DE102018218579A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Defekts einer Batterie in einem Niederspannungsbordnetz eines Elektrofahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Defekts einer Batterie in einem Niederspannungsbordnetz eines Elektrofahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erkennung eines Defekts einer Batterie (B) in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst den Schritt Anlegen (S1) eines elektrischen Verbrauchers (L) des elektrischen Fahrzeugs an das Niederspannungsbordnetz. Weiterhin umfasst des Verfahren den Schritt Erfassen (S2) eines resultierenden Spannungseinbruchs der Batterie (B) des Niederspannungsbordnetzes mit einem Spannungssensor (V). Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt Bestimmen (S3) des Defekts, wenn der erfasste Spannungseinbruch ein vorgegebenes Kriterium erfüllt. Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung eines Defekts einer Batterie (B) in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs.

Description

  • Stand der Technik
  • Bei konventionellen Fahrzeugen, beispielsweise bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, findet durch den Fahrzeugstart eine Diagnose der Niederspannungs-Bordnetz- Batterie (NSP-BN-Batterie), meist 12V- oder 24V-Nennspannung statt. Ist der Startvorgang des Fahrzeugs erfolgreich, kann davon ausgegangen werden, dass die NSP-BN-Batterie in Ordnung ist. Bei einer defekten bzw. verschlissenen NSP-BN-Batterie wird das Fahrzeug nicht mehr starten, da die NSP-BN-Batterie nicht mehr in der Lage ist, den benötigten Strom für den Starter (Anlasser) bereitzustellen. Das Fahrzeug bleibt in einem sicheren Zustand (der Motor startet nicht) und kann nicht mehr bewegt werden. Für den Fahrer ist klar ersichtlich, dass das Fahrzeug bzw. die NSP-BN-Batterie in einer Werkstatt überprüft werden muss.
  • Bei elektrischen Fahrzeugen fehlt diese hohe Belastung durch den Anlassvorgang, beispielsweise durch die Stromaufnahme des Anlassers. Das elektrische Fahrzeug kann auch mit einer beinahe defekten oder verschlissenen NSP-BN-Batterie gestartet werden, da die benötigten Ströme während des Startvorgangs eines elektrischen Fahrzeugs relativ gering sind und kurz nach dem Start des elektrischen Fahrzeugs, das Niederspannungsbordnetz des elektrischen Fahrzeugs durch den DC/DC-Wandler gestützt bzw. versorgt wird. Dies hat den Nachteil, dass eine defekte NSP-BN-Batterie, beispielsweise 12V, erst erkannt wird, wenn diese endgültig defekt ist. Im ungünstigsten Fall wird eine defekte NSP-BN-Batterie nicht erkannt und führt bei gleichzeitigem Ausfall des DC/DC-Wandlers zum Einbruch des NSP-BN. Dies kann zu kritischen Fahrsituation führen. Weder der sich anbahnende Defekt (NSP-BN-Batterie schwach/tiefentladen), noch der eingetretene Defekt (NSP-BN-Batterie ohne nennenswerte Kapazität und so niederohmig, dass der DC/DC-Wandler das Netz gerade noch hinreichend stützen kann) wird erkannt. Ein dann auftretender Ausfall des DC/DC-Wandlers kann zu einer kritischen Fahrsituation (eventuell und gegebenenfalls zu einer Gefährdung von Verkehrsteilnehmern) führen.
