(57)【要約】  ここに記載されているのは、バッテリによって給電される電動モータによって始動可能な、自動車の内燃機関の始動能力を求める方法であり、この方法はつぎのステップを有する。すなわち、第１の時点に内燃機関の始動に成功した際に第１バッテリパラメタ値を検出するステップと、第１の時点に続く第２の時点に第２バッテリパラメタ値を検出するステップと、検出した第１および第２バッテリパラメタ値に基づいて、第３の時点に続く内燃機関の始動過程に対し、予想されるバッテリ電圧を第２の時点に求めるステップと、第３の時点に予想されるバッテリ電圧と、あらかじめ設定した閾値とを比較して、この比較から内燃機関の始動能力を導出するステップとを有する。
2013544205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリによって給電される電動モータによって始動可能な、自動車の内燃機関の始動能力を求める方法において、
該方法は、
−  前記内燃機関の始動に成功した際の第１の時点に第１バッテリパラメタ値を検出するステップと、
−  前記第１の時点に続く第２の時点に第２バッテリパラメタ値を検出するステップと、
−  検出した前記第１バッテリパラメタ値および前記第２バッテリパラメタ値に基づき、第３の時点に続く前記内燃機関の始動過程に対し、予想されるバッテリ電圧を第２の時点で求めるステップと、
−  前記第３の時点における予想される前記バッテリ電圧と、あらかじめ設定した閾値とを比較して、当該比較から前記内燃機関の前記始動能力を導出するステップとを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記第３の時点に予想される前記バッテリ電圧が、前記あらかじめ設定した閾値以上である場合に前記始動能力が存在する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記第３の時点に前記内燃機関の前記始動能力が存在する場合にだけ、前記第２の時点に動作している内燃機関を停止する、
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の方法において、
前記内燃機関の始動能力が、前記第３の時点にもはや存在しない場合、前記第２の時点に停止させた内燃機関を再始動する、
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法において、
前記パラメタには前記バッテリ電圧および／またはバッテリ温度が含まれている、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、
別のパラメタとして、前記バッテリのマイナス極と、前記車両のボディの電流通電箇所との間の電圧を測定する、
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
バッテリによって給電される電動モータによって始動可能な、自動車の内燃機関の始動能力を求める装置において、
該装置は、
−  前記内燃機関の始動過程が成功した際の第１の時点に、第１のバッテリパラメタ値を検出し、かつ前記第１の時点に続く第２の時点に第２バッテリパラメタ値を検出するための少なくとも１つのセンサと、
−  第３の時点に続く前記内燃機関の始動過程に対し、検出した前記第１のバッテリパラメタ値および前記第２のバッテリパラメタ値に基づき、前記第２の時点で予想されるバッテリ電圧を求め、かつ、当該比較から前記内燃機関の前記始動能力を導出するため、前記第３の時点における予想される前記バッテリ電圧と、あらかじめ設定した閾値を比較する評価ユニットとを有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記第１の時点および前記第２の時点に前記第１のバッテリパラメタ値および前記第２のバッテリパラメタ値を検出するため、前記少なくとも１つのセンサを駆動制御するように前記評価ユニットが構成されている、
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動能力を求める装置および方法に関する。
【０００２】
典型的な内燃機関を有する車両では、車載電源電圧を安定化するためおよびこの内燃機関を始動するためにバッテリが必要である。このバッテリは、全車両の大部分において鉛酸バッテリであり、これには極めて異なる特性のものが含まれ得る。
