DE3031898C2

DE3031898C2 - Verfahren zum Ermitteln des Ladezustandes einer Akkumulatorenbatterie

Info

Publication number: DE3031898C2
Application number: DE3031898A
Authority: DE
Inventors: Derek Stanley Solihull Adams; Neville John Kings Heath Birmingham Arlidge; Michael William Moseley Birmingham Lowndes
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-08-23
Publication date: 1983-11-10
Also published as: DE3031852A1; US4394741A; DE3031931A1; DE3031898A1; DE3031890A1; US5107191A; DE3031887A1; US4484130A; US4433278A; DE3031853A1; DE3031931C2; DE3031852C2; DE3031890C2; DE3031887C2; DE3031853C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Ladezustandes einer aus mehreren Untereinheiten mit jeweils mindestens einer Akkumulatorzelle aufgebauten Akkumulatorenbatterie, bei dem die Spannung an den einzelnen Untereinheiten gemessen wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 20 31 168 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird die Batteriespannung der gesamten Batterie unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls korrigiert, der vom Innenwiderstand der Batterie, von der Temperatur des Elektrolyten und vom Laststrom abhängig ist. Diese korrigierte Gesamtspannung der Batterie wird dann ausgewertet, um die Ladekapazität der Batterie zu ermitteln, wobei jedoch trotz der Korrekturen nicht in allen Fällen ein zuverlässiges Maß für den Ladezustand der Batterie gewonnen wird.

Im einzelnen ergibt sich bei einer Batterie mit vielen in Serie geschalteten Zellen eine näherungsweise Gauss'sche Verteilung der Ladungsspeicherkapazität der einzelnen Zellen. Für den Fall einer Bleibatterie liegt

to die Bandbreite der Ladungsspeicherkapazität dabei in der Größenordnung von etwa 2% des Nennwertes der Kapazität, wenn die Batterie neu ist. Wenn die Batterie jedoch bereits mehrmals einen Tiefentladungs/Lade-Zyklus durchlaufen hat, dann kann die Kapazität in einigen der schwächeren Zellen bis auf 15% unter deren Nennwert abfallen. Bei einer solchen Batterie haben jedoch einige der Zellen gegen Ende des Entladevorganges der Gesamtbatterie bereits ihre individuelle Entladungsgrenze überschritten, während andere Zellen noch einen Eitiadestrorr. liefern können. Wenn man nun zuläßt, daß sich die Batterie soweit entlädt, daß die mittlere Zellenspannung gleich der Spannung ist, die dem Ende der Entladung für eine einzige Zelle entspricht, dann können einige der schwächeren Zellen bereits einem Ladevorgang mit verkehrter Polarität unterworfen sein. Εκ» solche Umpolung ist jedoch für eine Akkumulatorzelle sehr schädlich, so daß der Entladevorgang der Batterie folglich beendet sein sollte, ehe eine Zellenumpolung eintreten kann.

Wenn also die Gesamtspannung an einer Batterie verwendet wird, um den Ladungszustand derselben anzuzeigen, dann besteht die Gefahr, daß eine noch verfügbare Restladung in der Batterie angezeigt wird, selbst wenn bereits einige Zellen mit verkehrter Polarität geladen werden. Die Gesamt-Battcriespannung ist also kein zuverlässiger Parameter für die Messung des Ladezustandes einer ganzen Batterie bzw. für die Überwachung des Zeitputuaps. an dem eine Ladung der Batterie erfolgen sollte.

Ausgehend vom Stande der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung des Ladezustands einer Akkumulatorenbatterie dahingehend zu verbessern, daß die verfügbare Batteriekapazitat einerseits optimal genutzt wird und daß andererseits ein Umpolen einer schwachen Akkumulatorzelle mit Sicherheit vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß man jeweils die Untereinheit mit der niedrigsten Batteriespannung auswählt, daß man aus dieser niedrigsten Batteriespannung den Gesamt-Ladezustand der ganzen Akkumulatorenbatterie entsprechend der Entladecharakteristik berechnet und daß man den Gesamt-Ladezustand anzeigt.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 zwei Entladekennlinien von Bleiakkumulatorzellen mit voller bzw. verringerter Kapazität.

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Batterieüberwachungseinrichtung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild der Mikropro/.essoreinheit.

der Speicher, des Taktgebers und der zugehörigen Schnittstellen der Anordnung nach F i g. 2.

F i g. 4,5 und 6 zusammengenommen ein Blockschallbild des Analog-Digital-Wandlers der Anordnung mich

Fig. 2,

F i g. 7 die Darstellung eines Statuswortes,

Fig.8 bis Fig.32 Flußdiagramme der Anordnung nach F i g. 2 und

F i g. 33 weitere Entladekennlinien der Akkumulatorbatterie in der Anordnung nach F i g_. 2.

Fig.2 gibt einen allgemeinen Überblick Ober eine Überwachungseinrichtung für die Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeuge^ Sie zeigt eine Bleiakkumulatorbatterie 10 mit einer Nennspannung von 216 V, die aus neun hintereinandergeschalteten Untereinheiten von je 24 V aus jeweils zwölf Akkumulatorzellen besteht. In Serie mit dem negativen Anschluß der Batterie 10 ist ein Strom-Meßwiderstand 12 eingeschaltet. Die Batterie 10 liefert den Strom an einen Antriebsmotor 14 des Elektrofahrzeug über Steckverbindungen 16 und 18 und eine Motor-Steuervorrichtung 20. Die Steuervorrichtung 20 ist mit den Steuervorrichtungen des Fahrers verbunden, wie dem »Gaspedal« und dem Bremspedal und erhält auch ein Drosselsignal, wenn die Ladung der Batterie lö ihrem Ende entgegengeht. Die Batterie 10 kann durch ein außerhalb des Fahrzeuges angeordnetes Ladegerät 22 wieder aufgeladen werden.

Zur Anzeige der noch zur Verfugung stehenden Batterieladung wird während des letzten Teiles der Entladevorganges die Batteriespannung herangezogen. Bei einer Antriebsbatterie, die mehrmals tief entladen und wieder aufgeladen worden ist, tritt die Erscheinung auf. daß die Kapazität einiger der schwächeren Akkumulatorzellen um 10 bis 15% unter die Nennkapazität abgesunken ist. Wenn die Gesamtspannung der Batterie zur Bestimmung der zur Verfugung stehenden Ladung verwendet wird, kann der Fall eintreten, daß einige der schwächeren Akkumulatorzellen umgepolt und mit entgegengesetzter Polarität aufgeladen werden, wenn für die Gesamtbatterie das Ladungsende angezeigt wird. Eine solche Zellenumpolung stellt eine ernste Beschädigung der Batterie dar. Wenn andererseits zur Vermeidung einer Zellenumpolung die zur Verfügung «o stehende Ladung aus der Spannung der schwächsten Zelle bestimmt wird, weisen die übrigen Zellen noch eine beträchtliche Ladung auf. wenn auf diese Weise das Ladungsende angezeigt wird. Außerdem ist eine aufwendige Schaltung erforderlich, ,venn jede einzelne Akkumulatorzelle überwacht werden soll.

In der vorliegenden Überwachungseinrichtung ist daher die Batterie 10 in eine Anzahl von Untereinheiten aufgeteilt worden und die zur Verfügung stehende Ladung wird aus der Spannung der schwächsten Untereinheit bestimmt. Dabei wird die Anzahl der Akkumulatorzellen in jeder Untereinheit so groß wie möglich gewählt, ohne daß bei der Anzeige des Ladeendes die Gei-ahr einer Zellenumpolung besteht. Im Falle einer Bleiakkumulatorbatterie kann hierbei jede Untereinheit aus zwölf Akkumulatorzellen aufgebaut werden.

