Viele elektrische Geräte verwenden heutzutage eine Batterie als Leistungsquelle, um eine tragbare Handhabung zu gewähr- leisten. Um ein sicheres Betreiben dieser Geräte zu errei- chen und ferner ungenügende Versorgungszustände der mit der Batterie verbundenen Verbraucher zu vermeiden, ist es not- wendig, den Ladezustand der Batterien genau zu erfassen.

Das Erfassen des Ladezustands ermöglicht das Erkennen eines unzureichenden Ladezustands der Batterie, bei dem das Lie- fern einer ausreichenden Stroms-oder einer ausreichenden Spannung nicht mehr oder nur noch eingeschränkt gewährlei- stet ist. Bei Erkennen eines solchen unzureichenden La- dungszustands können geeignete Maßnahmen, beispielsweise ein Aufladen der Batterie, durchgeführt werden, um eine weitere Versorgung des Verbrauchers sicherzustellen.

Bei bekannten Batteriemodulen wird eine Ladungskapazität durch Bestimmen eines Ladestroms und eines Entladestroms ermittelt. Dabei wird typischerweise in dem Lade-und Ent- ladestromkreis ein Spannungsabfall an ohmschen Widerständen gemessen, der proportional zu dem durchfließenden Strom ist, wodurch mit Hilfe der Lade-bzw. Entladezeit die La- dungsmenge berechnet werden kann. Bekannterweise wird der Wert der auf die Batterie fließenden und von der Batterie abgegebenen Ladungsmenge zur Restkapazitätsbestimmung in unterschiedlichen Speicher-Registern gespeichert. Diese Werte können mit einer Temperaturabhängigkeit der Batterie-

kapazität und dem Selbstentladestrom in Abhängigkeit der Temperatur korrigiert werden.

Bei diesem bekannten Verfahren ist es erforderlich, daß so- wohl der Ladestrom als auch der Entladestrom ständig gemes- sen und gezählt wird. Dies bedeutet, daß Elektronikkompo- nenten, die zum Erfassen der Ströme verwendet werden, wie beispielsweise ein Multiplexer und ein Analog-Digital- Wandler (ADC = Analog-Digital-Converter), permanent aktiv bleiben. Da diese Komponenten typischerweise selbst mit der Batterie verbunden sind, weist dieses Verfahren den Nach- teil auf, daß die Batterie einer erhöhten Leistungsentnahme ausgesetzt ist, da die ständig aktiven Elektronikkomponen- ten selbst einen Eigen-Versorgungsstrom benötigen und somit die Restkapazität der Batterie verringern. Dies wirkt sich insbesondere bei Batterien mit geringer Gesamtladungskapa- zität nachteilig aus, bei denen bereits eine geringe Erhö- hung der entnommenen Leistung zu einer starken Verringerung der Betriebszeit führt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine leistungsarme Bestimmung einer Batterie-Ladungskapazität ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Einrichtung zum Be- stimmen eines Ladezustands einer Batterie, mit folgenden Merkmalen : einer Einrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands ei- nes Verbrauchers und zum Erzeugen eines den Betriebszustand darstellenden Signals ; einer Strommeßeinrichtung zum Erfassen eines elektrischen Stroms von der Batterie zu dem Verbraucher ;

einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Strommeßeinrich- tung, der das den Betriebszustand darstellende Signal zuge- führt wird, welche die Strommeßeinrichtung lediglich dann zum Erfassen des elektrischen Stroms aktiviert, wenn das den Betriebszustand darstellende Signal eine Änderung des Betriebszustands angibt ; und einer Auswerteeinrichtung, die den Ladezustand der Batterie aufgrund des von der Strommeßeinrichtung erfaßten'elektri- schen Stroms und der zwischen jeweiligen Betriebszustands- änderungen verstrichenen Zeit ermittelt.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen eines Ladezustands einer Batterie mit folgenden Schritten : Erfassen eines Betriebszustands eines Verbrauchers und Er- zeugen eines den Betriebszustand darstellenden Signals ; Durchführen eines Erfassens eines elektrischen Stroms von der Batterie zu dem Verbraucher lediglich, wenn das den Be- triebszustand darstellende Signal eine Änderung des Be- triebszustands angibt ; und Ermitteln des Ladezustands der Batterie aufgrund des von der Strommeßeinrichtung erfaßten elektrischen Stroms und der zwischen jeweiligen Betriebszustandsänderungen verstri- chenen Zeit.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß eine verlustleistungsarme Ladekapazitätsbestimmung durch eine nicht-kontinuierliche Stromerfassung erreicht wird, bei der ein elektrischer Strom von der Batterie zu einem Verbraucher lediglich dann erfaßt, wenn sich ein Betriebs- zustand des Verbrauchers oder einer Verbraucherkomponente ändert. Zur erfindungsgemäßen Bestimmung des Ladezustands der Batterie ist es lediglich erforderlich, die zwischen aufeinanderfolgenden Betriebszustandsänderungen verstriche-

ne Zeitdauer zu bestimmen, da der Versorgungsstrom während eines beibehaltenen Betriebszustands im wesentlichen kon- stant ist.

Dadurch sind die zu der Ladungszustandsbestimmung erforder- lichen Schaltungsteile über lange Zeiträume inaktiv und werden lediglich zu ganz bestimmten Zeiten aktiviert, um den geänderten Versorgungsstrom zu messen, so daß sich ein geringer Eigenverbrauch an elektrischer Leistung ergibt.

