【発明の詳細な説明】
車両バッテリの温度を検出するための方法
本発明は主請求項の上位概念記載の車両バッテリの温度の検出のための方法に
関する。
従来技術
バッテリに最適に充電できるためには、バッテリ温度を検出し、充電電圧をこ
のバッテリ温度に依存して決定する必要がある。通常は、バッテリ温度は温度セ
ンサを用いて検出され、この温度センサによる検出は例えば極片、極端子、バッ
テリケーシングにおいて行われる。さらに、バッテリの電解液温度も耐酸化性パ
ッケージングされたセンサを用いて検出できる。しかし、センサを用いたこのよ
うな温度検出は、センサ、センサ取り付け及びこのセンサと制御機器との間のケ
ーブル配線に対する付加的なコストが生じてしまうという欠点を有する。全体と
してみれば、このような温度測定は相当なコストに結びついている。
バッテリにおける温度センサを節減するために、ＤＥ-ＯＳ４０３７６４０で
は、バッテリ温度を直接測定するのではなく、充電電圧の調整のために設けられ
る制御ユニットが含まれている電圧調整器の温度を測定し、この電圧調整器にお
いて測定される温度からバ
ッテリ温度を推定することが提案されている。この場合、走行開始の後でこの電
圧調整器及びバッテリは所定の仕方で暖められるということを前提とする。バッ
テリの温度を計算するためには、付加的なデータが使用される。この付加的なデ
ータは特性マップに格納されており、例えばバッテリの加熱時定数を含む。
本発明の利点
請求項１の特徴部分記載の構成による車両搭載電源の少なくとも１つのバッテ
リの温度を検出するための本発明の方法は、従来技術に比べてバッテリ温度のよ
り精確な検出が可能であるという利点を有する。これによってバッテリの達成可
能な充電状態がさらに改善され、こうしてバッテリの寿命が増大する。これらの
利点は次のことによって得られる。すなわち、車両搭載電源の少なくとも２つの
所定の箇所において温度を検出し、これら両方の測定された温度から熱的モデル
に従ってバッテリ温度の計算が行われることによって得られる。この場合、搭載
電源のこれら両方の箇所は、有利には、これらの箇所の温度がいずれにせよ測定
されなければならない乃至はいずれにせよ既知であるように選択される。この結
果、付加的なセンサは必要なくなる。バッテリ温度の計算のために評価されるこ
れら両方の温度はエンジン温度及び周囲温度である。さらに他の温度は有利には
これらの温度が既知である
限りにおいて考慮される。
本発明の他の利点は、従属請求項に記載の構成によって得られる。この場合、
とりわけ有利なことは、バッテリ温度の計算に必要とされる測定データを車両の
制御機器がデータバス、例えばＣＡＮバスによって自由に使用できることである
。本発明の方法のとりわけ有利な使用は、エンジンスペースのスタータバッテリ
及びトランクスペースの搭載電源バッテリを有する２バッテリ搭載電源において
得られる。これら両方のバッテリは異なる箇所に配置されており、さらに異なる
設計仕様を有しているので、その都度計算される様々な温度が得られ、この場合
使用される計算モデルにおいて異なる熱容量が考慮される。
有利には計算モデルの形成の際に熱的計算モデルが使用されるか又はファジィ
論理によってモデル形成が行われる。バスシステムによりネットワーク化されて
いる自動車におけるバッテリ温度の間接的な検出によって、バッテリにおける又
はバッテリの中のセンサ用ケーブル配線及びセンサ実装を省くことによって車両
メーカにおける有利なコスト節減が結果的に生じる。通常は相当にコスト高であ
るバッテリ領域におけるセンサの確実な取り付けを考慮しなくてすむ。欠陥のあ
るセンサによる測定検出の故障の危険性、損傷したバッテリによる線路及び区間
接続路の問題が無くなる。
とりわけ有利な本発明の実施形態では、車両停止状
態の間の日照持続時間及び日照の強度が計算において共に考慮されることにより
、温度推定の際の精度が向上する。有利にはこれらのパラメータの測定をしなく
てもよい。というのも、これらのパラメータは他の選択可能なパラメータから、
とりわけ温度経過から特殊なファジィ評価によって推定ことができるからである
。
図面
本発明の実施例を図面に図示し、以下の記述によって詳しく説明する。図１は
本発明の理解にとって重要な２バッテリ搭載電源の構成部材を示す。図２はスタ
ータバッテリの温度検出のための熱的モデルを記述する。図３は搭載電源バッテ
リ乃至は給電バッテリの温度検出のための熱的モデルを記述する。図４〜１０に
は日照持続時間の算出のために必要なパラメータを示す。
記述
図１には２バッテリ搭載電源のブロック回路図が図示されている。この２バッ
テリ搭載電源に対して２つの車両バッテリの温度を算出する本発明の方法を使用
することができる。しかし、２バッテリ搭載電源に限定する必要はない。この搭
載電源は詳しく見ると次のようなコンポーネントを含む。すなわち、給電回路１
０、この給電回路１０は所属の電圧調整器１２を有するジェネレータ１１、給電
乃至は搭載電源バッテリ１３ならびに負荷１４及び１５を有する。この給電回路
１０の個々のコンポーネントは接続端子Ｋｌ．３０ｂを介して搭載電源制御機器
１６に接続されている。この搭載電源制御機器１６は別の接続端子Ｋｌ．３０ａ
を介してスタータ１７及びスタータバッテリ１８に接続されている。スタータ１
７及びスタータバッテリ１８はスタート回路を形成する。このスタータバッテリ
１８はこのスタータの近傍に、例えば車両のエンジンスペースの中に存在し、他
方でバッテリ１３は例えば車両のトランクスペースの中に存在する。搭載電源制
御機器１６はエンジン制御機器２１（例えば２１ａ）と又は制御機器２１ａ...