【０００３】
走行中、バッテリは、内燃機関によって駆動される発電機によって充電されるのに対し、この内燃機関が停止している間は、このバッテリは、接続されている負荷によって放電される。この停止中にバッテリが過剰に放電される場合、このことは、この内燃機関の始動がもはやできないという事態に結び付き得る。
【０００４】
ＣＯ２排出を低減するという枠内では、（例えば信号機において）車両が停止した際に内燃機関を完全に遮断し、殊に内燃機関の惰性動作時に発電機によってバッテリを充電すべきである。このストラテジは、バッテリの不都合な充放電平衡状態に対する危険性をさらに先鋭化させる傾向があり、この充放電平衡状態は、極端なケースでは、車両の立ち往生に、すなわち始動できないことに結び付き得るのである。
【０００５】
（例えば、停電時に電力供給を補助し、発電時の電流ピークをバッファリングする）据え付け形バッテリの診断に比べて、（乗用車、トラック、バス、またフォークリフトなどの）移動形応用では一般的に取っかかり点、すなわち、絶対的に決定可能な診断用のバッテリ特性値（例えば、確定的な満充電状態、確定的な空状態、確定的な完全静止状態など）は存在しない。バッテリの状態は一般的に７０％から９５％の充電状態で変動し、電流が正確に０Ａになることはなく、また温度範囲は−４０℃から９０℃を取ることがあり、この温度は動作時にはふつう一定ではない。
【０００６】
バッテリを診断するため、例えば、電気モデルを用いてバッテリを表すことができ、この電気モデルには入力量としてバッテリ電流、バッテリ電圧およびバッテリ温度が必要である。バッテリ診断のために電流または電圧を直接利用するのではなく、種々異なる周波数におけるバッテリ抵抗を利用する解決手段も存在する。上記の電圧はふつう、分圧器に後置接続されるアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器によって測定される。電流および温度のアナログ量はまずそれぞれ電圧値に変換され、つぎにこの電圧値もＡ／Ｄ変換器によってそれぞれ数値に変換される。この電流は、シャント抵抗における電圧降下を介して、または電流によって誘導される磁場（例えばホール効果）を介して間接的に検出される。上記の温度測定に対しては、ＰＴＣ（positive temperature coefficient）サーミスタとしても知らされている正温度係数抵抗器、またはＮＴＣ（negative temperature coefficient）サーミスタとしても知らされている負温度係数抵抗器など温度依存の抵抗材料が適している。
【０００７】
上記の電圧は理想的にはバッテリの極において測定される。全バッテリ電流、すなわち、すべての負荷の電流の総和は、理想的には２つの極の１つにおいて直接測定され、上記の温度は理想的にはバッテリの内部で測定される。上記のバッテリ電流は部分的に、発電機の電流および車載電源網の電流の差分から、および／またはバッテリ電圧から推定される。
【０００８】
しかしながら択一的には電流、電圧および／または温度は、別の位置において測定することも可能である。しかしながらこの場合にはこれによって発生する誤差を適当なアルゴリズムによって数値的に補正／補間しなければならない。これは殊に、一般的にバッテリの外部で測定される温度に対して行われる。３つのすべての測定値のＡ／Ｄ変換は、（例えばインテリジェント・バッテリ・センサでは）空間的にバッテリに近い箇所で行われることが多い。しかしながらＡ／Ｄ変換は、上記の測定信号が十分に強く、制御装置まで妨害なしに伝送できるという前提があれば、任意のどの制御装置でも行うことができ、場合によっては、例えば、ホールセンサにおける信号を増幅することができる。
【０００９】
原価作用因として判明したのは、上記の電流の測定である。このため、過去にはすでに、バッテリ電流を測定することなしにバッテリを診断するアプローチが存在している。しかしながらその目標はほとんどの場合、充電状態を推定するか、または全体的に見てバッテリが充電されるよりも多く放電される不都合な充放電平衡状態を推定することであった。
【００１０】
