(57)【要約】  直列接続された複数のバッテリセルと接続して使用されるバッテリ状態識別装置であって、特に従来の車内電源よりも高められた電圧を有する、１つの車内電源において直列接続された少なくとも２つの鉛蓄電池のもとで使用されるバッテリ状態識別装置が提供される。この場合、このバッテリ状態識別装置は、バッテリにおける欠陥および全システムにおける欠陥を検出し、相応の信号を上位のエネルギマネージメント部に出力し、場合によって表示部をトリガさせる。付加的な手段により、バッテリにおける充電調整が、異なる充電状態のバッテリにおいて所期のように後充電する、または所期のように放電することによって行われる。
2007537433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギアキュムレータまたは電荷アキュムレータ、特にバッテリの状態を識別するための装置であって、
エネルギアキュムレータまたは電荷アキュムレータ、特にバッテリの所定のパラメータを検出するための手段と、
評価手段とを有し、
該評価手段は、これに供給されるパラメータから電荷アキュムレータもしくはバッテリの状態を検出する形式のものにおいて、
電荷アキュムレータは少なくとも相互に直列に接続された２つのセルまたはバッテリを有し、
パラメータとして、すべての電荷アキュムレータの少なくとも電圧および／または温度が検出され、
セルまたはバッテリの直列回路の全電流が測定されることを特徴とするバッテリ状態識別装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
エネルギアキュムレータまたは電荷アキュムレータは車内電源の構成部分であり、直列に接続された少なくとも２つのバッテリセル、有利には６つのバッテリセルを有するバッテリ状態識別装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、
エネルギアキュムレータまたは電荷アキュムレータは相互に直列に接続された２つの鉛蓄電池から成り、２４Ｖの全電圧を形成するバッテリ状態識別装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置において、
エネルギアキュムレータは、複数のエネルギ蓄積器からなるクラスタの直列接続体であり、
該クラスタは所定数の個別セルを有しており、該個別セル電圧の整数倍の全電圧を達成するバッテリ状態識別装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
各バッテリまたは各クラスタから電圧および／または温度が検出され、
各バッテリまたはクラスタには固有のバッテリ状態識別装置が設けられているバッテリ状態識別装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項記載の装置において、
システム全体に対する評価装置が設けられており、
該評価装置は個々のバッテリ状態識別装置と接続されており、該バッテリ状態識別装置から得られた情報に依存して、信号を上位のエネルギマネージメント部および／または表示部に出力するバッテリ状態識別装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載の装置において、
評価装置は少なくとも１つの計算器またはプロセッサを有しており、
該計算器またはプロセッサは、供給されたパラメータから所定のアルゴリズムを用いてバッテリ状態を検出し、
前記計算器またはプロセッサは、個々のバッテリの状態と、全体の状態を検出し、状態の検出をとりわけ順次連続して実行するバッテリ状態識別装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の装置において、
バッテリ状態の識別を行う際には、同じ物理的特性を有する個別セルからなるクラスタがまとめられ、
前記クラスタの物理的パラメータは時間に依存して実質的に同じように変化することを考慮する評価アルゴリズムが作成されるバッテリ状態識別装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の装置において、