２１ｎと少なくとも１つの線路２２を介して接続されている。この線路２２は例
えばバスシステムを有し、例えばこのバスシステムはＣＡＮインターフェースを
有するＣＡＮバスである。このバスを介して情報が搭載電源制御機器１６とエン
ジン制御機器２１ａ...２１ｎとの間で交換される。制御機器２１ａ...２１ｎは
センサ１９を介してエンジン制御に必要な情報を得る。これらの情報はまた搭載
電源制御機器にとっても必要とされる。搭載電源制御機器１６はこれらの情報か
ら搭載電源バッテリ及びスタータバッテリに対する充電電圧を計算する。スター
タバッテリの充電は例えば搭載電源制御機器１６に
統合されている電圧変換器によって行われる。
搭載電源バッテリ１３の温度に依存した充電制御はデータバス２０又は同様に
線路を介するジェネレータ調整器１２に対する目標値の設定によって行われる。
この場合、ジェネレータ調整器１２の機能も搭載電源制御機器１６が引き受ける
ことができ、このジェネレータ調整器は緊急作動特性を有するインテリジェント
電力出力段にまで限定される。
さらに、搭載電源制御機器１６は電圧調整器１２に接続されている。搭載電源
制御機器１６によって動作されるこのような電圧調整器は１つの電力出力段しか
必要としない。というのも、制御機能を搭載電源制御機器１６が引き受けるから
である。
図１の２バッテリ搭載電源の実施形態は例示的なものであり、本発明の方法は
当然唯一のバッテリを有する簡素な搭載電源に対しても使用できる。搭載電源制
御機器を有する搭載電源の代わりに、搭載電源制御機器なしの搭載電源を使用す
ることもでき、この場合には電圧調整器は電力部分のほかに制御部分をも含まな
ければならない。この制御部分は制御機器２１乃至は制御機器２１ａ...２１ｎ
に接続されている。
このような接続は同様に図１に図示された実施例でも可能である。
車両バッテリの温度を算出するための以下に記述される方法は、搭載電源制御
機器１６のコンピュータに
おいて行われるか、又は、搭載電源制御機器が存在しない場合には電圧調整器１
２において行われ、この電圧調整器１２には適当なコンピュータが含まれている
。原理的に、計算は制御機器２１ａ自体においても行われうる。この場合、この
制御機器２１ａは計算されたバッテリ温度を搭載電源制御機器１６乃至は電圧調
整器１２に供給しなくてはならない。これは、ジェネレータ及び変換器出力側電
圧の調整が、すなわちバッテリに対する充電電圧の調整がバッテリ温度に適合可
能であるために行われる。
バッテリ温度の検出のために原理的には以下の測定データが使用される：
エンジンスペースにおけるスタータバッテリの温度に対して：
エンジンブロック温度、冷却水温度、エンジンオイル温度、車両周囲温度、
車両速度（これはエンジンスペースの温度に、従ってスタータバッテリの組み
込みスペースの温度に影響を与える）、
車両の色（色が異なれば反射係数が異なる）、
静止中に日照によって変化するバッテリ組み込みスペースの温度の検出のため
に必要な車両装備のデータ、
静止状態時間。
トランクスペースの給電バッテリの温度の検出に対
して：
車両の車内温度、車両周囲温度、
車両の色（反射係数）、
静止状態時間。
上記の、データバスで供給される瞬時の測定値のうちの幾つか又は全てから制
御機器は適当な温度モデルを用いてエンジンスペースのスタータバッテリ１８の
バッテリ温度及び/又は自動車のトランクスペースの給電乃至は搭載電源バッテ
リ１３のバッテリ温度を算出する。この場合、必ずしも上記の測定値全てが必要
とされるわけではない。測定値が直接には取得できない場合には、これらの測定
値を例えば他の測定値から計算することもでき、例えば静止状態時間は静止状態
におけるエンジン温度とスタート時におけるエンジン温度との温度差及びこのエ
ンジンの既知の温度時定数から求めることができる。直接測定されないパラメー
タを求めるためにオブザーバ関数を使用することができる。一般的には勿論エン
ジン温度の測定値と外部温度の測定が必要である。
計算モデルには、コンポーネントが、すなわちエンジン及びバッテリが相応の
熱容量及び熱時定数を有する熱源乃至はヒートシンクによって図示されている。
重要なことは、アプリケーションに依存する様々な熱的時定数がモデル計算に使
用されることである。
モデル形成自体は様々な方法に従って説明できる。
例えば、ファジィ論理によるモデル形成が考えられる。この場合、データバスで
供給される測定データはファジィ変数として定義され評価される。これらのあい
まいなファジィ変数及び適切な結合マトリックスを用いてバッテリの温度が推論
される。
さらに別のモデル形成は熱的計算モデルによって可能である。図２ではスター
タバッテリに対して示され、図３では搭載電源乃至は給電バッテリに対して示さ
れているこのような熱的計算モデルにおいても、同様にデータバスで供給される
測定値乃至は温度情報からその都度支配的なバッテリ温度が計算される。この場
合、搭載電源制御機器１６はＣＡＮインターフェースを介する温度情報に基づい
て電圧調整器１２の目標値を求める。
図２及び３に図示された計算モデルでは以下のパラメータが評価される：
スタータバッテリ１８の温度の計算のために：
搭載電源バッテリ１３の温度の計算のために：
ＣＡＮインターフェースを介して供給される使用できるパラメータ乃至は温度
情報から、搭載電源制御機器１６は搭載電源バッテリの充電を調整する（ジェネ
レータ）電圧調整器１２の目標値及び場合によってはこの搭載電源制御機器１６
に統合されている電圧変換器の目標値を求める。この電圧変換器は最も簡素な場
合には搭載電源バッテリへのスイッチング可能な接続路である。しかし、制御可
能な変換器乃至は別個の機器におけるスイッチを使用することもできる。
搭載電源バッテリ１３に対する電圧調整器１２は簡単なシリアルな１ワイヤバ
スを介して、いわゆるビット同期インターフェースを介して車両制御機器に接続
することができる。この車両制御機器はこの場合搭載電源制御機器１６からＣＡ
Ｎバスを介して充電電圧目標値を受け取り、これを独自の設定によって後続処理
し、この充電電圧目標値をビット同期インターフェー
スを介してジェネレータ調整器に転送する。
電圧調整器１２への充電電圧目標値の設定を搭載電源制御機器１６から直接的
に受け取ることもできる。
複数の調整機能も同様に上位の制御機器（搭載電源制御機器又はエンジン制御機
器）から引き受けることもできる。