しかしながらバッテリの充電状態を求めるためには、（光学式、音響式、誘導式に…）酸濃度の測定をベースにした方法も考えられる。この酸濃度は、バッテリの充電状態と直接相関している。しかしながらこの方法はこれまで実現することができなかった。１つの例外は、いわゆる「マジックアイ」である。この「マジックアイ」は、バッテリのケーシングにおける点検窓として形成されており、バッテリの充電状態ないしは酸含有量に対する尺度を色の変化によって視覚的に示す。
【００１１】
しかしながらこの関連において、車両の始動能力自体は、副次な問題であった。それは、内燃機関を止めるのはつねに運転者であり、ひいては最終的にはこの運転者は、自分が移動できるか否かに責任があったからである。スタートストップシステムが導入されたことにより、バッテリ診断の意味が変化した。今日の議論の核心となっているのは、信号が「青」に変わる際に車両を再始動することである。
【００１２】
したがって本発明の課題は、内燃機関の始動能力を求められるようにする簡単かつ適切な技術的解決手段を提供することである。
【００１３】
この課題は、請求項１に記載した方法および請求項７に記載した装置によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１４】
バッテリによって給電される電動モータによって始動可能な自動車の内燃機関の始動能力を求める本発明の方法には以下の方法ステップが含まれている。すなわち、
−  第１の時点に内燃機関の始動に成功した際に第１バッテリパラメタ値を検出するステップと、
−  第１の時点に続く第２の時点に第２バッテリパラメタ値を検出するステップと、
−  検出した第１および第２バッテリパラメタ値に基づいて、第３の時点に続く内燃機関の始動過程に対し、予想されるバッテリ電圧を第２の時点で求めるステップと、
−  第３の時点における予想されるバッテリ電圧と、あらかじめ設定した閾値とを比較して、この比較から内燃機関の始動能力を導出するステップとを有するのである。
【００１５】
これにより、バッテリ出力がもはや十分にはないことによって車両が立ち往生してしまうことが回避される。
【００１６】
本発明の有利な実施形態において、第３の時点に予想されるバッテリ電圧があらかじめ設定した閾値以上の場合に始動能力が存在する。このようにすることの利点は、エンジン制御装置のような別の電気装置にバッテリ電圧の上記閾値を適合できることである。
【００１７】
本発明の別の有利な実施形態では、第３の時点に内燃機関の始動能力が存在する場合にだけ、第２の時点に動作している内燃機関を停止する。これにより、エンジンを停止させた後、この車両がもはや始動できなくなってしまう事態が回避される。
【００１８】
本発明の別の有利な実施形態では、内燃機関の予想した始動能力が第３の時点にもはや存在しない場合、第２の時点に停止させた内燃機関を再度始動させる。このようにすることの利点は、始動能力に必要な電圧を下回る前にエンジンを始動することである。
【００１９】
本発明の別の有利な実施形態において、上記のパラメタにはバッテリ電圧および／またはバッテリ温度が含まれている。これらのパラメタは、それらの測定のためにセンサがふつうすでに設けられているパラメタであるため、付加的なセンサは必要ない。
【００２０】
本発明の別の有利な実施形態では、別のパラメタとしてバッテリのマイナス極と、車両ボディの電流通電箇所との間の電圧を測定する。この付加的な電圧は、始動能力の予想のベースとなるパラメタの妥当性検査に使用される。
【００２１】
本発明の第２の態様には、バッテリによって給電される電動モータによって始動可能な、自動車の内燃機関の始動能力を求める装置が含まれており、この装置は、以下の特徴的構成を有する。すなわち、
−  第１の時点において内燃機関の始動過程が成功した際、第１のバッテリパラメタ値を検出し、第１の時点に続く第２の時点に第２バッテリパラメタ値を検出するための少なくとも１つのセンサと、
−  第３の時点に続く内燃機関の始動過程に対し、検出した第１のバッテリパラメタ値および第２のバッテリパラメタ値に基づき、予想されるバッテリ電圧を第２の時点で求め、内燃機関の始動能力を導出するために、第３の時点における予想されるバッテリ電圧と、あらかじめ設定した閾値を比較する評価ユニットとを有するのである。
【００２２】
こうすることの利点は、内燃機関の始動能力が求められることにより、バッテリ出力がもはや十分に存在していないことに起因して車両が立ち往生してしまうという事態を回避できることである。