バッテリまたはクラスタでの充電調整または充電整合を可能にする付加的手段が設けられているバッテリ状態識別装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
充電調整または充電整合を可能にする付加的手段は、充電状態の悪いバッテリを選択的に充電するように構成されているバッテリ状態識別装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、
付加的手段は少なくとも１つのジェネレータ、電圧変換器、切換スイッチを有しており、
これらの手段は、選択的に充電すべきバッテリが一時的に電圧変換器に接続され、その他のバッテリが同時に分離されるように制御されるバッテリ状態識別装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、
付加的手段は、充電電流を測定する電流計を有しており、測定された充電電流ＩＬはバッテリ状態識別の際に考慮されるバッテリ状態識別装置。
【請求項１３】
請求項９記載の装置において、
充電調整または充電整合を可能にする付加的手段は、充電状態の良いバッテリを選択的に放電するように構成されているバッテリ状態識別装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、
付加的手段は少なくとも１つの放電抵抗並びに切換スイッチを有しており、
これらの手段は、選択的に放電すべきバッテリが一時的に放電抵抗に接続され、その他のバッテリが同時に分離されるように制御されるバッテリ状態識別装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の装置において、
放電は制御装置自体を介して行われ、
該制御装置は切換スイッチを介して放電すべきバッテリと接続されるバッテリ状態識別装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の装置において、
各バッテリには制御装置が設けられており、
放電は、放電すべきバッテリに設けられた制御装置を介して行われ、
該制御装置は、プロセッサの適切なクロッキングによって自分の電流消費を高めるバッテリ状態識別装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置において、
複数のバッテリが、配属された制御装置の相応の制御によって同時に放電されるバッテリ状態識別装置。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置において、
放電電流（ＩＥ）を測定する電流計が設けられており、
測定された放電電流（ＩＥ）はバッテリ状態識別の際に考慮されるバッテリ状態識別装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置において、
バッテリ状態識別は中央で各制御装置によって行われ、
情報が上位のエネルギマネージメント部に供給され、
該エネルギマネージメント部はどのバッテリを放電すべきか決定するバッテリ状態識別装置。
【請求項２０】
請求項１８記載の装置において、
バッテリ状態識別は上位のエネルギマネージメント部によって行われ、
該エネルギマネージメント部は個々の制御装置に通信接続を介して、所要の状態情報を供給し、
各制御装置は、供給された情報を考慮して分散的にどのバッテリを放電するか決定するバッテリ状態識別装置。
【請求項２１】
請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置において、
バッテリの充電調整を実行するための手段は、所定の状態調整が識別されたら前記充電調整を終了するバッテリ状態識別装置。
【請求項２２】
請求項１から２１までのいずれか１項記載の装置において、
バッテリ制御装置は、とりわけスケーラブルでかつ標準化可能な制御装置群を得るために、および／またはシステム全体を任意の電圧に対して使用可能とするために、選択可能なＣＰＵを使用することができるように構成されているバッテリ状態識別装置。
【請求項２３】
請求項１から２２までの少なくともいずれか１項記載の装置で行うことを特徴とする、バッテリ状態を識別するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ状態識別装置、特に、請求項１の上位概念に記載の、直列に接続された複数のバッテリ、バッテリセル、またはその他の電荷アキュムレータまたはエネルギアキュムレータを備えたバッテリ状態識別装置に関する。