In F i g. 1 sind die Entladekennlinien einer aus zwölf Zellen bestehenden Untereinheit einer Bkiakkumulatörbätterie dargestellt. Die Untereinheit besteht aus elf Zellen mit voller Nennkapazität gemäß Kurve A und einer Zelle mit verringerter Kapazität, welche nach Kurve B15% ihrer Speicherkapazität verloren hat. Wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, erreicht jede Zelle ihr Entladeende bei 1,65 V. Wenn das Kntladeende für die Untereinheit angezeigt wird, wenn die schwächste Zelle auf 1.63 V abgesunken ist (Punkt C), dann besitzen die übrigen Zellen noch einen beträchtlichen Teil ihrer Ladung (Pfeil DjL Wenn andererseits das Entladeende angezeigt wird, wenn die Spannung dor anderen Zellen auf 1,65 V abgesunken ist (Punkt E), etwa wenn die Gesamtspannung der Batterie hierzu herangezogen wird, dann ist die schwächste Zelle umgepolt worden. Wenn jedoch, wie im vorliegenden Fall, das Entladeende angezeigt wird, wenn die mittlere Zellenspannung der Untereinheit auf 1,65 V abgesunken ist (Punkt F), dann ist zwar die Spannung der schwächsten Zelle beträchtlich unter 1,65 V abgesunken, aber immer noch positiv, so daß keine Zellenumpolung stattgefunden hat Die übrigen Zellen besitzen dann nur noch einen kleinen Teil ihrer Ladung (Pfeil GJi

Gemäß Fig.2 wird die Batterie 10 durch ein Mikroprozessorsystem überwacht, welches das Ladegerät 22 steuert und ein Drosselsignal abgibt, wenn die Batterieladung sich ihrem Ende entgegenneigt

Im Mittelpunkt des Systems steht eine Mikroprozessoreinheit 'MPU) 24, welche zusammen mit ihren zugehörigen Speichern mit einer Sanr&elschicne (einem Signalbus) 26 in Verbindung steht Da» System enthält weiterhin einen Taktgeber 28, welcher an die MPU 24 Taktimpulse CLCK und an eine Logikschaltung 30 ein Taktsignal abgibt Die Logikschaltung 30 erhält von dem Netzteil des Mikroprozessorsystems ein Signal PWFL das den Wert L besitzt, wenn eine Netzstörung vorliegt und den Wert H annimmt, wenn Netzspannung vorhanden ist. Die Logikschaltung 30 liefert eih nicht maskierbares Unterbrechungssignal (Interrupt-Signal) NMl und ein Interrupt-Anforderungssignal IRQ an die MPU 24. Der Taktgeber 28 stellt der MPU 24 weiterhin Informationen über die abgelaufene Zeit über eine Schnittstelle (ein Interface) 32 und den Signalbus 26 zur Verfugung.

Das Mikroprozessorsystem überwacht die Batterie 10 über einen Analog-Digital-Wandlerteil, der einen Umschalter 34 für verschiedene, die Batterie 10 betreffende Analog-Signale aufweist. Diese Anaipg-Signale umfassen ein Stromsignal von dem Strom-Meßwiderstand 12, drei Temperatursignale über einen Datenbus 36 von zwei Temperaturfühlern im Elektrolyt der Batterie 10 und einem Temperaturfühler in Kontakt mit der elektronischen Schaltung und schließlich Spannungssignale über einen Bus 38 von den einzelnen Untereinheiten der Batterie 10. Der Umschalter 34 hat einen einzigen Analogausgang, der mit einem Vergleicher 40 verbunden ist. Weiterhin ist ein Interface 42 vorhanden, das mit dem Signalbus 26 verbunden ist und Ausgangssignale an einen Entschlüssler 44 liefert, der wiederum seine Ausgangssignale über einen Bus 46 an den Umschalter 34 abgibt und damit das betreffende Analogsignal bestimmt, das ausgewählt und an den Vergk: icher 40 weitergeleitet werden soll. Das Interface 42 liefert weiterhin Signale an einen Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler) 48, der ein zweites Analogsignal an den Vergleicher 40 abgibt. Der Vergleicher 40 liefert das dem Vergleichsresultat entsprechende Ausgangssignal an das Interface 42.

Informationen über den Fahrzeugzustand erhält die MPU 24 über ein Interface 50 und den Signalbus 26, Es handelt sich hierbei um fünf Signale, zu denen folgende Signale gehören: SLO »Antrieb EIN«, SL 1 »Ladegerät angeschlossen«.

Das Interface 50 liefert weiterhin ein Signal PSU Inhibit an das Netzteil. Wenn dieses Signal den Wert H annimmt, läßt es das oben erwähnte Signal PWFL auf den Wert L absinken.

Die MPU 24 errechnet den Ladungszustand der

Batterie 10 und gibt diese Information periodisch über den Signalbus 26 an einen Anzeigeträger 60, der über eine Steckverbindung 62 an ein Anzeigegerät 64 im Armaturenbrett des Fahrzeuges ein Rechtecksignal abgibt, dessen Tastverhältnis dem Ladungszustand der s Batterie 10 proportional ist.

Der Signalbus 26 ist weiterhin mit einem Interface 70 verbunden, das die von der MPU 24 in paralleler Form gelieferten Daten in serielle Form mit CRZ-Darstellung (Rückkehr nach Null, komplementär) umwandelt und an Übertragungsleitungen TXweitergibt.

Serielle Daten werden zum Ladegerät 22 über Steckverbindungen 75 übertragen.

Von den beschriebenen Einheiten können die Antriebsbatterie 10, die MPU 24, der Taktgeber 28, das Interface 32, die Logikschaltung 30, der Umschalter 34. der Vergleiche.¹" 40, das Interface 42, der Entschlüssler 44, der D/A-Wandler 48, der Anzeigetreiber 60, das Interface 50 und das Interface 70 als Einheit aus dem Fahrzeug entfernt werden.

Die Motor-Steuervorrichtung 20 wird hier nicht im einzelnen beschrieben, weil sie bereits Gegenstand der PCT-Anmeldung 78/00046 ist. Die MPU 24 ist ein Mikroprozessor M 6802 der Firma Motorola.

Gemäß Fig. 3 ist die MPU 24 über einen Adressenbus 100 und einen Datenbus 102 mit einem Auslesespeicher (ROM) 104 und einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 106 verbunden, wobei der Datenbus 102 Datensignale DO bis D 7 liefert. Das gesamte Programm zur Steuerung des Mikroprozessorsystems w ist fest in dem ROM 104 gespeichert und die während des Betriebs des Systems benötigten Veränderlichen sind teils in dem RAM 106 und teils in dem internen RAM DNPU 24 gespeichert.

Der Taktgeber 28 enthält einen Impulsgenerator 108, J5 der Taktimpulse CLCK mit einer Frequenz von 4 MHz an einen Eingang EXTAL der MPU 24 liefert. Die 4-MHz-Impulse gelangen weiterhin über eine Leitung 110 an einen Frequenzteiler 112, der seinerseits auf einer Leitung 114 Impulse mit einer Frequenz von 10Hz *o abgibt. Die Leitung 114 ist an einen Teiler 116 angeschlossen, der Ausgangsinformationen über die verstrichene Zeitspanne über einen Datenbus 118 an das Interface 32 liefert. Das Interface 32 ist weiterhin mit seinen Eingängen an den Datenbus 102 angeschlossen.

