DE10056968A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes eines KraftfahrzeugsInfo
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Teilsystems, insbesondere ein elektrohydraulisches Bremssystem oder ein elektrisches Lenksystem, einer Motor- bzw. Getriebesteuerung oder einer Antriebsmomentenregelung oder ein Warn- bzw. Anzeigesystem, aufweisenden Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte: DOLLAR A - Feststellung des Zustands eines dem Bordnetz zuordenbaren Energiespeichers, insbesondere einer Batterie DOLLAR A - für den Fall, daß der festgestellte Zustand des Energiespeichers einen voreinstellbaren Grenzwert unterschreitet, Beaufschlagung wenigstens eines Teilsystems mit einem Steuersignal, ansprechend auf welches das wenigstens eine Teilsystem in einen modifizierten Betriebsmodus überführt wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahr
zeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des
Patentanspruchs 7.
Zur Verbesserung der Verfügbarkeit eines Bordnetzes eines
Kraftfahrzeugs ist es möglich, die Größe einer dem Bordnetz
zuordnenbaren Batterie sowie eines mit der Batterie zusam
menwirkenden Generators dem zu erwartenden elektrischen Be
darf, insbesondere dem elektrischen Spitzenbedarf, anzupas
sen. Es ist in diesem Zusammenhang zur weiteren Erhöhung
der Verfügbarkeit auch bekannt, Zweibatteriensysteme (Star
ter- und Verbraucherbatterie) vorzusehen.
Derartige Konzepte nehmen in Kauf, daß die in bekannter
Technologie produzierten Batterien ein Verbrauchsgut dar
stellen und im Laufe eines Fahrzeuglebens mehrmals ausgetauscht
werden müssen. Es ist in diesem Zusammenhang be
kannt, eine Batteriezustandserkennung anzugeben, die signa
lisiert, wenn die Energiereserve der Batterie unterhalb ei
ne Mindestgröße fällt und die Abgabe einer vorgegebenen
bzw. notwendigen elektrischen Leistung kritisch wird bzw.
nicht mehr sichergestellt ist. Es ist in diesem Zusammen
hang bei nicht mehr voll funktionsfähigen Batterien mög
lich, Teilsysteme eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes bezüglich
notwendiger Verfügbarkeit zu priorisieren. So werden bei
spielsweise zunächst Komfortverbraucher, wie etwa Sitzhei
zung oder Heckscheibenheizung, anschließend weitere
Verbraucher, wie beispielsweise Radio oder Gebläse, zur Si
cherstellung wenigstens eines Grundbetriebes des Kraftfahr
zeuges abgeschaltet. Als begleitende oder sich hieran an
schließende Maßnahmen zur Unterstützung des Batteriezustan
des ist es möglich, Reserven der Energieerzeugung, bei
spielsweise Generatormaßnahmen oder Motordrehzahlmaßnahmen,
zu aktivieren.
Die neuesten Entwicklungen auf dem Kraftfahrzeugsektor,
beispielsweise elektrohydraulische Bremssysteme (EHB), e
lektrische Lenksysteme (EAS), elektrische Ventilsteuerungen
am Verbrennungmotor, sowie Motor- oder Getriebemanagement,
benötigen für den zuverlässigen Betrieb elektrische Energie
in ausreichender Menge.
Aus der DE 34 02 374 C2 ist eine Einrichtung zum Anzeigen
des Ladezustands einer Akkumulatorbatterie bekannt. Diese
weist eine Meßeinrichtung zum Erfassen der Dichte des E
lektrolyten der Batterie auf, wobei eine Dichte eines ein
gesetzten Sensorkörper-Materials gleich derjenigen Dichte
ist, die der Elektrolyt bei einem vorbestimmten Ladezustand
der Akkumulatorbatterie aufweist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, auf der
Grundlage eines erkannten Batteriezustandes ein optimales
Sicherheitsverhalten (beispielsweise eine Geschwindigkeits
reduktion) und Verfügbarkeitsverhalten (z. B. "Low-Energy-
Modus") eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes zur Verfügung zu
stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merk
malen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 7.