Dies ermöglicht eine Restkapazitätsbestimmung selbst bei sehr geringen Batteriekapazitäten. Ferner wird dadurch eine lange Betriebszeit der Batterie erreicht.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird für jeden Betriebszu- stand die Größe des erfaßten Stroms gespeichert, so daß es bei einem erneuten Auftreten desselben Betriebszustands nicht mehr erforderlich ist, den von dem Verbraucher ent- nommenen Strom zu erfassen. Dies reduziert die bei der Restkapazitätserfassung entstehende Verlustleistung der Batterie noch weiter.

Bei vielen Anwendungen werden Verbraucher typischerweise über eine Steuerungseinrichtung gesteuert. Dies ermöglicht bei einem Ausführungsbeispiel eine einfache Erfassung einer Betriebszustandsänderung des Verbrauchers, indem das Steu- ersignal der Steuerungseinrichtung zur Erfassung der Be- triebszustandsänderung verwendet wird. Bei einem Ausfüh- rungsbeispiel ist die Einrichtung zum Erfassen eines Be- triebszustands eine Leistungs-Verwaltungs-Einheit (Power- Management-Einheit), die über eine Bus-Leitung Betriebszu- standsinformationen an die Steuereinrichtung weiterleitet.

Dies ermöglicht, daß die Kommunikation zwischen der Lei- stungs-Verwaltungs-Einheit und der Steuereinrichtung mit- tels bekannter und standardisierter Einrichtungen durchge- führt wird. Da die Leistungs-Verwaltungs-Einheit typischer- weise bereits ein Bus-System aufweist, werden bei diesem Ausführungsbeispiel Kosten gering gehalten.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt der Verbraucher einen Sendeempfänger. In einem ersten Betriebszustand ist bei dem Sendeempfänger eine Empfangsschaltung aktiv geschaltet, während in einem zweiten Betriebszustand eine Sendeschal- tung aktiviert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel steuert die Leistungs-Verwaltungs-Einheit ferner eine Verstärkung der Empfangs-und der Sendeschaltung abhängig von einem empfangenen Signalpegel. Dadurch wird der Versorgungsstrom für den Sendeempfänger abhängig von den aktiv geschalteten Komponenten und den jeweiligen Verstärkungswerten bestimmt.

Hierbei wird jedesmal, wenn eine Aktivierung bzw. Deakti- vierung der Komponenten erfolgt, oder wenn eine Umschaltung der Verstärkung einer Komponente durchgeführt wird, eine Meldung durch die Leistungs-Verwaltungs-Einheit zu der Steuereinrichtung zum Ansteuern der Strommeßeinrichtung ausgegeben, um eine kurzzeitige Strommessung für den jewei- ligen Betriebszustand durchzuführen.

Bei anderen Ausführungsbeispielen werden neben dem Verbrau- cherstrom weitere Batterieparameter vorzugsweise in kurzen Zeitintervallen aufeinanderfolgend erfaßt. Diese Parameter umfassen beispielsweise die Temperatur der Batterie und ei- ne Klemmenspannung. Zusätzlich wird bei einem Ausführungs- beispiel, bei dem die Batterie eine wiederaufladbare Batte- rie ist, während des Ladens der Batterie der Ladestrom er- faßt.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist ferner eine Einrichtung vorgesehen, um bei einer niedrigen Restkapazi- tät eine Leistungs-Verwaltung anzuweisen, auf eine Ausfüh- rung weniger wichtiger Funktionen oder Aufgaben zu verzich- ten und lediglich die wichtigsten Funktionen zu gewährlei- sten. Dadurch wird in dem Fall einer niedrigen Restkapazi- tät Energie gespart, wodurch eine mögliche Betriebszeit verlängert wird.

Bei einem noch weiteren Ausführungsbeispiel kann bei einer zu hohen Betriebstemperatur der Batterie die Leistungs-

Verwaltung oder eine Systemsteuerung veranlaßt werden, ge- eignete Maßnahmen zur Vermeidung nachteiliger Störungen o- der Beschädigungen der Batterie durchzuführen.

Alternativ kann ein Ausführungsbeispiel ein Umschalten von dem erfindungsgemäßen nicht-kontinuierlichen Strommessen zu dem bekannten permanenten Erfassen des Stroms aufweisen. In dem letztgenannten Modus kann ein Bestimmten eines Ladezu- stands der Batterie auch ohne Erfassen des Betriebszustands durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine flexible Handha- bung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ; Fig. 2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungs- beispiels der vorliegenden Erfindung ; und Fig. 3 ein Zeitverlaufsdiagramm, bei dem Zeitintervalle verschiedener Betriebszustände und Zeitintervalle einer Erfassung von Meßparametern dargestellt sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt eine Ladezustands- Bestimmungseinrichtung 100 als ein erstes Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung eine Strommeßeinrichtung 110, die über eine Leitung 112 mit einem ersten Pol einer Batterie 116 verbindbar ist. Ferner ist die Strommeßein- richtung 110 über eine Leitung 114 und einen Verbraucher 118 mit einem zweiten Pol der Batterie 116 verbindbar. Die Batterie 116 kann jede bekannte aufladbare oder nicht- aufladbare Batterie oder jedes bekannte Batteriepaket um- fassen. Beispielsweise kann die Batterie eine Flach- Batterie mit niedriger Gesamtkapazität sein. Bei dem Ver-

braucher 118 kann es sich um einen einzelnen Verbraucher, wie beispielsweise einen Sendeempfänger, oder mehrere zu- sammengeschaltete Teil-Verbraucher handeln.

Die Strommeßeinrichtung 110 umfaßt sämtliche bekannte Strommeßeinrichtungen, wie beispielsweise einen elektri- schen Widerstand, an dem eine elektrische Spannung abge- griffen wird, oder kontaktlose Strommeßeinrichtungen, bei denen die Größe des Stroms beispielsweise über ein'magneti- sches Feld bestimmt wird.

