DE102007061112A1 - Sensoranordnung und Diagnoseverfahren für die Zustandserkennung einer Batterie und/oder elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Sensoranordnung und Diagnoseverfahren für die Zustandserkennung einer Batterie und/oder elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für die Zustandserkennung einer Batterie (1) und/oder eines Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug, die zur Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen der Batterie (1) in der Nähe der Polklemmen (2, 3) der Batterie (1) angeordnet ist. Die Sensoranordnung (4) ist mit Sensoren der elektrischen Zustandsgrößen Strom, Spannung und Temperatur im Bereich der Batterie (1) der Sensoranordnung (4) und/oder der Verbraucher ausgerüstet und es sind Speichermittel zur Speicherung des Verlaufs (12, 13) der Werte des Stroms, der Spannung und der Temperatur während des Motorstarts des Kraftfahrzeugs vorhanden und weiterhin sind Filtermittel vorhanden, mit denen ein Vergleich der gemessenen Werte mit gespeicherten Werten oder mit zeit- oder temperaturabhängigen Verläufen (12, 13) der Werte durchführbar ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung und ein Diagnoseverfahren für die Zustandserkennung einer Batterie und/oder elektrischer Verbraucher, insbesondere als Bestandteil eines Energiemanagementsystems in Kraftfahrzeugen, nach der Gattung der Ansprüche 1 und 2.
  • Um den Batteriezustand in einem Kraftfahrzeug zu ermitteln, kommen in der Regel an sich bekannte Batteriesensoren oder auch entsprechende elektronische Schaltungen in Batteriemanagementsystemen zum Einsatz. Mit dem Einsatz eines solchen Batteriesensors kann man basierend auf gemessenen Strom-, Spannungs- oder Temperaturwerten den Zustand der Batterie ermitteln und überwachen. Hiermit können verschiedene Batteriemanagementsysteme angewendet werden können, um sogenannte Tiefentladungen der Batterie zu vermeiden und auch die Startfähigkeit des Fahrzeuges weiterhin sicherzustellen.
  • Es ist beispielsweise aus der DE 10 2005 039 587 A1 bekannt, dass eine Erfassung des Zustands einer Batterie im Bordnetz eines Kraftfahrzeuges mit einer Batteriesensoreinheit durchgeführt wird. Diese Batteriesensoreinheit als Messstrecke mit einem Shuntwiderstand wird direkt an eine Polklemme der Batterie angeklemmt und kombiniert praktisch die Messstrecke mit der mechanischen Anschlusseinheit.
  • Weiterhin ist in der DE 10 2006 013 911 A1 beschrieben, dass ein Kommunikationsweg zwischen der Erfassung der Messwerte zur Prüfung elektrischer Verbraucher im Kraftfahrzeug und der Bewertung dieser daraus gewonnenen Daten über einen CAN- oder LIN-Bussystem einer Rechnereinheit zur Verfügung gestellt wird.
  • Aus der DE 10 2004 031 306 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der eine Starterdiagnose im Kraftfahrzeug anhand einer groben Abschätzung der Stromwerte und deren Abweichungen von dem Normalverhalten ausgewertet wird. Bei den bisher bekannten Anordnung oder Verfahren können jedoch viele Defekte im Generator oder im Starter des Kraftfahrzeuges oft nicht rechtzeitig identifiziert werden. Viele Defekte können dann nur nach einem Werkstattbesuch und mit Unterstützung von geeigneten Diagnosetools entdeckt werden. Was jedoch meistens erst nach einem dadurch verursachten Fahrzeug-Liegenbleiber stattfindet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht von einer Sensoranordnung für die Zustandserkennung einer Batterie und/oder eines Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug aus, die zur Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen der Batterie in der Nähe der Polklemmen der Batterie angeordnet ist. Um auch Defekte in dem Generator, im Starter sowie auch in der Batterie zu entdecken bzw. zu diagnostizieren, ist die Sensoranordnung erfindungsgemäß mit Sensoren zur genauen Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen Strom, Spannung und Temperatur im Bereich der Batterie, der Sensoranordnung und/oder des Verbrauchers ausgerüstet und es sind Speichermittel zur Speicherung des Verlaufs der Werte des Stroms, der Spannung und der Temperatur während des Motorstarts des Kraftfahrzeugs vorhanden, wobei auch Filtermittel vorhanden sind, mit denen ein Vergleich der gemessenen Werte mit gespeicherten Werten oder mit zeit- oder temperaturabhängigen Verläufen der Werte durchführbar ist.
