung für diejenigen Werte der gemessenen entnommenen Ladungen Q_B ermittelt, die zur Berechnung der Regressionsgeraden verwendet werden. Diese Standardabweichung wird in Form einer Kenngröße S_R, die ein Maß für die Ungenauigkeit der Ladungen Q_B in der Regressionsgeraden ist, dem Modul 12 zugeführt und in diesem zur Korrektur der Kenngröße S_B verwendet. Analog zur Korrektur der gemessenen Ladung Q_B handelt es sich bei der Kenngröße S_B um eine quasikonstante oder in kurzen Zeitabständen erhaltene Größe. Dagegen wird die Kenngröße S_R immer nur dann ausgegeben, wenn einerseits auch ein neuer Wert für Q_R ausgegeben wird, d.h. z. B. einmal pro Nacht, und wenn andererseits die gewählten Bedingungen für die Kenngröße S_B erfüllt sind.
Die Korrektur im Modul 12 erfolgt dadurch, daß in einer ersten Subtrahierstufe 48 die Differenz aus S_B und S_R gebildet und diese Differenz in einen elektronischen Speicher 49 eingelesen wird, während in einer zweiten Subtrahierstufe 50 die Differenz aus S_B und dem gespeicherten, wie Q_R z.B. nur einmal pro Nacht veränderten Wert von S_R gebildet wird. Die zuletzt genannte Differenz wird an einem Ausgang 51 des Moduls 12 als korrigierte Kenngröße S_U ausgegeben und dem Modul 23 zugeführt. Immer wenn Q_B mit einem neuen Wert von Q_R verglichen wird, passiert dasselbe mit S_B und S_R. Daher läßt sich die korrigierte Kenngröße S_U wie die korrigierte Ladung Q_U als eine sägezahnartige Kurve beschreiben, die beim Erscheinen eines neuen Wertes für Q_R auf die Größe von S_R zurückgesetzt wird und bis zur Bildung des nächsten Wertes von Q_R mit der Zeit ansteigt. Zu berücksichtigen ist dabei jedoch, daß sich der Wert von S_R nur ändern kann, solange S_B den gestellten Bedingungen genügt. Sind diese Bedingungen bei einem Vergleich von Q$ mit Q_R nicht erfüllt, wird weiterhin der zuletzt erhaltene S_R-Wert verwendet.
Die Berechnung des Ladezustands L im Modul 23 erfolgt in Abhängigkeit davon, welche der Größen Q_B, Q_U, S_B, S_U, C_N und C_a im Einzelfall verwendet werden. Im einfachsten Fall wird, wie oben erläutert, L aus C_N und Q_U berechnet (2). Dabei kann alternativ anstatt C_N der Wert C_a verwendet werden (3), so daß dann
gilt.
Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit besteht darin, den Ladezustand nach der Formel
zu berechnen, wobei
gilt.
Hierdurch wird ein mit den Kenngrößen S_B und S_U gewichteter Mittelwert aus der gemessenen entnommenen Ladung Q_B und der korrigierten entnommenen Ladung Q_U verwendet. Dadurch wird zur Bildung von Q_BU überwiegend immer derjenige der beiden Werte von Q_B bzw. Q_U verwendet, der vermutlich der genauere ist. Ist z. B. S_B kurz vor einer Volladung wegen eines großen Zeitabstands zur vorherigen Volladung sehr groß, geht überwiegend die korrigierte Ladung Q_U in die Rechnung ein, da für diesen Fall die gemessene entnommene Ladung Q_B sehr ungenau ist. Umgekehrt ist vermutlich kurz nach einer Volladung Q_B sehr genau, solange S_B ausreichend klein ist, so daß in diesem Fall wegen der kleinen Kenngröße S_B die gemessene entnommene Ladung Q_B stärker in die Rechnung eingeht. Im Idealfall Q_B = Q_U schließlich wäre Q_BU = Q_B = Q_U. Durch die Mittelwertbildung mit Q_BU soll somit erreicht werden, daß vorwiegend der zur irgendeinem Zeitpunkt glaubwürdigere der beiden Werte von Q_B und Q_U die Berechnung von L bestimmt. Daher wird in Fällen, in denen die Batterie in kurzen Zeitabständen voll aufgeladen wird, überwiegend Q_B, dagegen bei großen Abständen zwischen zwei Volladungen überwiegend Q_B in die Berechnung von L eingehen.