【００２３】
本発明の有利な実施形態では、上記の評価ユニットは、第１の時点および第２の時点に第１のバッテリパラメタ値および第２のバッテリパラメタ値を検出するために少なくとも１つのセンサを駆動制御するように設計されている。これにより、実際の第１および第２のバッテリパラメタ値が検出され、また始動能力が実際の値から求められるため、この始動能力の予想が相応に正確になる。
【００２４】
以下では図１から３に基づいて本発明を例示によって説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の装置を略示する図である。
【図２】バッテリおよびスタータに対する電気モデルを略示する図である。
【図３】時間に対するバッテリ電圧の線図を略示する図である。
【００２６】
図１にはセンサおよび評価ユニット１と、エンジン制御ユニット１１とが示されている。センサおよび評価ユニット１には、入力としてアナログの温度信号を有する第１のＡ／Ｄ変換器２と、入力としてアナログの電圧を有する第２のＡ／Ｄ変換器３とが含まれている。第１および第２のＡ／Ｄ変換器２，３では、これらのアナログの入力量がデジタル値に変換される。
【００２７】
センサおよび評価ユニット１にはさらにブロック４，５および６が含まれている。
【００２８】
ブロック４の「Ｖlimitリザーブ ΔＴ ΔＳＯＣ」では、相応するアルゴリズムにより、デジタル化された温度および電圧値から、最後の始動以降のバッテリの充電状態ΔＳＯＣおよび温度ΔＴの変化が計算される。
【００２９】
ブロック５の「始動電圧予測」では、この自動車の最後に成功したエンジン始動時のバッテリ電圧から、また値ΔＴ，ΔＳＯＣを用いて、つぎのエンジン始動に対して予想されるバッテリ電圧が計算される。
【００３０】
ブロック６の「始動能力決定」では、上記の予想される始動電圧と、少なくともエンジンを始動するのに必要なバッテリ電圧とが比較される。この少なくとも必要なバッテリ電圧は、エンジン制御ユニット１１ＢＣＭ／ＥＣＵのパラメタとしてあらかじめ設定することができるか、上記のバッテリ温度から計算できるか、または固定にあらかじめ設定した値とすることも可能である。この比較の結果は、パラメタ「始動能力」としてストップスタート制御部１２に転送され、この制御部それ自体は、この始動能力を考慮して、エンジンを止めることができるか否か、エンジンを自動的に起動するか、またはドライバにエンジンを始動するように要求するかを判断する。
【００３１】
図１にはさらに、センサおよび評価ユニット１と交信することができるエンジン制御ユニット１１が示されている。エンジン制御ユニット１１にはストップスタート制御部１２および記憶ユニットが含まれており、この記憶ユニットにはスタートストップ制御部１２のパラメタ１３が格納されている。
【００３２】
電圧および温度を測定するための上記のセンサは有利には以下の構成部品を含むことができる。すなわち、
−  コネクタおよび／またはケーブル端部および／または金属端子を有するケーシング、
−  電圧を数値に変換する１つまたは２つのアナログデジタル変換器、
−  始動能力ならびに別の量を計算するための評価ユニット（マイクロコントローラ）、
−  上位の制御装置（例えばＬＩＮ，ＣＡＮまたはＰＷＭ）に始動能力を伝送するための通信出力部（場合によって入力部も）、
−  バッテリに良好に熱結合されたケーシングの内部または外部において電圧信号を生成する温度センサ（例えばＮＴＣ抵抗）、
−  Ａ／Ｄ変換器のアナログ入力部から、バッテリのプラス極およびマイナス極に至る１つずつの電気接続部、択一的にはほぼバッテリ電圧がきている車載電源網の２つの点ないしは端子に至る１つずつの電気接続部を含むことができる。
【００３３】
上記のセンサは、エンジン制御部、ボディコントローラ、バッテリまたは独立した電子ユニット内に配置することができる。
【００３４】
さらに上記のセンサは、電子構成部品が取り付けられたプリント基板の形態で形成することができ、このプリント基板は全体としてそれ自体で車両の制御装置に組み込まれるか、または制御装置プリント基板上に取り付けられる。
【００３５】
