DE102022120631A1 - Method for determining an operating profile for comfort operation of vehicle consumers as well as battery monitoring device and motor vehicle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebsprofils (8) für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern (4). Dabei wird ein verfügbarer Energieinhalt 6 der Fahrzeugbatterie (2) für den Komfortbetrieb in Abhängigkeit von vorgegebenen Batteriekenndaten (5) ermittelt. Die Batteriekenndaten (5) umfassen zum Beispiel einen Innenwiderstandswert (Ri) aus einem gemessenen Rippelstrom. Anschließend wird eine gewünschte Nutzungsdauer (7) der Fahrzeugverbraucher (4) ermittelt. Das Betriebsprofil (8) wird dann für den Komfortbetrieb der Fahrzeugverbraucher (4) innerhalb der Nutzungsdauer (7) in Abhängigkeit von dem verfügbaren Energieinhalt (6) und einem vorbestimmten Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher (4) festgelegt.The invention relates to a method for determining an operating profile (8) for comfortable operation of vehicle consumers (4). An available energy content 6 of the vehicle battery (2) for comfort operation is determined depending on predetermined battery characteristics (5). The battery characteristics (5) include, for example, an internal resistance value (Ri) from a measured ripple current. A desired period of use (7) of the vehicle consumers (4) is then determined. The operating profile (8) is then defined for the comfort operation of the vehicle consumers (4) within the period of use (7) depending on the available energy content (6) and a predetermined consumption value of the vehicle consumers (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebsprofils für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern. Die Erfindung betrifft auch eine Batterieüberwachungsvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterieüberwachungsvorrichtung und einer Fahrzeugbatterie.The invention relates to a method for determining an operating profile for comfortable operation of vehicle consumers. The invention also relates to a battery monitoring device for a vehicle battery of a motor vehicle and a motor vehicle with a corresponding battery monitoring device and a vehicle battery.

Es sind Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen mittels einer Diagnose der Fahrzeugbatterie für eine Abstellphase des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, ob ein Kaltstart unter den derzeitigen Randbedingungen, wie zum Beispiel einer Temperatur und einem Ladezustand der Fahrzeugbatterie, sowie den Anforderungen an die Fahrzeugbatterie durch einen Fahrzeugantrieb, wie zum Beispiel eine Verbrennungsmaschine oder einen Elektromotor, möglich ist oder nicht („Liegenbleiber“). Die Diagnose liefert als Ergebnis die aus der Fahrzeugbatterie entnehmbare Ladung oder Energie bis zum Liegenbleiber. Um ein Liegenbleiben beim Kaltstart zu vermeiden, kann eine Energiereserve bestimmt und zurückgehalten werden.Motor vehicles are known in which a diagnosis of the vehicle battery for a shutdown phase of the motor vehicle is used to determine whether a cold start is possible under the current boundary conditions, such as a temperature and a state of charge of the vehicle battery, as well as the requirements placed on the vehicle battery by a vehicle drive, such as for example a combustion engine or an electric motor, is possible or not (“breakdown”). The result of the diagnosis is the charge or energy that can be taken from the vehicle battery until the vehicle breaks down. In order to avoid stalling during a cold start, an energy reserve can be determined and retained.

Durch die fortgeschrittene Elektrifizierung von Systemkomponenten in modernen Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel Fahrzeugverbrauchern, sind die Anforderungen an die Fahrzeugbatterie inzwischen gestiegen. Es hat sich zum Beispiel gezeigt, dass die Sicherstellung einer elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern zur Fahrzeugsteuerung, wie beispielsweise einer Bremse und Lenkung, für einen Mindestzeitraum, insbesondere einen Anhaltevorgang für einen Nothalt, höhere Anforderungen an eine Spannungsstabilität oder ein Spannungsniveau der Fahrzeugbatterie stellen, als zum Beispiel die Sicherstellung des Kaltstarts. Somit reicht die mit der zuvor beschriebenen Diagnose ermittelte Energiereserve für den Kaltstart nicht mehr aus, um die Anforderungen an die Fahrdynamik für einen Nothalt zu gewährleisten.Due to the advanced electrification of system components in modern motor vehicles, such as vehicle consumers, the demands on the vehicle battery have now increased. It has been shown, for example, that ensuring an electrical energy supply to consumers for vehicle control, such as brakes and steering, for a minimum period of time, in particular a stopping process for an emergency stop, places higher demands on voltage stability or a voltage level of the vehicle battery than Example of ensuring a cold start. This means that the energy reserve for the cold start determined using the previously described diagnosis is no longer sufficient to meet the driving dynamics requirements for an emergency stop.

Dadurch werden Fahrzeugverbraucher, die eine Komfortfunktion durchführen, wie zum Beispiel ein Infotainmentsystem, mit der bisher implementierten Diagnose aus Sicht der Sicherstellung der Energiereserve für die Fahrdynamik zu spät ausgeschaltet oder deaktiviert. Es kann somit zu einer Tiefenentladung der Fahrzeugbatterie kommen. Die Energiereserve für den Nothalt kann nicht mehr sichergestellt werden.As a result, vehicle consumers that perform a comfort function, such as an infotainment system, are switched off or deactivated too late with the previously implemented diagnosis from the perspective of ensuring the energy reserve for driving dynamics. This can lead to a deep discharge of the vehicle battery. The energy reserve for the emergency stop can no longer be guaranteed.