Die Logikschaltung 30 enthält einen Inverter 120, der das Signal PWFL empfängt, negiert und an einen Inverter 122 weitergibt. Der Inverter 122 liefert ein Signal NMl an dem entsprechenden Eingang der MPU 24 für eine nicht maskierbare Unterbrechung.

Der Ausgang des Inverters 120 ist weiterhin mit einer Verzögerungsschaltung 124 verbunden, welche ein Signal RESET an dem entsprechenden Eingang der MPU 24 liefert Auf diese Weise wird das Signal PWFL invertiert und verzögert an dem Rückstelleingang der MPU 24 angelegt Wenn das Signal PWFL daher den Wert H annimmt und dadurch anzeigt daß nach einer Störung wieder Netzspannung vorliegt dann erhält die MPU 24 einen Rückstellimpuls.

Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 124 ist weiterhin über einen Inverter 126 an den D-Eingang eines Flip-Flop 128 angeschlossen. Der C-Eingang des Flip-Flop 128 erhält über die Leitung 114 ein 10-Hz-Signal und der Ä-Eingang des Flip-Flop 128 ist über eine Leitung 130 mit dem Ausgang des Interface 32 verbunden. Der "^Ausgang des Flip-Flop 128 ist an einen Eingang IRQ der MPU 24 für die Anforderung einer Unterbrechung angeschlossen. Beim normalen Betrieb des Systems liefert das Flip-Flop 128 mit einer Frequenz von 10 Hz Unterbrechungssignaie an die MPU 24 und wird jedesmal unmittelbar danach zurückgestellt.

In F i g. 4 ist das Interface 42, der Entschlüssler 44 und der D/A-Wandler 48 dargestellt. Das Interface 42 empfängt auf seiner der M PU 24 zugewandten Seite die Datensignale DO bis D 7. An seinem Ausgang liegt der D/A-Wandler 48, dessen Ausgang über eine Leitung 150 mit dem Vergleicher 40 verbunden ist. Ein weit;rer Eingang des Interface 42 empfängt über eine Lciiung 152 das Ausgangssignal des Vergleichers 40. Weitere Ausgänge des Interface 42 sind mit dem Entschlüssler 44 verbunden, der vierzehn Ausgangsleitungen 160 bis 173 besitzt. Die Leitungen 162 bis 160 liefern Temperaturauswahlsignale T\ bis Γ3 und sind weiterhin an die drei Eingänge einer ODER-Schaltung 180 angeschlossen, deren Ausgang ein Temperaturauswahlsignal ThMP liefert. Die Leitung 163 führt ein Stromauswahlsi;|nal IA V und die Leitung 164 ein Stromauswahlsi;»nal IPEAK. Die Leitungen 165 bis 172 sind jeweils mit den ersten Eingängen von ODER-Schaltungen 181 bis 188 und die Leitungen 166 bis 173 jeweils mit den zweiten Eingängen dieser ODER-Schaltungen 181 bis 188 verbunden. Die Leitung 165 liefert ein Spannungsausfallsignal R9 und die Ausgänge der ODER-Schaltur gen 181 bis 188 liefern Spannungsausfallsignale BS bis SO. Die Leitung 165 und die Ausgänge der ODER-Schaltungen 182, 184, 186 und 188 sind mit den fünf Eingängen einer ODER-Schaltung 190 verbunden, welche an ihrem Ausgang ein Spannungsauswahlsignal BA TT liefert

In F i g. 5 ist eine Schaltung dargestellt, die ein Signal erzeugt, das der Spannung einer der Untereinheiten entspricht, und die einen Teil des Umschalters 34 der Fig.2 bildet. Die neun Untereinheiten der Batterie 10 sind in F i g. 5 mit den Bezugszeichen 201 bis 209 versehen. Der negative Anschluß der Untereinheit 201 ist mit dem Eingang eines Schalter 220 und die positiven Anschlüsse der Untereinheiten 201 bis 209 sind über Spannungsteile 211 bis 219 mit den Eingängen von Schaltern 221 bis 229 verbunden. Die Steuereingimge der Schalter 220 bis 229 werden von den Spannungsausfallsignalen BO bis B 9 erregt. Die Ausgänge der Schalter 220, 222, 224, 226 und 228 sind mit dem negativen Eingang eines Differenz-Verstärkers 240 und die Ausgänge der Schalter 221, 223, 225, 227 und 229 sind mit dem positiver. Eingang des Differenzverstärkers 240 verbunden. Am Ausgang des Differenzverstärkers 240 entsteht ein Signal VBATT, das der Spanr mg einer der Untereinheiten 201 bis 209 der Batterie 10 entspricht Wenn beispielsweise die Leitung 170 den Wert H annimmt bekommen auch die Spannungsauswahlsignale B 3 und B 4 den Wert H, so daß das Signal VBA 7Tdie Spannung der Untereinheit 204 darstellt.

In F i g. 6 ist der restliche Teil des Umschalters 34 und des Vergleichers 40 dargestellt Die Schaltung enthält drei Temperaturfühler 251,252 und 253, von denen sich die Temperaturfühler 251 und 252 in dem Elektrolyt der Antriebsbatterie 10 und der Temperaturfühler 253 in Kontakt mit der elektronischen Schaltung befinden. Die Temperaturfühler 251 bis 253 sind mit den Eingängen von Schalter 255 bis 257 verbunden, deren Steuereingänge die Temperaturauswahlsigjiale 7~1 bis T3 empfangen. Die Ausgänge der Schalter 255 bis 257 sind mit dem Eingang eines weiteren Schalters 258 verbunden, dessen Steuereingang das Temperaturauswahlsignal TEMPerhält Das Analog-Signal VBATT'isi mit dem Eingang eines Schalters 260 verbunden, dessen

Steuereingang das Spannungsauswahlsignal BATT erhält.

Der Widerstand 12, der den Strom in der Batterie 10 miBt, ist mit den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers 262 verbunden, dessen Ausgang über einen Widcrsund 263 und einen Kondensator 264 mit dem Eingang eines Schalters 265 verbunden ist. Der Steuereingang des Schalters 265 empfängt das Stromauswahlsignal IA V. Der Ausgang des als Vergleicher wirkenden Differenzverstärkers 262 ist mit einer Spitzenwertschaltung 266 verbunden, deren Ausgang an den Eingang eines Schalters 267 gelegt ist. Der Steuerein^ang des Schalters 267 empfängt das Stromauswahlsignal IPEAK. Die Ausgänge der Schalter 260, 258, 267 und 265 sind mit dem positiven Eingang des Vergleichers 40 verbunden. Der negative Eingang des Vergleichers 40 ist an den Ausgang des D/A-Wandlers

Tabelle
Programmstruktur

48 über die Leitung 150 angeschlossen. Der Ausgang des Vergleichers 40 ^i<:l über die Leitung 152 mit dem Interface 42 verbunden.

Wenn beim Betrieb beispielsweise der Ausgang des Entschlüsslers 44 auf der Leitung 164 den Wert H annimmt, geht auch das Stromauswahlsignal IPEAK nach H und macht dadurch den Schalter 267 leitend, so daß ein Signal, das dem Spitzenstrom entspricht, an den positiven Eingang des Vergleichers 40 angelegt wird, wodurch dieser den Spitzenstrom mit dem Ausgang des D/A-Wandli:rs 48 vergleicht. Auf diese Weise werden alle Analog-Signale in digitale Signale umgesetzt.

Wie bereits erwähnt, sind die Programme zur Steuerung der Batterie-Überwachungseinrichtung im ROM 104 (F i g. 3) gespeichert. Die folgende Tabelle gibt eine Zusammenstellung dieser Programme.