【０００２】
従来技術
通常、バッテリ、例えば自動車で使用されるバッテリは、直列接続された複数のバッテリセルから成っている。バッテリの定格電圧は、この場合、バッテリセルの個々の電圧の合計である。バッテリ自体は、それぞれ１つのプラス端子およびマイナス端子の２つの端子を有しており、これらの端子間に定格電圧が生じる。所望の電圧を得るためには、ただ１つのバッテリでは部分的に十分ではないので、少なくとも２つのバッテリを互いに直列接続することが公知であり、これにより、バッテリの定格電圧の合計に相当する電圧が得られる。このような２つの１２ボルトバッテリの直列接続は、例えば、総電圧２４ボルトを可能にするために商用車では通常のものである。１２ボルトの供給電圧を必要とする負荷は、一方のまたは他方のバッテリに接続することができ、より高い電圧を必要とする負荷は、直列接続された両バッテリの端子に接続される。
【０００３】
互いに直列接続されたバッテリセルもしくは直列接続されたバッテリは異なるように放電され得るので、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１５０３７６号明細書では、バッテリの充電及び放電の際に機能する、両バッテリ間の充電調整を行う回路手段を設けることが提案されている。これによりバッテリが均一に充電されることが保証される。充電調整を可能にする回路手段は比較的面倒であり、少なくとも１つのコンデンサと複数のトランジスタと所属の論理回路とを有している。しかしながらバッテリ状態識別装置は、公知の手段では設けられていない。
【０００４】
電圧供給装置、例えばただ１つのバッテリを備えた車内電源においては、バッテリ状態識別を行うことが公知である。従って例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１０６５０５号明細書では、測定されたバッテリの動作パラメータと状態推定ルーティンとによって、その都度実際のバッテリ状態を識別し、これにより特にバッテリの完全な放電を防止することが提案されている。
【０００５】
発明の利点
電荷アキュムレータにおける本発明による状態識別装置、特に請求項１の特徴を備えたバッテリ状態識別装置は、直列接続された複数のバッテリセル、特に直列接続された複数の電荷アキュムレータ、複数のバッテリ、複数のバッテリセルにおいて、確実な状態識別を可能にするという利点を有している。この場合、状態識別装置、特に１２Ｖのバッテリのために使用される基本的に公知のバッテリ状態識別装置に基づくバッテリ状態識別装置を、特に直列接続された２つの１２ボルトのバッテリを備えた２４Ｖ電圧供給のために使用することができると有利である。
【０００６】
本発明のさらなる利点は、請求項２以下に記載された手段により得られる。このような手段では、電圧が比較的に高いシステムの場合と同じように、バッテリ状態識別が各クラスタに対しても、システム全体に対しても行われる。このシステムでは、監視すべき複数の個別セルをクラスタと称し、複数のクラスタの直列接続により、個別セル電圧の整数倍を成す電圧に達する。バッテリ状態識別装置はこの場合、コンピュータ支援されて動作し、設定可能なアルゴリズムを考慮している。比較的大きなクラスタを評価する際に計算負荷を軽減するために、簡略化を許容し、同じ物理的特性を有する個別セルを備えたクラスタでは、その物理的特性がそれぞれ同様に変化することを前提とすると有利である。
【０００７】
バッテリ状態識別のために評価装置、例えば制御装置では、バッテリ電圧と、各バッテリごとに別個に検出されたバッテリ温度と、直列接続されたバッテリを流れる測定された電流とが評価される。システム全体とは無関係に、両バッテリのそれぞれのバッテリ状態を識別することができるバッテリ状態アルゴリズムが各バッテリごとに計算される。このような情報から、個々のバッテリもしくはエネルギアキュムレータ及び／又はシステム全体に関する情報が得られる。
【０００８】
請求項２以下に記載された手段により、一方のバッテリセル、一方のバッテリ、または両方のバッテリまたは１つのクラスタの所望の後充電が可能である。ただしこの場合、１つのバッテリのためのバッテリ状態識別装置が、充電状態の相違を表示しなければならない。