温度観測のために次のような評価方法が実施される：
走行中の計算
走行中にはサンプリング時間ＴAbtast＝３０ｓで熱的モデルが評価される。
走行後のアクション
走行後に、搭載電源制御機器に対して、次の走行の開始前の解析のためにデー
タをＥＥＰＲＯＭに格納することができる。次のデータが格納される：
エンジン停止時点ｔab、
これらの温度はバイト値として格納すべきである。よって、各温度の数値範囲
を決定することが必要である。
バッテリ温度：−４０℃〜＋６０℃→分解能：０.
３９℃、
外部温度：−４０℃〜＋６０℃→分解能：０.３９℃、
冷却剤温度：−４０℃〜＋１２０℃→分解能：０.６３℃。
走行開始前の計算
走行開始前には瞬時のバッテリ温度を推定する。この計算の拠り所は、ＥＥＰ
ＲＯＭに格納されたデータならびに瞬時の温度、すなわち外気温度、車内スペー
ス温度及び冷却剤温度及び瞬時の時刻である。
まず最初に車両エンジン停止時点が検出されなければならない。この後でオフ
ラインの場合に対するモデ
。続いてファジィルールメカニズムによって温度差
なバッテリ温度である。
車両エンジン停止時間の検出
ＣＡＮバスを介して日付ではなく瞬時の時刻だけが試問される。これによって
、走行開始時において、最近の走行の終了時の時刻及び瞬時の時刻が取得されて
いる。よって、エンジン停止持続時間のための式は
Ｔエンジン停止持続時間＝ｔ瞬時の時刻−ｔエンジン停止時刻
である。この結果が負であるならば、２４時間だけ加算する。
しかし、これらのデータだけでは、車両のエンジン停止時間は例えば３時間か
又は２７時間かが判定できない。
エンジン停止持続時間の決定のための付加的な規準として瞬時の外気温度及び
エンジン温度ならびに過去のエンジン温度の比較を行う：（エンジン温度が１０
℃より低い温度だけ外気温度よりも高く）かつ（過去のエンジン温度が＞９０℃
であり）かつ（エンジン停止持続時間が５時間より小さい）ならば、それまでに
計算されたエンジン停止持続時間を２４時間だけ加算する。
モデルの評価
算（nachrechnen）される。このモデルはこのために
の値によって初期化される。外部からの影響の経過に対して次の仮定が導入され
る：
る。
日照は考慮されない。
停止状態の開始時点に予熱フェーズが仮定される。
このモデルはオフラインの場合に対するパラメータ
によって計算する。
このオフライン評価の結果はシミュレートされたバ決定される。ちなみに、小文字のneuはドイツ語であり、英語のnewと同じ意味で
ある。また、小文字のaltはドイツ語であり、英語のoldと同じ意味である。
ファジィルールメカニズムの評価
シミュレートされるバッテリ温度の計算の際に、外部温度のリニアな経過を前
提にし、さらに日照照明を考慮しないことを前提とした。これら両方のパラメー
タの実際の経過は停止状態の間には測定されないが、走行開始前に測定された温
度に基づいて推定すればよい。これはファジィルールメカニズムの評価によって
行われる。
各ルールの成立度によって、仮定された外部温度経過からの偏差及び/又は日
照持続時間＞０が仮定され
をもたらす。
ファジィルールの記述ならびにこのファジィルールから結果的に生じる推論を
さらに詳しく記述する。
日照の考慮：
バッテリ温度への日照の付加的な影響は日照のステップ応答（強度＝１００％
）の評価によって決定される。日照に対するこのモデルのステップ応答は、解析
関数によるラプラス変換を用いて記述される。ＸB＝０を前提とすると、次の関
係式
が得られる。
リニアな外部温度経過からの偏差
図４のリニアな外部温度経過の他に、図５に図示された偏差する外部温度経過
も温度オブザーバによって計算できる。これらの偏差した外部温度経過は、三角
形状の外部温度経過に相応する図４の複数の曲線をリニアな外部温度経過に加算
することによって形成される。
リニアな経過に対するバッテリ温度は既に計算されているので、今や変化した
温度経過に基づいて発生する温度差だけを求める必要がある。この温度差は、１
°Ｋ外部温度差に正規化されて格納された、時間軸上の曲線から求められる。図
６に図示されたこの曲線は
に対するこのモデルの応答を示す。
図６はこのモデルのインパルス応答を示す。ただし、このインパルス応答は、
デルタ関数へのこのシステ
ムの応答として解釈するのではなく、図５の三角形状の入力信号に対するこのモ
デルの応答として解釈してもらいたい。
新しいバッテリ温度の計算
得られる全ての温度差は所属のルールを成立度に従
じる。
オンラインの場合に対するこのモデルを初期する新しいバッテリ温度は、シミ
ュレートされたバッテリ温度とこれらのシミュレートされたバッテリ温度の偏差
との合計
である。
ファジィルールメカニズム
ファジィルールメカニズムの評価において原則的に以下の処理が必要である：
１． ファジィ論理の入力パラメータの選択及び言語変数の割り当て
２． 言語変数の数値の設定
３． ファジィ論理の評価：ここでは１、２、４又は８個のルールを評価しなけ
ればならない。結果：重み付け係数
４． 上記のルールに従って目標パラメータの決定：
５． 目標パラメータを重み付け平均値として計算：ここでは先に決定された重
み付け係数及び複数の温度
入力パラメータ
入力パラメータとして選択されるのは：
Ｔab：エンジン停止持続時間、
これらの入力パラメータに次の言語変数を割り当てる：
Ｔab：短い（Ｋ）、中くらい（Ｍ）、長い（Ｌ）
ＴI：冷たい（Ｋ）、普通（Ｎ）、熱い（Ｗ）
ＴW：冷たい（Ｋ）、普通（Ｎ）、熱い（Ｗ）
言語変数の数値
言語変数の数値はメンバーシップ関数によって求められる。入力パラメータの
数値範囲への言語変数のメンバーシップ関数は以下の図に図示されている。図７
はＴWに対するメンバーシップ関数を示す。
例：ＴW＝７.５℃に対しては次の数値が生じる。
μTw_冷たい＝ ０.００
μTw_ふつう＝ ０.７５
μTw_熱い＝ ０.２５
図８はＴIに対するメンバーシップ関数を示し、図９はＴabに対するメンバー
シップ関数を示す。
ファジィルールの評価
あらゆる入力パラメータに対する言語変数の数値が分かった後で、ファジィル
ールを評価することができる。入力パラメータの各組み合わせ毎にルールが生成
される。この評価の結果は各ルールの成立度である。
例：
ルール；((Ｔab=中くらい))＆(ＴW=熱い)＆(ＴI=普通))
評価：内側の複数の括弧は言語変数の数値によって置き換えられる。ブール結