Die Strommeßeinrichtung 110 ist über eine Leitung 120 zum Empfangen von Steuersignalen mit einer Steuereinrichtung 122 verbunden. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 122 über eine Leitung 124 mit einer Betriebszustands- Erfassungseinrichtung 126 verbunden. Die Ladezustands- Bestimmungseinrichtung 100 weist ferner eine Auswerteein- richtung 128 auf, die über eine Leitung 130 mit der Strommeßeinrichtung 110 verbunden ist.

Im Betrieb wird der Verbraucher 118 über den Versorgungs- stromkreis, der die Leitungen 112 und 114 umfaßt, von der Batterie 116 über die Leitungen 112 und 114 mit elektri- scher Leistung versorgt. Der Verbraucher 118 weist typi- scherweise mehrere Betriebszustände auf, die jeweils unter- schiedliche Verbrauchsleistungen umfassen. Beispielsweise kann der Verbraucher 118 ein Sendeempfänger sein, bei dem eine Leistungs-Verwaltungs-Einheit eine Empfangsschaltung aktiviert, wenn ein Zentralcomputer Daten erwartet und eine Sendeschaltung aktiviert, wenn dieser Daten versenden will.

Ferner kann der Verbraucher 116 durch das Leistungs- Verwaltungs-Modul hinsichtlich einer Verstärkung der Emp- fangs-und der Sendeschaltung abhängig von einem empfange- nen Signalpegel gesteuert werden. Folglich ergibt sich für den Verbraucher 118, je nachdem, welche Komponenten aktiv geschaltet sind und welche Verstärkungswerte eingestellt sind, ein unterschiedlicher Versorgungsstrom.

Im folgenden wird nun erklärt, wie die Abhängigkeit des Versorgungsstroms von einem Betriebszustand des Verbrau- chers 118 erfindungsgemäß verwendet wird, um einen Ladungs- zustand der Batterie 116 zu bestimmen. Typischerweise wird der Betriebszustand des Verbrauchers 118 von einem zentra- len Baustein, wie beispielsweise einer zentralen Verarbei- tungseinheit (CPU = Central Processing Unit) oder einem Leistungs-Verwaltungs-Modul gesteuert. Dabei bleibt der von der Batterie 116 entnommene Versorgungsstrom im wesentli- chen konstant, so lange sich der Betriebszustand des Ver- brauchers 118 nicht ändert. Erfindungsgemäß wird dies aus- genützt, indem für einen bestimmten Betriebszustand ledig- lich über eine kurze Zeit der Versorgungsstrom für den Ver- braucher 118 bestimmt wird und daraufhin lediglich die Zeit gemessen wird, während der sich der Verbraucher 118 in dem Betriebszustand befindet. Bei einer Änderung des Betriebs- zustands des Verbrauchers 118 wird für den neuen Betriebs- zustand eine kurzzeitige Versorgungsstrommessung durchge- führt und dann wieder lediglich die Zeit, in der der Strom konstant bleibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 wird dies dadurch erreicht, daß die Betriebszustands-Erfassungseinrichtung 126 einen jeweiligen Betriebszustand des Verbrauchers 118 erfaßt und über die Leitung 124 ein Signal, das den Be- triebszustand des Verbrauchers darstellt, an die Steuerein- richtung 122 anlegt.

Die Steuereinrichtung 122 verwendet das von der Betriebszu- standerfassungseinrichtung 126 empfangene Betriebszustands- signal, um ein Steuersignal zum Steuern der Strommeßein- richtung 110 zu erzeugen, so daß dieselbe lediglich dann zum Erfassen des Versorgungsstroms von der Batterie 116 zu dem Verbraucher 118 aktiviert wird, wenn das Betriebszu- standssignal auf eine Änderung des Betriebszustands des Verbrauchers 118 hinweist. Nachdem die Strommeßeinrichtung 110 von der Steuereinrichtung 122 zum Erfassen des elektri-

schen Stroms aktiviert wird, führt dieselbe eine Messung des Versorgungsstroms des Verbrauchers 118 durch.

Vorzugsweise wird die Strommeßeinrichtung 110 lediglich für eine Zeitdauer aktiviert, die ausreichend ist, um eine ge- naue Erfassung des Versorgungsstroms zu gewährleisten. Für die restliche Zeit, während der der Verbraucher den Be- triebszustand beibehält, wird die Strommeßeinrichtung 110 von der Steuereinrichtung 122 in einen deaktivierten Zu- stand versetzt, so daß die Strommeßeinrichtung 110 selbst keine oder lediglich eine sehr geringe Leistung verbraucht.

Folglich verbraucht die Strommeßeinrichtung 110 im wesent- lichen nur während des aktivierten Zustands elektrische Leistung, die von der Batterie 116 geliefert wird.

Vorzugsweise sollte die Strommeßeinrichtung unmittelbar nach einer Betriebszustandsänderung zum Messen des Versor- gungsstroms aktiviert werden, um ein Erfassen des Stroms auch für den Fall zu gewährleisten, wenn der Verbraucher bereits nach kurzer Zeit in den nächsten Betriebszustand übergeht.

Für das erfindungsgemäße Erfassen des Ladezustands ist es folglich wichtig, eine Signalisierung durch die Betriebszu- stand-Erfassungseinrichtung, die beispielsweise eine Lei- stungs-Verwaltungs-Einheit oder eine zentrale Steuereinheit umfassen kann, zu erhalten, wenn sich eine Steuerung des Verbrauchers, beispielsweise bei einer Änderung des Be- triebszustands oder einer Versorgungsspannung, ändert. Für die Kommunikation zwischen der den Betriebszustand signali- sierenden Betriebszustandserfassungseinrichtung 126 und der Steuereinrichtung 122 kann vorzugsweise ein standardisier- ter Bus, wie beispielsweise ein SM-Bus (System-Management- Bus), verwendet werden.