Die bisher bekannte Diagnosefunktion wurde deshalb weiterentwickelt, um eine Energiereserve für die Fahrdynamik zu gewährleisten. Diese Energiereserve für die Fahrdynamik, also zum Beispiel für Sicherheitsfunktionen, die das Kraftfahrzeug für eine vorschriftsmäßige Teilnahme am Straßenverkehr ausführen können muss, wird im Folgenden auch als Notfallpuls bezeichnet.The previously known diagnostic function has therefore been further developed to ensure an energy reserve for driving dynamics. This energy reserve for driving dynamics, for example for safety functions that the motor vehicle must be able to carry out in order to participate in road traffic as prescribed, is also referred to below as the emergency pulse.

Die DE 10 2020 127 696 A1 offenbart zum Beispiel ein Verfahren zur Bestimmung einer verfügbaren Energiemenge einer Fahrzeugbatterie für einen solchen Notfallpuls. Dabei wird aus in einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs auftretenden Bordnetzstörungen, dem sogenannten Rippelstrom, ein Innenwiderstandswert für die Fahrzeugbatterie ermittelt. Zusammen mit einem bekannten Temperaturwert, einer Batteriekennlinie und einem aktuellen Entladestrom der Fahrzeugbatterie kann dann auf die verfügbare Energiemenge rückgeschlossen werden.The DE 10 2020 127 696 A1 discloses, for example, a method for determining an available amount of energy from a vehicle battery for such an emergency pulse. In this case, an internal resistance value for the vehicle battery is determined from on-board electrical system disturbances occurring in the vehicle's electrical system, the so-called ripple current. Together with a known temperature value, a battery characteristic curve and a current discharge current of the vehicle battery, conclusions can then be drawn about the amount of energy available.

Die Nutzung eines Rippelstroms zum Bestimmen einer Batterieimpedanz ist zum Beispiel aus der DE 10 103 37 064 A1 bekannt. Dabei werden Parameter eines Modells einer Batterieimpedanz durch Auswerten von Wechselanteilen eines Batteriestroms und einer Batteriespannung durchgeführt. So kann eine Vorhersage einer Hochstrombelastbarkeit einer Fahrzeugbatterie, insbesondere einer Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug, bestimmt werden.The use of a ripple current to determine a battery impedance is, for example, from DE 10 103 37 064 A1 known. The parameters of a battery impedance model are determined by evaluating alternating components of a battery current and a battery voltage. In this way, a prediction of a high-current capacity of a vehicle battery, in particular a starter battery for a motor vehicle, can be determined.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2017 221 248 ein Verfahren zur Bestimmung eines aktuellen Ladezustandswerts einer Batterie. Dabei wird ein Kennlinienfeld bereitgestellt, welches für jeweilige verschiedene vorbestimmte Temperaturbereiche einen Innenwiderstand für den bestimmten Batterietyp in Abhängigkeit von dem Ladezustand für den bestimmten Batterietyp angibt.Furthermore, the reveals DE 10 2017 221 248 a method for determining a current state of charge value of a battery. A characteristic curve field is provided which indicates an internal resistance for the specific battery type depending on the state of charge for the specific battery type for different predetermined temperature ranges.

Die in der Fahrzeugbatterie gespeicherte oder überschüssige Energie oberhalb der Sicherheitsreserve für den Notfallpuls kann zum Beispiel dazu verwendet werden, die Fahrzeugverbraucher in einem Komfortbetrieb zu betreiben. In dem Komfortbetrieb kann zum Beispiel eine Komfortfunktion, beispielsweise zur Unterhaltung oder Unterstützung eines Insassen des Kraftfahrzeugs, realisiert werden.The energy stored in the vehicle battery or excess energy above the safety reserve for the emergency pulse can be used, for example, to operate the vehicle consumers in comfort mode. In the comfort mode, for example, a comfort function can be implemented, for example to entertain or support an occupant of the motor vehicle.

Um nicht auf den Notfallpuls angewiesen zu sein und zum Beispiel während der Fahrt mit dem Kraftfahrzeug liegenzubleiben, kann es von Vorteil sein, einen Energieinhalt der Fahrzeugbatterie für den Komfortbetrieb zu kennen und ein entsprechendes Betriebsprofil für den Komfortbetrieb der Fahrzeugverbraucher auszuwählen.In order not to have to rely on the emergency pulse and, for example, to remain stranded while driving the motor vehicle, it can be advantageous to know an energy content of the vehicle battery for comfort operation and to select a corresponding operating profile for the comfort operation of the vehicle consumers.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zum Bestimmen eines Betriebsprofils für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern bereitzustellen, um ein Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs zu vermeiden.It is the object of the present invention to provide a possibility for determining an operating profile for a comfortable operation of vehicle consumers in order to avoid the motor vehicle becoming stranded.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die Beschreibung sowie die Figuren offenbart.The task is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed in the dependent claims, the description and the figures.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein verfügbarer Energieinhalt der Fahrzeugbatterie für den Komfortbetrieb aus denselben Batteriekenndaten berechnet werden kann, wie der Energieinhalt für einen Notfallpuls. Aus dem ermittelten Energieinhalt für den Komfortbetrieb kann dann ein Betriebsmodus für die Fahrzeugverbraucher bestimmt werden, um das Nutzen den Notfallpulses zu vermeiden.The invention is based on the knowledge that an available energy content of the vehicle battery for comfort operation can be calculated from the same battery characteristics as the energy content for an emergency pulse. An operating mode for the vehicle consumers can then be determined from the determined energy content for comfort operation in order to avoid using the emergency pulse.