【０００９】
特に有利には不均一な放電により生じる結果と、個々のバッテリセル、特に個々のバッテリの劣化作用が種々異なることが識別される。これによりシステム全体の出力能力が低下することが確実に防止される。不均一な放電ならびに劣化作用の相違の識別は、各バッテリセル、特に各バッテリに、固有のバッテリ状態識別装置が設けられており、上位のバッテリ状態識別装置によって、個々のバッテリのために行われるバッテリ状態識別の結果が互いに関連付けされることにより行われる。
【００１０】
バッテリの不均一な状態が識別されると、有利には所期の措置をトリガすることができる。この措置は、充電状態の悪いバッテリを所期のように後充電し、ひいてはシステム全体の効果的な利用を可能にするものである。この場合、有利な構成では、充電状態の悪いバッテリのために充電電圧を所定の方法で高め、ひいては良好な充電を可能にする直流電圧変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器）が使用される。これにより全てのバッテリセルもしくは両バッテリは同じ充電レベルに維持され、従って最適に充電され得る。
【００１１】
しかしながら、電荷アキュムレータもしくはバッテリの不均一な状態が識別されると、有利には、充電状態の良い電荷アキュムレータもしくはバッテリを所期のように放電するといった所期の措置をとることもできる。これにより全てのバッテリセルもしくは両バッテリは同じ充電レベルに維持され、従って最適に充電され得る。従って同様にシステム全体を効率的に利用することができる。なぜなら、充電状態の良いバッテリが充電の際に電流と対抗電圧を規定し、そのため充電状態の悪いバッテリの充電がさらに不十分になるようなことが回避されるからである。特に有利な構成では、充電調整のために行われる、充電状態の良いバッテリの所期の放電が、切換スイッチによって充電状態の良いバッテリに接続することのできる付加的な抵抗により実行される。
【００１２】
別の有利な構成では、制御装置自体が、充電状態の良好なバッテリの放電のために利用される。
【００１３】
各バッテリに個別の制御装置が設けられているならば、有利には、従来のシステム、即ち１２ボルトシステムのハードウェアを僅かなコストで転用することができ、ひいては極めて安価な解決手段が得られる。
【００１４】
本発明によるバッテリ状態識別装置は、有利には、車両における通常のコンピュータ支援されて動作するエレクトロリックエネルギマネージメント（ＥＥＭ）と協動する。この場合、このＥＥＭは、バッテリ状態識別装置にアクセスし、必要な制御を行わせる。表示手段を介して、目下のバッテリ状態が表示される。
【００１５】
本発明によるバッテリ状態識別装置は相応に適合させることにより、バッテリのためだけでなく、全ての電荷アキュムレータのために一般的に使用することができ、種々様々なタイプの電荷アキュムレータの組み合わせに対して使用することも有利である。
【００１６】
図面
本発明の実施例が図１〜図４に示されており、以下で詳細に説明する。この場合、図１には、直列接続されたエネルギアキュムレータ、例えば、車両における２４Ｖの車内電源において直列接続された２つの鉛蓄電池の例でバッテリ状態識別装置が示されている。図２には、直列接続されたエネルギアキュムレータのクラスタにおけるバッテリ状態識別装置が示されている。図３には、例えば２４Ｖの車内電源における２つの鉛蓄電池のために所期の後充電を行う、バッテリ状態識別装置が示されていて、図４には、例えば同様に２４Ｖの車内電源における２つの鉛蓄電池のために所期の放電を行うバッテリ状態識別装置が示されている。図５には、制御装置を使用して、充電状態の良いバッテリを所期のように放電するための別の実施例が示されていて、図６には、任意の電圧及びシステムのためのバッテリマネージメントシステムのための実施例が示されている。
【００１７】
実施例の説明
１２Ｖのバッテリのためのバッテリ状態識別を行う従来の装置は例えば、測定された種々様々のバッテリパラメータからバッテリ状態を識別するように動作する。このようなパラメータは、バッテリ電流、バッテリ電圧、バッテリ温度とすることができる。これらのパラメータから、評価装置、例えば制御装置においてバッテリ状態が検出される。