  • Ein entsprechendes Verfahren ist zur Diagnose einer Fehlfunktion des Starters des Kraftfahrzeugs während des Motorstarts geeignet, wobei der Ladungszustand der Batterie, das Auftreten von Strom- und/oder Spannungseinbrüchen der Batterie während des Starts, die dynamischen Spannungs- und/oder Stromwerte der Batterie und die Umgebungstemperatur der Batterie und/oder der Sensoranordnung erfasst werden.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die Speichermittel zur Speicherung des Verlaufs der Werte des Stroms, der Spannung und der Temperatur während der Fahrt des Kraftfahrzeugs vorhanden und es sind auch hier entsprechende Filtermittel vorhanden, mit denen ein Vergleich der gemessenen Werte mit gespeicherten Werten oder mit zeit- oder temperaturabhängigen Verläufen der Werte durchführbar ist.
  • Dieses entsprechende Verfahren ist zur Diagnose einer Fehlfunktion des Generators des Kraftfahrzeugs während der Fahrt geeignet, wobei auch hier der Ladungszustand der Batterie, das Auftreten von Strom- und/oder Spannungseinbrüchen der Batterie während der Fahrt, die dynamischen Spannungs- und/oder Stromwerte der Batterie und die Umgebungstemperatur der Batterie und/oder der Sensoranordnung sowie ein eventuelles Abweichen der Generatorspannung von einem Sollwert erfasst werden.
  • Es kann in vorteilhafter Weise die Sensoranordnung über eine Diagnoseverbindung mit einer zentralen Auswerteeinheit im Kraftfahrzeug verbunden sein und diese Diagnoseverbindung mit der zentralen Auswerteeinheit erfolgt über einen sogenannten LIN-Bus, wobei mit der zentralen Auswerteeinheit ein Diagnosemodus zum Testen des Zustandes der Batterie und/oder der Verbraucher Starter oder Generator generierbar ist.
  • Im Fall des Einsatzes der Erfindung bei einer sogenannten On Bord Diagnose können somit mögliche Generator- oder Starterdefekte durch die Beobachtung, der von der Sensoranordnung gemessenen Batteriestrom- und/oder Spannungswerte erkannt werden. Diese Defekte können dann an die übergeordnete Auswerteeinheit und ein Steuergerät übertragen werden, um das Senden von vorzeitigen Warnungen an den Fahrer des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
  • Durch die Erkennung der Ausfälle, beispielsweise des Generators, die zu einer Batterieentladung führen können, und durch die Erkennung der schleichenden Defekte des Starters kann somit durch die vorzeitige Warnung an den Fahrer ein Liegenbleiber des Fahrzeuges verhindert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung einer Sensoranordnung im Bereich der Batterie eines Kraftfahrzeuges und
  • 2 einen Verlauf der Strom- (oder Spannungswerte) eines Starters des Kraftfahrzeugs.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • In 1 ist eine Batterie 1 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, deren Zustand durch Messung elektrischer Größen, insbesondere Strom, Spannung oder Temperatur, möglichst nahe an den Polklemmen 2 (+) und 3 (–) der Batterie 1 mit einer Sensoranordnung 4 als Batteriesensor erfasst werden soll.
  • Über einen hier schematisch gezeigten LIN-Bus 8 können die Signale der Sensoran-Ordnung 4 zu einer hier nicht näher erläuterten Auswerteeinheit 9 geführt werden, die zusätzlich zur Auswertung der Signale auch eine Durchführung von einigen Tests generieren kann, um mögliche Defekte in einem Generator 10, einem Starter 11 sowie auch in der Batterie 1 des Kraftfahrzeuges zu entdecken.