上記のケーシングは、具体的にはＬＩＮ（local interconnect network）用の２つのピンを有するコネクタ、すなわち１つのシリアルバス端子と、バッテリのプラス極（Ｂ＋）用の１つの端子とを有し得る。Ｂ＋を介して測定電圧が供給されると共にセンサの電力供給が保証される。ＬＩＮ線路は、例えばボディコントローラまたはエンジン制御部に接続されており、またこれらから情報も受け取る。ケーシングから引き出される金属端子は、センサとバッテリのマイナス極とを機械的に接続し、さらに電気的な接続もバッテリ内部との熱結合も保証する。択一的にはマイナス極の電圧を上記のコネクタを介して供給することも可能である。
【００３６】
本発明による装置はさらに、例えば、精度の高い基準電圧（例えば３Ｖ）を同時に供給する電力供給のための構成部品のような別のコンポーネントを含み得る。さらに上記の装置は、すでにＡ／Ｄ変換器（１０から１６ビット）を含んでいるマイクロコントローラ（μＣ）（例えばＮＥＣ，２４ｋバイトＲＯＭ）を有することができる。元々の電圧の５〜５０％にバッテリ電圧を低減できる分圧器を設けることも可能である。（上記の端子に電気的に良好に接続された）ＮＴＣを有する、基準電圧の付加的な分圧器により、上記の温度に依存する第２の電圧が供給される。２つの電圧は、Ａ／Ｄ変換器によって数値に変換されてプロセッサによって処理される。プロセッサによって計算した始動能力は、ＬＩＮ端子を介して上位の制御装置に転送することができる。すべての構成部品は、プリント基板を介して互いに接続することができる。この場合に始動能力の欠落は、移動能力を保証する上位の制御装置における対応に結び付くことになる。
【００３７】
具体的には実際の始動特性は、最小電圧および／または始動過程の持続時間および／または始動過程中の電圧の変化（ｄＵ／ｄｔ）および／または時間についての急峻な電圧落ち込みの積分によって表すことができる。（ここでは例えば最小始動電圧である）始動能力の変化は、具体的には以下に説明するようにバッテリの電気モデル（ＶBatterie＝ｆ(ＳＯＣ,ＴBatterie,ＶPolarisation,ＲAnlasser,ＱmaxBatterie)）から計算することができる。
【００３８】
図２には、スイッチによって電気的に接続可能なバッテリ２１およびスタータ２２の電気モデルが示されている。
【００３９】
ここでＲAnlasserはスタータの電気抵抗であり、ＭAnlasserは回転数＞０において逆起電力を誘導する電気モータであり、Ｒ1BatterieおよびＲ2Batterieはバッテリ内の相異なる２つの抵抗であり、Ｃ1BatterieおよびＣ2Batterieはバッテリ内の相異なる２つのコンデンサであり、Ｖ0Batterieはバッテリ内の電圧オフセットである。最大電荷量ＱmaxBatterieで割った、コンデンサ１および２の２つの電荷量（Ｑ1BatterieおよびＱ2Batterie）の合計は一般的に、ＳＯＣ（state-of-charge）としても知られている充電状態として
【数１】
2013544205.tif 000003
と表される。２つのコンデンサの電圧差分
【数２】
2013544205.tif 000004
は、バッテリの分極電圧
ＶPolarisation＝Ｖ1Batterie−Ｖ2Batterie
として表すことができる。バッテリの２つのキャパシタンスも、２つの抵抗も共に付加的にバッテリ温度ＴBatterieならびにバッテリ電圧Ｖ1BatterieおよびＶ2Batterieに非線形に依存する。
【００４０】
時点ｔ０に量ＲAnlasser，Ｒ1Batterie，Ｒ2Batterie，Ｃ1Batterie，Ｃ2Batterie，Ｖ0Batterie，Ｑ1Batterie，Ｑ2Batterie，ＱmaxBatterieおよびＴBatterieは既知であると仮定する。
【００４１】
バッテリとスタータとの間のスイッチが閉じられる場合、時点ｔ１に上記の電気モデルにおいて以下の予測バッテリ電圧ＶBatterie＝
2013544205.tif 000005
が設定される。
【数３】
2013544205.tif 000006
【００４２】
図３にはバッテリ電圧の線図が時間についてプロットされている。時点ｔ０およびｔ１は、ほぼ同じである。電圧降下の持続時間は、実質的に上記の線路のインダクタンスによって変化する。ｔ１とｔ１ａとの間において電圧Ｖ1BatterieおよびＶ2Batterieは、放電によって低下するのに対し、スタータモータの誘導される逆起電圧は同時に増大する。時点ｔ１ａから発電機はバッテリを充電し始める。同時に時点ｔ１（電圧最小値）において電圧ＶMessung(t1)がＡ／Ｄ変換器によって測定される。
