DE69730677T2

DE69730677T2 - Verfahren zum Feststellen des aktuellen Zustands des Ladestromes einer elektrischen Energiespeicheranordnung

Info

Publication number: DE69730677T2
Application number: DE69730677T
Authority: DE
Inventors: Maurizio Cisternino; Massimo Venturi
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: EP0849605A1; DE69730677D1; ITTO961041A1; EP0849605B1; ES2225928T3; IT1289764B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des momentanen Ladezustandes einer Speichereinheit für elektrische Energie.
Die Erfindung wird vorteilhaft, jedoch nicht ausschließlich auf die Bestimmung des Ladezustandes einer Speichereinheit für elektrische Energie angewandt, die durch die Reihenschaltung mehrerer Batterien gebildet ist und an Elektro- oder Hybridfahrzeugen verwendet wird, auf die die folgende Abhandlung ausdrücklich Bezug nimmt, ohne dabei an Allgemeingültigkeit zu verlieren. Ferner verweist die folgende Abhandlung insofern auf die oben erwähnte Speichereinheit für elektrische Energie durch Verwendung des Gattungsbegriffs "Batterie", dass mehrere in Reihe geschaltete Batterien zu einer einzigen Batterie äquivalent sind, deren Ausgangsspannung gleich der Summe der Ausgangsspannungen aller oben erwähnten einzelnen Batterien ist.
Es sind Verfahren zum Bestimmen des Ladezustandes einer Batterie bekannt, die auf der Messung eines mit dem Ladezustand zusammenhängenden Parameters basieren; ein solches Verfahren ist z. B. in EP 0 637 754 A offenbart.
Einer der Parameter, der viel verwendet wird, um den Ladezustand einer Batterie zu bestimmen, ist der momentane Innenwiderstand der Batterie, dessen Wert sowohl durch die Dichte des Elektrolyten als auch die Innentemperatur sowie durch das Alter der Batterie und den Typ von vorhandenen Elektroden stark beeinflusst wird.
Dieses Verfahren basiert im Wesentlichen auf dem Bestimmen von Momentanwerten der Spannung und des Stroms, die von der Batterie geliefert werden, anhand derer dann eine Berechnung des Momentanwertes des Innenwiderstandes der Batterie durchgeführt wird, der optional weiterverarbeitet wird, um den mit den oben erwähnten Parametern verbundenen Auswirkungen Rechnung zu tragen. Das in dieser Weise erhaltene Ergebnis ist deshalb durch die dynamischen Nutzungsbedingungen der Batterie stark beeinflusst und schwankt je nach von dem Motorfahrzeug verlangten Leistungen, wodurch veränderliche und widersprüchliche Angaben verursacht werden, die den Fahren desorientieren, der dann dazu neigt, solche Angaben zu ignorieren.
Zur Beseitigung dieses Nachteils sind Verfahren zum Bestimmen des Ladezustandes einer Batterie vorgeschlagen worden, die auf mathematischen Modellen der Entladung einer Konstantstrombatterie basieren.
Diese Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, dass sie Angaben des La dezustandes der Batterie liefern, die insofern nicht sehr zuverlässig sind, dass die Verfahren mathematische Modelle verwenden, die dem dynamischen Verhalten der Batterie selbst keine Rechnung tragen und deshalb ungenau und manchmal unzuverlässig sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das zuverlässige Angaben über den Ladezustand einer Speichereinheit für elektrische Energie, die in einer einfachen und wirtschaftlichen Weise geliefert werden, ermöglicht.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen des momentanen Ladezustandes einer Speichereinheit für elektrische Energie geschaffen, das in Kombination die folgenden Phasen umfasst:

– Erfassen mehrerer Spannungs-/Stromwert-Paare, wovon jedes einen momentanen Wert der von der Speichereinheit erzeugten Spannung sowie einen entsprechenden momentanen Wert des von der Speichereinheit gelieferten Stroms umfasst;
– Bestimmen einer Kurve, die die Paare von Spannungs-/Stromwerten interpoliert, wobei die Interpolationskurve eine momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs der Speichereinheit definiert;
– Unterteilen eines Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie der Speichereinheit in mehrere Referenzfenster, wovon jedes einem entsprechenden Referenz-Ladezustand der Speichereinheit zugeordnet ist;
– Zuordnen der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs zu dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie;
– Identifizieren eines bestimmten Referenzfensters, das die momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs enthält, unter den Referenzfenstern;
– Bestimmen eines bestimmten Referenz-Ladezustands, der dem identifizierten bestimmten Referenzfenster zugeordnet ist, unter den Referenz-Ladezuständen; und
– Bestimmen des momentanen Ladezustandes der Speichereinheit auf der Grundlage des bestimmten Referenz-Ladezustandes.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des momentanen Ladezustandes einer Speichereinheit für elektrische Energie, die in Kombination umfasst:
– Mittel zum Erfassen mehrerer Paare von Spannungs-/Strom-Werten, wovon jedes einen momentanen Wert der von der Speichereinheit erzeugten Spannung und einen entsprechenden momentanen Wert des von der Spei chereinheit gelieferten Stroms umfasst;

– Mittel zum Berechnen einer Kurve, die die momentanen Spannungs- und Stromwerte interpoliert, wobei die Interpolationskurve eine momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs der Speichereinheit definiert;
– Mittel zum Speichern mehrerer Referenzfenster, die einen Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie unterteilen und jeweils einem entsprechenden Referenz-Ladezustand zugeordnet sind;
– Mittel zum Zuordnen der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs zu dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie;
– Mittel zum Identifizieren eines bestimmten Referenzfensters unter den Referenzfenstern, das die Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs enthält;
– Mittel zum Bewerten eines bestimmten Referenz-Ladezustandes der Speichereinheit, der dem identifizierten bestimmten Referenzfenster zugeordnet ist; und
– Mittel zum Bestimmen des momentanen Ladezustandes auf der Grundlage des bestimmten Referenz-Ladezustandes.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nun zwei bevorzugte Ausführungsformen, ausschließlich anhand eines nicht erschöpfenden Beispiels und unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, beschrieben, worin:
die 1 und 2 Stromlaufpläne von Ersatzschaltungen einer Batterie sind;
3 ein Diagramm des Verlaufs von Widerständen einer Batterie in Abhängigkeit von dem Ladezustand der Batterie ist;
die 4 und 5 Spannungs-/Strom-Kennlinien der Batterie sind; und
die 6–9 Ablaufpläne sind, die sich auf die zwei Ausführungsformen des Verfahrens, auf das sich die Erfindung bezieht, beziehen.