合“＆”はファジィ論理においてはミニマム関数によって置き換えられる。
よって、結果はMIN(μTab_中くらい；μTw_熱い；μむTi_ふつう)である。
テーブル１に図示されるルールが利用される。
テーブル１：ファジィ・ルールメカニズム
全ルールに対して新しい温度差が計算されなければならない。これらの新しい
評価はゼロより大きい値を生じる。
バッテリ温度差の計算
推定される温度経過ならびに推定される日照の開始時点ｔS1を供給する。日照の
終了時点ｔS0は走行開始時点に常に等しい。
これらのデータによってその都度迅速に（すなわち改めてシミュレーションす
ることなしに）温度差
ルから求められる。
図４に図示された、リニアな経過から偏差した曲線はエンジン停止時間の半分
の時間の間に
立っている。これらの曲線は以下において次式のように記述される：リニアな外部温度経過を前提とすれば、これらは
日照の場合には、日照強度は瞬時の外部温度に依存するべきである。図１０は
、日照強度と外部温度との間の仮定される関係である。原則的に日照がないと推
定されるケースにおいては、これは記号ＴS＝ｔS1−ｔS0＝０によって示される
。
ケース１〜９：
状況：短いエンジン停止時間
ケース１０：
状況：日の出
ケース１１：
状況：数時間前に日の出（日照によってまだ暖められていない）
ケース１２：
状況：数時間前から日照
ケース１３：
状況：？ケース１４：
状況：温度平衡状態、日照なし
ケース１５：
状況：短時間前から日照
ケース１６：
状況：日の出乃至は車両はガレージにあり、エンジンはまだ熱い
ケース１７：
状況：日照なし、エンジンはまだ熱い
ケース１８：
状況：数時間前から日照、エンジンはまだ熱い
ケース１９：
状況：次式が成立するように計算される日の出：
ケース２０：
状況：数時間前に日の出
ケース２１：
状況：数時間前から日照
ケース２２：
状況：？
ケース２３：
状況：長時間前から熱的安定状態
ケース２４：
状況：短時間前から日照
ケース２５：
状況：？
ケース２６：
状況：日没の数時間後
ケース２７：
状況：数時間前に日照
バッテリ温度差の計算
数の温度差から重み付けされた平均値として算出される。この重み付けは、各々
個々のケースの成立度に従って行われる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Method for detecting vehicle battery temperature
The invention relates to a method for detecting the temperature of a vehicle battery according to the preamble of the main claim.
Related.
Conventional technology
In order to charge the battery optimally, the battery temperature is detected and the charging voltage is measured.
Must be determined depending on the battery temperature. Normally, the battery temperature is
The temperature sensor is used to detect pole pieces, pole terminals,
This is done in the teri casing. In addition, the electrolyte temperature of the battery is
It can be detected using a sensor that has been packaged. However, using a sensor
Such temperature detection depends on the sensor, the sensor mounting and the cable between this sensor and the control device.
It has the disadvantage of additional costs for cable wiring. Whole and
As such, such temperature measurements are associated with considerable cost.
In order to save the temperature sensor in the battery, DE-OS 4037640
Is provided for adjusting the charging voltage, rather than directly measuring the battery temperature.
Measure the temperature of the voltage regulator that contains the control unit
From the measured temperature
It has been proposed to estimate the battery temperature. In this case, this
It is assumed that the pressure regulator and the battery are warmed up in a predetermined manner. Bag
Additional data is used to calculate the temperature of the terrain. This additional data
The data is stored in a characteristic map and includes, for example, a heating time constant of the battery.
Advantages of the present invention
At least one battery of a vehicle-mounted power supply according to the configuration of claim 1.