【００４３】
時点ｔ１と後の時点ｔ２との間では電圧プロフィールＶBatterie(t)がバッテリに表れる。これにより、バッテリの２つの電圧に対して以下の２つの微分方程式が得られる。
【数４】
2013544205.tif 000007
【００４４】
これらの微分方程式は、温度依存性がわかれば解くことができる。これによって時点ｔ２における電圧Ｖ1Batterie(t2)およびＶ2Batterie(t2)を計算することができる。時点ｔ２におけるこの予測される電圧は、
【数５】
2013544205.tif 000008
である。
【００４５】
この式にしたがって予想される電圧に対する別の簡略化された計算方法では、ＳＯＣ，ＴおよびＶpolarisationのような所定のバッテリパラメタの時間変化に対する電圧の依存性だけが考慮される。時点ｔ１においてＳＯＣ（
2013544205.tif 000009
），温度（
2013544205.tif 000010
）および分極電圧（
2013544205.tif 000011
）に対するモデル化されたバッテリ電圧の依存性が既知である場合、上記の表現ＶBatterie＝
2013544205.tif 000012
および
【数６】
2013544205.tif 000013
を用いて上記の予想される電圧をつぎのように書き換えることができる。すなわち、
【数７】
2013544205.tif 000014
である。
【００４６】
2013544205.tif 000015
は、上記のモデルから得られる上記の予想すべき電圧である。ＶMessungは、実際に測定される電圧である。Ｖpolarisationは、以下で簡単に説明するいわゆる分極電圧である。
【００４７】
すでに使用されているバッテリ電圧は、静止電圧と分極電圧とからなる。静止電圧は、少なくとも数時間、負荷が接続されていない場合にバッテリに表れる電圧である。バッテリの動作時には一般的に負荷が接続され、この間にはバッテリ内には、例えば空間的なイオン分布についての不平衡状態が発生し得る。この不平衡状態により、分極電圧とも称する付加的な電圧が形成される。
【００４８】
内燃機関を遮断した後の約５〜２５０秒に発生する始動過程に対し、また１２Ｖシステムでは約６〜８Ｖの、２４Ｖシステムでは１２〜１６Ｖの最小の始動電圧に対し、上記のモデルを最適化する。
【００４９】
バッテリの量およびタイプは、始動特性を観察した後、変化しないと仮定する。
【００５０】
バッテリ温度の変化は、数値モデルによって計算され、この数値モデルでは、測定温度も、推定されるバッテリ電流も共に考慮される。
【００５１】
充電状態（ＳＯＣ）の変化は、バッテリパラメタおよび推定したバッテリ電流を考慮する別の数値モデルによって計算される。例えば、ＳＯＣ変化は、推定される相対的なバッテリ電流の積分によって求めることができ、
【数８】
2013544205.tif 000016
である。
【００５２】
上記の分極電圧の変化も、バッテリ電圧およびバッテリ温度を考慮するモデルによって計算される。
【００５３】
上記のバッテリ電流は、充電状態（ＳＯＣ）、バッテリ電圧およびバッテリ温度から推定される。例えば、上記の相対的なバッテリ電流は、電圧測定からつぎのように推定することができる。すなわち、
【数９】
2013544205.tif 000017
である。
ここでＱmax＊Ｒeffは、システム固有の実験的に求められるパラメタである。上記の相対的なバッテリ電流はつねに上記の最大バッテリ容量Ｑmaxに関連する。ＩEntladungおよびＩLadungは、各時点において測定される電圧Ｖmessに対する充放電時の各電流である。Ｖ0LadungおよびＶ0Entladungは、相応にあらかじめ設定される較正パラメタである。
【００５４】
上記の始動能力は、
−  上記の最小電圧が境界電圧を上回っている、
−  上記の始動持続時間が、時間境界を下回っている、
−  急激な電圧落ち込みの時間についての積分が境界を下回っている、
−  電圧の動的特性が境界を下回っている
場合、具体的に与えられると見なされる。
【００５５】