  • Schaltungsanordnungen zum Überprüfen eines Betriebszustandes einer Batterie sind beispielsweise aus der DE 10 2014 003309 A1 bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Defekts einer Batterie in einem Niederspannungsbordnetz eines Elektrofahrzeugs gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 bzw. 10.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erkennung eines Defekts einer Batterie in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs mit einem ersten Schritte des Anlegens eines elektrischen Verbrauchers des elektrischen Fahrzeugs an das Niederspannungsbordnetz. Ferner umfasst das Verfahren den zweiten Schritt des Erfassens eines resultierenden Spannungseinbruchs der Batterie des Niederspannungsbordnetzes mit einem Spannungssensor. Weiterhin umfasst das Verfahren den dritten Schritt des Bestimmens des Defekts, wenn der erfasste Spannungseinbruch ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  • Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung eines Defekts einer Batterie in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs, mit einer Steuereinrichtung, einer Schalteinrichtung, einem elektrischen Verbraucher und einem Spannungssensor, die derart ausgebildet ist, dass ein elektrischer Verbraucher durch eine Schalteinrichtung mit einer Batterie eines Niederspannungsbordnetzes des elektrischen Fahrzeugs elektrisch verbunden ist und die Schalteinrichtung über eine Steuereinrichtung betätigt wird. Ferner wird ein resultierender Spannungseinbruch der Batterie des Niederspannungsbordnetzes mit einem Spannungssensor erfasst und ein Defekt der Batterie bestimmt, wenn der erfasste Spannungseinbruch ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  • Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 9.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einer Steuervorrichtung des elektrischen Fahrzeugs läuft.
  • Das Computerprogrammprodukt kann mit einer Steuervorrichtung ausgeführt werden. Die Steuervorrichtung kann ein Steuergerät eines elektrischen Fahrzeugs sein, umfassend einen Prozessor und einen Speicher. Zudem kann die Steuereinrichtung ein Mikrokontroller oder ein Computer sein.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das Verfahren und die Vorrichtung zur Erkennung eines Defekts einer Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen es, dass bereits bestehende Komponenten in elektrischen Fahrzeugen für die Diagnose der NSP-BN-Batterie verwendet werden können. Noch bevor das Niederspannungsbordnetz (NSP-BN) durch den DC/DC-Wandler gestützt wird, kann eine vorher definierte Last, beispielsweise ein elektrischer Verbraucher des elektrischen Fahrzeugs, an der NSP-BN-Batterie angelegt werden, um einen eventuellen Defekt der NSP-BN-Batterie zu erkennen. In vorteilhafter Weise können die 12V Verbraucher in einem elektrischen Fahrzeug als elektrische Last verwendet werden, bei denen ein messbarer und entsprechend spürbarer Spannungsabfall auftritt, beispielsweise an der Heckscheibenheizung oder der Sitzheizung. Zusätzliche Verbraucher, die im Speziellen nur für die Diagnose zugeschaltet bzw. wieder abgeschaltet werden, sind nicht erforderlich.
  • Weiterhin vorteilhaft bieten bestehende elektrische Verbraucher und/oder steuerbare Lasten, beispielsweise bidirektionale DC/DC-Wandler die Möglichkeit, während eines Starts oder über eine Folge von mehreren Starts relevante Eigenschaften der Batterie zu identifizieren. Diese umfassen den Verschleiß (State of Health, SOH) und den Ladezustand (State of Charge, SOC) der Batterie. Dies kann verwendet werden, einerseits zur Vorhersage des künftigen Batterieverhaltens und anderseits zur Ableitung von Abhilfemaßnahmen, beispielsweise einem Batterietraining, gesteuertem Zyklieren und das Erstellen definierter Lade-/Entladeprofile.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht somit darin, bestehende Komponenten zu verwenden und somit zusätzlich Hardware Komponenten, wie beispielsweise einen intelligenten 12V Batteriesensor einzusparen. Im Stand der Technik bekannte Systeme benötigen zum Bestimmen des aktuellen Stroms und der aktuellen Spannung einen intelligenten Batteriesensor. In vorteilhafter Weise werden in der vorliegenden Erfindung bestehende Spannungssensoren des elektrischen Fahrzeugs, beispielsweise die Spannungssensoren der Fahrzeugsteuergeräte oder des DC/DC-Wandlers einzeln oder in Kombination verwendet, um einen Spannungseinbruch über ein vorgegebenes Kriterium hinaus zu erfassen und somit einen Defekt der Batterie zu bestimmen.
  • In vorteilhafter Weise kann das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch für Batterien mit einer 24V oder 48V Nennspannung verwendet werden.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, dass die Batterie des elektrischen Fahrzeugs kleiner und knapper dimensioniert werden kann, da ein Defekt der Batterie vor einem Start des elektrischen Fahrzeugs bestimmt wird und somit vormals notwendige Restkapazitäten der Batterie, als Reserve für einen sicheren Betrieb des elektrischen Fahrzeugs, nicht mehr notwendig sind.