Steuerprogramme:	*RESET*	*INTERR*	*POWRFA*
Unterbrechungsprogramme
0,1-Sekunden-Routine:	*INTSERV*
1-Sekunden-Routine:
*TRANS CHRlDL*	*ADCONV*	*CHARGE*	*DISCH*
*DRVIAL*		STATE 1	*VPCALC*
*IDLDRV*		*STATEl*
*IDLCHR*		*STATE 3*
		*STATE 4*
		*STATE 5*

SEND

10-Sekunden-Routine:

Dienst-Unterprogramme:

A VCURR

FGCALC

LKUPl

SPTST

SDCALC

MDCALC

Die Programme enthalten also drei Steuerprogramme, siebzehn Unterbrechungsprogramme und fünf Dienst-Unterprogramme. Das Steuerprogramm RESET (»Rückstellen«) wird aufgerufen, sobald Spannung an das System angelegt wird. Nach seiner Beendigung wird das Programm INTERR (»Unterbrechung«) aufgerufen, welches für das Zusammenwirken der MPU 24 mit dem Interface 70 verantwortlich ist. Zu den Steuerprogrammen gehört schließlich noch das Programm POWR- FAIL (»Netzstörung«), das bei einer Störung der Netzspannungsversorgung aufgerufen wird.

Wie im Zusammenhang mit F i g. 3 erklärt worden ist, erhält der Anschluß IRQ der MPU 24 normalerweise Unterbrechungssignale vom Flip-Flop 128 mit einer Frequenz von 10 Hz.

Wenn während der Ausführung des Programmes INTERR ein Unterbrechungssignal empfangen wird, dann werden die Unterbrechungsprogramme aufgerufen. Diese enthalten eine 0,1 -Sekunden-Routine, die jedes Mal ausgeführt wird, wenn ein Unterbrechungssignal empfangen wird, also in Abständen von 0,1 Sekunden, eine 1-Sekunden-Routine, die nach jeder zehnten 0,1-Sekunden-Routine ausgeführt wird, und eine 10-Sekunden-Routine, die nach jeder zehnten 1-Sekunden-Routine ausgeführt wird. Wenn während des Ablaufes der 1-Sekunden-Routine oder der 10-Sekunden-Routine ein Unterbrechungssignal auftritt, wird die 0,1-Sekunden-Routine aufgerufen. Nach deren Ablauf kehrt die Programmsteuerung wieder an ihre ursprüngliche Stelle zurück, in dem Programm IN- TERR, in der 1-Sekunden-Routine oder in der 10-Sekunden-Routine liegen kann. Die Dienst-Unterprogramme sind ein Satz von Unter-Routinen, die von den anderen Programmen aufgerufen werden können.

Für den Verkehr zwischen den verschiedenen

Programmen wird ein Statuswort CHWORD von 8 Bit Länge benutzt, das in F i g. 7 dargestellt ist In diesem Wort geben die Bits 0, 1 und 2 die Nummer der Ladestromstufe und die Bits 3,4 und 5 die Nummer der Ladephase an. jeder Ladezyklus hat fünf Phasen und es sind sechs Ladestromstufen vorgesehen mit jeweils 1 A. 5.5 A, 8 A, 15 A, 20 A und 30 A.

Fig.8 zeigt das Flußdiagramm für das Programm RESET. Wenn Netzspannung an das System angelegt wird, geht das Netzstörungssignal PWFL nach H und nach einer !kurzen Verzögerung das Signal RESETmch L, wodurch das Programm RESET aufgerufen wird. In einer Programmschritt SlO zu Beginn des Programmes wird das System in Gang gebracht, dann werden in einem Schritt SIl dten, die bei einer Netzstörung in den RAM 106 gerettet worden waren, in den internen RAM der MPU 24 zurückübertragen. Das Programm springt

ίο

die Summe auf Nv;'l getestet. CWD stellt dabei die der Batterit «-ntnommene Ladung und OCA die zusätzliche Ladung dar, die der Batterie während der dritten Phase des Ladevorganges zugeführt worden ist. Wenn die 5 Summe null ist, bedeutet dies, daß die Batterie während des vorangegangenen Ladezyklus vollständig aufgeladen worden ist, und die Teilladungsflagge wird rückgestellt. Falls das Ergebnis jedoch nicht gleich null ist. bedeutet dies, daß die Batterie noch nicht wieder ίο vollständig aufgeladen ist, und die Teilladungsflagge wird eingestellt.

Sodann wird das Programm »DRVIDL« aufgerufen, das zunächst festhält, zu welchem Zeitpunkt die

o~ -ο-- — — _.„.—. Leerlaufperiode begonnen hat. und dann in einem

PSUINHIBITnach H, welches von dem Datenausgang 15 Programmschritt 541 eine Variable ECWDaIs Variable des Interface 50 geliefert wird, wodurch das Signal TJMf ALFA und die Variable DEFLN als Variable BETA.

abspeichert. Die Variable ECWD stellt die der Batterie dar, die jedoch

dann in das Programm INTERR.

In Fig.9 ist das Programm INTERR dargestellt. Sobald dieses Programm aufgerufen worden ist, werden Daten aus dem Ausgabestapel der MPIJ 24 — Statuswort CHWORD — an das Interface 70 übertragen, und von dort aus in serieller Form an das Ladegerät 22 weitergegebfh Dann wird in einem Schritt 520 das die Unterbrechjngsmaske darstellende Steuerwort in dem Zustandsregister der MPU 24 untersucht. Diese Maske wird während der 1-Sekunden-Routine eingestellt, wenn das Fahrzeug von einem aktiven Zustand in den Leerlaufzustand übergeht.

Für den Fall, daß die Maske eingestellt worden ist, geht in einem Programmschritt 521 das Signal

20

nach L geht und das Programm POWRFALL aufgerufen wird (Fig. 10). Die einzige Funktion dieses Programmes besteht darin, bei einer Netzstörung Daten aus dem RAM der MPU 24 in den RAM 106 zu retten, der seine eigene Stromversorgung besitzt.

In Fig. Il ist das einzige Programm INTSERV der 0,1-Sekunden-Routine dargestellt. Dieses Programm wird aufgerufen, wenn das Signal IRQ nach L geht und dadurch eine Programmunterbrechung hervorruft. In einem Schritt 530 wird das Flip-Flop 128 zurückgestellt, um die Ausgabe des nächsten Unterbrechungssignals vorzubereiten. Dann werden in einem Schritt 531 die Zustandsleitungen des Fahrzeuges über das Interface 50 gelesen und in einem Schritt 532 wird festgestellt, ob sich das Fahrzeug in einem aktiven Zustand befindet. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt 533 der Anzeigetreiber 60 mit dem augenblicklichen Wert der Variablen DEFZJV geladen, welche den Ladungszustand der Antriebsbatterie 10 darstellt. Dann wird in einem Schritt 534 getestet, ob seit der letzten Ausführung der J-Sekunden-Routine bereits wieder eine Sekunde vergangen ist. Ist dies der Fall, wird in das Programm TRANS gesprungen, anderenfalls wird die Rückkehr von der Unterbrechung durchgeführt. Wenn in dem Schritt 532 festgestell* worden ist, daß sich das Fahrzeug nicht in einem aktiven Zustand befunden hat. wird in einem Schritt 533 getestet, ob ein Zustandswechsel stattgefunden hat. Ist dies der Fall, wird in das Programm TRANS gesprungen, anderenfalls wird in entnommene Ladung dar, die jedoch um einen bestimmten Betrag korrigiert ist. um die jeweilige Größe des Fntladestromes zu berücksichtigen. Schließlich wird vor der Rückkehr von der Unterbrechung die Unterbrechungsmaske eingestellt, wodurch in dem Programmschritt 521 des Programmes INTFRR das Signal PSUINHIBIT des Interfaces 50 nach H gesetzt wird.