Erfindungsgemäß ist, für den Fall, daß ein erkannter Batte
riezustand einen bestimmten Schwellwert unterschreitet,
vorgesehen, Teilsysteme des Bordnetzes in einen modifizier
ten Betriebszustand zu überführen, so daß eine Einschrän
kung der Betriebsfähigkeit des Kraftfahrzeugs für einen Be
nutzer weitestgehend minimiert ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfah
rens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä
ßen Verfahrens bewirkt ein modifizierter Betriebsmodus eine
Reduzierung des Antriebsmoments und/oder der Fahrzeugge
schwindigkeit. Mit dieser Maßnahme sind das Antriebsmoment
bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Wert reduzier
bar, welcher dem Ausfall eines bordnetzabhängigen Steuerge
räts, beispielsweise eines EHB-Steuergeräts, entspricht.
Diese Maßnahme dient zur Sicherheit des Fahrers durch eine
präventive Reduktion der angegebenen Fahrzeugparameter.
Es ist ferner möglich, daß ein modifizierter Betriebsmodus
das maximale Antriebsmoment und/oder die maximale Fahrzeug
geschwindigkeit reduziert bzw. begrenzt. Beispielsweise ist
über den sogenannten Cartronic-Ansatz lediglich aus der
Vorgabe eines maximalen Antriebsmoments über eine entspre
chende Motor- und Getriebesteuerung die Einstellung einer
Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Verfahrens bewirkt ein modifizierter Betriebs
modus einen Low-Energy-Modus wenigstens eines Teilsystems
des Bordnetzes. Es ist so möglich, unter Inkaufnahme einer
Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit eines Teilsystems
den Energieverbrauch des Teilsystems abzusenken. Beispiels
weise bei einer elektrohydraulischen Bremse (EHB) kann dies
durch Absenkung des maximal stellbaren Raddruckes und/oder
durch Verzicht auf Individualregelung des Raddrucks der
einzelnen Räder einer Achse, insbesondere durch Öffnen der
Balanceventile, und/oder durch Verzicht auf Pumpentaktung
und/oder durch Verzicht von Bremsdruckaufbau an den Hinter
rädern realisiert werden. Für beliebige andere weitere
Teilsysteme können entsprechende Low-Energy-Modi mit dem
Ziel der Absenkung des Energiebedarfs definiert werden,
beispielsweise durch Begrenzung von Stellereingriffen be
züglich Änderungsgeschwindigkeit, -genauigkeit und Wertebe
reich, den der Steller abdeckt. Als weitere Beispiele seien
angegeben das Ausblenden eines Zylinders bei elektronischer
Ventilsteuerung am Verbrennungsmotor sowie die Änderung der
Lenkübersetzung bei einer elektronischen Lenkung.
Vorteilhafterweise bewirkt ein modifizierter Betriebsmodus
eine haptische Rückwirkung wenigstens eines Teilsystems.
Durch ein verändertes Systemverhalten wird dem Fahrer bei
spielsweise signalisiert, daß er seine Fahrweise an den
nicht mehr optimalen Batteriezustand anpassen muß. Dies ist
beispielsweise durch Erzeugung eines veränderten Pedalge
fühls von Brems- und/oder Gaspedal, veränderte Kennlinien
betätigung/-wirkung oder ein verändertes Lenkverhalten,
beispielsweise eine schwer gängigere Lenkung, realisierbar.