  • In vorteilhafter Weise erfolgt eine sichere Diagnose der NSP-BN-Batterie, womit die notwendige Redundanz der 12V Spannungsversorgung sichergestellt wird. Somit wird sichergestellt, dass im Falle eines Ausfalls bei nicht erkanntem vorhergehendem Defekt der 12V Batterie, die Funktion von elektrischer Brems- und Lenkunterstützung und ggf. weiteren wichtigen Fahrzeugfunktionen gerade nicht wegfallen.
  • Ferner kann ein erhöhter Verschleiß diagnostiziert und dem Fahrzeugführer angezeigt werden. Durch die Anzeige kann ein frühzeitiger Austausch der 12V Batterie erfolgen und die Anzahl an technisch bedingten Stillständen und nicht startenden Fahrzeugen stark reduziert werden. Der erhöhte Verschleiß liegt vor, wenn das Ende der Nutzungsdauer der Batterie erreicht ist und diese zu tauschen ist.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste Schritt und der zweite Schritt wenigstens ein weiteres Mal wiederholt und der Defekt der Batterie wird im dritten Schritt bestimmt, wenn der Spannungseinbruch wiederholt das vorgegebene Kriterium erfüllt.
    Diese Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, da somit der Zustand der Batterie und somit der Verschleiß und/oder der Defekt auch über einen Trend bestimmt werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Bestimmen des Defekts der Batterie des Niederspannungsbordnetzes vor dem Start des elektrischen Fahrzeugs.
  • Diese Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, da ein Defekt der Batterie vor dem Start des elektrischen Fahrzeugs und somit vor dem Beginn der Nutzung bestimmt werden kann. Kritische Fahrsituationen durch den Ausfall der Batterie während der Fahrt können besser vermieden werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Bestimmen des Defekts der Batterie des Niederspannungsbordnetzes nach einem Abschalten eines DC/DC-Wandlers des elektrischen Fahrzeugs.
  • Diese Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, dass die Batterie des elektrischen Fahrzeugs auch bei einer langen Fahrzylkluszeit überprüft werden kann.
  • DC/DC-Wandler im LV/HV-Betrieb sind gerade am besten dafür geeignet, eine kurze hohe Last ohne großen Energieverlust am NSP-BN anzulegen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Bestimmen des Defekts der Batterie des Niederspannungsbordnetzes während einer Diagnosephase und das vorgegebene Kriterium umfasst ein Einbrechen und ein Erholen der Spannung der Batterie in der Diagnosephase.
  • Diese Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, da der Einbruch der Spannung den Zustand und somit einen eventuellen Verschleiß der Batterie darstellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Anlegen des elektrischen Verbrauchers des Elektrofahrzeugs an das Niederspannungsbordnetz pulsförmig.
  • Diese Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, dass die Batterie des elektrischen Fahrzeugs schonender getestet werden kann und eine längere Lebensdauer hat.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Warnmeldung ausgegeben, wenn der erfasste Spannungseinbruch ein vorgegebene Kriterium erfüllt.
  • Diese Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, wenn die Batterie des elektrischen Fahrzeugs verschlissen ist, aber noch Leistung bereitstellt, dass dem Fahrzeugführer der Verschleiß der Batterie signalisiert wird und dieser entsprechende Maßnahmen einleitet, beispielsweise die Batterie ersetzen lässt, bevor ein Defekt der Batterie eintritt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Antrieb des elektrischen Fahrzeugs deaktiviert, wenn der erfasste Spannungseinbruch ein vorgegebene Kriterium erfüllt.
  • Diese Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, wenn ein Defekt der Batterie bestimmt wird, dass die weitere Nutzung des elektrischen Fahrzeugs unterbunden wird, um mögliche kritische Fahrsituationen zu vermeiden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Verschleiß der Batterie bestimmt, wobei die Spannungseinbrüche der Batterie über die Nutzungsdauer der Batterie erfasst werden.
