JP4724352B2 - 自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗を認識するための電子ユニット及び方法 - Google Patents

自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗を認識するための電子ユニット及び方法 Download PDF

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Description

【０００１】
本発明は、特許請求項１の前提部分に記載した、自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗を認識するための電子ユニット及び方法に関する。
【０００２】
自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗（即ち、充電状態と摩耗の少なくとも一方）を確定するためには多数の方法が既に知られている。例えばドイツ特許出願公開第3712629号明細書又はドイツ特許出願公開第4341826号明細書では、スタータ電流に起因する電圧の落ち込みからバッテリ状態を導き出すことが提案されている。そのためにバッテリ電流を測定することが提案される。またドイツ特許出願公開第19831723号明細書及びドイツ特許出願公開第4406193号明細書から、バッテリ電流を測定することなく、スタータ電流に起因する電圧の落ち込みからバッテリ状態を導き出すことが知られている。そこでは特にバッテリ電圧とバッテリ温度又は内燃機関温度だけが考慮される。更に静止電圧測定による充電状態決定が知られている。
【０００３】
バッテリ電流測定を用いる全ての方法は比較的精確であるが、特に自動車両における内燃機関が大きい場合にはバッテリ電流が1000Ａ以上にも成り得るので、極めて手間と費用のかかる測定装置が要求され、これらの測定装置は更に時間的に高い分解能を可能としなくてはならない。バッテリ電流測定を伴わない方法の精度は極めて低いものである。
【０００４】
それゆえ本発明の課題は、冒頭に掲げた形式を有する自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗を認識するための装置並びに方法をコストと精度に関して改善することである。
【０００５】
前記課題は、装置としては請求項１に記載した特徴により、方法としては請求項２に記載した特徴により解決される。
【０００６】
本発明の基礎となる認識は、スタートプロセス中のバッテリ電圧又はバッテリ電圧落ち込みが特に内燃機関のドラッグトルクに依存するということである。この際、ドラッグトルクと、それゆえ始動装置電流又はバッテリ電流は温度と製造誤差による影響下にあるが、摩耗による変化、装備バリエーション、又は、不十分な整備にも影響される。これらの値の全ては、経験によって決められたように、バッテリ電流に作用するのと同様に内燃機関回転数にも作用する。
【０００７】
本発明により、特に自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗に関してスタートプロセス中の内燃機関回転数に依存してバッテリ電圧の評価が行われる。内燃機関回転数は、例えば内燃機関制御装置を電子ユニットと接続するデータバス（例えばＣＡＮバス）を介してデジタル方式で伝達され得る。また電子ユニットは、内燃機関制御装置の一部、又は内燃機関回転数を検出して評価する他の制御装置自体の一部であってもよい。電子ユニットには、例えば、テーブル、特性曲線、又は特性マップが保存され得て、これらは、内燃機関回転数に依存するバッテリ電圧値に対して充電状態値及び／又は摩耗値を割り当てている。この際、例えばバッテリ温度も考慮され得る。しかし全てのケースにおいて電流測定は実施されない。それゆえそのような電流は本発明において測定される必要はない。それにもかかわらず内燃機関回転数を考慮することによって高い精度が達成される。その理由は、経験によって決められたように内燃機関回転数がスタータ（始動装置）により消費される電流に比例して十分に精確に作用するためである。
【０００８】
本発明では可変の電圧閾値が内燃機関回転数に依存して予め設定される。自動車両バッテリの粗悪な充電状態及び／又は高い摩耗は、所定の時間枠内、有利には定義されている時点においてバッテリ電圧が前記の電圧閾値より低いところに位置する場合に認識される。
【０００９】
また本発明では充電状態がスタートプロセス前の静止電圧測定によって検出され、この値の評価を用いて、スタートプロセス中のバッテリ電圧が所定の電圧閾値より低いところに位置する場合に、粗悪な充電状態と高い摩耗との間の区別が成され得る。粗悪な充電状態は、規定された静止電圧閾値を前もって下回った場合に認識され、高い摩耗は、、規定された静止電圧閾値を前もって上回った場合に認識される。
【００１０】
本発明により、バッテリ電流又はスタートプロセス中の始動装置によって消費される電流に対する手間と費用のかかる測定が排除される。バッテリ電流測定を伴わない全ての周知の方法と比べて明らかに改善された精度が達成され得る。内燃機関のドラッグトルクに影響を及ぼす車両の様々な装備バリエーション（自動変速機、空気調整装置、内燃機関形式）に対して本方法を自動的に適合することが達成される。それにより例えばドイツ特許出願第19750309号明細書に記載されている適応方法が排除される。その理由は、これらの影響が全て内燃機関回転数の経過内に取り入れられるためである。
【００１１】
本発明の実施形態が図面に示されている。
【００１２】
図１において、横座標では内燃機関回転数ｎが表され、縦座標ではバッテリ電圧ＵBattが表されている。図１では、完全な自動車両バッテリに関して、多数のスタートプロセス中の或る時点（例えばｔｍ）で測定されたバッテリ電圧ＵBattとそれと同時に検出された内燃機関回転数ｎとの間の関係が実線を用いて示されていて、この関係は経験によって確定されたものである。この種の経過は例えば最適特性曲線として本発明による方法を実施するための電子ユニットに保存されている。この関係はバッテリ温度を追加的に考慮しながら特性マップとしても保管され得る。破線は、内燃機関回転数ｎに依存する電圧閾値Ｓ＝ｆ(ｎ)の対応的な基準値を許容バンドの形式で示している。閾値Ｓより高いところでは自動車両バッテリが未だ損なわれていないと理解される。内燃機関回転数に依存するバッテリ電圧値ＵBattが閾値Ｓより低いところにある場合には粗悪な充電状態又は高い摩耗を示している。
【００１３】
図２において、横座標では時間ｔが表され、縦座標では一方でバッテリ電圧ＵBattが他方で内燃機関回転数値ｎ＊が表されている。内燃機関回転数値ｎ＊は、データバスから伝達されていてデジタル方式で且つ場合によっては平滑化されている測定された内燃機関回転数ｎの値に対応する。図２では特にスタートプロセス中におけるバッテリ電圧ＵBattの経過と値ｎ＊の形式の内燃機関回転数ｎの経過が示されている。時点ｔ１では始動装置がスタートし、時点ｔ２では内燃機関回転数ｎ又はｎ＊ がゼロ［１／min］から出発して検出可能に上昇を開始し、時点ｔ３では内燃機関が自力で加速を開始する。ｔ２からｔ３までの時間枠内、ここでは時点ｔｍにおいてバッテリ電圧ＵBatt及びそれと同時に内燃機関回転数ｎ又はｎ＊が検出される。時点ｔｍは時点ｔ２後の固定時間によって予め設定され得る。
【００１４】
時点ｔｍでは、バッテリ電圧ＵBattのために値Ｕ１が得られ、内燃機関回転数ｎ＊のために値ｎ１が得られる。Ｕ１及びｎ１という値のペアを用いて図１における閾値Ｓとの比較が行われる。内燃機関回転数値ｎ１のためのバッテリ電圧Ｕ１が電圧閾値Ｓ＝ｆ(ｎ)より低いところに位置するので、粗悪な充電状態であるか摩耗が進んでいることになる。スタートプロセス前のバッテリの充電状態が静止電圧測定をベースにして知られていると、スタートプロセス中のバッテリ電圧がその摩耗のために低すぎるか、その充電状態が不十分であるのかが区別され得る（ここでは図示せず）。例えば、粗悪な充電状態は、定義されている静止電圧閾値を前もって下回った場合に結論付けられ、高い摩耗は、定義されている静止電圧閾値を前もって上回った場合に結論付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 内燃機関回転数に依存する可変のバッテリ電圧用電圧閾値の本発明による基準値を示す図である。
【図２】 予め設定されている時点におけるバッテリ電圧の測定の様子を示す図である。