Um das erfindungsgemäße Verfahren zu beschreiben, ist es notwendig, zuallererst das elektrische Ersatzmodell einer Batterie kurz zu erläutern, um genau zu bestimmen, welche die wirklichen Betriebsabläufe der Batterie als Reaktion auf die verschiedenen Belastungen sind.
1 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Batterie, das sich zum Beschreiben des Verhaltens der Batterie während typischer Entlade- und Ladezyklen von Elektrofahrzeugen, bei denen das Phänomen auftritt, dass sie sich langsam mit Zeitkonstanten in der Größenordnung von etwa zehn Sekunden verändern, eignet.
Der Stromlaufplan von 1, der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist, umfasst einen idealen Spannungsgenerator 2, einen ersten Widerstand 3, der mit dem Spannungsgenerator 2 in Reihe geschaltet ist, und eine Impedanz 4, die ebenfalls mit dem Spannungsgenerator 2 in Reihe geschaltet ist und ihrerseits aus einem Widerstand 5 und einem dazu parallel geschalteten Kondensator 6 besteht.
Die elektrischen Komponenten der Schaltung 1 ermöglichen das Modellieren der verschiedenen elektrochemischen Phänomene, die in einer Batterie stattfinden. Insbesondere hängt der Wert der durch den Spannungsgenerator 2 erzeugten elektromotorischen Kraft E mit der Dichte des Elektrolyten im Inneren der Batterie zusammen, während der Widerstand R_Ω des ersten Widerstands 3 mit dem Widerstand der Batteriezuleitungen zusammenhängt und der Widerstand R_d und die Kapazität C_d des zweiten Widerstands 5 und des Kondensators 6 mit dem Phänomen der Diffusion der Ionen des Elektrolyten und insbesondere den Verzögerungen bei der Ausbreitung solcher Ionen vom Inneren der Batterie in Richtung der Elektroden der Batterie zusammenhängen.
Ferner sind den Widerstandswert R_Ω des ersten Widerstands 3 und der Widerstandswert R_d des zweiten Widerstands 5, da sie Modelle elektrochemischer Phänomene der Batterie sind, auch Funktionen eines Parameters ρ, der als Begriff "Dod – Depth of discharge" (Entladungstiefe) der Batterie bekannt ist, dessen Wert für den Ladezustand der Batterie kennzeichnend ist; insbesondere kann der Parameter ρ als irgendein Wert zwischen 0, der die für eine vollständig aufgeladene Batterie kennzeichnend ist, und 80%, die für eine vollständig entladene Batterie kennzeichnend sind, angenommen werden.
Ein Modell der Batterie, das zu dem in 1 gezeigten Modell völlig gleichwertig ist, ist in 2 gezeigt.
2 zeigt einen mit 1' bezeichneten Stromlaufplan, der zur Schaltung 1 von 1 äquivalent ist und dieser im Wesentlichen völlig gleicht. Der einzige Unterschied besteht darin, dass das Phänomen der Verzögerung der Ausbreitung der Ionen des Elektrolyten vom Inneren der Batterie in Richtung der Elektroden der Batterie lediglich mittels des zweiten Widerstands 5 mit dem Widerstandswert R_d modelliert ist, an dem der Momentanwert des Spannungsabfalls ΔV_d nicht zum Momentanwert I des von dem Spannungsgenerator 2 gelieferten Stroms, sondern stattdessen zum Mittelwert I_m jenes Stroms proportional ist, während der Momentanwert des Spannungsabfalls ΔV_Ω am Widerstand 3 zum Momentanwert I des von dem Spannungsgenerator 2 gelieferten Stroms proportional bleibt.
Genauer ergibt sich nach diesem Modell: ΔVd = Rd·Im ΔVΩ = RΩ·I
Somit beträgt der Wert der Spannung bei Last zwischen den Batterieanschlüssen: V(t) = E – Rd·Im – RΩ·I, 1)wobei der Ausdruck ΔV_Ω den durch die Leiter der Batterie bedingten Spannungsabfall repräsentiert, während der Ausdruck ΔV_d die Diffusionsspannung oder einen Ausdruck, der danach strebt, die durch Stromspitzen bedingten plötzlichen Schwankungen der Ausgangsspannung zu dämpfen, repräsentiert.
Insbesondere ermöglicht die Gleichung 1) das Hervorheben der Tatsache, dass der Wert der Spannung unter Last zwischen den Batterieanschlüssen nicht nur vom Momentanwert des gelieferten Stroms, sondern auch von seinem Mittelwert abhängt, wobei auf dieser Beobachtung das Prinzip der Erfindung in der Weise, die weiter unten näher beschrieben wird, basiert.
Beispielsweise zeigt 3 einen Graphen des Verlaufs des Widerstandswertes R_Ω des ersten Widerstandes 3 und de Widerstandswertes R_d des zweiten Widerstands 5 als Funktion der Entladungstiefe ρ der Batterie für den Fall einer Bleibatterie; 3 zeigt außerdem den Verlauf des Gesamtwiderstandes R_tot der Batterie als Funktion der Entladungstiefe ρ der Batterie.
Wie in 3 zu sehen ist, verläuft der Gesamtwiderstand R_tot der Batterie nicht linear, sondern weist einen anfänglichen abfallenden Abschnitt für Werte von ρ zwischen 0 und einschließlich 30%, einen im Wesentlichen konstanten Zwischenabschnitt für Werte von ρ zwischen 30% und einschließlich 50% und einen ansteigenden Endabschnitt für Werte von ρ zwischen 50% und einschließlich 100% auf.