さらに上記の境界値は、スタータおよびバッテリからなるシステムの構成と、バッテリおよび／またはモータの温度と、充電状態とに依存し得る。始動しないことに対する付加的な保護、すなわち立ち往生に対する付加的な保護として、内燃機関を遮断する前の所定の時間（例えば１秒間）だけ発電機電流を０Ａに低減することができる。この場合に負荷電流は、この時間期間中、完全にバッテリから供給される。
【００５６】
これによって発生する急激な電圧落ち込みの変化を解析することにより、エンジンを遮断する前に、最後の始動以降にバッテリ内に付加的に発生したエラーを識別することができる。
【００５７】
さらに電圧および温度を測定するためのセンサは出力抵抗を有することがあり、この出力抵抗は一般的にバッテリに並列接続され、これがバッテリに付加的な電流を供給させることがある（例えば２０ｍＡ）。上記の持続時間は、例えば、１ｍｓ〜１時間の範囲をとり得る。電圧応答を評価することにより、バッテリの状態を推定することができる。
【００５８】
この実施例には、バッテリの温度および電圧を測定するための独立したセンサと、内燃機関を有する自動車におけるスタートストップシステムに対する始動能力を上位の制御装置に少なくとも伝達するアルゴリズムとが含まれている。ここで説明しているセンサは、別の制御装置内にも組み込むことができ、バッテリの構成部品（例えばカバー）またはバッテリの取付部品（バッテリケーブル、極端子、ヒューズボックス、プラス極のカバーキャップ）に組み込むことができる。
【００５９】
本発明のベースにあるアイデアは、バッテリに含まれている絶対的または相対的な充電量またはエネルギ量についての正確な知識がない場合であっても、つぎのエンジン始動時におけるこのバッテリの将来の特性を予想することである。このために、過去の複数回のエンジン始動の少なくとも１つにおけるバッテリの特性を評価し、制限された時間にわたって観察されるバッテリ電圧および温度にだけにより、この特性の予想される変化を前もって計算する。
【００６０】
この結果、電流測定を省略することができるため、コストが大きく節約される。さらに本発明では、コスト的な理由から、意識的に酸濃度の決定が省略される。
【００６１】
上記の始動能力は、実際の予想される始動特性とは無関係に予測することも可能であり、
【数１０】
2013544205.tif 000018
である。
【００６２】
しかしながらこのためにはバッテリおよびスタータのパラメタについて格段に多くの仮定が必要である。ＯＣＶ（open circuit voltage）は、静止電圧、すなわち、負荷を接続しない状態で少なくとも数時間後に設定される電圧である。Ｖpolarisationは、すでに上で説明しており、相応に求めることができる。Ｒstarterは、始動器ないしはスタータの電気抵抗であり、Ｒbatteryは、バッテリの電気抵抗である。これらの抵抗は、計算または測定することができる。
【００６３】
別の実施例
−  上記のバッテリ診断は、酸濃度の決定によって行うことができる。
−  上記のバッテリの電圧は、２つの線路を介して既存の制御装置に供給することができ、この装置内で数値に変換することができる。
−  上記の電圧は、バッテリ極からやや離れたところ（例えばバッテリケーブルの端部）で取り出すことができる。
−  上記の温度は、バッテリ内またはバッテリの脇の温度センサにより、電圧に変換し、既存の制御装置に供給し、この装置内で数値に変換することができる。
−  上記のバッテリ温度は、周囲温度と、加熱および冷却についてのモデルとから推定することができる。
−  電圧および温度を測定するための上記のセンサは、バッテリに組み込むことができる。
−  上記の通信はワイヤレス（例えば無線）で行うことができる。
−  上記の電気接続部は、ケーブル端部、ピンコネクタまたはセンサから突き出しているウェブとして構成することができる。
−  電圧および温度を測定するための上記のセンサは機械的には、（プラスまたはマイナスの）極端子に、バッテリケーブルに、バッテリの部分に、またはバッテリの近くの部品に接続することができる。
−  ケーシングの代わりに密なオーバモールドまたは塗料封止も可能である。
−  プリント基板の代わりに基板を利用することも可能である。この場合に電気接続はボンディングによって行われる。
−  関連する機能（電圧供給部、基準部、ＡＤ変換器、μＣ、分圧器、ＮＴＣ…）のすべてまたはその一部は、１つのチップに組み込むことができる。