Dementsprechend betrifft die Erfindung gemäß einem Aspekt ein Verfahren zum Bestimmen oder Auswählen eines Betriebsprofils für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern. Durch Betreiben mit dem jeweiligen Betriebsprofil kann zum Beispiel eine Komfortfunktion mit dem jeweiligen Fahrzeugverbraucher im Komfortbetrieb durchgeführt werden. Dazu umfasst das Verfahren die im Folgenden näher beschriebenen Schritte.Accordingly, in one aspect, the invention relates to a method for determining or selecting an operating profile for comfort operation of vehicle consumers. By operating with the respective operating profile, a comfort function can, for example, be carried out with the respective vehicle consumer in comfort mode. The procedure includes the steps described in more detail below.

Zunächst wird ein verfügbarer Energieinhalt einer Fahrzeugbatterie für den Komfortbetrieb bestimmt. Das Bestimmen erfolgt in Abhängigkeit von vorgegebenen Batteriekenndaten, die zumindest umfassen: einen Innenwiderstandswert aus einem gemessenen Rippelstrom, einen Temperaturwert, eine vorgegebene Batteriekennlinie und einen aktuellen Entladestrom der Fahrzeugbatterie. Anschließend wird eine gewünschte Nutzungsdauer des Komfortbetriebs der Fahrzeugverbraucher ermittelt. Danach wird ein Betriebsprofil für den Komfortbetrieb der Fahrzeugverbraucher innerhalb der Nutzungsdauer in Abhängigkeit von dem verfügbaren Energieinhalt und einem vorbestimmten Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher festgelegt.First, the available energy content of a vehicle battery for comfort operation is determined. The determination takes place depending on predetermined battery characteristics, which include at least: an internal resistance value from a measured ripple current, a temperature value, a predetermined battery characteristic curve and a current discharge current of the vehicle battery. A desired duration of use of the vehicle consumers' comfort mode is then determined. An operating profile is then defined for the comfort operation of the vehicle consumers within the period of use depending on the available energy content and a predetermined consumption value of the vehicle consumers.

Anders ausgedrückt, kann eine Leistungsverfügbarkeit, also zum Beispiel ein Ladeinhalt der Fahrzeugbatterie über eine Restfahrzeit des Fahrzeugs, für das Durchführen einer Komfortfunktion berücksichtigt werden. Dadurch kann zum Beispiel eine Einstellbarkeit oder Benutzbarkeit der Fahrzeugverbraucher für den Komfortbetrieb durch Festlegen des Betriebsprofils eingestellt, insbesondere zum Beispiel eingeschränkt, werden.In other words, power availability, for example a charge content of the vehicle battery over the remaining driving time of the vehicle, can be taken into account for carrying out a comfort function. As a result, for example, the adjustability or usability of the vehicle consumers for comfort operation can be set, in particular restricted, for example, by setting the operating profile.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die verfügbare Ladung der Fahrzeugbatterie oberhalb der Sicherheitsreserve, also zum Beispiel des vorgenannten Notfallpulses, optimal für die Nutzungsdauer oder Nutzungszeit gewählt werden kann. Insbesondere kann dadurch vermieden werden, dass während der Nutzungsdauer auf die Sicherheitsreserve zurückgegriffen werden muss und es danach zum Beispiel zu einem Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs kommt.This results in the advantage that the available charge of the vehicle battery above the safety reserve, for example the aforementioned emergency pulse, can be selected optimally for the duration of use or usage time. In particular, it can be avoided that the safety reserve has to be accessed during the period of use and that the motor vehicle then breaks down, for example.

Das Bestimmen eines verfügbaren Energieinhalts oder einer Energiemenge einer Fahrzeugbatterie für eine vorbestimmte Fahrzeugfunktion, wie zum Beispiel den Notfallpuls, in Abhängigkeit von denen im vorliegenden Verfahren genannten Batteriekenndaten, ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt, insbesondere aus der oben genannten DE 10 2020 127 696 A1 . Im Vergleich zum Stand der Technik, in welchem der Energieinhalt für den Notfallpuls bestimmt wird, kann zur Bestimmung des Komfortbetriebs zum Beispiel eine andere Batteriekennlinie oder eine Batteriekennlinie mit einem unterschiedlichen Wertebereich verwendet werden. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass für den Komfortbetrieb andere Anforderungen an eine Stromstärke und an eine einzuhaltende Spannungsgrenze gestellt wird als für einen Notfallpuls.Determining an available energy content or an amount of energy of a vehicle battery for a predetermined vehicle function, such as the emergency pulse, depending on the battery characteristics mentioned in the present method, is known per se from the prior art, in particular from that mentioned above DE 10 2020 127 696 A1 . In comparison to the prior art, in which the energy content for the emergency pulse is determined, a different battery characteristic curve or a battery characteristic curve with a different value range can be used to determine comfort mode, for example. This makes it possible to take into account that different requirements for current strength and voltage limits to be adhered to for comfort operation than for an emergency pulse.