Die Verläufe der Widerstände von 3 sind auch für Werte von ρ, die 80% übersteigen, aufgezeichnet, obwohl solche Werte einem Zustand entsprechen, der den Gebrauch der Batterie verbietet, wie weiter unten näher beschrieben wird.
4 zeigt einen Graphen, in dem zwei mit den Buchstaben A und B bezeichnete Spannungs-/Strom-Kennlinien der Batterie aufgezeichnet sind, die vom Batteriehersteller geliefert werden und sich jeweils auf einen bestimmten Ladezustand der Batterie beziehen.
Genauer zeigen die Spannungs-/Strom-Kennlinien A und B, die jeweils als Verlauf der von der Batterie erzeugten Spannung als Funktion des von ihr im Zuge des Betriebs des Fahrzeugs gelieferten Stroms definiert sind, den herkömmlichen, monoton abfallenden Verlauf, wenn der von ihr gelieferte Strom ansteigt, und beziehen sich auf Werte ρ der Batterieentladungstiefe, die 60% bzw. 80% entsprechen.
Im Einzelnen unterteilen die Spannungs-/Strom-Kennlinien A und B den Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien in drei Referenzfenster, wovon jedes einem Ladezustand der Batterie zugeordnet ist und für den Gebrauch der Batterie eine bestimmte Bedeutung besitzt.

– der Bereich oberhalb der Kennlinie A (ρ kleiner als 60%) definiert den "Betriebsbereich" der Batterie, in dem die in jenem Bereich enthaltenen Punkte durch Paare von Spannungs-/Strom-Werten der Batterie definiert sind, die für einen ausreichenden Ladezustand der Batterie kennzeichnend sind, d. h., derart sind, dass ein normaler Gebrauch des Fahrzeugs zugelassen ist;
– der zwischen den Kennlinien A und B eingeschlossene Bereich (ρ zwischen 60% und 80% einschließlich der Integrationsgrenzen) definiert den "Reservebereich" der Batterie, in dem die in jenem Bereich enthaltenen Punkte durch Paare von Spannungs-/Strom-Werten der Batterie definiert sind, die für einen reduzierten Ladezustand der Batterie kennzeichnend sind, d. h. derart sind, dass sie gerade ausreichend sind, um das Fahrzeug bis zu einer Nachfüllstation für elektrische Energie zu fahren; und
– der Bereich unterhalb der Kennlinie B (ρ größer als 80%) definiert den "verbotenen" Bereich der Batterie, in dem die in jenem Bereich enthaltenen Punkte durch Paare von Spannungs-/Strom-Werten der Batterie definiert sind, die für einen unzureichenden Ladezustand der Batterie kennzeichnend sind, d. h., derart sind, dass ein weiterer Gebrauch des Fahrzeugs nicht zu empfehlen ist, um die Batterie nicht so stark zu beschädigen, dass eine Reparatur nicht mehr möglich ist.

Die Unterteilung des Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien in 4 in drei Bereiche, die für den Ladezustand der Batterie kennzeichnend sind und die oben hervorgehobene Tatsache, dass die der Batterie gelieferte Spannung unter Last auch vom Mittelwert des von ihr gelieferten Stroms abhängt, ermöglicht nun eine Erläuterung des Prinzips, auf dem die Erfindung basiert.
Tatsächlich basiert die Erfindung auf dem Prinzip des Erfassens mehrerer Spannungs-/Stromwert-Paare der Batterie zu erlangen, wobei jedes Paar einen momentanen Wert der von der Batterie erzeugten Spannung sowie einen entsprechenden momentanen Wert des von der Batterie gelieferten Stroms umfasst; des Bestimmens einer Kurve, die die oben erwähnten Paare von Spannungs-/Stromwerten interpoliert, und des Definierens einer momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs der Speichereinheit; des Unterteilens, wie in 5 gezeigt ist, des Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien in mehrere Referenzfenster, wovon jedes einem entsprechenden Referenz-Ladezustand der Batterie zugeordnet ist; des Aufzeichnens der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs in dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien von 5; des Identifizierens eines bestimmten Referenzfensters, das die momentane Spannungs/Strom-Kennlinie des Betriebs enthält; des Bestimmens eines bestimmten Referenz-Ladezustandes, der dem identifizierten bestimmten Referenzfenster zugeordnet ist; und des Bestimmens des momentanen Ladezustandes der Batterie auf der Grundlage des bestimmten Ladezustandes der Batterie, der dem identifizierten bestimmten Referenzfenster zugeordnet ist.
Genauer bewirkt der Vorgang des Unterteilens des Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien in mehrere Referenzfenster das Aufzeichnen mehrerer Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien der Speichereinheit in dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien, wovon jede einem entsprechenden Referenzwert der Entladungstiefe der Speichereinheit zugeordnet ist.
Des Weiteren begrenzt jedes Paar benachbarter Referenz-Spannungs/Strom-Kennlinien ein entsprechendes der oben erwähnten Referenzfenster, weshalb der Vorgang des Bestimmens eines bestimmten Ladezustandes, der dem bestimmten Referenzfenster, das die momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs enthält, zugeordnet ist, das Bestimmen des Paares von Referenzwerten der Entladungstiefe, das dem Paar von Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien zugeordnet ist, das ein solches bestimmtes Referenzfenster begrenzt, bewirkt, während der Vorgang des Bestimmens des momentanen Ladezustandes der Batterie das Bestimmen eines Entladungstiefenwertes zwischen den oben erwähnten Entladungstiefe-Referenzwerten einschließlich der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs und dieser zugeordnet bewirkt.
Gemäß der Erfindung lauten des Weiteren die Referenzwerte der Entladungstiefe, die verwendet werden, ρ₀ = 0, ρ₁ = 10%, ρ₂ = 20%, ρ₃ = 30%, ρ₄ = 40%, ρ₅ = 50%, ρ₆ = 60%, ρ₇ = 70% und ρ₈ = 80%, wobei die Paare von Spannungs-/Strom-Werten, die zum Bestimmen der momentanen Spannungs/Strom-Kennlinie des Betriebs erforderlich sind, nach einem vorgegebenen Zeitintervall Tc von beispielsweise 1 Sekunde erfasst werden.