−  上記のバッテリ電流は、発電機電流と負荷電流とが得られれば、これらの量の差分から推定することができる。目下の負荷電流によるバッテリの負荷は、発電機を一時的に遮断することによって求めることができ、ここでは発電機の作動解除前、作動解除中および作動解除後のバッテリ電圧を測定し、および／または評価する。
−  上記の始動能力は、種々異なる形態で上位の制御装置に伝送することができる（始動できる／できない、０〜１００％，±５０％など）
−  上記のアルゴリズムは、上位の制御装置の情報（許容される最小始動電圧、内燃機関の状態、端子の状態）から受け取ることができるか、またはこれを省略することもできる。
−  上記の始動能力は、（ディスプレイにおいて）視覚的におよび／または光学的に表示することも可能である。
−  始動能力を計算するため、上記の最小電圧の他に付加的に、例えば上記の始動過程の持続時間、動的特性および／または所要エネルギ量を考慮することができる。
−  始動能力の境界は、固定にするか可変にすることができる。
−  始動能力の他にさらに別の情報（バッテリ老化度、最適充電ストラテジ…）を上位の制御装置に伝達することができる。
−  電圧および温度を測定するためのセンサは、上で挙げた構成部品以外の構成部品を有することができる。これに属するのは、例えば、ＲＣフィルタ、トランジスタ、ＣＡＮドライバおよび記憶装置である。さらに別の複数の機能を組み込むことができる。
−  電圧および温度を測定するための上記のセンサは殊に、上記のバッテリに規則的あるは不規則的な間隔で付加的な電流を加える構成部品（トランジスタ、抵抗…）を含むことができる。
−  本発明の装置はさらにバッテリにおける温度および電圧を測定するための独立したセンサを有することができる。
すでに説明したように本発明の対象とするのは、スタータバッテリを用いた内燃機関の始動能力を求める方法ないしは装置であり、従来の方法とは異なり、コスト上の理由からバッテリ電流の測定を省略する。その代わりに、測定した量（バッテリの電圧および温度）と、既知であると仮定したバッテリパラメタとから、モデルを用い、バッテリ電流ないしはバッテリに蓄えられる電荷の変化を推定する。予想される特性からのバッテリの偏差は、始動能力予想を妨げる。
【００６４】
したがって付加的な装置により、上記のモデルによって計算したバッテリ電流の妥当性を検証する本発明の別の実施形態は有利である。ここでは別のＡ／Ｄ変換器によって別の電圧を測定し、詳しくは車両ボディにおける電流通電箇所と、バッテリのマイナス極との間の電圧を測定するのである。一般的には車両における電気負荷も発電機も共にマイナス極がボディに接続されているため、ボディは、負荷および発電機を車両バッテリに接続する電流回路の一部なのである。ボディの任意の各点とバッテリのマイナス極との間には必然的に電気抵抗がある。車両の発電機または電気負荷の電流がこのボディを流れる場合、この抵抗は、ボディにおける接触接続点と、バッテリのマイナス極との間に電圧降下を発生させる。殊にこの電圧降下の符号により、バッテリが発電機によって充電されているか、またはこの車両における負荷によってバッテリが放電されているかを識別することができる。
【００６５】
本発明には、スタートストップシステム用のバッテリの始動能力、殊に鉛および硫酸ベースのバッテリの始動能力を診断するための択一的な解決手段が記載されている。スタートストップシステムの特徴は、連続する２つの始動過程の間隔が短いことであり（ストップアンドゴー交通）、また始動過程中の電圧が、例えば８Ｖの最小電圧以下に落ち込まではならないことである。なぜならばそうでなければ、例えば、ラジオおよび／またはナビゲーション装置の動作の中断が発生してしまうおそれがあるからである。
【００６６】
本発明による車両バッテリの診断に基づいて内燃機関の始動能力を予想することの利点は、従来のシステムに比べて電流測定が必要でないことと、これに相応して電流測定のためのコストを節約できることである。
【００６７】
本発明は有利には乗用車およびトラックに使用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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