In Fig. 14 ist das Programm IDLDRV dargestellt. Nach seinem Aufruf wird in das Unterprogramm SDCALC gesprungen, um die während des Leerlaufes aufgetretene Selbstentladung zu berechnen, und anschließend in das Unterprogramm MDCALC gesprungen, um den augenblicklichen Wert der variablen DEFLN zu berechnen. Vor einem Sprung in das Programm ADCONV werden ECWD und DEFLN als ALFA und BETA abgespeichert.

Fi g. 15 zeigt das Programm IDLCHR. Zu Beginn des Programmes wird das Unterprogramm SDCALC aufgerufen, um die während des Leerlaufs aufgetretene Selbstentladung zu berechnen. Anschließend wird die variable CWD untersucht. Wenn diese größer als 533 Ah ist, dann wird eine Variable FGK gleich ECWD/CWD gesetzt, und wenn sie kleiner oder gleich 5.33 Ah ist, wird die Variable FGK gleich 1 gesetzt. Diese Variable FGK wird in dem Programm STATE 1 verwendet, um ECWD zu berechnen.

Anschließend wird in einem Schritt 550 die Flagge

30

35

40

einem Schritt 535 getestet, ob eine Sekunde vergangen ist, seit dem das Fahrzeug in den Leerlauf gegangen ist. 1st dies der Fall, wird die Unterbrechungsmaske eingestellt, bevor die Rückkehr von der Unterbrechung durchgeführt wird.

In Fig. 12 ist das Programm TRANS dargestellt. Nach seinem Aufruf wird ein Test gemacht, um festzustellen, ob ein Zustandswechsel des Fahrzeuges zwischen dem aktiven und dem Leerlaufzustand erfolgt ist. Wenn dies nicht der Fall ist. erfolgt ein Sprung in das Programm ADCONV, anderenfalls wird in ein passendes Zustandswechselprogramm gesprungen. Hierfür stehen die Programme DRVfDL, CHRDL, IDLDRV und IDLCHR zur Verfügung, die bei einem Zustandswechsel von »Motor ein« nach »Leerlauf«, von »Lader angeschlossen« nach »Leerlauf«, von »Leerlauf« nach »Motor ein« bzw. von »Leerlauf« nach »Lader angeschlossen« aufgerufen werden.

Fig. 13 zeigt die beiden Programme CHRIDL und »neues AHLu untersucht. Wenn diese Flagge nicht gesetzt ist. springt das Programm zu einem Schritt 551. anderenfalls wird in einem Schritt 552 die Teilladungsflagge untersucht. Wenn diese eingestellt ist, springt das

Programm ebenfalls zu dem Schritt 551, anderenfalls wird vorher in einem Schritt 553 eine Variable CW berechnet als Mittelwert aus ihrem vorhergehenden Wert und dem Quotienten AHUCWFT. Die Variable CW stellt die Batteriekapazität bei 30⁰C dar, die

Variable AHL die tatsächliche Batteriekapazität bei der Betriebstemperatur und die Variable CWFT eine Funktion der Temperatur, welche zur Berechnung von AHL aus CW benötigt wird. Wie weiter unten im Zusammenhang mit dem Programm DISCH beschrie-

ben wird, wird die Variable AHL wenn die niedrigste Spannung einer Untereinheit bei der Entladung unter einen bestimmten Wert sinkt, als Funktion dieser Spannung und einer Funktion der Variablen ECWD berechnet Gleichzeitig wird die Flagge »neue A HL«

DRVIDL Dabei ist das Programm DRVIDL auch ein 65 gesetzt, um anzuzeigen, daß diese Berechnung durchge-

Teil des Programmes CHRIDL Wenn das Programm führt worden ist In dem Schritt 553 wird der neue Wert

CHRIDL aufgerufen worden ist, werden in einem von AHL benutzt, um die Variable CW zu berechnen.

Schritt S40 die Variablen CWD und OCA addiert und sofern die Batterie während des vorhergegangenen

Ladezyklus voll aufgeladen worden ist. Auf diese Weise wird der Wrrt von CW korrigiert und ständig auf den neuesten Stand gebracht, so daß er weitgehend der tatsächlichen Batteriekapazität entspricht. wekrhe ja während der Lebensdauer der Batterie ständig absinkt. Durch die Korrektur des Wertes von ClV wird die Genauigkeit der Berechnung des Ladezustands der Batterie ganz erheblich verbessert.

In dem Programmschritt S51 wird in das Statuswort CHWORD die Stromstufe 6 und die Ladephase 1 eingeschrieben.

In einem Schritt S 54 (F ig. 20b) wird anschließend die Variable AHTberechnet, welche die gesamte Entladung der Batterie während ihrer bisherigen Betriebsdauer darstellt und in dem Unterprogramm SDCALC verwendet wird. Dann wird in einem Schritt 555 die Variable OCA berechnet als Funktion einer Konstanten K 1. einer Konstanten K 2. einer Variablen SD, welche die bisherige Seibstentladung darstellt, einer Konstanten K 3 ur:} einer Variablen EQA, welche die Ausgleichsladung darstellt, die der Batterie in periodischen Zeiträumen zugeführt wird. Dann wird in einem Schritt S56 die Teilladungsflagge untersucht und falls sie gesetzt ist, die Variable OCA erhöht.
Anschließend wird in einem Programmschritt 557

■ das Unterprogramm MDCALC aufgerufen und sodann die Variable ECWDah Variable ALFA und die Variable DEFLN als Variable BETA abgespeichert. Schließlich wird vor dem Sprung zu dem Programm ADCONV die Variable DEFLNgleich null gesetzt.

Fig. 16 zeigt das Programm ADCONV, das für die Umwandlung der verschiedenen Analogsignale in digitale Form verantwortlich ist. Zu Beginn des Programmes wird die Temperatur des elektronischen Systems abgelesen und als Variable TELECgespeichert. Dann wird die Temperatur des Batterie-Elektrolyten abgelesen und als Variable TBaTT gespeichert. Anschließend werden der Mittelwert und der Spitzenwert des an dem Meß-Widerstand 12 abgefühlten Batteriestromes abgelesen und als Variable CURR und IPEA K gespeichert. Schließlich werden vor dem Sprung zu dem Programm CHARGE die Spannungen an den Untereinheiten der Batterie gemessen und als Variable SBPK 1 bis SBPK 9 gespeichert.

Während des Abarbeitens jeder 1-Sekunden-Routine wird zunächst das Programm CHARGE und sodann eines der Programme STATE 1 bis STATES ausgeführt, welche den Phasen 1 bis 5 des Ladezyklus entsprechen. In F i g. 17 ist dieses Programm CHARGE dargestellt.

Nach Aufruf dieses Programmes wird getestet, ob das Ladegerät 22 angeschlossen ist. Wenn dies nicht der Fall ist. wird in das Programm DISCH gesprungen.

--.; Anderenfalls wird in einem Schritt S 60 getestet, ob seit der letzten Ausgleichsladung der Batterie 7 Tage vergangen sind. Ist dies der Fall, wird die Variable EQA um einen konstanten Wert erhöht, um sicherzustellen, daß der Batterie in Phase 4 des Ladezyklus eine

ll Ausgleichsladung zugeführt wird. Anschließend wird in einem Schritt S61 das Unterprogramm AVCURR

^. aufgerufen und schließlich zu dem entsprechenden der

£ Programme STA TE 1 bis STA TE5 gesprungen.