【００１８】
図１には、バッテリ状態識別装置が示されていて、このバッテリ状態識別装置によって、直列接続された２つのバッテリを有するシステムにおけるバッテリ状態が識別される。２つのエネルギアキュムレータもしくはバッテリ１０，１１が直列接続されている場合には、電流センサ１２によって全電流Ｉを検出すれば十分であるが、温度Ｔおよび電圧Ｕといったパラメータならびにその変化は、各エネルギアキュムレータもしくは各バッテリごとに個別に検出しなければならない。そのために例えば、電圧Ｕ１もしくはＵ２を検出する電圧センサ１３，１４と、温度Ｔ１もしくはＴ２を検出する温度センサ１５，１６が使用される。所属の測定値は、バッテリ状態識別装置１７に供給され、これによって評価される。
【００１９】
バッテリ状態識別装置１７は例えば、図示されていないプロセッサまたはマイクロコンピュータを有した制御装置であり、エネルギアキュムレータ１もしくはバッテリ１０のデータならびにエネルギアキュムレータ２もしくはバッテリ１１のデータを記憶するために付加的に少なくとも２つのメモリ１８，１９を有している。さらに、バッテリ状態アルゴリズムを処理する評価手段２０が設けられていて、この処理はシステム全体には依存せずに各エネルギアキュムレータもしくは各バッテリ１０，１１に対して別個に行われる。
【００２０】
このような評価の結果はブロック２１に供給され、このブロックから、個々のエネルギアキュムレータの状態に関する情報がブロック２２に出力される。ブロック２２では、ブロック２１で得られた、個々のエネルギアキュムレータもしくはバッテリ１０，１１に関する情報を考慮しながら全システム情報のための評価が行われる。ブロック２２での全システム情報に関する評価結果に応じて相応の通知が電気的なエネルギマネージメント部（ＥＭＭ）２３に出力され、場合によっては表示部２４で表示される。この場合、個々のエネルギアキュムレータに関する情報を表示する必要がある場合にのみ表示部２４をトリガすることもできる。
【００２１】
図１に示された、２４Ｖの車内電源でエネルギアキュムレータ、例えば２つの鉛蓄電池が直列接続された場合におけるバッテリ状態識別システムによって、各バッテリに関する個々の情報からシステムの全評価が導き出される。全システムの評価は表示部およびエネルギマネージメントシステムで使用することができる。１２Ｖバッテリのために既に公知のバッテリ状態識別装置を直列接続されたエネルギアキュムレータに転用することにより既存のノウハウを利用することができる。個々のバッテリを監視することもでき、場合によっては、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ充電状態）に差が生じた場合、所期の調整充電を一方のバッテリだけで、もしくは一方のエネルギアキュムレータだけで行うことができる。バッテリ状態識別装置１７もしくは当該制御装置のマイクロコンピュータには、クロック周波数の高いただ１つのプロセッサを設けることができ、このプロセッサは個々のバッテリに関する評価を順次実行する。１２Ｖの負荷をバッテリに後から接続する場合、システム故障を早期に回避することができる。なぜなら前述のバッテリ状態識別装置がこのような接続を検知し、該当するバッテリを所期のように再充電し、もしくは別の適当な措置を講じることができるからである。
【００２２】
図２には、エネルギアキュムレータの複数のクラスタが直列接続された場合におけるバッテリ状態識別装置が示されている。この場合、監視すべき複数の個々のセルをクラスタと称する。複数のこのようなクラスタを直列接続することにより、個々のセル電圧もしくは個々のクラスタの整数倍となる電圧が得られる。この場合も、直列接続されたクラスタの全電流を表す電流を測定するだけで、有効かつ効率的なバッテリ状態識別を実行するのに十分である。しかしながら、パラメータ電圧Ｕ並びに温度Ｔを個々のクラスタに関して検出することが望ましい。これにより信頼度の高い評価が可能になる。個々のセルもしくはクラスタは、鉛蓄電池セルとは別の電気化学的なシステムから成っていても良い。評価のためのアルゴリズムは相応に適合される。
【００２３】