  • In vorteilhafter Weise kann somit der Gesundheitszustand (State of Health) der Batterie über die Nutzungsdauer bestimmt werden.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung 10 zur Erkennung eines Defekts einer Batterie B in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erkennung eines Defekts einer Batterie B in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines ersten Spannungsverlaufs 1 während der Diagnose bei einer funktionierenden Batterie B;
    • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Spannungsverlaufs 2 während der Diagnose bei einer verschlissenen Batterie B;
    • 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines dritten Spannungsverlaufs 3 während der Diagnose bei einer defekten Batterie B;
  • In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung 10 zur Erkennung eines Defekts einer Batterie B in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs.
  • In 1 bezeichnet Bezugszeichen SC eine Schalteinrichtung, welche mit einer Batterie B, typischerweise eine 12V Niederspannungsbordnetz-Batterie (NSP-BN-Batterie) verbunden ist. Die Schalteinrichtung SC ist derart eingerichtet, einen elektrischen Verbraucher L, vorzugsweise eine bestehende elektrische Komponente des elektrischen Fahrzeugs mit der Batterie B des Niederspannungsbordnetzes des elektrischen Fahrzeugs elektrisch zu verbinden. Als elektrische Verbraucher sind alle elektrischen Komponenten des elektrischen Fahrzeugs verwendbar, mittels denen ein spürbarer Spannungseinbruch erzeugt werden kann, beispielsweise die Heckscheibenheizung oder die Sitzheizung. Die Schalteinrichtung SC ist mit einer Steuereinrichtung ST verbunden. Die Steuereinrichtung ST betätigt die Schalteinrichtung SC.
  • Die Vorrichtung 10 ist weiterhin eingerichtet einen Spannungssensor V parallel zu dem elektrischen Verbraucher L zu schalten, um einen resultierenden Spannungseinbruch der Batterie B des Niederspannungsbordnetzes (NSP-BN) zu erfassen. Unter einem Spannungseinbruch ist hierbei die nicht mehr mögliche Stromerbringungsmöglichkeit der Batterie B zu verstehen. Dieser ist abhängig von dem geschalteten elektrischen Verbraucher L und von der Nennspannung der Batterie B.
  • Die Vorrichtung 10 ist weiterhin eingerichtet den Defekt der Batterie B zu bestimmen, wenn der erfasste Spannungsbereich ein vorgegebenes Kriterium erfüllt. Das vorgegebene Kriterium hängt hierbei von der verwendeten Batterie B des Niederspannungsbordnetzes des elektrischen Fahrzeugs ab. Die Vorrichtung 10 kann zur Bestimmung eines Defekts bei Batterien B mit einer Nennspannung von 12V, 24V und 48V verwendet werden.
  • Die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, einen Defekt der Batterie B im NSP-BN, beispielsweise einen Kurzschluss, eine verschlissene Batterie B aufgrund der Nutzungsdauer, Tiefenentladung oder Schäden aufgrund thermischer Belastung, sicher zu diagnostizieren, ohne dass ein intelligenter Batteriesensor, als Spannungssensor V oder ein zusätzlicher elektrischer Verbraucher L im elektrischen Fahrzeug verbaut werden müssen. Wird ein Defekt der Batterie festgestellt, kann das Fahrzeug in einen sicheren Zustand überführt werden, beispielsweise wird das Antriebsmoment verweigert. Weiterhin kann der Defekt dem Fahrzeugführer, beispielsweise in einem Headup-Display oder auf einem Multifunktionsdisplay des elektrischen Fahrzeugs angezeigt werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann bei elektrischen Fahrzeugen mit langer Fahrzykluszeit, die einen hohen Stromverbrauch haben, der DC/DC-Wandler als Unterstützung für die 12V Batterie B abgeschaltet werden. Dies hätte zur Folge, dass alle eingeschalteten elektrischen Verbraucher L über die Batterie B versorgt werden und einen Spannungseinbruch der Batterie B verursachen. Somit kann die Diagnose D auch im Stand durch Abschalten der Ladefunktion des DC/DC-Wandlers durchgeführt werden. Dies ist möglich solange keine Sicherheitseinwände, beispielsweise die Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer dagegen stehen.
