[发明专利]电池监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测车辆中所使用电池的状态的系统，以及包括与所述系统相连接的至少一个耗电装置和/或至少一个发电装置的电气元件，该系统具有用于探测电池电压的装置、用于从在不同频率所探测的电池电压中提取电压频率分量的装置、用于探测流出或流入电池的电流的装置、用于以与提取电压频率分量相同的频率从所探测的电池电流提取电流频率分量的装置、用于根据以相应频率提取的所述电压频率分量和电流频率分量确定电池的内阻抗的装置、用于存储用于每个相应频率的内阻抗和电池状态之间预定关系的装置以及用于根据所述确定的内阻抗和所述预定关系确定电池状态的装置。所述车辆尤其可以是机动车辆。

背景技术

在现代车辆中，电池作为能量存储器，不仅对于车辆的运行(例如起动)，而且日益作为所恢复能量(例如对于刹车能量存储)的存储器是至关重要的。

为了保证对此所需的操作安全性，必需存在能够确定电池内部状态的可能性。通常可以通过下列因素来确定状态：

当前充电状态(SoC)(current charge state)，老化状态(SoH)，以及对于特殊主要功能的功能满意度(SoF)。

确定电池状态的先前已知系统包括传感器，其使用所测的电流值、电压值和温度值作为内部模拟电池模型的输入值。由于这些模型的复杂性、尤其在与一般使用的铅酸电池有关的复杂性，以及由于包括相应模型的集成系统可用的用于计算的受限制的装置，所以这些电池模型的缺点在于其相对不够精确。常常以可获得的性能为代价，在所需复杂性和系统成本之间采取相应所需的折衷。

在DE04255321.4中，所谓的阻抗谱被描述为用于基于对待检查电池内部阻抗的谱分析确定电池状态的方法。这需要利用扫频激励获得阻抗分布的特定测试，因而这种方法的使用先前限制于静态的测试设备。

根据US4678998，已知一种最初命名为kind的监测系统。在这个已知的系统中，电池电流中所需的不同频率成分由连接到电池的相应车辆中的耗电装置产生。在该连接中，缺点在于：经由耗电装置发生的各个激励是不受控制的，因而不能在每个场合产生所需的频率成分。

发明内容

本发明的目的是提供最初命名为kind的一种改进系统，使用该系统消除了上述的那些缺点。

依照本发明满足了这个目的，其中提供用于监测至少一些电气元件的状态的装置，以及依靠所探测的电气元件的状态选择相应的电压和电流探测时间点和/或选定相应电压和电流探测条件的装置。

依照本发明，所谓的阻抗谱因此与电池的模拟或者模型相结合，以便高精度地确定电池状态，尤其包括要求较高的老化状态(SoH)。相应的监测系统尤其可以集成在车辆中，其能够实时实地地向车辆驾驶员提供相应的信息。从而所谓的阻抗谱可以集成在提供于相应车辆中的电池监测系统中，同时由监测或者控制适当的电气元件或负载的电子系统进行支持。

优选关于是否引起在电池电压或者在电池电流中产生所希望频谱的脉冲对连接到电池的电气元件进行监测，并且在相应脉冲出现时探测电池电压和电池电流。

有利的是，还可以提供装置以依靠所探测的电气元件的状态产生负载脉冲，其在电池电压和电池电流中产生所希望的频谱，并且在这个例子中在相应负载脉冲产生时探测电池电压和电池电流。

依照本发明系统的优选实施方式，依靠出现脉冲或者所产生负载脉冲的性质选择探测电池电压和电池电流的采样率。

在特定场合中，依靠相应的电池状态对所探测的电池电压或者所探测的电池电流进行标准化是更加有利的。

有利的是下面状态中的至少一种被作为电池状态监测：老化状态(SoH)，充电状态(SoC)、功能满意度(SoF)。

优选地至少老化状态被作为电池状态监测。

依照有利的实用实施方式，在由起动器/发电机产生的脉冲出现时探测电池电压和电池电流。当由起动器/发电机产生脉冲作为具有频谱分析所需的高频分量的可靠可重复脉冲出现时尤其是可能的。

优选地，仅将由起动器/发电机产生的这个脉冲用作探测电池电压和电池电流的触发脉冲。

在特定场合中，有利的是还可以在由起动器/发电机产生的脉冲出现时，在特定仿真、可控负载产生的附加激励进行支持下探测电池电压和电池电流。该仿真可控负载优选为电池传感器的部件。

在这个连接中，可以在由起动器/发电机产生的脉冲出现时，并优选在至少一个已经存在的电气元件、优选为耗电装置产生的至少一个附加仿真脉冲支持下探测电池电压和电池电流。