Dennoch werden durch dieses Mittelungsverfahren vorzugsweise immer beide Größen als gegenseitiges Korrektiv berücksichtigt. Das zeigt ihre Auswirkungen für die Bestimmung des Ladezustands besonders in mittleren Bereichen, wenn beide Größen etwa gleich gut zur Bestimmung des Ladezustands geeignet sind.
Schließlich wird vorzugsweise mit einem weiteren Modul 52 berücksichtigt, daß bei großen Entladeströmen, die z.B. größer als der 10-stündige Entladestrom I₁₀ sind, aufgrund der begrenzten Diffusionsgeschwindigkeit in der Batterie weniger Ladung entnommen werden kann, als der Nennkapazität C_N bzw. C_a entspricht. Um eine ungewünschte Tiefentladung zu vermeiden, wird der Modul 52 daher mit einem Filterkreis 53 versehen, der überprüft, ob der Entladestrom gleich oder größer als der 10-stündige Entladestrom ist. Trifft dies zu, wird in einem dem Filterkreis 53 nachgeschalteten numerischen Operator 54 ein Mittelwert I_m des Batteriestroms I über z.B. 10 bis 15 min berechnet, und mit diesem Mittelwert I_m wird aus einer dritten Kennlinie 55 ein zwischen 0 und 1 liegender Korrekturfaktor K_D bestimmt, der dem Modul 16 zugeführt und in diesem mit C_n bzw. C_a multipliziert wird. Die reduzierte Kapazität gibt dann die beim aktuellen hohen Batteriestrom I_m reduzierte entnehmbare Kapazität, L dagegen den unter diesen Bedingungen errechneten Ladezustand an. Zusätzlich zum Batteriestrom I kann bei Bedarf auch die Temperatur T zur Ermittlung des Korrekturfaktors K_D benutzt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Zahlreiche Elemente und Verfahrensschritte können auch anders als in der beschriebenen Weise ausgeführt werden. Insbesondere kann die Erfindung zur Bestimmung des Ladezustands von anderen Batterien als Bleiakkumulatoren verwendet werden. Die zur Ladezustandsberechnung benutzten Modul können einzelne Digital-Logik-Bausteine enthalten oder aber als Mikroprozessoren ausgebildet sein, die die beschriebenen Funktionen nach einem fest eingegebenen Programm realisieren. Entsprechendes gilt für die Kennlinien 14, 47 und 55, die durch Mikroprozessoren berechnet und aktualisiert und nach Art von Tabellen in geeigneten Speichern abgelegt sein können. Weiter ist es möglich, andere als von den Filterkreisen 16, 55 und 53 zu erkennende Bedingungen festzulegen, die auch von Baterie zu Batterie unterschiedlich sein können. Außerdem könnten die Kenngrößen S_B, S_R und/oder S_U auch als Schaltgrößen in dem Sinne verwendet werden, daß sie den Modul 23 dazu veranlassen, den Ladezustand in Abhängigkeit davon, ob sie einen vorgewähltem Schwellwert über- oder unterschreiten, nur aus einer vergewählten der beiden Ladungen Q_B oder Q_U zu bestimmen.
Die im Modul 13 durchgeführte Ermittlung der Ruhespannung U_R wird aufgrund der in den Filterkreis 16 eingegebenen Kriterien immer dann gemacht, wenn die vorgewählten Bedingungen von einem Entladevorgang her erreicht werden. Erfindungsgemäß könnte die Ruhespannung aber auch während eines Aufladevorgangs der Batterie ermittelt werden, in welchem Fall die genannten Bedingungen für den Bateriestrom und die Wartezeiten entsprechend geändert werden müßten. Außerdem müßte anstatt der in 2 und 3 dargestellten Kennlinie 15 eine entsprechend geänderte Kennlinie vorgegeben werden, weil die Ruhespannung in diesem Fall kleiner als die jeweilige Batteriespannung wäre. Weiterhin ist klar, daß als charakteristische Größe für den Ladezustand auch die jeweils noch in der Batterie vorhandene Ladung anstelle der jeweils bereits entnommenen Ladung verwendet werden könnte, in welchem Fall die verschiedenen Größen entsprechend umgerechnet werden müßten.
Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können. Insbesondere könnte die anhand der 3 beschriebene Verfahrensweise auch ausschließlich zur Ermittlung der bei einer Batterie aufgrund von Alterungseffekten maximal noch verfügbaren Kapazität C_a benutzt werden. Da das Modul 41 die erste Kennlinie 14 beim normalen Betrieb der Batterie aus Wertepaaren von U_R und Q_B selbst erstellt, könnte es zur Abschätzung von C_a auch dann verwendet werden, wenn die ursprüngliche oder momentan noch vorhandene Kapazität unbekannt ist. Eine solche Vorgehensweise kann z. B. bei der Durchführung von Batteriewechseln bei einem Kraftfahrzeug zweckmäßig sein.

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands einer an wenigstens einen Verbraucher (2) und/oder wenigstens ein Ladegerät (3) angeschlossenen Batterie (1) durch Messung des Batteriestroms (I) und Ermittlung einer gemessenen entnommenen Ladung (Q_B) der Batterie (1) aus dem zeitlichen Verlauf dieses Stroms (I), wobei aus unter vorgewählten Bedingungen gemessenen Batteriespannungen (U) und -strömen (I) Ruhespannungen (U_R) ermittelt werden, aus einer ersten Kennlinie (14), die eine für die Batterie (1) charakteristische Korrelation zwischen ihrem Ladezustand und ihrer Ruhespannung (U_R) angibt, zu diesen Ruhespannungen (U_R) gehörige Ladungswerte (Q_R) entnommen werden und aus der gemessenen entnommenen Ladung (Q_B) unter Berücksichtigung dieser Ladungswerte (Q_R) eine korrigierte entnommene Ladung (Q_U) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhespannung (U_R) unter Berücksichtigung einer zweiten Kennlinie (15) ermittelt wird, die bei den vorgewählten Bedingungen angibt, um wieviel die Batteriespannung (U) bei irgendeinem Batteriestrom (I) von der Ruhespannung (U_R) abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den vorgewählten Bedingungen eine vorgewählte Mindestentladung der Batterie und ein Entladestrom gehören, der kleiner als ein Strom ist, der die Batterie in 50 h bis zur Entladeschluß-Spannung entlädt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kennlinie über eine Korrelation zwischen Säuredichte und Ruhespannung (U_R) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene entnommene Ladung (Q_B) unter Berücksichtigung von Gasungsverlusten (I_G) ermittelt wird.
V erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene entnommene Ladung (Q$) um einen Kompensationsstrom (I_K) korrigiert wird, der Ungenauigkeiten beim Messen des Batteriestroms (I) und/oder bei der Ermittlung der Gasungsverluste (I_G) berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kennlinie (14) dadurch an sich ändernde Verhältnisse angepaßt wird, daß aus der gemessenen entnommenen Ladung (Q_B) und einer zugehörigen gemessenen Ruhespannung (U_R) Wertepaare gebildet werden und die Kennlinie (14) aus diesen Wertepaaren wiederholt neu berechnet wird, wobei zur Berechnung der ersten Kennlinie (14) nur gemessene entnommene Ladungen (Q_B) verwendet werden, deren Ungenauigkeit kleiner als ein vorgewählter Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) von Zeit zu Zeit voll geladen, beim Erreichen der Volladung eine Differenzladung (Q_Diff) aus der momentanen Ladung (Q_B) und einer für den Volladezustand erwarteten Ladung gebildet und der Kompensationsstrom (I_K) aus dem Quotienten aus dieser Differenzladung (Q_D _i _ff) und der seit der letzten Volladung vergangenen Zeit (t) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung des Kompensationsstroms (I_K) anstelle des Quotienten ein Mittelwert von wenigstens zwei nach Volladezyklen erhaltenen Quotienten verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Standardabweichung (I_s) des Mittelwertes von den wenigstens zwei Quotienten gebildet und daraus eine erste Kenngröße (S_B) für die Ungenauigkeit der momentanen Ladung (Q_B) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kenngröße (S_R), die einer Standardabweichung der zur Berechnung der Kennlinie (14) verwendeten Ladungen (Q_B) entspricht, ermittelt und zur Bildung einer korrigierten Kenngröße (S_U) aus der ersten Kenngröße (S_B) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet; daß aus der gemessenen entnommenen Ladung (Q_B) und der korrigierten entnommenen Ladung (Q_U) eine gemittelte Ladung (Q_BU) bestimmt wird, wobei die erste Kenngröße (S_B) als Wichtungsfaktor für die korrigierte entnommene Ladung (Q_U) und die korrigierte Kenngröße (S_U) als Wichtungsfaktor für die gemessene entnommene Ladung (Q_B) verwendet und der Ladezustand aus der gemittelten Ladung (Q_BU) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladezustand aus dem Quotienten, aus der Differenz aus Nennkapazität (C_N) und gemittelter Ladung (Q_BU) und der Nennkapazität (C_N) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Nennkapazität (C_a) aus der angepaßten ersten Kennlinie (14) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nennkapazität (C_N) und die aktuelle Nennkapazität (C_a) bei hohen Entladeströmen mit einem Wert (K_D) korrigiert werden, der die bei Entladeströmen, die größer als der 10-stündige Entladestrom (I₁₀) sind, begrenzte Diffusionsgeschwindigkeit der Batterie berücksichtigt.
Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Kapazität (C_a) einer an wenigstens einen Verbraucher (2) und/oder wenigstens ein Ladegerät (3) angeschlossenen Batterie (1) unter Anwendung einer Kennlinie (14), die eine für die Batterie (1) charakteristische Korrelation zwischen ihrem Ladezustand und ihrer Ruhespannung (U_R) angibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie (14) dadurch an sich ändernde Verhältnisse angepaßt wird, daß nach einer wenigstens 10 %igen Entladung bezüglich der Nennkapazität (C_N) oder der aktuellen Nennkapazität (C_a) aus der gemessenen entnommenen Ladung (Q_B) und der ermittelten Ruhespannung (U_R) der Batterie (1) mehrere Wertepaare gebildet werden und die Kennlinie (14) aus diesen mehreren Wertepaaren wiederholt neu berechnet wird, wobei zur Berechnung der Kennlinie (14) nur gemessene entnommene Ladungen (Q_B) verwendet werden, deren Ungenauigkeiten kleiner als ein vorgewählter Wert sind.
Vorrichtung zur Bestimmung des Ladezustands einer an wenigstens einen Verbraucher (2) und/oder wenigstens ein Ladegerät (3) angeschlossenen Batterie mit Mitteln zur Messung des Batteriestroms (I), Mitteln (10) zur Ermittlung einer gemessenen entnomme nen Ladung (Q_B) der Baterrie (1) aus dem zeitlichen Verlauf dieses Stroms (I), Mitteln (17) zur Ermittlung von Ruhespannungen (U_R) aus unter vorgewählten Bedingungen gemessenen Batteriespannungen (U) und -strömen (I), Mitteln (14) zur Entnahme von zu diesen Ruhespannungen (U_R) gehörigen Ladungswerten (Q_R) aus einer ersten Kennlinie (14), die eine für die Batterie (I) charakteristische Korrelation zwischen ihrem Ladezustand und ihrer Ruhespannung (U_R) angibt, und Mitteln (12) zur Bestimmung einer korrigierten entnommenen Ladung (Q_U) aus der gemessenen entnommenen Ladung (Q_a) unter Berücksichtigung dieser Ladungswerte (Q_R), dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (15) zur Bestimmung der Ruhespannung (U_R) unter Berücksichtigung einer zweiten Kennlinie (15) vorgesehen sind, die bei den vorgewählten Bedingungen angibt, um wieviel die Batteriespannung (U) bei irgendeinem Batteriestrom (I) von der Ruhespannung (U_R) abweicht.
Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Kapazität (C_a) einer an wenigstens einen Verbraucher (2) und/oder wenigstens ein Ladegerät (3) angeschlossenen Batterie (1) unter Anwendung einer Kennlinie (14), die eine für die Batterie (1) charakteristische Korrelation zwischen ihrem Ladezustand und ihrer Ruhespannung (U_R) angibt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (41) zur Anpassung der Kennlinie (14) an sich ändernde Verhältnisse derart vorgesehen sind, daß nach einer wenigstens 10 %igen Entladung bezüglich der Nennkapazität (C_N) oder der aktuellen Kapazität (C_a) aus der gemessenen entnommenen Ladung (Q_B) und der ermittelten Ruhespannung (U_R) der Batterie (1) mehrere Wertepaare gebildet werden und die Kennlinie (14) aus diesen mehreren Wertepaaren wiederholt neu berechnet wird, wobei zur Berechnung der Kennlinie (14) nur gemessene entnommene Ladungen (Q_B) verwendet werden , deren Ungenauigkeiten kleiner als ein vorgewählter Wert sind.