Des Weiteren wird die momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs bestimmt, nachdem eine Anzahl von Spannungs-/Stromwert-Paaren, für die die seit Beginn der Vorgänge des Erfassens der Spannungs-/Stromwert-Paare von der Batterie gelieferte Ladungsmenge wenigstens gleich einer vorgegebenen Ladungsmenge wie etwa 2 Ah (Amperestunden) ist, erfasst worden ist, wobei der Wert jener Ladung in herkömmlicher Weise mit Hilfe eines Integrals nach der Zeit des von der Batterie zugeführten Stroms berechnet werden kann.
Um den Wert der Entladungstiefe der Batterie zu erhalten, der das Definieren des Ladezustandes der Batterie ermöglicht, müssen jene Operationen durchgeführt werden, die weiter unten mit Bezug auf die Ablaufdiagrammen aus den 6–8, die sich auf eine erste Ausführungsform des Verfahrens, auf das sich die Erfindung bezieht und durch eine Steuereinheit des Fahrzeugs (nicht gezeigt) herkömmlichen Typs, auf das ausdrücklich Bezug genommen wird, beziehen, beschrieben werden.
Gemäß den Darstellungen in den 6 und 7 wiederholt die Einheit mehrere Male die weiter unten mit Bezug auf die Blöcke 20–22 beschriebenen Operationen, wobei jede der Wiederholungen mit dem Index "i" markiert ist.
Bei jeder Wiederholung i erfasst und speichert die Einheit ein Paar von Spannungs-/Strom-Werten V_i, I_i der Batterie (Block 20).
Die Einheit berechnet und speichert dann die zwischen dem Beginn der Erfassungsoperationen und der momentanen i-ten Wiederholung von der Batterie gelieferte Ladungsmenge Ah_i mit Hilfe der folgenden Gleichung (Block 21):
wobei Ah_i–1 die zwischen dem Beginn der Operationen und der Widerholung i – 1 von der Batterie gelieferte Ladungsmenge ist, I_i der Momentanwert des von der Batterie bei der i-ten Wiederholung gelieferte Strom ist und T_c die Abtastzeit, d. h. das Zeitintervall, das zwischen einer Erfassung und der nächsten verstreicht, ist.
Außerdem ist Gleichung 2) nichts anderes als eine Summierung der zwischen dem Beginn der Erfassungsoperationen und der i-ten Wiederholung von der Batterie gelieferten Ladungsmenge.
Die Einheit vergleicht dann den Wert der bei der i-ten Wiederholung berechneten Ladungsmenge Ah_i mit einem vorgegebenen Schwellenwert Ah₀ (Block 22).
Wenn der berechnete Wert der Ladungsmenge Ah_i kleiner als der oben erwähnte vorgegebene Schwellenwert Ah₀ ist (Ausgang Nein des Blocks 22), dann führt die Einheit die in den Blöcken 20 und 21 beschriebenen Operationen nochmals aus, um ein neues Paar von Spannungs-/Strom-Werten zu erfassen und zu speichern sowie einen neuen Wert der von der Batterie gelieferten Ladungsmenge zu berechnen.
Wenn andererseits der berechnete Wert der Ladungsmenge Ah_i größer als der oben erwähnte vorgegebene Schwellenwert Ah₀ ist (Ausgang Ja des Blocks 22), dann bestimmt und speichert die Einheit eine Kurve V(I), die die oben erwähnten Paare von Spannungs-/Strom-Werten V_i, I_i der Batterie interpoliert, (Block 23); insbesondere repräsentiert diese Interpolationskurve wegen der Art und Weise, in der sie konstruiert worden ist, die momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie V(I) des Betriebs der Batterie.
Insbesondere bestimmt die Einheit die Gleichung einer Geraden, die die oben erwähnten Paare von Spannungs-/Strom-Werten V_i, I_i, interpoliert, mit Hilfe des bekannten Verfahrens der linearen Regression, das auf der Minimierung der Standardabweichung basiert und beispielsweise in "ELEMENTI DI PROBABILITA' E STATISTICA" von Piero Galeotti – Levrotto & Bella 1983, Kapitel XVIII.6, S. 408–409 näher beschrieben ist.
Die Einheit unterteilt dann einen Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien wie etwa jenen von 5 in mehrere Referenzfenster, wovon jedes einem entsprechenden Paar von Referenzwerten ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe der Batterie zugeordnet ist, (Block 24). Jedes Paar von Referenzwerten ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe der Batterie definiert somit den dem entsprechenden Referenzfenster zugeordneten Ladezustand der Batterie.
Genauer ordnet die Einheit, wie oben beschrieben worden ist, zum Unterteilen des Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien in mehrere Referenzfenster jenem Graphen mehrere Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien der Batterie zu, die in 5 mit V₀(I)–V₈(I) bezeichnet und durch eine dünne Linie wiedergegeben sind; des Weiteren werden die Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien V₀(I)–V₈(I) jeweils einem entsprechenden Referenzwert ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe der Batterie zugeordnet und begrenzen an benachbarten Paaren V_i(I), V_i+1(I) ein entsprechendes der oben erwähnten Referenzfenster.
Ferner speichert die Einheit sowohl die Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien V₀(I)–V₈(I) der Batterie als auch die durch sie begrenzten entsprechen den Referenzfenster in dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien der Batterie (Block 24).
Die Einheit ordnet dann die im Block 23 berechnete momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie V(I) des Betriebs dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinien von 5 zu (Block 25); in dieser Figur ist die momentane Spannungs/Strom-Kennlinie V(I) des Betriebs durch eine fette Linie und mit dem Buchstaben C bezeichnet.
An diesem Punkt berechnet die Einheit einen der Spannungs-/Strom-Kennlinie V(I) zugeordneten Betriebswert und mehrere Vergleichswerte, wovon jeder einer entsprechenden Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinie V₀(I)–V₈(I) zugeordnet ist (Block 26).