Claims (2)

  1. 自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗を認識するための電子ユニットであって、
    バッテリ電圧を検出するための手段と、内燃機関回転数（ｎ）を検出するための手段と、自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗に関してスタートプロセス中の内燃機関回転数（ｎ）に依存してバッテリ電圧（ＵBatt）を評価するための手段と、内燃機関回転数（ｎ）に依存して電圧閾値（Ｓ＝ｆ(ｎ)）を予め設定するための手段を有し、所定の時間枠（ｔ ２ からｔ ３ ）内のバッテリ電圧（Ｕ Batt ；Ｕ １ ）がその電圧閾値（Ｓ）より低いところに位置する場合に自動車両バッテリが粗悪な充電状態及び／又は高い摩耗であると結論付ける電子ユニットにおいて、
    前記電子ユニットが更にスタートプロセス前の静止電圧を検出するための手段を有し、定義されている静止電圧閾値を前もって下回った後にスタートプロセス中のバッテリ電圧（Ｕ Batt ）が所定の電圧閾値（Ｓ）より低いところに位置する場合に、粗悪な充電状態を結論付け、定義されている静止電圧閾値を前もって上回った後にスタートプロセス中のバッテリ電圧（Ｕ Batt ）が前記電圧閾値（Ｓ）より低いところに位置する場合に、高い摩耗であると結論付けることを特徴とする、電子ユニット。
  2. 請求項１に記載の電子ユニットを用いて自動車両バッテリの充電状態及び／又は摩耗を認識するための方法。
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