Die von der Strommeßeinrichtung 110 während des aktiven Zu- stands erfaßte Größe des Versorgungsstroms wird nach der Erfassung über die Leitung 130 in die Auswerteeinrichtung

128 eingegeben. Die Auswerteeinrichtung 128 verwendet dar- aufhin den erfaßten elektrischen Strom, um den Ladezustand der Batterie zu ermitteln. Dazu erfaßt die Auswerteeinrich- tung 128 die Zeitdauer über die der Betriebszustand des Verbrauchers 118 beibehalten wird. Die Erfassung der Zeit- dauer kann mittels einer bekannten Zeiterfassungseinrich- tung erfolgen, wobei eine Zeiterfassung typischerweise ei- nen sehr geringen Strom aufweist, so daß die zur Zeiterfas- sung benötige Verlustleistung gering gehalten ist.- Das Erfassen der Zeitdauer eines Betriebszustands kann bei- spielsweise derart erreicht werden, daß ansprechend auf ei- ne von der Betriebszustandserfassungseinrichtung 126 ange- zeigte Änderung des Betriebszustands eine Zeitmessung akti- viert. wird, die die bis zu einer darauffolgenden Betriebs- zustandsänderung verstrichene Zeit, d. h. die Zeitdauer zwi- schen aufeinanderfolgenden Betriebszustandsänderungen, er- faßt.

Ferner kann bei einem alternativen Ausführungsbeispiel die einem jeweiligen Betriebszustand zugeordnete Zeitdauer durch ein Erfassen der zwischen jeweiligen Stromerfassungen verstrichenen Zeit bestimmt werden. Dabei ist jedoch zu be- rücksichtigen, daß die Strommessung selbst eine gewisse Zeitdauer in Anspruch nimmt, die ferner zeitlichen Schwan- kungen unterworfen ist.

Nachdem für einen jeweiligen Betriebszustand der Ver- brauchsstrom des Verbrauchers 118 und die Zeitdauer des je- weils zugeordneten Betriebszustands erfaßt sind, berechnet die Auswerteeinrichtung 128 einen Ladezustand der Batterie 116. Dazu kann die Ladungsmenge, die von der Batterie 116 während der Beibehaltung des Betriebszustands entnommen wurde, durch eine Multiplikation des erfaßten Stromwerts mit der jeweilig zugeordneten Zeitdauer bestimmt werden, und unter Verwendung eines vorhergehend bestimmten Ladungs- zustands auf einen aktuellen Ladungszustand geschlossen werden.

Bei alternativen Ausführungsbeispielen können ein oder meh- rere Betriebsparameter der Batterie 116 zusätzlich erfaßt werden, um eine genauere Bestimmung des Ladezustands der Batterie 116 zu ermöglichen, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert wird. Die zur genaueren Bestimmung erfaßten Betriebsparameter umfassen beispielsweise eine Temperatur und eine Klemmenspannung der Batterie 116.

Bei einem wiederholten Auftreten bestimmter Kombinationen von Betriebszuständen der einzelnen Teilkomponenten ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Stromwert bei dem ersten Auftreten des Betriebszustands zu speichern, so daß aufgrund der Verfügbarkeit des Stromwerts bei einem wiederholten Auftreten des Betriebszustands auf eine Mes- sung des Stroms verzichtet werden kann. Dadurch kann eine Verlustleistung der Batterie weiter reduziert werden.

Vorzugsweise wird bei einem mehrmaligen Auftreten von be- stimmten Kombinationen von Betriebszuständen der einzelnen Teilkomponenten der Versorgungsstrom jedoch in bestimmten Abständen neu gemessen, da sich abhängig von der Umgebungs- temperatur und der Alterung auch die elektrischen Eigen- schaften der Teilkomponenten ändern können, wodurch sich typischerweise auch der Versorgungsstrom verändert.

Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem bei einem sich ändernden Betriebszustand zusätzlich bestimmt wird, ob dieser in einem vorbestimmten Zeitintervall aufgetreten ist. Tritt beispielsweise ein Betriebszustand auf, für den bereits ein Stromwert erfaßt wurde, so wird die Zeitdauer bestimmt, die seit der letzten Stromerfassung dieses Be- triebszustands verstrichen ist. Daraufhin wird die bestimm- te Zeit mit einem vorbestimmten Vergleichswert verglichen.

Für den Fall, daß die bestimmte Zeitdauer den Vergleichs- wert überschreitet, wird eine Stromerfassung durchgeführt, ansonsten nicht.

Das oben beschriebene Verfahren kann auch bei speziellen Leistungs-Verwaltungs-Einheiten angewendet werden, die eine Steuerung des Verbrauchers 118 durchführen, beispielsweise indem die Versorgungsspannung von einzelnen Verbraucherkom- ponenten während des Betriebs reguliert wird. Hierbei ist es lediglich erforderlich, den Versorgungsstrom bei einer Änderung einer oder mehrerer Versorgungsspannungen neu zu messen, wobei bis zu einer erneuten Änderung lediglich die Zeitdauer des konstanten Stroms erfaßt werden muß. Bei ei- nem Ausführungsbeispiel kann die Auswerteeinrichtung 128 einen jeweiligen Wert der Zeitdauer eines Betriebszustands direkt von einer Leistungs-Verwaltungs-Einheit erhalten.

Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Leistungs- Verwaltungs-Einheit in vorbestimmten Zeitabständen eine Än- derung des Betriebszustands des Verbrauchers 118 durch- führt, da in diesen Fällen die Zeitdauer des Betriebszu- stands aus den vorbestimmten Zeitabständen bestimmbar ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nachfolgend ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zusätzlich zu dem erfaß- ten Versorgungsstrom Meßwerte erfaßt, die eine Batterietem- peratur und eine Klemmenspannung der Batterie umfassen.