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, berechnet die Einheit den oben erwähnten, mit A bezeichneten Betriebswert als Integral der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie V(I) des Betriebs zwischen einer vorgegebenen ersten und einer vorgegebenen zweiten Integrationsgrenze (Block 40) und jeden der oben erwähnten, mit A₀–A₈ bezeichneten Vergleichswerte als Integral einer entsprechenden Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinie V₀(I)–V₈(I) zwischen den oben erwähnten vorgegebenen ersten und zweiten Integrationsgrenzen (Block 41).
In dieser Weise sind die oben erwähnten Vergleichswerte A₀–A₈ folglich jeweils dem Wert ρ₀–ρ₈ der Entladungstiefe der entsprechenden Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinie V₀(I)–V₈(I) zugeordnet und definieren eine Folge von geordneten, aufeinander folgenden Werten.
Gemäß dieser Ausführungsform werden ferner die oben erwähnten Integrale zwischen einem Nullstromwert und einem vorgegebenen Stromwert wie etwa 50 A berechnet; insbesondere ist die zweite Integrationsgrenze ein experimentell bestimmter Wert und repräsentiert den Mittelwert des von der Batterie im Zuge einer normalen städtischen Nutzung des Fahrzeugs gelieferten Stroms.
Wie in den 6 und 7 weiter zu erkennen ist, bestimmt dann die Einheit einen ersten und einen zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1, die aufeinander folgen und zwischen denen der im Block 26 berechnete Betriebswert A enthalten ist, unter den oben erwähnten mehreren Vergleichswerten A₀–A₈ (Block 27).
Insbesondere ermöglicht das Bestimmen des ersten und des zweiten Vergleichswertes A_i, A_i+1 in der oben beschriebenen Art und Weise das Identifizieren eines bestimmten Referenzfensters, das die momentane Spannungs-/Strom- Kennlinie V(I) des Betriebs enthält, unter den oben erwähnten Referenzfenstern. Die Einheit bestimmt dann einen ersten und einen zweiten Referenzwert ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe, der dem ersten bzw. dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1 zugeordnet ist, (Block 28). Insbesondere ermöglicht das Bestimmen des ersten und des zweiten Referenzwertes ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe in dieser Art und Weise das Bestimmen eines dem identifizierten bestimmten Referenzfenster zugeordneten bestimmten Ladezustandes der Batterie.
Die Einheit vergleicht dann den Betriebswert A mit dem ersten und dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1, um eine funktionalen Beziehung zwischen dem Betriebswert A und dem ersten und dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1 zu bestimmen.
Insbesondere unterteilt die Einheit, um die oben erwähnte funktionale Beziehung zu bestimmen, das geschlossene Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1, in mehrere Unterintervalle, wovon jedes einem entsprechenden Vergleichswert A_i,0–A_i,9 zugeordnet ist; die Vergleichswerte A_i,0–A_i,9 sind somit zwischen den oben erwähnten ersten und zweiten Vergleichswerten A_i, A_i+1 enthalten (Block 29). In dem beschriebenen Beispiel wird das geschlossene Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1 in zehn Unterintervalle der gleichen Größe unterteilt, so dass die Unterteilung des Intervalls linear ist.
Die Einheit vergleicht dann den Betriebswert A mit den Vergleichswerten A_i,0–A_i,9 (Block 30) und bestimmt einen bestimmten Vergleichswert A_i,k, der am nähesten bei dem Betriebswert A liegt, unter den Vergleichswerten A_i,0–A_i,9 (Block 31).
Insbesondere ermöglicht somit das Bestimmen des Vergleichswertes A_i,k, der am nähesten bei dem Betriebswert A liegt, das Bestimmen der oben erwähnten funktionalen Beziehung zwischen dem Betriebswert A und dem ersten und dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1.
Die Einheit unterteilt dann das geschlossene Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzwert ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe, die im Block 28 berechnet worden sind, in mehrere Unterintervalle, wovon jedes einem entsprechenden Unterteilungswert ρ_i,0–ρ_i,9 zugeordnet ist; die Unterteilungswerte ρ_i,0–ρ_i,9 sind somit zwischen den oben erwähnten ersten und zweiten Referenzwerten ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe enthalten (Block 32). In dem beschriebenen Beispiel wird das geschlossene Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Referenz wert ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe in zehn Unterintervalle der gleichen Größe unterteilt, so dass die Unterteilung des Intervalls linear ist.
Die Einheit ordnet dann jedem Vergleichswert A_i,0–A_i,9 einen entsprechenden Unterteilungswert ρ_i,0–ρ_i,9 zu (Block 33) und ermittelt einen bestimmten Unterteilungswert ρ_i,k, der dem im Block 31 ermittelten bestimmten Vergleichswert A_i,k zugeordnet ist, (Block 34).
Mit anderen Worten, die Einheit bestimmt einen Betriebswert ρ der Entladungstiefe, der mit dem oben erwähnten ersten und zweiten Referenzwert ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe in einer funktionalen Beziehung steht, und zwar in ähnlicher Weise zu jener, die zwischen dem Betriebswert A, der dem Betriebswert ρ der Entladungstiefe zugeordnet ist, und dem ersten und dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1, dem der erste und der zweite Referenzwert ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe zugeordnet ist, herausgefunden worden ist.
Dieser bestimmte Unterteilungswert ρ_i,k repräsentiert somit den momentanen Ladezustand der Batterie und wird verwendet, um dem Fahrer beispielsweise mittels einer am Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordneten Indexanzeigevorrichtung den Ladezustand anzugeben.
Des Weiteren vergleicht die Einheit den berechneten bestimmten Unterteilungswert ρ_i,k mit vorgegebenen Schwellenwerten, um zu bestimmen, ob sich die Batterie im "Betriebszustand", im "Reservezustand" oder im "verbotenen" Zustand befindet, und gibt dem Fahrer den "Reservezustand" durch Anschalten einer gelben Warnleuchte und den "verbotenen" Zustand durch Anschalten einer roten Warnleuchte am Armaturenbrett des Fahrzeugs an.