In Fig. 18 ist das Programm STATfI dargestellt,

K welches die Phase des Ladezyklus steuert, in welcher die |f. der Batterie entnommene Ladung ergänzt wird.

Π Da dieses Programm nur bei jedem achten Durchlauf

A der 1 -Sekunden-Routine ausgeführt wird, wird in einem Schritt 570 getestet, ob der jeweilige Durchlauf ein solcher achter Durchlauf ist. Ist dies nicht der Fall. wirci> zu dem Programm SEND gesprungen, anderenfalls geht das Programm mi', dem Schritt 572 weiter, in welchen eine Variable IEFF, welche den effektiven Ladestrom darstellt, in Abhängigkeit von einer Variablen A VCUR berechnet wird, welche den tatsächlichen Ladestrom darstellt. Dann wird die neue Variable CWD durch Abziehen von fEFFvon dem augenblickliche» Wert von CWD berechnet.

Da während des Ladens der Batterie ihr jeweiliger Ladungszustand errechnet wird, ist es notwendig, die Variable ECWD zu berechnen. In dem Programm IDLCHR war die Variable FGK als Quotient von ZTCWDund CWDberechnet worden; nun wird in einem Schritt S 74 ECWD durch Multiplikation von CWD und FGK berechnet. Auf diese Weise fällt ECWD zusammen mit CWD linear nach null ab. Dann wird gemäß Schritt 573 das Statuswort CHWORDaui einen geeigneten Ladestrompegel gesetzt. Schließlich wird vor dem Sprung zu dem Programm SEND in einem Schritt 579 (Fig. 23b) die Variable CWD auf null untersucht. Ist CWD gleich null, wird in das Stafuswort CHWORDd'ic Phase 2 eingetragen, so daß während des nächsten Durchlaufens der 1-Sekunden-Routine die Phase 2 des Ladezyklus ausgeführt wird.

Während Phase 2 des Ladezyklus wird die Anstiegsrate der niedrigsten Spannung einer Untereinheit untersucht und diese Phase 2 beendet, wenn die Anstiegsrate unter einen kritischen Wert absinkt. Diese Phase 2 stellt sicher, daß die schwächste Untereinheit voll geladen wird. Sie wird durch das in Fig. 19 dargestellte Programm STATE2 gesteuert. Nach Beginn dieses Programms wird in einem Schritt 582 die mittlere Anstiegsrate der niedrigsten Untereinheits-Spannung geprüft. 1st die Anstiegsrate kleiner als 2^4 mV pro Zelle in 256 Sekunden, wird in das Statuswort CHWORD die Ladephase 3 eingetragen, bevor zu dem Programm SEND gesprungen v/im.

In Fig.20 ist das Programm 5TATE3 dargestellt, welches die Phase 3 des Ladezyklus steuert, in der die Batterie um einen durch die Variable OCA bestimmten Wert überladen wird. _;

Da auch dieses Programm nur bei jedem achten Durchlauf der 1-Sekunden-Routine ausgeführt wird, wird zunächst festgestellt, ob der augenblickliche Durchlauf ein achter Durchlauf ist und zu dem Programm SEND gesprungen, wenn dies nicht der Fall ist. Wenn der Durchlauf jedoch ein achter Durchlauf ist, wird in einem Schritt 590 die Variable OCA um den augenblicklichen Wert der Variablen A VCUR vermindert und dann in einem Schritt 591 auf null geprüft Wenn OCA null ist, wird in das Statuswort CHWORD die Stromstufe 2 und die Ladephase 4 eingetragen, so daß bei dem nächsten Durchlauf der 1-Sekunden-Routine die Phase 4 des Ladezyklus ausgeführt wird. Dann wird in das Programm S£7V£>gesprungen.

Nachdem die Batterie entladen und dann unter der Steuerung der Programme 5TATEt, 5ΤΛΤΕ2. und STATE3 in drei Phasen aufgeladen worden ist, sind einzelne Batteriezellen nicht so gut geladen worden wie die anderen. Um sicherzustellen, daß alle Batteriezellen voll geladen werden und um zu vermeiden, daß einzelne BatteriezeHen mit jedem Entlade-Lade-Zyklus immer weniger gut geladen werden, wird der Batterie in periodischen Zeiträumen eine zusätzliche Ausgleichsladung zugeführt Diese zusätzliche Ladung wird'durch das in Fig.21 dargestellte Programm STATE4 gesteuert

Da auch dieses Programm nur bei jedem achten

Durchlaufen der 1-Sekunden-Routine ausgeführt wird, wird anfänglich geprüft, ob der augenblickliche Durchlauf ein achter Durchlauf ist. Trifft dies zu, wird die Variable EQA ure den Wert der Variablen A VCUR vermindert und dann in einem Schritt 5100 auf null geprüft. Wenn sie kleiner ist oder gleich null, wird in das Stetuswort CHWORD die Ladephase 5 und die Stromstufe 1 eingetragen. Anschließend wird in das Programm SEND gesprungen.

F ig. 22 zeigt das Programm STA TE 5. weiche die fünfte und letzte Phase des Ladezyklus steuert. Diese Phase ist die Erhaltungsphase, in welcher die Batterie mit der Stromstufe 1 geladen wird, so daß sie stets voll geladen ist In diesem Programm wird die Variable EQA auf null gieprüft und ein Sprung in das Programm SEND ausgeführt, wenn sie gleich Null ist Ist die nicht der Fall, wird in das Statuswort CHWORD die Stromstufe 2 und die Ladephase 4 eingetragen, so daß die Batterie bei dem nächsten Durchlauf der 1-Sekunden-Routine eine Ausgleichsladung erhält

Im Fahrbetrieb des Fahrzeuges wird während der t-Sekunden-Routine das in Fig.23 dargestellte Programm DlSCH ausgeführt um die Entladung der Batterie zu überwachen. Zu Beginn des Programmes Wird das Unterprogramm SPTST aufgerufen, um die niedrigste Untereinheitenspannung LOWV und die gesa«nte Batteriespannung TOTV festzustellen und abzuspeichern. Dann wird das Unterprogramm VPCALCaufgerufen, um die Polarisationsspannung zu berechnen und als Variable VPOL abzuspeichern. In dem nächsten, mit dem Schritt SIlO beginnenden Teil des Programms werden die Variablen CWD und ECWD berechnet welche die der Batterie tatsächlich und effektiv entnommene Ladung darstellen, wobei bei der effektiven Ladung der jeweilige Entladestrom mit berücksichtigt wird.

In dem Schritt SIlO wird die Variable CURR daraufhin untersucht, ob die Batterie gerade entladen wird, in welchem Fall die Variable negativ ist, oder ob die Batterie gerade aufgeladen wird, was bei der Nutzbremsung der Fall ist und durch einen positiven Wert der Variablen angezeigt wird. Wenn CURR negativ ist, wird in einem Schritt Sill das Unterprogramm LKUP1 aufgerufen, in welcher die Variable lEFF berechnet wird, welche den um den Betrag der Entladung korrierten Entladestrom darstellt. Dann werden die Variable CWD entsprechend der Variablen CURR und die Variable ECWD entsprechend der Variablen IEFF erhöht. Das Programm fährt dann in Schritt S112 fort.