Es ist ebenfalls denkbar, eine künstliche Verschlechterung
des Motorstarts durch Motormanagementmaßnahmen vorzusehen,
beispielsweise ist es möglich, einen ersten oder auch einen
zweiten Zündversuch erfolglos sein zu lassen, und erst beim
dritten Versuch eine erfolgreiche Zündung zuzulassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Verfahrens bewirkt ein modifizierter Betriebs
modus eine Warnung eines Fahrers Fahrzeugführers vor einem
drohenden Ausfall einzelner Teilsysteme und/oder eine Emp
fehlung für einen rechtzeitigen Batterietausch. Die Warnung
des Fahrzeugführers, beispielsweise wegen einer bevorste
henden Abschaltung eines Teilsystems aufgrund einer unzu
reichenden Spannungsversorgung, kann durch geeignete opti
sche oder akustische Maßnahmen bewirkt werden. Die Empfeh
lung für einen rechtzeitigen Batterietausch, beispielsweise
falls die Batteriezustandserkennung eine Zunahme des Batte
rieinnenwiderstandes über einen zu applizierenden Wert an
zeigt oder erkennt, kann vorzugsweise optisch auf dem Arma
turenbrett angezeigt werden. Eine Batteriezustandserkennung
kann selbstverständlich auch andere Kenngrößen verwenden,
beispielsweise die Feststellung einer Batteriekapazität,
welche gegebenenfalls einen vorgegebenen Grenzwert bzw. ei
ne Mindestkapazität nicht mehr erreicht.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, die Zustandsgröße
"Batteriezustand" zu verwerten, vermindern sich für den
Fahrzeugführer Nachteile, die bei einer Nichtverfügbarkeit
eines intakten Bordnetzes bzw. einem Übergang von einem intakten
auf ein nicht intaktes Bordnetz auf ihn zukommen
würden.
Die Erfindung wird nun weiter anhand der beigefügten Zeich
nung erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Verfahrens.
Der grundsätzliche Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels,
welches in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, erläutert.
In einem Schritt 101 erfolgt eine Überwachung des Bordnet
zes und/oder der Batterie des Kraftfahrzeugs, wobei über
eine Feststellung des Batteriezustands auch eine Überwa
chung des Bordnetzes insgesamt durchgeführt werden kann.
Die Überwachung des Batteriezustands ist zweckmäßigerweise
über eine Feststellung der Batterieladung (bzw. in analoger
Weise einer entsprechenden Batterieentladung) durchführbar.
Der Batterieladezustand kann direkt an der Batterie, bei
spielsweise durch Messung der dem Ladezustand proportiona
len Ruhespannung im Fall einer unbelasteten Batterie und
Integralbildung des Batteriestroms im Fahrzeugbetrieb er
mittelt werden. Die Batterieleistungsfähigkeit kann dann
aus dem Ladezustand und alterungsabhängigen Größen wie z. B.
Batterieinnenwiderstand und Batteriekapazität, eventuell
unter Berücksichtigung weiterer Faktoren, ermittelt werden.
Es ist jedoch ebenfalls denkbar, Signale, welche von mit
der Batterie in Wirkverbindung stehenden Elementen des
Bordnetzes erzeugt werden, auszuwerten, um so Rückschlüsse
auf den Batteriezustand zu ziehen. Weist beispielsweise ein
von einem derartigen Element des Bordnetzes erzeugtes Sig
nal eine bestimmte Form auf, kann dies beispielsweise dar
auf zurückzuführen sein, daß eine Verschlechterung des Zu
standes einer das Bordnetz mit Energie beaufschlagenden
Batterie eingetreten ist. Das hier dargestellte Ausfüh
rungsbeispiel geht der Einfachheit halber davon aus, daß
eine direkte Erkennung des Zustandes der Batterie (bei
spielsweise Unterschreiten eines vordefinierbaren Ladezu
stands) durchgeführt wird.
Für den Fall, daß ein entsprechender Batteriezustands-
Schwellwert unterschritten wird (Schritt 102) sendet ein
(nicht dargestelltes) Bordnetzsteuergerät ein oder mehrere
Steuersignale an weitere Steuergeräte des Bordnetzes, bei
spielsweise die Steuergeräte einer Antriebsmomentenrege
lung, einer elektrohydraulischen Bremse (EHB) oder eines
elektrischen Lenksystems (EAS), wobei diese Signalübertra
gung vorzugsweise über einen CAN-Bus erfolgt. Ansprechend
auf die Steuersignale ist es möglich, die Teilsysteme in
jeweils modifizierte Betriebszustände zu überführen, wie
weiter unten im einzelnen erläutert wird. Wird hingegen in
dem Schritt 102 festgestellt, daß der Batteriezustand den
Schwellwert nicht unterschritten hat, erfolgt eine Rückver
zweigung zu Schritt 101. Die Häufigkeit bzw. Frequenz der
Durchführung der Schritte 101 bzw. 102 hängt von konkreten
Gegebenheiten bzw. Anforderungen ab, und soll hier nicht
näher erläutert werden.