Ferner wird eine Speicherung der erfaßten Meßwerte sowie des erfaßten Stromwerts durchgeführt.

Gemäß Fig. 2 umfaßt eine Ladezustands-Bestimmungsein- richtung 200 eine Leistungs-Verwaltungs-Einheit 210, die über eine Busschnittstelle 212 mit einer Busleitung 214 verbunden ist. Die Ladezustands-Bestimmungseinrichtung 200 umfaßt ferner eine Batterieverwaltungseinheit 216, die über eine Busschnittstelle 218 mit der Busleitung 214 verbunden ist. Die Batterieverwaltungseinheit 216 weist ferner einen Multiplexer 220 auf, der über eine Leitung 222 mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) 224 verbunden ist. Der Analog- Digital-Wandler 224 ist ferner über eine Leitung 226 mit der Schnittstelle 218 verbunden.

Die Schnittstelle 218 ist mit einer Taktsignaleinheit 228 und mit dem Multiplexer 220 über eine Leitung 230 verschal- tet. Die Taktsignaleinheit 228 weist ferner eine Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler 224 auf. Ferner ist die Schnittstelle 218 mit einer Ladungsregeleinheit 232 verbun- den, die wiederum mit einem Schalter 234 verbunden ist. Ein Eingang des Schalters 234 ist über einen Widerstand 236 mit einer Leistungsquelle 235 verschaltet, die ein Aufladen der Batterie während eines Ladungsvorgangs ermöglicht. Ein Aus- gang des Schalters 234 ist ferner über einen Widerstand 238 mit einem ersten Pol einer Batterie 240 verbunden.

Der erste Pol der Batterie 240 ist mit einem Verbraucher 242 verbunden, der ferner eine Verbindung zu Masse auf- weist. Der zweite Pol der Batterie 240 ist über einen Wi- derstand 244 ebenfalls mit Masse verbunden, so daß sich ein Verbraucherstromkreis ergibt, bei dem ein Strom von dem er- sten Pol der Batterie 240 zu dem Verbraucher 242 und von demselben über die Masseleitung zu dem zweiten Pol der Bat- terie 240 fließen kann.

Ferner ist der zweite Pol der Batterie 240 mit einem ersten Eingang des Multiplexers 220 verbunden. Der Multiplexer 220 weist erste bis vierte Eingänge auf, wobei ein erster Ein- gang des Multiplexers 220 mit dem zweiten Pol der Batterie 240 und ein zweiter Eingang des Multiplexers 220 mit einem Temperaturerfassungselement 246 verbunden ist, während ein dritter Eingang des Multiplexers mit dem ersten Pol der Batterie 240 verschaltet ist. Ferner ist ein vierter Ein- gang des Multiplexers 220 mit einem Punkt verbunden, der auf der Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 238 und dem Schalter 234 angeordnet ist.

Die Ladungszustands-Bestimmungseinrichtung 200 weist ferner eine Auswerteeinheit 248 auf, die über eine Schnittstelle 250 mit der Busleitung 214 verbunden ist. Die Schnittstelle 250 ist mit einer Recheneinheit 252 verbunden, die wiederum mit einer Registeranordnung 254 verschaltet ist. Die Regi-

steranordnung 254 umfaßt fünf Register, die derart mit der Recheneinheit 252 verbunden sind, daß die Recheneinheit 252 einen Ausgabewert in ein ausgewähltes Register schreiben und aus einem ausgewählten Register gespeicherte Werte in die Recheneinheit 252 laden kann. Die Register werden ver- wendet, um erfaßte Parameter, die eine Betriebszustands- Zeitdauer, einen Verbraucherstrom, und eine Klemmenspannung und umfassen, für jeden auftretenden Betriebszustand zu speichern, wie es nachfolgend noch genauer erklärt wird.

Dabei ist jeweils ein Register einem Parameter zugeordnet.

Im folgenden wird ein möglicher Betrieb der Ladezustands- Bestimmungseinrichtung 200 erläutert. Im Betrieb steuert die Leistungs-Verwaltungs-Einheit 210 den Verbraucher 242, der beispielsweise einen Sendeempfänger umfaßt. Dabei akti- viert die Leistungs-Verwaltungs-Einheit 210 eine Empfangs- schaltung des Sendeempfängers, wenn ein Zentralcomputer Da- ten erwartet. Ferner wird eine Sendeschaltung aktiviert, wenn Daten versendet werden sollen. Die Leistungs- Verwaltungs-Einheit 210 steuert ferner eine Verstärkung der Empfangs-und der Sendeschaltung, die abhängig von dem emp- fangenen Signalpegel eingestellt wird.

Daher ergeben sich, abhängig davon, welche Komponenten ge- rade aktiv sind und welche Verstärkungswerte eingestellt sind, unterschiedliche Betriebszustände des Sendeempfän- gers, die jeweils unterschiedliche Versorgungsströme auf- weisen, die von der Batterie 240 geliefert werden.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gibt die Lei- stungs-Verwaltungs-Einheit 210 jedesmal, wenn eine Aktivie- rung bzw. Deaktivierung der Sende-oder Empfangsschaltung oder eine Umschaltung der Verstärkung einer Komponente des Sendeempfängers durchgeführt wird, ein Informationssignal über die Schnittstelle 212 und die Busleitung 214 an die Schnittstelle 218 der Batterie-Verwaltungs-Einheit 216 aus.