  • In einer Ausführungsform kann die mit bestehenden elektrischen Verbrauchern L durchzuführende Diagnose pulsförmig ähnlich einem Startpuls für konventionelle Starter, bei dem eher ein hoher Maximalstrom fließt in der Größenordnung von einigen 10ms, oder als quasistationäre Diagnose mit eher mittleren Strömen über eine etwas längere Dauer durchgeführt werden. Die Länge des Impulses ist abhängig von der Amplitude des Spannungseinbruchs die mit den elektrischen Verbrauchern L erreicht werden kann.
  • 2 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erkennung eines Defekts einer Batterie B in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs.
  • Das Verfahren zur Erkennung eines Defekts einer Batterie B in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs umfasst vor dem Startvorgang des elektrischen Fahrzeugs in einem ersten Schritt S1 ein Anlegen eines definierten elektrischen Verbrauchers L des elektrischen Fahrzeugs an das Niederspannungsbordnetz des elektrischen Fahrzeugs. Der elektrische Verbraucher L kann beispielsweise ein bidirektionaler DC/DC-Wandler, die Heckscheibenheizung oder Sitzheizung des elektrischen Fahrzeugs sein.
  • Auf Grund des angelegten Verbrauchers wird die Spannung auf der 12V Seite der Batterie B um einen bestimmten Wert einbrechen bzw. absinken. Der Wert des Spannungseinbruchs ist System- und Lastbedingt. Der Spannungseinbruch der Batterie B des Niederspannungsbordnetzes wird durch einen Spannungssensor V in einem zweiten Schritt S2 erfasst. Vorzugsweise ist der Spannungssensor V ein vorhandener Spannungssensor V des DC/DC-Wandlers oder eines Fahrzeugsteuergeräts und kann einzeln oder in Kombination zum ermitteln des Spannungseinbruchs verwendet werden.
  • Sollte der erfasste Spannungseinbruch ein vorgegebenes Kriterium erfüllen, kann davon ausgegangen werden, dass die Batterie B defekt ist. Der Defekt der Batterie B wird in einem dritten Schritt S3 bestimmt. Liegt ein Defekt vor, kann der Fahrzeugstart abgebrochen werden bzw. das elektrische Fahrzeug in einen sicheren Zustand (Antrieb ohne Funktion) überführt und dies dem Fahrer signalisiert werden.
  • 3 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines ersten Spannungsverlaufs 1 während der Diagnose D bei einer funktionierenden Batterie B.
  • In 3 ist der erste Spannungsverlauf 1 während der Diagnose D einer Batterie B, insbesondere bei einer funktionierenden Batterie B, dargestellt. Dabei stellt die Abszissenachse den zeitlichen Verlauf des ersten Spannungsverlauf 1 in Sekunden [s] und die Ordinatenachse den Spannungseinbruch während der Diagnose D in Volt [V] dar. Die schematische Darstellung ist aufgeteilt in drei Spannungsbereiche 11, 12 und 13. Der Spannungsbereich 11 ist der erste Spannungsbereich, bei dem die Batterie B als funktionierend bewertet wird. Der zweite Spannungsbereich 12 ist der Spannungsbereich, bei dem die Batterie B als verschlissen bewertet wird. Der dritte Spannungsbereich 13 ist der Spannungsbereich, bei dem die Batterie B einen Defekt aufweist.
  • In 3 wird vor dem Startvorgang des elektrischen Fahrzeugs ein elektrischer Verbraucher L durch die Schalteinrichtung SC in das NSP-BN des elektrischen Fahrzeugs geschaltet. Der erste Spannungsverlauf 1 weist einen Spannungseinbruch innerhalb der Diagnosephase D auf. Der Spannungseinbruch überschreitet nicht den ersten Spannungsbereich 11, als vorgegebenes Kriterium für eine funktionierende Batterie B. Zudem erholt sich die Batterie innerhalb der Diagnosephase. Für die Batterie B gemäß dem ersten Spannungsverlauf 1 der 3 wird somit kein Defekt bestimmt und die Batterie B als in Ordnung bewertet. Die Spannungsbereiche 11, 12 und 13 sind gemäß der Nennspannung der verwendeten Batterie (12V, 24V, 48V) anzupassen.