The method of the present invention for detecting the temperature of the
This has the advantage that more accurate detection is possible. This can achieve battery
The available state of charge is further improved, thus increasing the life of the battery. these
The benefits are obtained by: That is, at least two
Detects temperature at a given location and uses both measured temperatures to create a thermal model
The calculation of the battery temperature is performed according to the following. In this case, mounted
Both these points of the power supply are advantageously measured at any point where their temperature is measured anyway.
The choice must be made or is in any case known. This result
As a result, no additional sensors are required. Evaluated for battery temperature calculation.
Both of these temperatures are the engine temperature and the ambient temperature. Still other temperatures are advantageously
These temperatures are known
As far as is considered.
Further advantages of the invention are obtained by the features of the dependent claims. in this case,
Particularly advantageous is the measurement data required for calculating the battery temperature in the vehicle.
That the control equipment can be used freely by a data bus, for example a CAN bus
. A particularly advantageous use of the method according to the invention is the starter battery in the engine space.
And two-battery power supply with on-board power supply battery in trunk space
can get. Both of these batteries are located in different places and even different
Since it has design specifications, various temperatures calculated each time are obtained.
Different heat capacities are taken into account in the calculation model used.
Preferably, a thermal calculation model is used or fuzzy in forming the calculation model.
Model formation is performed by logic. Networked by bus system
The indirect detection of battery temperature in an existing vehicle can
Reduces vehicle cabling and sensor mounting in batteries
Advantageous cost savings at the manufacturer result. It is usually quite expensive
There is no need to consider the secure mounting of the sensor in the battery area. Defect
Risk of failure of measurement detection by sensors, lines and sections due to damaged batteries
The problem of the connection path is eliminated.
In a particularly advantageous embodiment of the invention, the vehicle stop
The duration of sunshine during the period and the intensity of sunshine are considered together in the calculation
Thus, the accuracy in estimating the temperature is improved. Advantageously do not measure these parameters
You may. Because these parameters are different from other selectable parameters,
In particular, it can be estimated from the temperature profile by special fuzzy evaluation
.