Das Informationssignal meldet der Batterie-Verwaltungs- Einheit 216 die jeweilige Veränderung mit einer genauen

Identifizierung. Die Identifizierung kann beispielsweise die Komponenten mit den zugeordneten Betriebszuständen oder lediglich eine Nummer umfassen, die einem bestimmten Be- triebszustand zugeordnet ist. Die Meldung einer Veränderung des Betriebszustands bewirkt, daß die Batterie-Verwaltungs- Einheit 216 von einem deaktivierten Zustand in einen akti- vierten Zustand versetzt wird. Die Schnittstelle 218 veran- laßt daraufhin, daß eine Temperatur der Batterie 240, eine Klemmenspannung und ein Versorgungsstrom von der'Batterie 240 zu dem Verbraucher 242 gemessen wird. Die Messung der Parameter wird vorzugsweise nacheinander und in kurzeitigen Zeitintervallen durchgeführt.

Die Messungen werden derart durchgeführt, daß die Schnitt- stelle 218 über die Leitung 230 den Multiplexer 220 steu- ert, so daß jeweilige Eingänge desselben aktiviert werden.

Beispielsweise wird zur Messung einer Temperatur der zweite Eingang des Multiplexers 220, der mit dem Temperaturelement 246 verbunden ist, aktiviert. Dadurch wird eine an dem Tem- peraturelement 246 anliegende Spannung, die auf die Batte- rietemperatur hinweist, durch den Multiplexer 220 an den Analog-Digital-Wandler 222 angelegt. Der Analog-Digital- Wandler wandelt den Spannungswert in einen digitalen Wert um, der daraufhin über die Schnittstelle 218 und die Bus- leitung 214 der Auswerteeinheit 248 zugeführt wird.

Zur Erfassung einer Klemmenspannung der Batterie 240 wird der Multiplexer 220 von der Schnittstelle 218 gesteuert, um den ersten Eingang des Multiplexers, der mit dem zweiten Pol der Batterie 240 verbunden ist, und den dritten Eingang des Multiplexers, der mit dem ersten Pol der Batterie 240 verbunden ist, zu aktivieren, so daß eine Differenzspannung des ersten und zweiten Pols, die der Klemmenspannung der Batterie 240 entspricht, in den Analog-Digital-Wandler 224 eingegeben wird. Der Analog-Digital-Wandler 224 erzeugt aus der angelegten Klemmenspannung einen digitalen Wert, der auf die Klemmenspannung hinweist, und überträgt denselben über die Busleitung 240 zu der Auswerteeinheit 248.

Ferner wird bei einer Strommessung des Verbraucherstroms der erste Eingang des Multiplexers 220 aktiviert, wodurch ein Strom, der von dem ersten Pol der Batterie zu dem Ver- braucher und von dem Verbraucher über Masse zurück zu der Batterie fließt, mittels eines Spannungsabfalls an dem dritten Widerstand 244 erfaßbar ist. Durch das Aktivieren des ersten Eingangs wird die durch den Verbraucherstrom verursachte Spannung an dem dritten Widerstand 244 durch den Multiplexer 220 an den Analog-Digital-Wandler 224 ange- legt. Ansprechend auf die angelegte Spannung erzeugt der Analog-Digital-Wandler 224 wiederum einen digitalen Wert, der auf den Versorgungsstrom der Batterie 240 hinweist. Der digitale Stromwert wird daraufhin der Auswerteeinheit 248 zugeführt.

Nachdem die Messungen durchgeführt sind, geht die Batterie- verwaltungseinheit 216 wieder in einen deaktivierten Zu- stand über, bei dem lediglich eine Zeitmessung durch die Zeiterfassungsvorrichtung 228 durchgeführt wird. Die Zeit- erfassungsvorrichtung wird ansprechend auf die Meldung ei- ner Veränderung des Betriebszustands des Verbrauchers durch die Schnittstelle 218 zum Erfassen der zeitlichen Dauer des Betriebszustands in Gang gesetzt. Die Zeitmessung wird mit einer nächsten Meldung einer Betriebszustandsänderung been- det, wobei gleichzeitig die nächste Zeiterfassung für den geänderten Betriebszustand gestartet wird. Die von der Zeiterfassungsvorrichtung 228 ermittelte Zeitdauer wird in den Analog-Digital-Wandler 224 eingegeben und daraufhin über die Busleitung 214 zu der Auswerteeinheit 248 übertra- gen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die von der Batterie-Verwaltungs-Einheit 216 ermittelten Meßwerte nach dem Erfassen in den jeweiligen Registern der Register- anordnung 254 gespeichert. Genauer gesagt, wird die Be- triebszustands-Zeitdauer in einem Register 254a, der Ver- braucherstrom in einem Register 254b und die Klemmenspan-

nung in dem Register 254c gespeichert. Das Register 254d speichert ferner die Anzahl der vollständigen Entladezy- klen. Da sich die Kapazität mit der Batteriealterung, also mit der Anzahl der Entladezyklen verringert, wird dieser Wert zur Korrektur der Gesamtkapazität verwendet. Ferner wird ein Wert der Batterietemperatur in einem Register 254e gespeichert.

Unter Verwendung des Betriebszustands-Zeitdauer und den zu- geordneten Spannungs-, Temperatur-und Strommeßwerten be- rechnet daraufhin die Recheneinheit 252 eine neue Restkapa- zität der Batterie 240.

Nach dem Erfassen der obigen Werte und dem darauffolgenden Berechnen eines neuen Ladungszustands gehen die Auswerte- einheit 248 und die Batterie-Verwaltungs-Einheit 216 in ei- nen deaktivierten Zustand über, bei dem lediglich die Zeiterfassungsvorrichtung 228 zur Erfassung einer Zeitdauer des momentanen Betriebszustands aktiv geschaltet ist. Da die Zeiterfassungseinrichtung 228, die beispielsweise eine interne Uhr umfassen kann, typischerweise eine sehr geringe Leistung verbraucht, stellt der deaktivierte Zustand einen stromsparenden Modus dar.