  • Während der Diagnose wird nicht der absolute Spannungseinbruch bewertet, sondern der relative Spannungswert und wie dieser sich innerhalb der Diagnosephase D wieder erholt, wenn der elektrische Verbraucher L von dem NSP-BN des elektrischen Fahrzeugs getrennt wird. Das vorgegebene Kriterium gibt somit zum einen die maximale Amplitude des Spannungseinbruchs an und über welche zeitliche Dauer (Diagnosephase) der Spannungseinbruch, bis zum Erreichen der maximalen Amplitude und das Erholen der Batterie B, bis zum Erreichen der noch möglichen Spannung erfolgt.
  • 4 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Spannungsverlaufs 2 während der Diagnose D bei einer verschlissenen Batterie B.
  • In 4 ist der zweite Spannungsverlauf 2 während der Diagnose D einer Batterie B, insbesondere bei einer verschlissenen Batterie B, dargestellt. Vor dem Startvorgang wird ein definierter elektrischer Verbraucher L durch die Schalteinrichtung SC in das NSP-BN des elektrischen Fahrzeugs geschaltet. Der zweite Spannungsverlauf 2 weist einen Spannungseinbruch innerhalb der Diagnosephase D auf. Der Spannungseinbruch überschreitet den ersten Spannungsbereich 11, als vorgegebenes Kriterium für eine funktionierende Batterie B. Auf Grund des angelegten elektrischen Verbrauchers L sinkt die Spannung auf der 12V Seite um einen bestimmten Wert (System- und Lastbedingt) ein und erreicht den zweiten Spannungsbereich 12, als vorgegebenes Kriterium für eine verschlissene Batterie B. Nach einem Abschalten des elektrischen Verbrauchers L erholt sich die Spannung der Batterie B wieder und erreicht den ersten Spannungsbereich 11.
  • Diese Diagnose kann über mehrere Messungen wiederholt durchgeführt werden. Wird während der Diagnose wiederholt der zweite Spannungsbereich 12 erreicht, kann davon ausgegangen werden, dass die Batterie B verschlissen ist. In diesem Szenario wird die weitere Nutzung des elektrischen Fahrzeugs nicht untersagt. Der Fahrzeugführer wird beispielsweise darauf hingewiesen, dass er mit dem elektrischen Fahrzeug eine Werkstatt aufsuchen sollte, da ein Liegenbleiben des elektrischen Fahrzeugs durch die verschlissene Batterie B droht.
  • In einer Ausführungsform wird die Batterie B als verschlissen bewertet, wenn der zweite Spannungsbereich 12 bei zwei aufeinander folgenden Diagnosen erreicht wird.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird die Batterie B als verschlissen bewertet, wenn der zweite Spannungsbereich 12 bei aufeinander folgenden Diagnosen, bestimmt durch einen Zähler, wiederholt erreicht wird. Der Zählerwert des Zählers kann durch das Erreichen des ersten Spannungsbereichs 11 auf seinen Startwert zurückgesetzt werden, so dass die Zählung für die wiederholte Diagnose erneut beginnt. Erst bei Erreichen des definierten Zählerstandes wird dem Fahrzeugführer eine Warnung angezeigt und/oder das elektrische Fahrzeug in den sicheren Zustand (Antrieb ohne Funktion) versetzt.
  • 5 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines dritten Spannungsverlaufs 3 während der Diagnose D bei einer defekten Batterie B.