  • In 2 sind beispielhaft Verläufe der Stromwerte (A) des Starters 11 über der Motortemperatur (°C) gezeigt, wobei ein erster Verlauf 12 bei einem Startvorgang und ein zweiter davon abweichender Verlauf 13 bei einem weiteren Startvorgang gezeigt ist. Die Abweichung kann nun zur Diagnose des Zustandes der Batterie 1 herangezogen werden, wobei beispielsweise ein Wert 14 von 400 A bei einer Temperatur von –10°C als motorunabhängige Schwelle für die Vermutung eines Defekts des Starters 11 festgelegt werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005039587 A1 [0003]
    • - DE 102006013911 A1 [0004]
    • - DE 102004031306 A1 [0005]

Claims (7)

  1. Sensoranordnung für die Zustandserkennung einer Batterie (1) und/oder eines Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug, die zur Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen der Batterie (1) in der Nähe der Polklemmen (2, 3) der Batterie (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (4) mit Sensoren für die elektrischen Zustandsgrößen Strom, Spannung und Temperatur im Bereich der Batterie (1), der Sensoranordnung (4) und/oder der Verbraucher ausgerüstet ist und das Speichermittel zur Speicherung des Verlaufs (12, 13) der Werte des Stroms, der Spannung und der Temperatur während des Motorstarts des Kraftfahrzeugs vorhanden sind und dass Filtermittel vorhanden sind, mit denen ein Vergleich der gemessenen Werte mit gespeicherten Werten oder mit zeit- oder temperaturabhängigen Verläufen (12, 13) der Werte durchführbar ist.
  2. Sensoranordnung für die Zustandserkennung einer Batterie (1) und/oder eines Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug, die zur Erfassung der elektrischen Zustandsgrößen der Batterie (1) in der Nähe der Polklemmen (2, 3) der Batterie (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (4) mit Sensoren für die elektrischen Zustandsgrößen Strom, Spannung und Temperatur im Bereich der Batterie (1), der Sensoranordnung (1) und/oder der Verbraucher ausgerüstet ist und das Speichermittel zur Speicherung des Verlaufs (12, 13) der Werte des Stroms, der Spannung und der Temperatur während der Fahrt des Kraftfahrzeugs vorhanden sind und dass Filtermittel vorhanden sind, mit denen ein Vergleich der gemessenen Werte mit gespeicherten Werten oder mit zeit- oder temperaturabhängigen Verläufen (12, 13) der Werte durchführbar ist.
  3. Verfahren zur Zustandserkennung einer Batterie (1) und/oder eines Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Diagnose einer Fehlfunktion des Starters (11) des Kraftfahrzeugs während des Motorstarts der Ladungszustand der Batterie (1), das Auftreten von Strom- und/oder Spannungseinbrüchen der Batterie (1) während des Starts, die dynamischen Spannungs- und/oder Stromwerte der Batterie (1) und die Umgebungstemperatur der Batterie (1) und/oder der Sensoranordnung (1) erfasst werden.
  4. Verfahren zur Zustandserkennung einer Batterie (1) und/oder eines Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Diagnose einer Fehlfunktion des Generators (10) des Kraftfahrzeugs während der Fahrt der Ladungszustand der Batterie (1), das Auftreten von Strom- und/oder Spannungseinbrüchen der Batterie (1) während der Fahrt, die dynamischen Spannungs- und/oder Stromwerte der Batterie (1) und die Umgebungstemperatur der Batterie (1) und/oder der Sensoranordnung (1) erfasst werden.
  5. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (4) über eine Diagnoseverbindung mit einer zentralen Auswerteeinheit (9) im Kraftfahrzeug verbindbar ist.
  6. Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseverbindung mit der zentralen Auswerteeinheit (9) über einen LIN-Bus (8) erfolgt.
  7. Sensoranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zentralen Auswerteeinheit (9) ein Diagnosemodus zum Testen des Zustandes der Batterie (1) und/oder der Verbraucher generierbar ist.
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