Ein Aktivieren der Batterie-Verwaltungs-Einheit 216 von dem deaktivierten Zustand zu dem aktivierten Zustand wird le- diglich mit einer neuen Veränderung des Betriebszustands eines oder mehrere Teilkomponenten des Verbrauchers durch- geführt. Dabei erfolgt die Meldung der Veränderung des Be- triebszustands auf die bereits oben beschriebene Weise durch die Leistungs-Verwaltungs-Einheit 210. Ist dieser neue Betriebszustand oder die Kombination mehrerer Be- triebszustände noch nicht aufgetreten, so werden wiederum alle drei Messungen, d. h. eine Temperatur-, eine Spannung- und eine Strommessung, durchgeführt.

Ist dagegen der neue Betriebszustand oder die Kombination mehrerer Betriebszustände schon einmal aufgetreten, so wird

eine Strommessung nicht durchgeführt, da der bereits früher erfaßte Stromwert, der diesem Betriebszustand zugeordnet ist, in der Registeranordnung 254 gespeichert ist, und zur Berechnung in der Recheneinheit 252 geladen werden kann. In diesem Fall wird die Batterie-Verwaltungs-Einheit 216 nach einer Erfassung der Temperatur und der Klemmenspannung wie- der in den deaktivierten Zustand versetzt. Aufgrund der Be- schränkung der Aufgaben der erfindungsgemäßen Batteriela- dungszustands-Bestimmungseinrichtung kann eine durch die Batterie-Verwaltungs-Einheit verursachte Verlustleistung einer Batterie erheblich reduziert werden. Dies ermöglicht, daß eine Ladungszustandsbestimmung auch für sehr geringe Batteriekapazitäten und sehr lange Betriebszeiten möglich ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird das oben erklärte Verfah- ren anhand eines Zeitdiagramms nun näher erläutert. Zu ei- nem ersten Zeitpunkt T1 schaltet die Leistungs-Verwaltungs- Einheit (PM) den Verbraucher in einen ersten Modus. Darauf- hin wird nach einer Meldung durch die Leistungs- Verwaltungs-Einheit an die Batterie-Verwaltungs-Einheit ein aufeinanderfolgendes Erfassen einer Temperatur T, einer Klemmenspannung U und eines Verbraucherstroms I durchge- führt und die erfaßten Werte in jeweiligen Registern ge- speichert. Ferner wird zu dem Zeitpunkt T1 eine Messung ei- ner Zeit C bis zu der nächsten Änderung eines Betriebszu- stands gestartet.

Zu einem Zeitpunkt T2 bewirkt die Leistungs-Verwaltungs- Einheit 210 eine Veränderung des Verbrauchers von dem er- sten Betriebszustand (Modus 1) zu einem zweiten Betriebszu- stand (Modus 2). Ansprechend auf die Meldung dieser Verän- derung wird die Zeitmessung des ersten Betriebszustands (Modus 1) beendet, die erfaßte Zeitdauer in der Registeran- ordnung 254 gespeichert und unter Verwendung der bereits vorher gespeicherten Temperatur-, Klemmenspannung-und Ver- braucherstromwerte der neue Ladungszustand der Batterie 240 berechnet. Ferner wird zu dem Zeitpunkt T2 eine aufeinan-

derfolgende Messung der Meßparameter, d. h. der Temperatur, der Klemmenspannung und des Versorgungsstroms, für den zweiten Betriebszustand gestartet. Nach der Erfassung wer- den die Meßwerte in der Registereinheit 254 gespeichert.

Ebenso beginnt zu dem Zeitpunkt T2 die Erfassung der Zeit- dauer des zweiten Betriebszustands (Modus 2) durch die Zeiterfassungsvorrichtung 226.

Zu einem dritten Zeitpunkt T3 schaltet die Leistung- Verwaltungs-Einheit 210 den Verbraucher in einen dritten Betriebszustand (Modus 3). Die Zeitmessung für den vorher- gehenden Betriebszustand (Modus 2) wird beendet, der Mess- wert in die zugeordnete Registereinheit geschrieben und un- ter Verwendung der in den Registereinheiten gespeicherten Werten, die dem zweiten Betriebszustand (Modus 2) zugeord- net sind, ein neuer Ladezustand der Batterie 240 berechnet.

Ferner wird wiederum die Temperatur-, Klemmenspannung-und Strom-Messung für den dritten Betriebszustand (Modus 3) durchgeführt und die Zeiterfassungsvorrichtung 228 zum Er- fassen der Zeitdauer des dritten Betriebszustands (Modus 3) gestartet.

Zu einem Zeitpunkt T4 wird der Verbraucher durch die Lei- stungs-Verwaltungs-Einheit 210 wieder in den ersten Be- triebszustand (Modus 1) versetzt, weshalb für diesen Be- triebszustand keine Messung des Verbrauchsstrom durchge- führt wird, da der Verbrauchsstrom für den ersten Betriebs- zustand (Modus 1) bereits zu einem früheren Zeitpunkt durchgeführt wurde. Wie es in Fig 3. zu erkennen ist, wird daher lediglich eine Temperatur-und Klemmenspannungerfas- sung durchgeführt sowie die Zeitmessung für den ersten Be- triebszustand (Modus 1) gestartet.

Zusätzlich zu der Verwendung des erfaßten Verbraucherstroms ist die Ladezustands-Bestimmungseinrichtung 200 ausgebil- det, um ein Aufladen durchzuführen, wenn die Batterie 240 wiederaufladbar ist. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die Batterie 240 über eine Betätigung des Schalters

234 durch die Laderegeleinheit 232 zum Aufladen mit der Leistungsquelle 235 verbunden, so daß während des Auflade- vorgangs die Leistungsquelle 235 über den Widerstand 236 und den Widerstand 238 mit dem ersten Pol der Batterie 240 verbunden ist. Ferner ist bei dem Aufladevorgang der zweite Pol der Batterie 240 über Masse mit der Leistungsquelle 235 verschaltet.