Die Batteriekennlinie zum Beispiel aus Anforderungen und/oder Spezifikationen der Fahrzeugbatterie, insbesondere aus einer Konstruktion der Fahrzeugbatterie für den Komfortbetrieb bestimmt werden. Die Batteriekennlinie kann vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Messungen bestimmt werden und somit eine gute Abschätzung über den aktuellen Energieinhalt liefern. Die Batteriekennlinie kann zum Beispiel in einem Datenspeicher vorliegen oder gespeichert sein. Die Batteriekennlinie kann insbesondere als eine Nachschlagetabelle oder eine Funktion des Energieinhalts in Abhängigkeit von den Batteriekenndaten, insbesondere dem Innenwiderstandswert, bereitgestellt sein. Vorzugsweise kann die Batteriekennlinie in Abhängigkeit eines Herstellers, einer Nennkapazität einer Batterietechnologie und/oder eine Einsatzdauer der Fahrzeugbatterie vorgesehen sein, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.The battery characteristic curve can be determined, for example, from requirements and/or specifications of the vehicle battery, in particular from a design of the vehicle battery for comfort operation. The battery characteristic curve can preferably be determined using one or more measurements and thus provide a good estimate of the current energy content. The battery characteristic curve can, for example, be present or stored in a data memory. The battery characteristic curve can in particular be provided as a lookup table or a function of the energy content depending on the battery characteristics, in particular the internal resistance value. Preferably, the battery characteristic curve can be provided depending on a manufacturer, a nominal capacity of a battery technology and/or a service life of the vehicle battery, as is known from the prior art.

Die Batteriekennlinie kann zum Beispiel eine Strom-Spannungs-Kennlinie oder eine SOC-Kennlinie (SOC: State of Charge; Ladezustand) oder eine Kapazitätskennlinie sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Batteriekennlinie zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Arrhenius-Gleichung und/oder der Peukert-Gleichung bestimmt oder vorgegeben sein.The battery characteristic curve can be, for example, a current-voltage characteristic curve or a SOC characteristic curve (SOC: State of Charge) or a capacity characteristic curve. Alternatively or additionally, the battery characteristic curve can be determined or predetermined, for example, depending on an Arrhenius equation and/or the Peukert equation.

Das Berechnen oder Ermitteln des Innenwiderstandswerts aus dem gemessenen Rippelstrom ist aus dem Stand der Technik, insbesondere der oben genannten DE 103 37 064 A1 bekannt. Dabei geht es darum, dass nur eine höherfrequente Anregung, also ein AC-Teil (AC: alternating current, Wechselstrom) oder Wechselanteil des Batteriestroms und der daraus resultierenden Spannungsantwort bewertet oder berücksichtigt wird, um den Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie zu berechnen. Ein DC-Anteil (DC: direct current; Gleichstrom) oder Gleichanteil wird für die Widerstandsbewertung nicht herangezogen. Der Innenwiderstandswert kann vorliegend ein numerischer Wert des Innenwiderstands der Fahrzeugbatterie sein, der beispielsweise mit der physikalischen Einheit „Ohm“ angegeben werden kann.Calculating or determining the internal resistance value from the measured ripple current is from the prior art, in particular that mentioned above DE 103 37 064 A1 known. The point here is that only a higher-frequency excitation, i.e. an AC part (AC: alternating current, alternating current) or alternating component of the battery current and the resulting voltage response, is evaluated or taken into account in order to calculate the internal resistance of the vehicle battery. A DC component (DC: direct current) or DC component is not used for the resistance evaluation. In this case, the internal resistance value can be a numerical value of the internal resistance of the vehicle battery, which can be specified, for example, with the physical unit “Ohm”.

Um die aufgrund der Elektrochemie einer Fahrzeugbatterie vorliegende Inkonstanz oder Unbeständigkeit des verfügbaren Energieinhalts einfließen zu lassen, wird die Temperatur und der aktuell fließende Entladestrom mit berücksichtigt. Der Temperaturwert kann beispielsweise mittels eines Temperatursensors ermittelt oder gemessen werden. Der aktuelle Entladestrom kann zum Beispiel mittels eines Stromsensors ermittelt oder gemessen werden.In order to take into account the inconsistency or instability of the available energy content due to the electrochemistry of a vehicle battery, the temperature and the currently flowing discharge current are taken into account. The temperature value can be determined or measured, for example, using a temperature sensor. The current discharge current can be determined or measured, for example, using a current sensor.

Mit dem Entladestrom ist vorliegend insbesondere eine Entladestromstärke gemeint. Dessen Wert kann zum Beispiel von einer Anzahl und einem aktuellen Betriebszustand der jeweiligen Fahrzeugverbraucher abhängen. Der Betriebszustand gibt dabei insbesondere einen aktuellen Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher vor, also zum Beispiel ein Leistungs- oder Energiebedarf, den der jeweilige Fahrzeugverbraucher aktuell zum Betrieb benötigt. Der jeweilige Betriebszustand oder Betriebsmodus kann in dem Betriebsprofil vorgegeben oder hinterlegt sein.In the present case, the discharge current means in particular a discharge current intensity. Its value can, for example, depend on the number and current operating status of the respective vehicle consumers. The operating state specifies in particular a current consumption value of the vehicle consumers, for example a power or energy requirement that the respective vehicle consumer currently requires for operation. The respective operating state or operating mode can be specified or stored in the operating profile.