Für den Fall, daß der Batteriezustand bzw. Ladezustand als
unter dem vorbestimmten Schwellwert liegend erkannt wird,
werden in einem Schritt 103 aktive und/oder passive Maßnahmen
zur Unterstützung bzw. unter den konkreten Gegebenhei
ten optimalen Sicherung des Fahrzeugbetriebes eingeleitet.
Als passive Maßnahme kommt insbesondere in Frage die War
nung des Fahrzeugführers vor einem drohenden Ausfall ein
zelner Teilsysteme des Bordnetzes wegen Abschaltung durch
eine nicht ausreichende Spannungsversorgung durch die Bat
terie. Diese Warnung kann durch geeignete optische oder a
kustische Maßnahmen erfolgen. Es ist als weitere passive
Maßnahme ebenfalls möglich, dem Fahrzeugführer eine Empfeh
lung für einen rechtzeitigen Batterieaustausch zur Verfü
gung zu stellen, falls die Batteriezustandserkennung das
Unterschreiten eines Schwellwerts, z. B. aufgrund einer Zu
nahme des Batterieinnenwiderstands anzeigt oder erkennt.
Hier bietet sich insbesondere eine optische Anzeige einer
derartigen Empfehlung am Armaturenbrett an.
Als aktive Maßnahme bei Erkennen eines für die volle Funk
tionsfähigkeit des Fahrzeugs nicht mehr ausreichenden Bat
teriezustands kommt eine Reduzierung des Antriebsmomentes
zur Begrenzung der Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit in Frage.
Eine derartige Begrenzung erfolgt beispielsweise mittels
des Cartronic-Ansatzes lediglich über die Vorgabe eines An
triebsmomentes, welches Motor- und Getriebesteuergerät ge
meinsam zur Begrenzung der Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit
umsetzen können. Hierdurch wird gewährleistet, daß auch ei
ne eventuell eingeschränkte Funktionsfähigkeit beispiels
weise des elektrohydraulischen Bremssystems oder der Lenk
unterstützung die notwendigen Sicherheitskriterien erfüllt.
Es ist ferner denkbar, eine Reduzierung eines (aktuellen)
Antriebsmomentes zur Reduzierung der (aktuellen) Fahrzeug
geschwindigkeit auf einen Wert, der dem Ausfall eines bord
netzabhängigen Steuergerätes entspricht, durchzuführen.
Durch eine derartige Maßnahme kann beispielsweise gewähr
leistet werden, daß eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit
an eine aufgrund des Batteriezustandes reduzierte Funkti
onsfähigkeit des Fahrzeugs angeglichen wird.
Es ist ferner denkbar, die einzelnen Teilsysteme des Fahr
zeugbordnetzes jeweils in einen Low-Energy-Modus zu schal
ten, wobei auch hier insbesondere an die erwähnten EAS- und
EHB-Systeme gedacht ist. Unter Beeinträchtigung der Leis
tungsfähigkeit der Teilsysteme wird der Energieverbrauch
der Teilsysteme (beispielsweise EAS, EHB, Motor-
Steuergerät) abgesenkt. Bei einem EHB-System kann dies z. B.
durch Absenkung des maximal stellbaren Raddrucks, durch
Verzicht auf Individualregelung des Raddruckes der einzel
nen Räder einer Achse durch Öffnen der Balanceventile,
durch Verzicht auf Pumpentaktung oder durch Verzicht auf
Bremsdruckaufbau an den Hinterrädern erfolgen. Für beliebi
ge andere Teilsysteme kann ein entsprechender Low-Energy-
Modus definiert werden, mittels dessen eine Begrenzung des
Energiebedarfes einzelner Teilsysteme erreicht werden kann,
um die Grundfunktionen, wie z. B. Motorantrieb, Getriebe
übersetzung, Licht, Bremsfähigkeit, Lenkfähigkeit, usw. si
cherzustellen.