Bei jedem vollständigen Ladevorgang wird das-Zyklus- Register 254d um einen Wert erhöht. Da sich die Batterieka- pazität mit der Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen verringert, kann so die Batteriealterung einbezogen werden.

Bei dem Ladevorgang wird der Ladestrom über die an dem zweiten Widerstand 238 abfallende Spannung ermittelt. Dazu wird der vierte Eingang des Multiplexers 220, der mit einem Punkt der Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Wider- stand 238 und dem Schalter 234 verbunden ist und der dritte Eingang des Multiplexers 220, der mit dem ersten Pol der Batterie 240 verbunden ist, aktiv geschaltet. Die Differenz der an dem dritten und vierten Eingang des Multiplexers 220 anliegenden Spannungen wird an den Analog-Digital-Wandler 224 angelegt. Der Analog-Digital-Wandler 224 wandelt den Spannungswert in einen digitalen Wert um, der auf die Größe des Ladestrom von der Leistungsquelle zu der Batterie 240 hinweist. Der ermittelte Wert wird in die Auswerteeinheit 248 übertragen, so daß die Recheneinheit 252 eine zu der Batterie geflossene Ladungsmenge berechnen kann, wodurch eine Änderung des Ladezustands ermittelt werden kann. Zur genaueren Bestimmung können auch hier weitere Parameter der Batterie 240, wie beispielsweise eine Temperatur oder Klem- menspannung, bestimmt werden.

Bei einer Weiterbildung des in Fig. 3 beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiels ist es vorgesehen, daß bei einem Unter- schreiten einer vorbestimmten Ladungskapazität der Batterie die Leistungs-Verwaltungs-Einheit 210 angewiesen wird, den Verbraucher in einen energiesparenden Betriebszustand zu

setzen. Bei diesem energiesparenden Betriebszustand werden die wichtigsten Funktionen des Verbrauchers aufrecht erhal- ten, während weniger wichtige Funktionen oder Aufgaben nicht ausgeführt werden, um Energie zu sparen und die mög- liche Betriebszeit zu verlängern. Vorzugsweise erfolgt die Meldung an die Leistungs-Verwaltungs-Einheit 210 durch die Auswerteeinheit 248, da in demselben auch die Ladungskapa- zität berechnet wird.

Ferner kann bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgese- hen sein, daß bei einer zu hohen Betriebstemperatur der Batterie die Leistungs-Verwaltungs-Einheit oder eine Sy- stemsteuerung zu einem geeigneten Verhalten veranlaßt wer- den. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 248 über die Busleitung 214 eine Meldung an die Leistungs-Verwaltungs- Einheit 210 ausgeben, um den Verbraucher in einen energie- sparenden Betriebszustand zu versetzen, wie es oben erklärt wurde. Dadurch wird der von der Batterie 240 gelieferte Strom reduziert, wodurch die Betriebstemperatur der Batte- rie erniedrigt wird und ein Überhitzen der Batterie vermie- den werden kann.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die erfindungs- gemäße Ladungszustands-Bestimmungseinrichtung ferner eine Schalteinrichtung umfassen, die es ermöglicht, in einem er- sten Modus eine Ladungszustandsbestimmung auf die oben be- schriebene erfindungsgemäße Weise durchzuführen, während in einem zweiten Modus eine Ladungszustandsbestimmung ohne ei- ne Zusammenarbeit mit der Leistungs-Verwaltungs-Einheit oder einer zentralen Steuereinheit durchgeführt wird. In dem zweiten Modus kann das Erfassen des Stroms auf eine bekannte Art und Weise durch ein permanentes Messen des Stroms erfolgen. Dies ermöglicht eine flexible Handhabung der Ladungszustands-Bestimmungseinrichtung, die sowohl die erfindungsgemäße Bestimmung als auch eine bekannte perma- nente Bestimmung der Restkapazität durchführen kann, so daß dieselbe auch ohne ein Erfassen des Betriebszustands be- trieben werden kann.

Zum Erreichen einer Flexibilität gegenüber Änderungen der Systemkonfiguration kann ein noch weiteres Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung eine Kalibrierungseinrich- tung umfassen, so daß bei Verwendung eines zusätzlichen Verbrauchers eine Neukalibrierung in Form einer Strommes- sung ausgelöst wird, wodurch der neue Verbraucher in Zu- kunft mitberücksichtigt wird. Durch das Hinzufügen bei- spielsweise eines neuen Teil-Verbrauchers ändert sich typi- scherweise für alle Betriebszustande der Verbrauchsstrom.

Um bereits erfaßte und gespeicherte Stromwerte an den geän- derten Verbraucher anzupassen, wird für einen bestimmten Betriebszustand, für den bereits Stromwerte erfaßt und ge- speichert wurden, eine Vergleichsmessung durchgeführt.

Liegt beispielsweise für den ersten Betriebszustand ein Stromwert vor, so wird nach dem Hinzufügen des zusätzlichen Verbrauchers eine neue Messung des Verbrauchsstroms durch- geführt. Durch ein Vergleichen der Stromwerte vor dem Hin- zufügen des Verbrauchers und nachdem der Verbraucher hinzu- gefügt ist, läßt sich eine durch den zusätzlichen Verbrau- cher bewirkte relative Verbrauchsstromänderung ermitteln.

Die relative Verbrauchsstromänderung für den einen Be- triebszustand kann dabei verwendet werden, um die gespei- cherten Stromwerte anderer Betriebszustände neu zu kali- brieren.