Insbesondere prüft die Einheit (Block 35), ob der berechnete bestimmte Unterteilungswert ρ_i,k größer als ein erster Schwellenwert ρ_k0, der 60% (dem Grenzwert des "Betriebsbereichs" in 4) entspricht, ist.
Wenn ρ_i,k kleiner als ρ_k0 ist (Ausgang Nein von Block 35), dann ist die Batterie in einem ausreichenden Ladezustand für den normalen Gebrauch des Fahrzeugs und liefert die Einheit dem Fahrer keinen besonderen Hinweis; wenn andernfalls ρ_i,k größer als ρ_k0 ist (Ausgang Ja von Block 35), dann ist die Batterie zumindest in einem reduzierten Ladezustand, weshalb die Einheit das Anschalten der gelben Warnleuchte an dem Armaturenbrett befiehlt, die dem Fahrer angibt, dass die Batterie "auf Reserve" steht (Block 36).
Anschließend prüft die Einheit (Block 37), ob der berechnete bestimmte Unterteilungswert ρ_i,k größer als ein zweiter Schwellenwert p_k1, der 80% (dem Grenzwert des "Reservebereichs" in 4) entspricht, ist.
Wenn ρ_i,k kleiner als ρ_k1 ist (Ausgang Nein von Block 37), dann ist die Batterie nur in einem reduzierten Ladezustand (Reserve), jedoch nicht in einem unzureichenden Ladezustand (verboten), weshalb die Einheit dem Fahrer keinen weiteren Hinweis liefert; wenn andernfalls ρ_i,k größer als ρ_k1 ist (Ausgang Ja von Block 37), dann ist die Batterie in einem unzureichenden Ladezustand, weshalb die Einheit das Anschalten der roten Warnleuchte an dem Armaturenbrett befiehlt, die dem Fahrer mitteilt, dass die Ladung der Batterie derart ist, dass ein weiterer Gebrauch des Fahrzeugs nicht zu empfehlen ist, um die Batterie nicht so stark zu beschädigen, dass eine Reparatur nicht mehr möglich ist, (Block 38).
Die in den Blöcken 20–38 beschriebenen Operationen werden dann auf zyklischer Grundlage wiederholt, um die Angabe des Ladezustandes der Batterie zu aktualisieren.
9 zeigt einen Ablaufplan, der sich auf eine zweite Ausführungsform bezieht, die verwendet wird, um den oben erwähnten Betriebswert, der im Block 26 von 6 beschrieben ist, zu berechnen.
Gemäß dieser zweiten Ausführungsform berechnet die Einheit den oben erwähnten und in 9 mit V(I_m) bezeichneten Betriebswert, indem zuerst ein mittlerer Stromwert I_m auf der Grundlage der momentanen Stromwerte I_i der Paare von erfassten Spannungs-/Stromwerten (V_i, I_i) bestimmt wird (Block 45).
Die Einheit bestimmt dann einen Betriebspunkts V(I_m) der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie V(I) des Betriebs entsprechend dem mittleren Stromwert I_m, der den oben erwähnten Betriebswert V(I_m), der der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie V(I) des Betriebs zugeordnet ist, definiert, (Block 46) und mehrere Vergleichspunkte V₀(I_m)–V₈(I_m) der Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien V₀(I)–V₈(I) entsprechend dem Mittelwert I_m, die die oben erwähnten Vergleichswerte V₀(I_m)–V₈(I_m), die jeweils einer entsprechenden Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinie V₀(I)–V₈(I) zugeordnet sind, definieren, (Block 47).
An diesem Punkt führt die Einheit die mit Bezug auf die Blöcke 27–38 der 6 und 7 beschriebenen Operationen aus, wobei jedoch anstelle des Betriebswertes A, der Referenzwerte A₀–A₈ und der Vergleichwerte A_i,0–A_i,9 der Betriebswert V(I_m), die Referenzwerte V₀(I_m)–V₈(I_m) bzw. die Vergleichwerte V_i,0(I_m)–V_i,9(I_m) verwendet werden.
Die Vorteile des Verfahrens sind folgende.
Zuallererst basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf der Bestimmung einer momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie V(I) des Betriebs der Batterie, die über die Erfassung von mehreren Momentanwerten der Spannung und des Stroms V_i, I_i der Batterie erhalten werden, und der Berechnung einer linearen Regression solcher Momentanwerte. Dies ermöglicht eine Mittelwertbildung der momentanen Schwankungen der Spannung und des Stroms der Batterie und das Liefern von Angeben des momentanen Ladezustandes der Batterie, die insofern zuverlässig sind, dass sie nicht auf den momentanen Spannungs- und Stromwerten basieren.
Des Weiteren ermöglicht die gemäß dem Verfahren bestimmte momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs der Batterie, in den dem Fahrer gelieferten Angaben nicht nur dem dynamischen Verhalten der Batterie, sondern auch der Verwendungstemperatur und dem Alter der Batterie Rechnung zu tragen.
Tatsächlich besteht die Auswirkung der Temperatur auf die Spannungs/Strom-Kennlinie in einer Verschiebung dieser Kennlinie und vor allem im Fall einer extrem niedrigen Temperatur einer Verschiebung der Spannungs-/Strom-Kennlinie von 5 nach unten, so dass dem Fahrer ein momentaner Ladezustand der Batterie mitgeteilt wird, der niedriger als der innere Zustand der Batterie ist, wobei gerade bei jener Temperatur die Batterie nicht in der Lage ist, die ihrem inneren Ladezustand entsprechenden Leistungen zu erbringen.
Eine ähnliche Einschätzung kann nicht nur hinsichtlich der Auswirkung des Alters der Batterie, sondern auch hinsichtlich jeder anderen sekundären Auswirkung auf die Batterie wie etwa der Oxidation der Anschlüsse, die die Batterie mit dem Fahrzeug verbinden, des Lockerwerdens ihrer Verbindungen, eines spezifischen Fehlers der Batterie usw. getroffen werden.
Ferner ermöglicht die gemäß dem Verfahren bestimmte momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs der Batterie, dem Wiederaufladen der Batterie, das während eines Bremsmanövers des Fahrzeugs, bei dem die Batterie keinen Strom liefert, sondern aufnimmt, stattfindet, Rechnung zu tragen.