Es ist ebenfalls an haptische Rückwirkungen der einzelnen
Teilsysteme zu denken: Beispielsweise wird durch veränder
tes Systemverhalten dem Fahrer signalisiert, daß er seine
Fahrweise an den Batteriezustand anpassen muß. Z. B. ist die
Veränderung eines Pedalgefühls von Brems- oder Gaspedal
(veränderte Kennlinie Betätigung/Wirkung) oder ein verän
dertes Lenkverhalten (z. B. schwergängigere Lenkung) reali
sierbar. Es ist ebenfalls möglich, eine künstliche Ver
schlechterung des Motorstarts durch Motormanagementmaßnah
men vorzusehen.
Claims (8)
1. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Teilsyste
mes, insbesondere ein elektrohydraulisches Bremssystem oder
ein elektrisches Lenksystem oder eine Motor- bzw. Getriebe
steuerung oder eine Antriebsmomentenregelung oder ein Warn-
bzw. Anzeigesystem, aufweisenden Bordnetzes eines Kraft
fahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - Feststellung des Zustands eines dem Bordnetz zuordnen baren Energiespeichers, insbesondere einer Batterie,
- - für den Fall, daß der festgestellte Zustand des Ener giespeichers einen voreinstellbaren Grenzwert unter schreitet, Beaufschlagung wenigstens eines Teilsystems mit einem Steuersignal, ansprechend auf welches das wenigstens eine Teilsystem in einen modifizierten Be triebsmodus überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein modifizierter Betriebsmodus einer Motor- bzw. Getriebe
steuerung eine Reduzierung eines Fahrzeugantriebsmomentes
und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit bewirkt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein modifizierter Betriebsmodus der Mo
tor- bzw. Getriebesteuerung eine Reduzierung bzw. Beschrän
kung eines maximalen Fahrzeug-Antriebsmomentes und/oder ei
ner maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit bewirkt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß ein modifizierter Betriebsmodus
einen Low-Energy-Modus wenigstens eines Teilsystems be
wirkt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß ein modifizierter Betriebsmodus
eine haptische Rückwirkung wenigstens eines Teilsystems be
wirkt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß ein modifizierter Betriebsmodus
eine Warnung eines drohenden Ausfalls und/oder eine Empfeh
lung für einen Batterietausch für den Fahrzeugbenutzer be
wirkt.
7. Vorrichtung zum Betreiben eines Teilsysteme, insbeson
dere ein elektrohydraulisches Bremssystem oder ein elektri
sches Lenksystem oder eine Motor- bzw. Getriebesteuerung
oder eine Antriebsmomentenregelung oder ein Warn- bzw. An
zeigesystem, aufweisenden Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs,
gekennzeichnet durch
Mittel zur Feststellung des Zustandes eines dem Bord netz zuordnenbaren Energiespeichers, insbesondere ei ner Batterie,
Mittel zur Beaufschlagung wenigstens eines der Teil systeme mit einem den Zustand des Energiespeichers darstellenden Steuersignal, ansprechend auf welches das wenigstens eine Teilsystem für den Fall, daß der festgestellte Zustand des Energiespeichers einen vor einstellbaren Grenzwert unterschreitet, in einen modi fizierten Betriebszustand überführt wird.
Mittel zur Feststellung des Zustandes eines dem Bord netz zuordnenbaren Energiespeichers, insbesondere ei ner Batterie,
Mittel zur Beaufschlagung wenigstens eines der Teil systeme mit einem den Zustand des Energiespeichers darstellenden Steuersignal, ansprechend auf welches das wenigstens eine Teilsystem für den Fall, daß der festgestellte Zustand des Energiespeichers einen vor einstellbaren Grenzwert unterschreitet, in einen modi fizierten Betriebszustand überführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein
ein Signal bzw. eine Information bezüglich des Zustandes
des Energiespeichers erhaltendes und/oder generierendes
Bordnetzsteuergerät, welches Steuersignale an den jeweili
gen Teilsystemen zugeordnete Steuergeräte sendet.
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