Wenn in dem Schritt S110 festgestellt worden ist, daß die Batterie geladen wird, wird in einem Schritt S113 die gesamte Batteriespannung untersucht. Beträgt diese weniger als 260 V, dann wird eine Variable ETA auf 0,8 gesetzt, liegt sie zwischen 260 und 280 V. erhält die Variable ETA den Wert 0,4 und ist die Batteriespannung größer als 280 V, dann wird die Variable ETA auf null gesetzt. Anschließend wird in einem Schritt S114 die Variable /EFFdurch Multiplikation von CURR mit ETA berechnet und sowohl die Variable CWD als auch die Variable ECWD um den Betrag IEFF verringert. Das Programm springt dann zu einem Schritt 5115 (Fig. 28c).

Gegen Ende der Entladung fällt die Batteriespannung immer stärker und wird dadurch als Maß für die noch zur Verfügung stehende Batterieladung immer zuverlässiger. Weiterhin muß für die gesamte Batterie das Entladeende angezeigt werden, bevor bei irgendeiner Batteriezelte eine Zellenumpolung auftritt wodurch also das gesamte Verhalten der Batterie durch die ersten Batteriezellen begrenzt wird, die ihr Entladeende erreichen. In dem nächsten Teil des Programmes DISCH wird unter der Voraussetzung, daß drei Bedingungen erfüllt sind, die niedrigste Untereinheiienspannung dazu verwendet die verbleibende Ladung der Batterie zu bestimmen und hieraus die Speicherkapazität der Batterie zu berechnen.

to Die erste Bedingung ist daß der Entladestrom zwischen 80 und 100 A liegt Diese Bedingung wird in Schritt S112 untersucht und führt zu einem Sprung zu dem Schritt S115, wenn der Strom außerhalb dieses Bereiches liegt Ist dies jedoch nicht der Fall und liegt

is der Entladestrom innerhalb dieses Bereiches, dann wird die niedrigste Untereinheitsspannung in einem Schritt S116 entsprechend der Temperatur des Batterie-Elektrolyten korrigiert Dies erfolgt dadurch, daß der Wert von LOWV mit Hilfe eines Temperaturkoeffizienten von 2.7 mV/K für jede Zelle auf 3CC normalisiert wird. Dann wird in einem Schritt 5117 zur Berücksichtigung der Polarisationsspannung um diesen Wert VPOL erhöht

Die nächste Bedingung ist daß die niedrigste

Untereinheitenspanrtung kleiner ist als ISV pro Zelle. In einem Schritt S118 (Fig.28b) wird die niedrigste Untereinheitenspantuing mit 13 V pro Zelle verglichen. Ist sie größer als dieser Wert, springt das Programm zu dem Schritt S115, ist sie kleiner, fährt das Programm mit dem Schritt 5119 fort.

Die dritte Bedingung besteht darin, daß die niedrigste Untereinheitenspannung LOWV kleiner ist als der vorhergehende Wert dieser Spannung VLAST. Diese Bedingung wird in dem Schritt S119 untersucht. War der augenblickliche Wert kleiner als der vorhergehende, fährt das Programm mit dem Schritt 5120 fort, war dies nicht der Fall, springt es zu dem Schritt 5115.

Sofern diese drei Bedingungen erfüllen sind, wird in dem Schritt 5120 die verbleibende Ladung berechnet und als TEMP gespeichert In Fig.29 ist eine Entladungs-Kennlinie dargestellt weiche die Abhängigkeit der verbleibenden Ladung von der niedrigsten Untereinheitenspannung zeigt In einem Schritt 5121 wird dann die Speicherkapazi tat der Batterie AHL durch Addition der Variablen TEMPund £C WD berechnet und gespeichert. Anschließend werden die Flaggen »neue AHU< und »korrigierte A HL« gesetzt, um anzuzeigen, daß ein neuer Wert für die Speicherkapazität zur Verfugung steht und daß der

so Wert für die Speicherkapazität korrigiert worden ist. In einem Schritt S122 wird dann die Variable LOWVaIs

Variable VLAST gespeichert, bevor der Sprung ins Programm SEND erfolgt. In Fig. 25 ist das Programm VPCALCdargestellt, in

welchem die Polarisationsspannung berechnet und als Variable VPOL gespeichert wird. Diese Polarisationsspannung ist eine verwickelte Funktion der Zeit und des Stromes und kann ausgedrückt werden durch

VP - 0,76 M⁷

und

- 29,3-4.71

worin VP die Polarisationsspannung bei gegen unendlieh gehender Zeit, /der Spitzenstrom und r die dabei auftretende Zeitkonstante ist. Das Programm VPCALC errechnet VPOL aufgrund dieser Gleichungen.

Fig.26 zeigt das Programm SEND, das für das

Einschreiben von dem Ladestrompegel entsprechenden Daten in den Ausgabestapel sorgt, damit diese beim Ablauf des Programmes INTERR zu dem Interface 70 übertragen werden.

Nach Aufruf dieses Programmes wird in einem Schritt S130 getestet, ob der Antriebsmotor eingeschaltet ist Wenn der Motor nicht eingeschaltet ist, wird das Statuswort CHWORD an den Ausgabc-Datenstapel weitergeleitet, um das Ladegerät 22 zu steuern.

Anschließend wird geprüft, ob seit der letzten Ausführung der 10-Sekunden-Routine wiederum zehn Sekunden vergangen sind. Wenn dies der Fall ist, wird zu dem Programm FGCALC gesprungen, andernfalls erfolgt eine Rückkehr von der Unterbrechung.

In Fig.27 ist das Programm FCCALCdargestellt, das den Ladungszustand der Batterie berechnet und das Ergebnis als die Variable DEFLN abspeichert

Bei Aufruf des Programmes wird in einem Schritt 5140 getestet, ob das Ladegerät 22 angeschlossen ist 1st dies der FaÜ. erfolgt ein Rücksprung aus dem Programm, andernfalls fährt das Programm mit dem Schritt S142 fort

In dem Schritt 5142 wird die Variable CWDT als Funktion der Temperatur des Battere-EIektrolyten berechnet. In Schritt S143 wird festgestellt, ob die Flagge »AHL korrigiert« gesetzt ist um anzuzeigen, daß der Wert von AHL während des Programmes DISCH korrigiert worden ist Wenn die Flagge gesetzt ist. erfolgt ein Sprung zu dem Schritt 5144, andernfalls wird in einem Schritt 5145 A HL durch Multiplikation der Variablen CW mit der Variablen dVFTberechnet. Die Variable CW stellt dabei die Speicherkapazität der Batterie bei 30⁰C dar; durch Multiplikation mit CWFT wird sie effektiv um 0,8%/K verringert

In dem Schritt S144 wird die Flagge »neues AHL verfügbar« untersucht. Wenn diese Flagge nicht gesetzt ist. wird das Unterprogramm MDCALC zur Berechnung der Variablen DEFLNaufgerufen und sodann eine Rückkehr von der Unterbrechung ausgeführt Wenn andererseits ein neuer Wert für A HL zur Verfügung steht, wird der augenblickliche Wert von DEFLN als Variable BETA und die Variable ECWD als Variable ALFA gespeichert und sodann erst das Unterprogramm /V/DC4 Z-Caufgerufen. Hierdurch wird, wie weiter unten beschrieben, das Anzeigegerät 64 jedes Mal umgeeicht, wenn A HL während des Programmes DISCH verändert wird, um Sprünge in der Anzeige zu vermeiden.