In diesem Fall erhöht sich tatsächlich der innere Ladezustand der Batterie, wobei sich dieses Wiederaufladen seinerseits an der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie des Betriebs durch eine Verschiebung dieser Kennlinie nach oben äußert, so dass dem Fahrer eine höherer Ladezustand mitgeteilt wird.
Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auf die Bestimmung des momentanen Ladezustandes jeder Art von Speichereinheit für elektrische Energie, die auf irgendeinem technischen Gebiet verwendet wird, angewandt werden.
Abschließend sei angemerkt, dass das hier beschriebene und gezeigte Verfahren Modifikationen und Abänderungen unterzogen werden kann, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
Beispielsweise könnte die Anzahl von Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien V₀(I)–V₈(I), die den Graphen der Kennlinien unterteilen von jener, die beschrieben worden ist, verschieden sein und könnten die Vergleichswerte [A_i,0–A_i,9], in die das geschlossene Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1 unterteilt wird, und die Unterteilungswerte ρ_i,0–ρ_i,9, in die das geschlossene Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Vergleichswert ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe unterteilt wird, in der Anzahl, von jener, die beschrieben worden ist, verschieden sein.
Ferner müssten die Unterintervalle, in die die geschlossenen Intervalle zwischen dem ersten und dem zweiten Vergleichswert A_i, A_i+1 und zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzwert ρ_i, ρ_i+1 der Entladungstiefe unterteilt werden, nicht die gleiche Größe haben, so dass die Unterteilung solcher Intervalle nichtlinear wäre.

Claims

Verfahren zum Bestimmen des momentanen Ladezustandes einer Speichereinheit für elektrische Energie, das in Kombination die folgenden Phasen umfasst: – Erfassen mehrerer Spannungs-/Stromwert-Paare (V_i, I_i), wovon jedes einen momentanen Wert (V_i) der von der Speichereinheit erzeugten Spannung sowie einen entsprechenden momentanen Wert (I_i) des von der Speichereinheit gelieferten Stroms umfasst; – Bestimmen einer Kurve (V(I)), die die Paare von Spannungs-/Stromwerten (V_i, I_i) interpoliert, wobei die Interpolationskurve eine momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs der Speichereinheit definiert; – Unterteilen eines Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie der Speichereinheit in mehrere Referenzfenster, wovon jedes einem entsprechenden Referenz-Ladezustand (ρ_i, ρ_i+1) der Speichereinheit zugeordnet ist; – Zuordnen der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs zu dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie; – Identifizieren eines bestimmten Referenzfensters, das die momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs enthält, unter den Referenzfenstern; – Bestimmen eines bestimmten Referenz-Ladezustands (ρ_i, ρ_i+1), der dem identifizierten bestimmten Referenzfenster zugeordnet ist, unter den Referenz-Ladezuständen (ρ₀–ρ₈); und – Bestimmen des momentanen Ladezustands (ρ_i,k) der Speichereinheit auf der Grundlage des bestimmten Referenz-Ladezustands (ρ_i, ρ_i+1).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Unterteilens eines Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie die folgende Phase umfasst: – Zuordnen mehrerer Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien (V₀(I)–V₈(I)) der Speichereinheit zu dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie, wobei jede der Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien (V₀(I)–V₈(I)) einem entsprechenden Referenz-Ladezustand (ρ₀–ρ₈) der Speichereinheit zugeordnet ist und jedes Paar benachbarter Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien (V_i(I), V_i+1(I)) ein entsprechendes der Referenzfenster begrenzt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Identifizierens eines bestimmten Referenzfensters die folgenden Phasen umfasst: – Berechnen eines Betriebswerts (A; V(I_m)), der der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs zugeordnet ist; – Berechnen mehrerer Vergleichswerte (A₀–A₈; V₀(I_m)–V₈(I_m)), wovon jeder einer entsprechenden der Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien (V₀(I)–V₈(I)) zugeordnet ist, wobei jeder der Vergleichswerte (A₀–A₈; V₀(I_m)–V₈(I_m)) ferner dem Referenz-Ladezustand (ρ₀–ρ₈) der entsprechenden Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinie (V₀(I)–V₈(I)) zugeordnet ist; und – Vergleichen des Betriebswertes (A; V(I_m)) mit den Vergleichswerten (A₀–A₈; V₀(I_m)–V₈(I_m)), um den momentanen Ladezustand (ρ_i,k) der Speichereinheit zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Berechnens eines Betriebswertes (A) die folgende Phase umfasst: – Berechnen des Integrals der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs zwischen einer ersten und einer zweiten vorgegebenen Integrationsgrenze; und dass die Phase des Berechnens mehrerer Vergleichswerte (A₀–A₈) die folgende Phase umfasst: – Berechnen des Integrals jeder der Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien (V₀(I)–V₈(I)) zwischen der ersten und der zweiten vorgegebenen Integrationsgrenze.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Berechnens eines Betriebswertes (V(I_m)) die folgenden Phasen umfasst: – Berechnen eines mittleren Stromwertes (I_m) auf der Grundlage der momentanen Stromwerte (I_i) der Paare von Spannungs-/Stromwerten (V_i, I_i); – Bestimmen eines Betriebspunkts (V(I_m))) der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs, der dem mittleren Stromwert (I_m) entspricht; und dass die Phase des Berechnens mehrerer Vergleichswerte (V₀(I_m)–V₈(I_m)) die folgende Phase umfasst: – Bestimmen eines entsprechenden Referenzpunkts (V₀(I_m)–V₈(I_m)), der dem mittleren Stromwert (I_m) entspricht, für jede der Referenz-Spannungs-/Strom-Kennlinien (V₀(I)–V₈(I)).