評価アルゴリズムは場合によっては計算のみで行うことができる。従って、所定の大きさクラスタを１つの計算ユニットによって監視すべきである。同じ物理的特性を有した個々のセルから成るクラスタでは、その物理量がほぼ同様に変化することを前提とできる。このことは特に、劣化、内部抵抗、充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）等に当てはまる。従って、１つのセルの部分量を監視することにより、その他のセルの状態を推量することができる。この部分量が規則的に変化するならば、これに応じてクラスタ全体の監視を、短い計算時間で行うことができる。
【００２４】
図２に示した、直列接続されたエネルギアキュムレータもしくはバッテリのクラスタにおけるバッテリ状態識別装置は以下のように構成されている。
【００２５】
クラスタ１、クラスタ２、クラスタＮと記載される個々のバッテリセルは符号２５，２６，２７で示されており、互いに直列に接続されている。この場合、通常、それぞれ一方のクラスタの＋極が他方のクラスタの−極に接続されている。電流測定装置２８は全電流Ｉを送出する。付加的に、各クラスタもしくは複数のセルのそれぞれに対して電圧Ｕ並びに温度Ｔが図示されていないセンサ若しくは電圧測定装置によって検出される。電圧Ｕ、電流Ｉ、温度Ｔのパラメータは、個々のクラスタ１、クラスタ２・・・・クラスタＮのための別個のバッテリ状態識別ユニットに供給される。所属のバッテリ状態識別ユニットは符号２９，３０・・・・３１で示されている。クラスタ１、クラスタ２・・・・クラスタＮのための個々のバッテリ状態識別装置の結果は、全システム情報に関する評価のためのブロック３２に供給される。全システム情報のための評価は例えばマスタ３３の構成部分であり、このマスタは電気的なエネルギマネージメント部ＥＥＭに出力信号を出力し、及び／又は表示器３４をトリガする。
【００２６】
図３には、エネルギアキュムレータの１つもしくはバッテリの１つを所期のように後充電することができるバッテリ状態識別装置が示されている。この場合、本来のバッテリ状態識別装置は、図１から公知のバッテリ状態識別装置と同じである。付加的に、回路手段が設けられていて、これにより充電状態の悪いバッテリを所期のように後充電することができる。
【００２７】
このような手段は、２４Ｖジェネレータとして構成されているジェネレータ３５を有しており、電圧変換器３６と切換スイッチ３７とを介して、バッテリの１つを所期のように後充電するために使用することができる。別のスイッチエレメント３８，３９を介して、両エネルギアキュムレータ１０，１１の直列回路がシステムの＋ターミナルに接続されている。両バッテリのうちの１つを所期のように後充電することは、電気的なエネルギマネージメント部ＥＥＭが管理する。このＥＥＭは相応の接続部を介して切換スイッチ３７、並びにスイッチ３８，３９とに接続されていて、これらを開閉する。ジェネレータ３５から送出された２４Ｖの電圧は直流電圧変換器３６を介して１２Ｖに変換され、切換スイッチ３７を介して充電すべきバッテリ１０または１１へ供給される。ジェネレータおよび後充電すべきバッテを電気的に絶縁するために、バッテリ１０または１１を他の車内電源から分離することができる。この場合、ジェネレータ３５は後充電の間中、車内電源全体の供給を担わなければならない。しかしながら絶縁は、ＤＣ／ＤＣ変換器を相応に構成することによっても既に得られる。
【００２８】
後充電電流ＩＬは、別の電流センサ４０によって検出され、メモリ１８，１９に供給され、これによりバッテリ状態識別装置１７が状態識別のために使用される。システム全体の出力能力を減じる恐れのある個々のバッテリの不均一な放電もしくは劣化作用の相違がこのようにして検出され、回避される。個々の１２Ｖバッテリのバッテリ状態の識別は、個々のバッテリの所望の追加充電の必要性を識別するための、ひいては全システムを効率的に使用するための基礎である。
【００２９】
図４にはバッテリ状態識別装置の別の実施例が示されていて、これは２つのエネルギアキュムレータもしくはバッテリ１０，１１、例えば１つの２４Ｖ車内電源における２つの鉛蓄電池を備えたシステムを有している。このような実施例では、バッテリ状態の識別は図１の実施例のものと同様に行われ、付加的に放電することにより、両エネルギアキュムレータもしくはバッテリの均一な充電が保証される。このために、バッテリ状態の識別において比較的高い充電状態を示すバッテリは、その充電状態が別のバッテリの充電状態に相応するまで放電される。