Drawing
Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and will be described in detail by the following description. Figure 1
The components of a two-battery mounted power supply that are important for understanding the present invention are shown. Fig. 2
Describes the thermal model for data battery temperature detection. Figure 3 shows the onboard power battery
A thermal model for detecting the temperature of the power supply battery is described. 4 to 10
Indicates parameters required for calculating the sunshine duration.
Description
FIG. 1 shows a block circuit diagram of a two-battery mounted power supply. These two batteries
Using the method of the present invention to calculate the temperature of two vehicle batteries for a power supply with a battery
can do. However, there is no need to limit the power supply to two batteries. This tower
The on-board power supply includes the following components when viewed in detail. That is, the power supply circuit 1
0, the power supply circuit 10 comprises a generator 11 having an associated voltage regulator 12;
Or an on-board power supply battery 13 and loads 14 and 15. This power supply circuit
10 are connected to the connection terminals Kl. Power supply control device mounted via 30b
16 are connected. This on-board power supply control device 16 has another connection terminal Kl. 30a
Are connected to a starter 17 and a starter battery 18. Starter 1
7 and the starter battery 18 form a start circuit. This starter battery
18 is located near the starter, for example in the engine space of the vehicle,
On the other hand, the battery 13 is present, for example, in the trunk space of the vehicle. On-board power supply system
The control device 16 includes an engine control device 21 (for example, 21a) and / or control devices 21a ...
21n via at least one line 22. This line 22 is an example
For example, the bus system has a CAN interface.
It has a CAN bus. Information is transmitted to the onboard power supply control device 16 via this bus.
It is exchanged with the gin control devices 21a to 21n. The control devices 21a ... 21n
Information necessary for engine control is obtained via the sensor 19. This information is also included
It is also needed for power control equipment. The onboard power supply control device 16
Calculate the charging voltage for the on-board power supply battery and starter battery. Star
For example, the charging of the battery
This is done by an integrated voltage converter.
The charge control depending on the temperature of the on-board power supply battery 13 is performed by the data bus 20 or similarly.
This is done by setting a target value for the generator regulator 12 via the line.
In this case, the function of the generator adjuster 12 is also assumed by the on-board power supply control device 16.
This generator regulator can be intelligent with emergency operating characteristics
It is limited to the power output stage.
Further, the onboard power supply control device 16 is connected to the voltage regulator 12. Onboard power supply
Such a voltage regulator operated by the control device 16 has only one power output stage.
do not need. Because the power supply control device 16 with the control function takes over
It is.
The embodiment of the dual-battery power supply of FIG. 1 is exemplary and the method of the present invention
Of course, it can be used for simple on-board power supplies with only one battery. On-board power supply system
Use an on-board power supply without on-board power control instead of an on-board power supply with
In this case, the voltage regulator does not include a control part in addition to the power part.
I have to. This control part is a control device 21 or a control device 21a ... 21n.
It is connected to the.
Such a connection is also possible in the embodiment shown in FIG.
The method described below for calculating the temperature of the vehicle battery is based on onboard power control.
On the computer of device 16
Or if there is no onboard power supply control device, the voltage regulator 1
2, the voltage regulator 12 includes a suitable computer.
. In principle, the calculation can also take place in the control device 21a itself. In this case, this
The control device 21a carries the calculated battery temperature onboard the power supply control device 16 or the voltage regulator.
It must be supplied to the integrator 12. This is the generator and converter output power.
Adjustment of pressure, i.e. adjustment of charging voltage to battery, can be adapted to battery temperature
It is done to be able.
The following measured data are used in principle for detecting the battery temperature:
For the temperature of the starter battery in the engine space:
Engine block temperature, cooling water temperature, engine oil temperature, vehicle ambient temperature,
Vehicle speed (this depends on the temperature of the engine space and therefore the starter battery
Affect the temperature of the storage space),
Vehicle color (different colors have different reflection coefficients),
For detecting the temperature of the battery built-in space that changes due to sunlight when stationary
Vehicle equipment data required for
Quiescent time.
For detecting the temperature of the power supply battery in the trunk space
do it:
Vehicle interior temperature, vehicle ambient temperature,
Vehicle color (reflection coefficient),
Quiescent time.
Control from some or all of the above instantaneous measurements provided on the data bus
The control device uses the appropriate temperature model to control the starter battery 18 in the engine space.
Supply of battery temperature and / or vehicle trunk space or on-board power battery
The battery temperature of the battery 13 is calculated. In this case, all of the above measurements are required
Not necessarily. If measurements cannot be obtained directly,
The value can also be calculated from other measurements, for example, quiescent time is quiescent
Temperature difference between the engine temperature at start and the engine temperature at start
It can be determined from the known temperature time constant of the engine. Parameters not measured directly
An observer function can be used to determine the data. In general, of course
Measurements of gin temperature and external temperature are required.
The computational model includes components, i.e., the engine and battery,
It is illustrated by a heat source or heat sink having a heat capacity and a thermal time constant.
Importantly, various application-dependent thermal time constants are used in model calculations.
Is to be used.
The model formation itself can be described according to various methods.