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass die Vergleichswerte (A₀–A₈; V₀(I_m)–V₈(I_m)) eine Folge geordneter, aufeinander folgender Werte definieren und dass die Phase des Vergleichens des Betriebswertes (A; V(I_m)) mit den Vergleichswerten (A₀–A₈; V₀(I_m)–V₈(I_m)) die folgenden Phasen umfasst: – Bestimmen wenigstens eines ersten und eines zweiten Vergleichswertes (A_i, A_i+1; V_i(I_m), V_i+1(I_m)), die aufeinander folgen und zwischen denen der Betriebswert (A; V(I_m)) enthalten ist, aus den mehreren Vergleichswerten (A₀–A₈; V₀(I_m)–V₈(I_m)); – Bestimmen eines ersten und eines zweiten Referenz-Ladezustandes (ρ_i, ρ_i,k), wovon jeder einem entsprechenden des ersten und des zweiten Vergleichswertes (A_i, A_i+1; V_i(I_m), V_i+1(I_m)) zugeordnet ist; – Vergleichen des Betriebswertes (A; V(I_m)) mit dem ersten und dem ersten und mit dem zweiten Vergleichswert (A_i, A_i+1; V_i(I_m), V_i+1(I_m)); – Bestimmen einer funktionalen Beziehung zwischen dem Betriebswert (A; V(I_m)) und dem ersten und dem zweiten Vergleichswert (A_i, A_i+1; V_i(I_m), V_i+1(I_m)); und – Bestimmen des momentanen Ladezustandes (ρ_i,k) auf der Grundlage des ersten und des zweiten Referenz-Ladezustandes (ρ_i, ρ_i,k) und der funktionalen Beziehung.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Bestimmens einer funktionalen Beziehung die folgenden Phasen umfasst: – Unterteilen des Intervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Vergleichswert (A_i, A_i+1; V_i(I_m), V_i+1(I_m)) einschließlich der Intervallgrenzen in mehrere Unterintervalle, wovon jedes einem entsprechenden Vergleichswert (A_i,0–A_i,9; V_i,0(I_m)–V_i,9(I_m)) zugeordnet ist; – Vergleichen des Betriebswertes (A; V(I_m)) mit den Vergleichswerten (A_i,0–A_i,9; V_i,0(I_m)–V_i,9(I_m)); – Bestimmen eines bestimmten Vergleichswertes (A_i,k; V_i,k(I_m)), der am nähesten bei dem Betriebswert (A; V(I_m)) liegt, unter den Vergleichswerten A_i,0–A_i,9; V_i,0(I_m)–V_i,9(I_m)); Unterteilen des Intervalls zwischen dem ersten und dem zweiten Referenz-Ladezustand (ρ_i, ρ_i,k) einschließlich der Intervallgrenzen in mehrere Unterintervalle, wovon jedes einem entsprechenden Unterteilungswert (ρ_i,0–ρ_i,9) zugeordnet ist; – Zuordnen jedes der Unterteilungswerte (ρ_i,0–ρ_i,9) zu einem entspre chenden der Vergleichswerte (A_i,0–A_i,9; V_i,0(I_m)–V_i,9(I_m));); und – Bestimmen eines bestimmten Unterteilungswertes (ρ_i,k), der dem bestimmten Vergleichswert (A_i,k; V_i,k(I_m))) zugeordnet ist, unter den Unterteilungswerten (ρ_i,0–ρ_i,9), wobei der bestimmte Unterteilungswert (ρ_i,k) den momentanen Ladezustand der Speichereinheit repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die folgenden Phasen umfasst: – Vergleichen des bestimmten Unterteilungswertes (ρ_i,k) mit wenigstens einem ersten vorgegebenen Schwellenwert (ρ_k0); – Anzeigen eines ausreichenden Ladezustandes der Speichereinheit, wann immer der bestimmte Unterteilungswert (ρ_i,k) kleiner als der erste vorgegebene Schwellenwert (ρ_k0) ist; und – Anzeigen zumindest eines verringerten Ladezustandes der Speichereinheit, wann immer der bestimmte Unterteilungswert (ρ_i,k) größer als der erste vorgegebene Schwellenwert (ρ_k0) ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die folgende Phase umfasst: – Vergleichen des bestimmten Unterteilungswertes (ρ_i,k) mit einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert (ρ_k1), wobei der zweite vorgegebene Schwellenwert (ρ_k1) größer als der erste vorgegebene Schwellenwert (ρ_k0) ist; und – Anzeigen eines unzureichenden Ladezustandes der Speichereinheit, wann immer der bestimmte Unterteilungswert (ρ_i,k) größer als der zweite vorgegebene Schwellenwert (ρ_k1) ist.
Vorrichtung zum Bestimmen des momentanen Ladezustandes einer Speichereinheit für elektrische Energie, die in Kombination umfasst: – Mittel (2–22) zum Erfassen mehrerer Paare von Spannungs-/Strom-Werten (V_i, I_i), wovon jedes einen momentanen Wert (V_i) der von der Speichereinheit erzeugten Spannung und einen entsprechenden momentanen Wert (I_i) des von der Speichereinheit gelieferten Stroms umfasst; – Mittel (23) zum Berechnen einer Kurve (V(I)), die die momentanen Spannungs- und Stromwerte (V_i, I_i) interpoliert, wobei die Interpolationskurve eine momentane Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs der Speichereinheit definiert; – Mittel (24) zum Speichern mehrerer Referenzfenster, die einen Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie unterteilen und jeweils einem entsprechen den Referenz-Ladezustand (ρ_i, ρ_i+1) zugeordnet sind; – Mittel (25) zum Zuordnen der momentanen Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs zu dem Graphen der Spannungs-/Strom-Kennlinie; – Mittel (26, 26) zum Identifizieren eines bestimmten Referenzfensters unter den Referenzfenstern, das die Spannungs-/Strom-Kennlinie (V(I)) des Betriebs enthält; – Mittel (28) zum Bewerten eines bestimmten Referenz-Ladezustandes (ρ_i, ρ_i+1) der Speichereinheit, der dem identifizierten bestimmten Referenzfenster zugeordnet ist; und – Mittel (29–38) zum Bestimmen des momentanen Ladezustandes (ρ_k) auf der Grundlage des bestimmten Referenz-Ladezustandes (ρ_i, ρ_i+1).