Vorzugsweise kann aus den Batteriekenndaten ein kompensierter Innenwiderstandswert berechnet werden. Dazu kann zum Beispiel der Innenwiderstandswert aus dem Rippelstrom mit jeweiligen den übrigen Batteriekenndaten zugeordneten Korrekturwerten verrechnet werden.Preferably, a compensated internal resistance value can be calculated from the battery characteristics. For this purpose, for example, the internal resistance value from the ripple current can be offset against the respective correction values assigned to the other battery characteristics.

Mit dem verfügbaren Energieinhalt sind vorliegend ein Strom und/oder eine Spannung und/oder eine Leistung der Fahrzeugbatterie gemeint, der oder die tatsächlich aus der Fahrzeugbatterie für die Durchführung des Komfortbetriebs frei zur Verfügung steht und entnommen werden kann, insbesondere innerhalb der Nutzungsdauer. Der Energieinhalt kann somit zum Beispiel die noch verfügbare oder nutzbare elektrische Ladungsmenge pro Zeiteinheit angeben. Der Energieinhalt kann auch als Ladungsinhalt bezeichnet werden. Der Energieinhalt beziehungsweise der Ladungsinhalt können vorzugsweise ein numerischer Wert mit der physikalischen Einheit Amperestunden „Ah“ sein.In the present case, the available energy content means a current and/or a voltage and/or a power of the vehicle battery that is actually freely available and can be taken from the vehicle battery for carrying out comfort operation, in particular within the period of use. The energy content can therefore, for example, indicate the amount of electrical charge that is still available or usable per unit of time. The energy content can also be referred to as the charge content. The energy content or the charge content can preferably be a numerical value with the physical unit ampere hours “Ah”.

Der Energieinhalt kann beispielsweise einer Energiemenge entsprechen oder eine der Energiemenge zugeordneten Größe sein. Die Energiemenge kann zum Beispiel die notwendige oder gewünschte Strommenge pro Zeit angeben. Die Energiemenge kann somit zum Beispiel den Energiebedarf eines der Fahrzeugverbraucher beschreiben, während der Energieinhalt die tatsächlich von der Fahrzeugbatterie zur Verfügung stellbare Energie beschreibt.The energy content can, for example, correspond to an amount of energy or be a quantity assigned to the amount of energy. The amount of energy can, for example, indicate the necessary or desired amount of electricity per time. The amount of energy can therefore, for example, describe the energy requirement of one of the vehicle consumers, while the energy content describes the energy that is actually available from the vehicle battery.

Die Nutzungsdauer kann ein Zeitraum oder Zeitintervall sein, der oder das angibt, wie lange die Fahrzeugverbraucher oder zumindest einer der jeweiligen Fahrzeugverbraucher in dem Komfortbetrieb betrieben werden soll. Die Nutzungsdauer kann zum Beispiel als Schätzwert vorliegen. Dabei kann die Nutzungsdauer zum Beispiel aus einem bekannten Betriebsverhalten der Fahrzeugverbraucher ermittelt oder abgeschätzt werden. Alternativ kann die Nutzungsdauer zum Beispiel einer verbleibenden Fahrzeit entsprechen. Dabei kann die Nutzungsdauer beispielsweise aus Navigationsdaten ermittelt werden.The period of use can be a period or time interval that indicates how long the vehicle consumers or at least one of the respective vehicle consumers should be operated in comfort mode. The useful life can, for example, be available as an estimate. The useful life can be determined or estimated, for example, from the known operating behavior of the vehicle consumers. Alternatively, the duration of use can correspond, for example, to the remaining travel time. The duration of use can be determined, for example, from navigation data.

Mit einem Fahrzeugverbraucher ist vorliegend insbesondere ein elektrischer Verbraucher oder eine elektrisch betriebene Komponente gemeint. Diese kann eine elektrische Last für die Fahrzeugbatterie bilden. Das heißt, der Fahrzeugverbraucher kann für den jeweiligen Betrieb an die Fahrzeugbatterie angeschlossen sein. Die elektrische Energieversorgung erfolgt somit mittels der Fahrzeugbatterie.In the present case, a vehicle consumer means in particular an electrical consumer or an electrically operated component. This can form an electrical load for the vehicle battery. This means that the vehicle consumer can be connected to the vehicle battery for the respective operation. The electrical energy supply is therefore provided by the vehicle battery.

Ein Fahrzeugverbraucher kann zum Beispiel unterschiedliche Funktionen ausführen. Vorliegend wird insbesondere zwischen einer Sicherheitsfunktion und einer Komfortfunktion unterschieden. Ein Fahrzeugverbraucher, der zum Ausführen einer Sicherheitsfunktion ausgebildet ist, kann als sicherheitsrelevanter Verbraucher oder Sicherheitsverbraucher bezeichnet werden. Das heißt, es handelt sich um eine Komponente, die für einen verkehrsregelgerechten oder verkehrszulässigen Betrieb des Kraftfahrzeugs unbedingt notwendig ist. Ein entsprechender Verbraucher kann zum Beispiel eine Bremse oder eine Lenkung oder eine Crashsensorik des Kraftfahrzeugs sein.For example, a vehicle consumer can perform different functions. In the present case, a distinction is made in particular between a safety function and a comfort function. A vehicle consumer that is designed to perform a safety function can be referred to as a safety-relevant consumer or safety consumer. This means that it is a component that is absolutely necessary for the motor vehicle to operate in accordance with traffic regulations or in a traffic-permissible manner. A corresponding consumer can be, for example, a brake or a steering system or a crash sensor system of the motor vehicle.