For example, model formation by fuzzy logic can be considered. In this case, the data bus
The supplied measurement data is defined and evaluated as fuzzy variables. These love
Battery temperature is inferred using fuzzy variables and appropriate coupling matrices
Is done.
Yet another model formation is possible with a thermal computation model. In Figure 2, the star
3 for the on-board power supply or power supply battery in FIG.
In such a thermal calculation model, the data bus is also supplied.
The dominant battery temperature is calculated from the measured values or the temperature information. This place
In this case, the onboard power supply control device 16 is based on temperature information via the CAN interface.
Thus, a target value of the voltage regulator 12 is obtained.
The following parameters are evaluated in the computational model illustrated in FIGS.
To calculate the temperature of the starter battery 18:
To calculate the temperature of the onboard power battery 13:
Available parameters or temperature supplied via CAN interface
From the information, the on-board power control device 16 adjusts the charging of the on-board power supply battery (generator
The target value of the voltage regulator 12 and, if necessary, the on-board power supply control device 16
The target value of the voltage converter integrated in is obtained. This voltage converter is the simplest case
In this case, the connection path can be switched to the on-board power supply battery. But controllable
An active transducer or a switch on a separate device can also be used.
The voltage regulator 12 for the on-board power supply battery 13 is a simple serial one-wire
Connected to the vehicle control device via the so-called bit synchronization interface
can do. In this case, the vehicle control device transmits the CA
Receives the charging voltage target value via the N bus and processes it by its own setting
This charging voltage target value is
To the generator coordinator via the
The setting of the charging voltage target value to the voltage regulator 12 is performed directly from the on-board power supply control device 16.
You can also receive it.
The same applies to multiple control functions for higher-level control equipment (mounted power supply control equipment or engine control equipment).
Can be undertaken from the container).
The following evaluation methods are implemented for temperature observation:
Calculation while driving
During running, the sampling time TAbtast= 30 s, the thermal model is evaluated.
Action after driving
After traveling, the onboard power control equipment is analyzed for analysis before the start of the next traveling.
Data can be stored in the EEPROM. The following data is stored:
Engine stop time tab,
These temperatures should be stored as byte values. Therefore, the numerical range of each temperature
It is necessary to determine
Battery temperature: -40 ° C to + 60 ° C → Resolution: 0.1
39 ° C,
External temperature: -40 ° C to + 60 ° C → Resolution: 0.39 ° C,
Coolant temperature: −40 ° C. to + 120 ° C. → resolution: 0.63 ° C.
Calculation before starting
Before starting traveling, the instantaneous battery temperature is estimated. This calculation is based on EEP
The data stored in the ROM and the instantaneous temperature, that is, the outside air temperature,
Temperature, coolant temperature, and instantaneous time.
First, the vehicle engine stop time must be detected. Off after this
Model for line case
. Next, the temperature difference is determined by the fuzzy rule mechanism.
Battery temperature.
Detection of vehicle engine stop time
Only instantaneous times, not dates, are interrogated via the CAN bus. by this
At the start of the run, the time at the end of the most recent run and the instantaneous time are obtained
I have. Therefore, the formula for engine stop duration is
TEngine stop duration= TInstant time-TEngine stop time
It is. If the result is negative, add for 24 hours.
However, based on these data alone, the engine stop time of the vehicle is, for example, 3 hours.
Or 27 hours cannot be determined.
As additional criteria for determining the engine shutdown duration, the instantaneous outside temperature and
Compare the engine temperature and the past engine temperature: (Engine temperature is 10
(Exceeding the outside air temperature by a temperature lower than ℃) and (past engine temperature> 90 ℃
) And (engine stop duration is less than 5 hours), then
Add the calculated engine stop duration by 24 hours.
Model evaluation
Is calculated (nachrechnen). This model is for this
Initialized by the value of The following assumptions have been introduced for the course of external influences:
RU:
You.
Sunshine is not considered.
A preheat phase is assumed at the start of the shutdown state.
This model has parameters for the offline case
Calculate by
The results of this offline evaluation areIt is determined. By the way, the lower case neu is German, and has the same meaning as English new
is there. In addition, lower case alt is German and has the same meaning as old in English.
Evaluation of fuzzy rule mechanism
Before calculating the simulated battery temperature, consider the linear course of the external temperature.
In addition, it was assumed that sunlight was not considered. Both of these parameters
The actual progress of the motor is not measured during a stop, but the temperature measured before starting
What is necessary is just to estimate based on a degree. This is due to the evaluation of the fuzzy rule mechanism.
Done.
Deviations and / or days from the assumed external temperature course, depending on the fulfillment of each rule
Illumination duration> 0 is assumed
Bring.
The description of the fuzzy rules and the resulting inferences from the fuzzy rules
Describe in more detail.
Sunshine considerations:
The additional effect of sunshine on battery temperature is the sunshine step response (intensity = 100%
) Is determined. The step response of this model to sunlight is analyzed
It is described using Laplace transform by a function. XB= 0, the following function
Engagement
Is obtained.