【００３０】
詳細には図１のバッテリ状態識別装置はここでは、１２Ｖの切換スイッチ４１と、電流ＩＥを測定する電流測定装置４２と、所属の回路を含む抵抗４３だけ拡張される。これらの構成部分により、個々のバッテリの放電が可能である。放電の管理は、電気的なエネルギマネージメント部（ＥＥＭ）２３により行われる。この場合、良好な充電状態もしくは比較的高い充電状態を有するバッテリは抵抗４３を介して所定のように放電される。抵抗への接続は、ＥＭＭ２３によって制御される切換スイッチ４１を介して行われる。所望の放電の放電電流は別の電流センサ４２によって検出され、所属のバッテリ状態識別装置へと提供される。このような方法は、充電状態の小さな相違でも補償されるのが望ましい場合に特に適している。
【００３１】
付加的な電流検出を行わない別の構成では、切換スイッチを備えた付加的な抵抗を各バッテリに設けることができる。切換スイッチは、不均一な充電状態に関する情報を受け、付加的な抵抗を接続する。付加的な抵抗を接続すべき期間は電気的なエネルギマネージメント部２３によって、例えば充電状態での既知の差分および付加的な抵抗の既知の値を介して計算される。このやり方によって充電状態は、もはや充電状態の差が存在しないように調整することができる。
【００３２】
バッテリの放電のための別の実施例では、制御装置自体も利用することができる。このために、制御装置の電流供給部は、相応の切換スイッチを介して、放電すべきバッテリに接続されなければならない。
【００３３】
この場合、制御装置は休止状態でも、その他のバッテリを負荷することなしに、放電電流を永続的に測定することができる。さらに制御装置の計算ユニットのクロック周波数を変更することにより、放電電流を所定の範囲で各バッテリのために個別に調節することができる。
【００３４】
図５には、上記の手段を拡張したものとして、本発明の別の実施例が示されている。この実施例ではバッテリの放電のために制御装置自体が利用される。この場合、各バッテリのために別個の制御装置が使用される。従って、前述したように、制御装置自体が切替機能を受け持ち、制御装置の電流負荷が、例えば制御装置のプロセッサの相応のクロッキングにより高められることにより、制御装置自体がバッテリを放電させる。このような手段により、電気的な分離のために必要でありコストのかかる切換スイッチを省くことができる。
【００３５】
制御装置に電流センサが設けられているならばさらに正確に放電電流を測定することができる。この変化実施例では、複数のバッテリも同時に、互いに依存しないで放電することができ、各制御装置が１つのバッテリのために放電電流および放電時間を規定する。
【００３６】
詳しく説明すると図５には、所属の端子を介してそれぞれ１つの制御装置４４，４５に接続されている２つのエネルギアキュムレータもしくはバッテリ１０，１１が示されており、この場合、正確な回路は示されていないが、例えば図１の解決手段に相応するものであって良い。各制御装置は、バッテリパラメータ、例えば当該バッテリの電圧Ｕ、電流Ｉ、温度Ｔを測定するための手段４６，４７を有している。さらに、バッテリ状態識別装置のための手段（ＢＺＥ）４８，４９と、（オプションの）表示装置５０，５１とが設けられている。通信接続部５２を介して制御装置は互いに接続されており、別の接続部５３を介して、車両の（表示装置を備えた）電気的なエネルギマネージメント部を取り付けることができる。
【００３７】
中央的アプローチまたは分散的アプローチによる２つの異なる構成がある。中央的アプローチでは、各制御装置がバッテリの状態を検出し、情報を上位のエネルギマネージメント部に送出する。こエネルギマネージメント部は、どのバッテリを放電すべきかを決定し、相応の表示手段を介して使用者に詳しい情報を表示する。
【００３８】
分散的アプローチでは、各制御装置が他のバッテリの状態に関する情報も、各制御装置を電気的に分離する通信接続部、または電位適合を行う通信接続部を介して受け取る。各制御装置は、その他のバッテリの状態に関する情報を考慮しながら自立的に、または相互に問い合わせて、バッテリの放電を行うべきかどうかを決定する。各制御装置にはさらに、表示装置を設けることができる。この表示装置は例えばＬＥＤであり、バッテリの充電状態を表示し、例えばバッテリ交換の必要性を表示する。このような分散的アプローチは、後付けユニットとして取り付けることができる。なぜなら、その他の車両との通信を必要とせず、このシステムは完全に独立して動作するからである。