  • In 5 ist der dritte Spannungsverlauf 3 während der Diagnose D einer Batterie B, insbesondere bei einer defekten Batterie B, dargestellt. Vor dem Startvorgang wird ein definierter elektrischer Verbraucher L durch die Schalteinrichtung SC in das NSP-BN des elektrischen Fahrzeugs geschaltet. Der dritte Spannungsverlauf 3 weist einen Spannungseinbruch innerhalb der Diagnosephase D auf. Der Spannungseinbruch überschreitet den ersten Spannungsbereich 11, als vorgegebenes Kriterium für eine funktionierende Batterie B und den zweiten Spannungsbereich 12, als vorgegebenes Kriterium für eine verschlissene Batterie B. Auf Grund des angelegten elektrischen Verbrauchers L sinkt die Spannung auf der 12V Seite um einen bestimmten Wert (System- und Lastbedingt) ein und erreicht den dritten Spannungsbereich 13, als vorgegebenes Kriterium für eine defekte Batterie B. Nach dem Abschalten des elektrischen Verbrauchers L erholt sich die Spannung der Batterie B wieder und erreicht den ersten Spannungsbereich 11. Der Spannungseinbruch stellt in 5 einen extremen Einbruch dar, der darauf schließen lässt, dass die Batterie B nicht mehr den notwendigen Strom für den elektrischen Verbraucher L bereitstellen kann. Somit wird ein Defekt für die Batterie B bestimmt. Bei einer verschlissenen oder defekten Batterie B fällt der Spannungseinbruch viel größer aus, als bei einer intakten Batterie B. Zudem kann das Erholen der Batterie langsamer erfolgen.
  • In 5 liegt der Beginn des dritten Spannungsverlaufs 3 in dem ersten Spannungsbereich 11. Eine defekte Batterie kann allerdings bereits eine begrenzte Spannung aufweisen, so dass der dritte Spannungsverlauf 3 bereits im zweiten Spannungsbereich 12 beim Anlegen des elektrischen Verbrauchers L liegen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014003309 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Erkennung eines Defekts einer Batterie (B) in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs mit den Schritten: - Anlegen (S1) eines elektrischen Verbrauchers (L) des elektrischen Fahrzeugs an das Niederspannungsbordnetz ; - Erfassen (S2) eines resultierenden Spannungseinbruchs der Batterie (B) des Niederspannungsbordnetzes mit einem Spannungssensor (V); und - Bestimmen (S3) des Defekts, wenn der erfasste Spannungseinbruch ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Schritt (S1) und der zweite Schritt (S2) wenigstens ein weiteres Mal wiederholt werden und der Defekt der Batterie (B) im dritten Schritt (S3) bestimmt wird, wenn der Spannungseinbruch wiederholt das vorgegebene Kriterium erfüllt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen des Defekts der Batterie (B) des Niederspannungsbordnetzes vor dem Start des elektrischen Fahrzeugs erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen des Defekts der Batterie (B) des Niederspannungsbordnetzes nach einem Abschalten eines DC/DC-Wandlers des elektrischen Fahrzeugs erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bestimmen des Defekts der Batterie (B) des Niederspannungsbordnetzes während einer Diagnosephase (D) erfolgt und das vorgegebene Kriterium ein Einbrechen und ein Erholen der Spannung der Batterie (B) in der Diagnosephase (D) umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei das Anlegen des elektrischen Verbrauchers (L) des elektrischen Fahrzeugs an das Niederspannungsbordnetz pulsförmig erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn der erfasste Spannungseinbruch das vorgegebene Kriterium erfüllt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei der Antrieb des elektrischen Fahrzeugs deaktiviert wird, wenn der erfasste Spannungseinbruch das vorgegebene Kriterium erfüllt.
  9. Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einer Steuereinrichtung (ST) des elektrischen Fahrzeugs läuft.
  10. Vorrichtung (10) zur Erkennung eines Defekts einer Batterie (B) in einem Niederspannungsbordnetz eines elektrischen Fahrzeugs, mit einer Steuereinrichtung (ST), einer Schalteinrichtung (SC), einem elektrischen Verbraucher (L) und einem Spannungssensor (V), die derart ausgebildet ist, dass - ein elektrischer Verbraucher (L) durch eine Schalteinrichtung (SC) mit einer Batterie (B) eines Niederspannungsbordnetzes des elektrischen Fahrzeugs elektrisch verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung (SC) über eine Steuereinrichtung (ST) betätigt wird; - wobei ein resultierender Spannungseinbruch der Batterie (B) des Niederspannungsbordnetzes mit einem Spannungssensor (V) erfasstbar ist; - ein Defekt der Batterie (B) bestimmbar ist, wenn der erfasste Spannungseinbruch ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.
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