Deviation from linear external temperature curve
In addition to the linear external temperature profile of FIG. 4, the deviating external temperature profile shown in FIG.
Can also be calculated by the temperature observer. These deviated external temperature profiles are indicated by triangles.
Add the curves of Figure 4 corresponding to the external temperature profile of the shape to the linear external temperature profile
It is formed by doing.
Since the battery temperature for the linear course has already been calculated, it has now changed
It is necessary to determine only the temperature difference that occurs based on the temperature change. This temperature difference is 1
It is determined from a curve on the time axis, which is stored normalized to the ° K external temperature difference. Figure
This curve illustrated in FIG.
Shows the response of this model to
FIG. 6 shows the impulse response of this model. However, this impulse response is
This system to the delta function
Rather than interpreting the response as a
I want you to interpret it as Dell's response.
New battery temperature calculation
All the temperature differences obtained depend on the rules to which they belong
I will.
The new battery temperature initializing this model for the online case is
Simulated battery temperature and the deviation of these simulated battery temperatures
Sum with
It is.
Fuzzy rule mechanism
In principle, the evaluation of the fuzzy rule mechanism requires the following:
1. Selection of input parameters of fuzzy logic and assignment of linguistic variables
2. Set the value of a language variable
3. Evaluation of fuzzy logic: Here, one, two, four or eight rules must be evaluated
I have to. Result: weighting factor
4. Determination of target parameters according to the above rules:
5. Calculates the target parameter as a weighted average: here the weight determined earlier
Brazing factor and multiple temperatures
Input parameters
The input parameters selected are:
Tab: Engine stop duration,
Assign the following linguistic variables to these input parameters:
Tab: Short (K), medium (M), long (L)
TI: Cold (K), normal (N), hot (W)
TW: Cold (K), normal (N), hot (W)
Language Variable Number
The value of the linguistic variable is determined by the membership function. Of input parameters
The linguistic variable membership function to numerical range is illustrated in the following figure. FIG.
Is TWHere is a membership function for.
Example: TW= 7.5 ° C. gives the following values:
μTw_Cold = 0.00
μTw_Normal = 0.75
μTw_Hot = 0.25
FIG. 8 shows TIFIG. 9 shows the membership function forabMember for
Shows the ship function.
Evaluation of fuzzy rules
After the numerical values of the linguistic variables for all input parameters are known, the fuzzy
Rules can be evaluated. Rules are generated for each combination of input parameters
Is done. The result of this evaluation is the degree of establishment of each rule.
Example:
Rule; ((Tab= Medium)) & (TW= Hot) & (TI= Normal))
Evaluation: Inner parentheses are replaced by the value of the linguistic variable. Boule
The "&" is replaced by a minimum function in fuzzy logic.
Therefore, the result is MIN (μTab_Medium; μTw_Hot;Ti_Usually).
The rules shown in Table 1 are used.
Table 1: Fuzzy rule mechanism
A new temperature difference must be calculated for all rules. These new
Evaluation yields values greater than zero.
Calculation of battery temperature difference
Estimated temperature curve and estimated sunshine start time tS1Supply. Sunshine
End time tS0Is always equal to the start of the run.
With these data, a quick simulation (ie, a new simulation)
Temperature difference)
Required from the
The curve deviating from the linear course shown in FIG.
During the time
Is standing. These curves are described below as:Given a linear external temperature profile, these are
In the case of sunshine, the sunshine intensity should depend on the instantaneous external temperature. FIG.
, The assumed relationship between sunlight intensity and external temperature. In principle, there is no sunshine
In the case defined, this is the symbol TS= TS1-TS0= 0
.
Cases 1-9:
Situation: short engine down time
Case 10:
Situation: sunrise
Case 11:
Situation: sunrise a few hours ago (not yet heated by the sun)
Case 12:
Situation: sunshine several hours ago
Case 13:
Status:?Case 14:
Situation: temperature equilibrium, no sunshine
Case 15:
Situation: Sunshine shortly before
Case 16:
Situation: sunrise or vehicle in garage, engine still hot
Case 17:
Situation: no sunshine, engine still hot
Case 18:
Situation: sunshine for several hours, engine still hot
Case 19:
Situation: sunrise calculated so that the following equation holds:
Case 20:
Situation: sunrise a few hours ago
Case 21:
Situation: sunshine several hours ago
Case 22:
Status:?
Case 23:
Situation: Thermal stable state for a long time
Case 24:
Situation: Sunshine shortly before
Case 25:
Status:?
Case 26:
Situation: a few hours after sunset
Case 27:
Situation: sunshine several hours ago
Calculation of battery temperature difference
It is calculated as a weighted average from the number of temperature differences. This weighting is
It is performed according to the degree of establishment of each case.
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(72)発明者 アルベルト ガイガー
ドイツ連邦共和国 Ｄ―71735 エーバー
ディンゲン ノヴァリスヴェーク ８────────────────────────────────────────────────── ───
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(72) Inventor Albert Geiger
Germany D-71735 Eber
Dingen Novalisweg 8