Zum Durchführen der Sicherheitsfunktion kann der zugeordnete Fahrzeugverbraucher in einem Sicherheitsbetrieb betrieben werden. Der Sicherheitsbetrieb kann zum Beispiel den vorgenannten Notfallpuls umfassen.To carry out the safety function, the assigned vehicle consumer can be operated in a safety mode. The safety operation can include, for example, the aforementioned emergency pulse.

Ein Fahrzeugverbraucher, der ausgebildet ist, eine Komfortfunktion auszuführen, kann als Komfortverbraucher oder nicht-sicherheitsrelevanter Verbraucher bezeichnet werden. Das heißt, es handelt sich um eine Komponente, die insbesondere nur für den Fahrkomfort, also zum Beispiel für eine Unterhaltung und/oder Unterstützung eines Insassen des Fahrzeugs vorgesehen ist. Solche Verbraucher erfüllen somit keine sicherheitsrelevanten Funktionen, wie sie zuvor beschrieben wurden. Ein entsprechender Verbraucher kann zum Beispiel eine Telefonanlage, eine Klimaanlage, ein Radio, ein Infotainmentsystem oder ein sogenannter Parkassistent des Kraftfahrzeugs sein.A vehicle consumer that is trained to perform a convenience function can be referred to as a convenience consumer or a non-safety-related consumer. This means that it is a component that is intended in particular only for driving comfort, for example for entertaining and/or supporting an occupant of the vehicle. Such consumers therefore do not fulfill any safety-relevant functions as described previously. A corresponding consumer can, for example, make a telephone call location, an air conditioning system, a radio, an infotainment system or a so-called parking assistant of the motor vehicle.

Zum Durchführen der Komfortfunktion kann der zugeordnete Fahrzeugverbraucher zum Beispiel in dem eingangs genannten Komfortbetrieb betrieben werden. Dieser unterscheidet sich insbesondere von dem vorgenannten Sicherheitsbetrieb. Zum Beispiel können für den Komfortbetrieb geringere Anforderungen an eine Stromstärke oder eine Lastbeständigkeit oder ein Spannungsniveau vorgegeben sein, als für den Sicherheitsbetrieb.To carry out the comfort function, the assigned vehicle consumer can be operated, for example, in the comfort mode mentioned at the beginning. This differs in particular from the aforementioned security operation. For example, lower requirements for current intensity or load resistance or voltage level can be specified for comfort operation than for safety operation.

Der vorbestimmte Verbrauchswert kann vorliegend als Wert verstanden werden, der den Verbrauch, also zum Beispiel einen Energie- oder Leistungsbedarf, für den jeweiligen Fahrzeugverbraucher vorzugsweise innerhalb der Nutzungsdauer angibt. Der Verbrauchswert kann zum Beispiel als Strom- oder Spannungswert oder Leistungswert vorliegen. Der Verbrauchswert kann zum Beispiel den aktuellen Entladestrom oder einen durchschnittlichen Entladestrom pro Zeit extrapoliert auf die Nutzungsdauer umfassen. Der Verbrauchswert kann zum Beispiel mit einem entsprechenden Sensor, wie zum Beispiel einem Strom- oder Spannungssensor, gemessen oder aus einer vorgegebenen Kennlinie entnommen werden.In the present case, the predetermined consumption value can be understood as a value that indicates the consumption, for example an energy or power requirement, for the respective vehicle consumer, preferably within the period of use. The consumption value can be present, for example, as a current or voltage value or power value. The consumption value can, for example, include the current discharge current or an average discharge current per time extrapolated to the period of use. The consumption value can, for example, be measured with a corresponding sensor, such as a current or voltage sensor, or taken from a predetermined characteristic curve.

Mit dem Betriebsprofil ist ein Kennfeld gemeint, mit dem angegeben ist, welchen Verbrauch der oder die Fahrzeugverbraucher innerhalb der Nutzungsdauer aufweisen dürfen. Dazu kann das Betriebsprofil zum Beispiel einen jeweiligen Betriebswert und/oder eine jeweilige Betriebseinstellung für zumindest einen Fahrzeugverbraucher umfassen. Ein Betriebswert kann zum Beispiel eine maximale Leistung, eine Betriebsdauer oder ein Ein- oder Ausschaltzeitpunkt für den jeweiligen Verbraucher sein. Durch Einstellen oder Umsetzen der jeweiligen Betriebseinstellung kann der jeweilige Fahrzeugverbraucher in den vorgenannten Betriebszustand versetzt werden.The operating profile refers to a map that indicates what consumption the vehicle consumer(s) may have during the period of use. For this purpose, the operating profile can, for example, include a respective operating value and/or a respective operating setting for at least one vehicle consumer. An operating value can be, for example, a maximum power, an operating time or a switch-on or switch-off time for the respective consumer. By setting or implementing the respective operating setting, the respective vehicle consumer can be put into the aforementioned operating state.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments that result in additional advantages.