In dem Programmschritt 5141 wird die Variable ALFA mit einer Kopstanten verglichen. Wenn diese größer ist als jene Konstante, wird ein Wert von so DEFLN in der in Schritt 5146 angegebenen Weise berechne'.. Dabei stellt der MAX den Wert von DEFLN dar. der dem Maximalausschlag des Anzeigegerätes 64 entspricht. Wenn in Schritt 5141 der Wert von ALFA kleiner ist oder gleich dieser Konstanten, würde der Schritt 5146 für die Variable DEFLN keinen ausreichend genauen Wert ergeben, so daß sie vielmehr in der in Schritt 5147 dargestellten Weise berechnet wird. In beiden Fällen erfolgt dann die Rückkehr von der Unterbrechung. In F i g. 28 ist das Programm A VCURR dargestellt, welches den mittleren Ladestrom berechnet und als Variable AVCUR abspeichert. Der Wert von AVCUR wird über acht Durchläufe der I-Sekunden-Routine gemittelt

Im allgemeinen nimmt die verfügbare Ladung de.* Batterie mit ansteigendem Entladestrom ab, weil bei hohem Strom sich immer mehr bevorzugte Reaktionsbereiche an der Oberfläche der Batterieplatten ausbil den. In den beschriebenen Programmen stellt die Variable IEFF den entsprechend dem Betrag der Entladung korrigierten Entladestrom dar. PEUKERT hat gezeigt daß die Variable IEFF mit der Variablen CURR wie folgt zusammenhängt:

IEFF= 12 (CURR/ny

worin /2 der Strom bei zweistündiger Batterieentladung und π ebe Konstante ist die für Blei-Akkumulator-Batterien den Wert 1,15 besitzen.

Der Wert von IEFF wird in dem in Fig.29 dargestellten Unterprogramm LKUPi aufgrund dieser Gleichung berechnet

Fig.30 zeigt das Unterprogramm SPTST, in welchem die Spannung LOWVder Untereinheit mit der niedrigsten Spannung sowie die gesamte Batteriespannung TOTV, und zwar als Summe der einzelnen Untereinheits-Spannungen, bestimmt und abgespeichert werden.

Während des Leerlaufs tritt eine Selbsientladung der Batterie auf. In Fig.31 ist ein Unterprogramm SDCALCdargestellt, welches am Ende jeder Leerlaufperiode diese Selbstentladung berechnet

Bei Aufruf dieses Programmes wird in einem Schritt 5150 die Zeitspanne berechnet in welcher die Batterie nicht benutzt wurde und als Variable SDT gespeichert. Anschließend wird die Variable AHT, weiche die gesamte Entladung der Batterie während ihrer bisherigen Lebensdauer darstellt, untersucht und dazu verwendet eine Variable SDR zu berechnen, weiche die Selbstentladungsrate darstellt Wenn AHTgröQer ist als 30 000 AL, dann wird SDR auf eine Selbstentladungsrate von 4% der gesamten Batteriekapazität pro Tag eingestellt, wenn AHT in dem Bereich zwischen 15 000 und 30 000 AL liegt, wird SDR auf 2% pro Tag eingestellt und wenn /If/Tkleiner ist als 15 000 AL, wird SDR auf 1 % pro Tag festgesetzt.

Anschließend wird in einen Schritt 5151 die aufgetretene Selbstentladung durch Multiplikationen von SDR mit SDT berechnet und als Variable SD gespeichert Schließlich wird die Variable SD sowohl zu der Variablen CWD als auch zu der Variablen ECWD addiert bevor die Rückkehr von dem Unterprogramm ausgeführt wird.

In Fig.32 ist das Unterprogramm MDCALC dargestellt das von den Programmen IDLCHR, IDLDRV und FGCALC aufgerufen wird, welches die Variable DfFLA/berechnet.

Nach Aufruf dieses Unterprogrammes wird in einem SchrtU 5160 die Variable ALFA von der Variablen AHL abgezogen und das Ergebnis mit einem konstanten Wert von 53 Ah verglichen. Wenn das Resultat größer ist als 53 Ah, wird der Wert von DEFLN wie in Schritt 5161 dargestellt berechnet, bevor eine Rückkehr von dem Unterprogramm ausgeführt wird.

Der Grund für die Anwendung der in Schritt 5161 wiedergegebenen Gleichung ist anhand der F i g. 33 erkennbar. Wenn DEFLN einfach als proportional zu ECWD/AHL bestimmt wird und die Entladung mit voller Batterie beginnt, dann wird DEFLN anfänglich zu einem Wert bestimmt, der dem Maximalausschlag des Anzeigegeräts 64 entspricht Wenn dann der Wert von AHL anfänglich AHL 1 ist, fällt der Wert von DEFLN mit ansteigendem ECWD entsprechend der Linie /1 linear ab. Wenn dann an Punkt X für AHL ein neuer Wert AHL2 berechnet wird, springt der Wert von DEFLN von d\ nach dl. Durch die Verwendung der genannten Gleichung kann nun dieser Sprung vermie-

den werden. Da die Variable BETA und ALFA jedes Mal, wenn der Wert von AHL korrigiert wird, entsprechend den augenblicklichen Werten von DEFLN und ECWD neu bestimmt werden, tritt kein Sprung auf, weil die Variable DEFLN im Effekt jedes Mal neu eingeeicht wird.

Wenn in dem Programmschritt S160 nach Fig.37 festgestellt wird, daß die Differenz kleiner ist oder gleich 53 Ah, dann kann je Gleichung gemäß Schritt S121 nicht mehr verwendet werden, weil der Wert (AHL—ALFA) für eine Division hinreichender Genauigkeit zu klein wird. Anstatt dessen wird der Wert von DEFLN entsprechend der Gleichung in Schritt S162 berechnet, bevor die Rückkehr von dem Unterprogramm ausgeführt wird.

Hierzu 26 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ermitteln des Ladezustandes einer aus mehreren Untereinheiten mit jeweils mindestens einer Akkumulatorzelle aufgebauten Akkumulatorenbatterie, bei dem die Spannung an den einzelnen Untereinheiten gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man jeweils die Untereinheit mit der niedrigsten Batteriespannung auswählt, daß man aus dieser niedrigsten Batteriespannung den Gesamt-Ladezustand der ganzen Akkumulatorenbatterie entsprechend der Entladecharakteristik berechnet und daß man den Gesamt-Ladezustand anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für jede Untereinheit eine Anzahl von Akkumulatorzellen in Reihe schaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Anzahl der AkkumuiaiGrzellen pro Untereinheit so wählt, daß eine schwache Zelle deutlich über ihren Entlade-End wert hinaus entladen aber noch nicht umgepolt wird und daß die anderen Zellen im wesentlichen voll entladen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3 zum Ermitteln des Ladezustandes einer Bleiakkumulatorenbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß man für jede Untereinheit zwölf Akkumulatorzellen in Reihe schaltet.

5. Verfahre*, nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, dai? man den Batteriestrom mißt und den Wert des Batteriestroms aufintegriert, und daß msn wartend eines ersten Teiles des Entladevorganges den aufintegrierten Ausgangswert, der die der Batterie entnommene Ladung darstellt, und einen die Ladungsspeicherkapazität der Batterie darstellenden Wert und während des letzten Teiles des Entladevorganges die Batteriespannung der Untereinheit mit der niedrigsten Batteriespannung zur Feststellung des Ladezustandes der Batterie heranzieht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wert des Batteriestroms entsprechend der Entladegeschwindigkeit korrigiert und daß man während des ersten Teiles des Entladevorganges den aufintegrierten Ausgangswert, der die der Batterie effektiv entnommene Ladung darstellt, zur Feststellung des Ladezustandes der Batterie heranzieht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wert des Batteriestroms durch Potenzieren mit einem vorbestimmten Wert korrigiert.