【００３９】
図６に示された本発明の実施例は、任意の電圧およびシステムのための構成であり、スケーラブルでかつ標準化可能な制御装置群を使用するのに適する。このような実施例は、ｎ個のバッテリモジュール５４〜５６を有する商用車と関連した電気的なエネルギマネージメント部もしくはバッテリマネージャとして特に適している。バッテリモジュールの温度Ｔ１〜（オプションとして）Ｔｎは適当なセンサにより測定され、バッテリ状態表示装置５７もしくは複数のこのようなバッテリ状態表示装置に供給される。このバッテリ状態表示装置５７は、それぞれ１つのスイッチ５９ａ，５９ｂを備えた入力回路５８ａ，５８ｂと、アナログ増幅器または高電圧ＡＳＩＣ６０と、Ａ／Ｄ変換器６２ａ，６２ｂ，６２ｃを介してＡＳＩＣと接続されているＣＰＵ６１とを有している。
【００４０】
電気的なエネルギマネージメント部（バッテリコントロールユニットＢＣＵ）の制御装置６３は、インターフェース、例えばＳＰＩインターフェースを介してＡＳＩＣ６５と接続されている少なくとも１つのＣＰＵ６４を有している。ＣＰＵは任意に選択可能であって、特に、スケーラブルでかつ標準化された制御装置群を得るために使用可能である。従ってシステム全体を相応に適合させて、任意の電圧のために使用可能であるように設計することができる。
【００４１】
ＡＳＩＣ６５にはＡ／Ｄ変換器を介して電圧Ｕｐと電流Ｉｐとが供給される。そのバッテリパックを特徴付けるこのようなパラメータは、全電流もしくは全電圧であり、固有のＣＰＵ６７によって処理される。評価の結果はＳＰＩインターフェースを介してＢＭＵに提供され、ＢＭＵは、バッテリ状態の検出の際にこのような結果を考慮する。検出されたバッテリ状態は、ＢＭＵから制御装置６３へとさらに出力される。
【００４２】
バッテリコントロールユニットＢＣＵ６３のＣＰＵ６４は、適当なインターフェース、例えばＣＡＮインターフェース６８と、リレー、絶縁回路、パルス幅モジュレーション回路を有するブロック６９〜７２とを介して、場合によってはさらに選択可能である装置を介して所属の回路または相応の装置に接続されている。
【００４３】
上記実施例は先ず第一に、従来の１２Ｖバッテリのためのバッテリ状態識別装置を、少なくとも２つの１２Ｖのバッテリが互いに直列に接続されていて、これにより全体で２４Ｖの電圧が得られる電圧供給システムに拡張するのに適している。これにより本発明によるバッテリ状態識別装置は、通常２４ボルトの車内電源を備えた商用車の車内電源でも使用することができる。しかしながら原則的には本発明は、それぞれ１つのクラスタを形成する複数のバッテリセルの直列接続のためにも使用可能であり、この場合、クラスタの充電状態はそれぞれ個々に、ならびに全体として検出すべきである。「バッテリ」という表現は、任意の電荷アキュムレータまたはエネルギアキュムレータを代表しているものであって、従って例えば鉛蓄電池、バッテリセル、電荷アキュムレータのクラスタ、ニッケルカドミウム電池、コンデンサ等も含む。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】直列接続されたエネルギアキュムレータ、例えば、車両における２４Ｖの車内電源において直列接続された２つの鉛蓄電池の例でバッテリ状態識別装置を示す図である。
【図２】直列接続されたエネルギアキュムレータのクラスタにおけるバッテリ状態識別装置を示す図である。
【図３】例えば２４Ｖの車内電源における２つの鉛蓄電池のために所期の後充電を行う、バッテリ状態識別装置を示す図である。
【図４】例えば同様に２４Ｖの車内電源における２つの鉛蓄電池のために所期の放電を行うバッテリ状態識別装置を示す図である。
【図５】制御装置を使用して、充電状態の良いバッテリを所期のように放電するための別の実施例を示す図である。
【図６】任意の電圧及びシステムのためのバッテリマネージメントシステムのための実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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