Gemäß einer Ausführungsform wird das Betriebsprofil in Abhängigkeit von dem verfügbaren Energieinhalt aus einer von mehreren Kategorien ausgewählt. Das heißt, es kann zumindest zwei verschiedene Kategorien von Betriebsprofilen mit zum Beispiel jeweils unterschiedlichen Betriebswerten zueinander gegeben. Je nachdem, wie viel Energie in der Fahrzeugbatterie für den Komfortbetrieb noch zur Verfügung steht, kann eine der Kategorien ausgewählt werden. Je nach Kategorie können sich somit unterschiedliche Einstellungen für den jeweiligen Fahrzeugverbraucher ergeben.According to one embodiment, the operating profile is selected from one of several categories depending on the available energy content. This means that there can be at least two different categories of operating profiles, each with, for example, different operating values from one another. Depending on how much energy is still available in the vehicle battery for comfort operation, one of the categories can be selected. Depending on the category, there may be different settings for the respective vehicle consumer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in diesem Zusammenhang überprüft, ob der verfügbare Energieinhalt einen Minimalgrenzwert eines für den Komfortbetrieb vorgegebenen Maximalenergieinhalts der Fahrzeugbatterie unterschreitet. Nur dann, wenn ein Ergebnis der Prüfung positiv ist, wird ein Betriebsprofil einer ersten Kategorie ausgewählt, gemäß welcher zumindest einer der Fahrzeugverbraucher deaktiviert wird.According to a further embodiment, it is checked in this context whether the available energy content falls below a minimum limit value of a maximum energy content of the vehicle battery specified for comfort operation. Only if a result of the test is positive is an operating profile of a first category selected, according to which at least one of the vehicle consumers is deactivated.

Besonders bevorzugt werden zum Beispiel alle Fahrzeugverbraucher deaktiviert, die für den Komfortbetrieb vorgesehen sind. Somit kann, falls keine oder nur noch geringfügige Energie für den Komfortbetrieb verfügbar ist, der oder die jeweiligen Fahrzeugverbraucher abgeschaltet werden. Bei einem Betriebsprofil der ersten Kategorie ist vorzugsweise somit kein Komfortbetrieb der Fahrzeugverbraucher mehr zulässig. Dazu kann zum Beispiel die Bedienbarkeit der Verbraucher und der Betrieb der Verbraucher abgeschaltet werden.Particularly preferably, for example, all vehicle consumers that are intended for comfort operation are deactivated. This means that if no or only minimal energy is available for comfort mode, the respective vehicle consumer(s) can be switched off. With an operating profile of the first category, comfort mode for vehicle consumers is preferably no longer permitted. For this purpose, for example, the usability of the consumers and the operation of the consumers can be switched off.

Mit dem Maximalenergieinhalt ist vorliegend ein Energieinhalt gemeint, den die Fahrzeugbatterie im vollständig vollgeladenen Zustand für einen Komfortbetrieb maximal zur Verfügung stellen kann. Der Minimalgrenzwert ist insbesondere eine Untergrenze oder eine Verfügbarkeitsgrenze des Maximalenergieinhalts. Der Minimalgrenzwert kann somit zum Beispiel einen Grenzwert angeben, bei dessen Unterschreiten der Notfallpuls zum Betreiben der Sicherheitsverbraucher notwendig ist.In the present case, the maximum energy content means an energy content that the vehicle battery can provide at its maximum for comfort operation when fully charged. The minimum limit is in particular a lower limit or an availability limit of the maximum energy content. The minimum limit value can therefore, for example, indicate a limit value below which the emergency pulse is necessary to operate the safety consumers.

Für die Deaktivierung der Fahrzeugverbraucher kann eine Priorisierung vorgegeben sein. Zum Beispiel kann die Priorisierung nach Verbrauchswerten der Fahrzeugverbraucher erfolgen. Je höher der Verbrauch, desto früher oder eher kann zum Beispiel der jeweilige Fahrzeugverbraucher deaktiviert werden.A prioritization can be specified for deactivating vehicle consumers. For example, prioritization can be based on vehicle consumer consumption values. The higher the consumption, the sooner or sooner the respective vehicle consumer can be deactivated, for example.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird überprüft, ob der verfügbare Energieinhalt in einem vorgegebenen unteren Teilbereich des für den Komfortbetrieb vorgegebenen Maximalenergieinhalts der Fahrzeugbatterie liegt. Nur dann, wenn ein Ergebnis der Überprüfung positiv ist, wird ein Betriebsprofil einer zweiten Kategorie ausgewählt, welche im Vergleich zu zumindest einer dritten Kategorie einen reduzierten Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher umfasst. Im Vergleich zu der dritten Kategorie ist in der zweiten Kategorie der Verbrauch der Fahrzeugverbraucher über die Nutzungsdauer somit reduziert.According to a further embodiment, it is checked whether the available energy content is in a predetermined lower portion of the maximum energy content of the vehicle battery specified for comfort operation. Only if a result of the check is positive is an operating profile of a second category selected, which includes a reduced consumption value of the vehicle consumers compared to at least a third category. Compared to the third category, in the second category the consumption of the vehicle consumers is reduced over the period of use.

Anders ausgedrückt, kann die zweite Kategorie umfassen, dass ein eingeschränkter Betrieb oder eine eingeschränkte Bedienbarkeit der Verbraucher durch eine Bedienperson oder einen Insassen vorgesehen ist. Die Betriebswerte, also zum Beispiel Einstellungen für die Verbraucher, sind somit nur beschränkt einstellbar oder wählbar.In other words, the second category may include limited operation or operability of the consumers by an operator or an occupant. The operating values, for example Settings for consumers can therefore only be set or selected to a limited extent.

Bei einem niedrigen Energieinhalt, also im unteren Teilbereich kann somit zum Beispiel ein besonders strenges Betriebsprofil gewählt werden. So können zum Beispiel Spannungseinbrüche aufgrund von hohen Lasten vermieden werden.If the energy content is low, i.e. in the lower part of the range, a particularly strict operating profile can be selected, for example. For example, voltage drops due to high loads can be avoided.

Im Vergleich dazu kann für das Betriebsprofil zum Beispiel die dritte Kategorie gewählt werden, falls das Ergebnis der Überprüfung negativ ist. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn der verfügbare Energieinhalt größer ist als der untere Teilbereich, also der Energieinhalt zum Beispiel in einem vorgegebenen oberen Teilbereich des Maximalenergieinhalts liegt. In der dritten Kategorie sind entsprechend höhere Verbrauchswerte zugelassen. Vorzugsweise ist ein Verbrauchswert für die Fahrzeugverbraucher in der dritten Kategorie uneingeschränkt. Das heißt, die Betriebswerte oder Einstellungen für den jeweiligen Fahrzeugverbraucher können frei gewählt oder frei eingestellt werden. Es ist ein unbeschränkter Betrieb und eine unbeschränkte Bedienbarkeit der Fahrzeugverbraucher möglich.In comparison, the third category can be selected for the operational profile, for example, if the result of the review is negative. This is the case, for example, if the available energy content is larger than the lower sub-range, i.e. the energy content is, for example, in a predetermined upper sub-range of the maximum energy content. Correspondingly higher consumption values are permitted in the third category. Preferably, a consumption value for vehicle consumers in the third category is unrestricted. This means that the operating values or settings for the respective vehicle consumer can be freely selected or set freely. Unrestricted operation and usability of vehicle consumers is possible.

Die vorgenannten Betriebsprofilkategorien können somit zum Beispiel nach Verbrauchswerten über die Nutzungsdauer unterschieden werden. Für die erste Kategorie kann ein Verbrauchswert von 0 vorgesehen sein. Für die zweite Kategorie kann ein kleinerer Verbrauchswert als für die dritte Kategorie vorgesehen sein.The aforementioned operating profile categories can therefore be differentiated, for example, according to consumption values over the period of use. A consumption value of 0 can be provided for the first category. A lower consumption value can be provided for the second category than for the third category.

Der untere Teilbereich kann zum Beispiel an einem Ende von dem Minimalgrenzwert begrenzt sein. Als eine Obergrenze kann der untere Teilbereich zum Beispiel einen vorgegebenen Maximalgrenzwert umfassen. Der Maximalgrenzwert kann zum Beispiel etwa 50 Prozent des Maximalenergieinhalts, insbesondere etwa 30 Prozent des Maximalenergieinhalts, vorzugsweise etwa 15 Prozent des Maximalenergieinhalts, besonders bevorzugt etwa 10 Prozent des Maximalenergieinhalts betragen.The lower portion can, for example, be limited at one end by the minimum limit value. As an upper limit, the lower subregion can, for example, include a predetermined maximum limit value. The maximum limit value can be, for example, about 50 percent of the maximum energy content, in particular about 30 percent of the maximum energy content, preferably about 15 percent of the maximum energy content, particularly preferably about 10 percent of the maximum energy content.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zum Bestimmen des verfügbaren Energieinhalts für den Komfortbetrieb aus den Batteriekenndaten einerseits ein Gesamtenergieinhalt und andererseits ein Mindestenergieinhalt für einen Notfallpuls ermittelt. Der verfügbare Energieinhalt für den Komfortbetrieb wird dann aus einer Differenz des Gesamtenergieinhalts und des Mindestenergieinhalts bestimmt oder berechnet.According to a further embodiment, in order to determine the available energy content for comfort operation, on the one hand a total energy content and on the other hand a minimum energy content for an emergency pulse are determined from the battery characteristics. The available energy content for comfort operation is then determined or calculated from a difference between the total energy content and the minimum energy content.

Der Gesamtenergieinhalt ist vorliegend als Energieinhalt zu verstehen, den die Fahrzeugbatterie aktuell insgesamt zur Verfügung stellen kann. Der Gesamtenergieinhalt umfasst somit sowohl den Energieinhalt für den Notfallpuls, also den Mindestenergieinhalt, als auch den Energieinhalt für den Komfortbetrieb. Durch diese Art der Berechnung kann insbesondere sichergestellt werden, dass immer der Mindestenergieinhalt, also die Sicherheitsreserve für den Notfallpuls, in der Fahrzeugbatterie vorhanden bleibt.In this case, the total energy content is to be understood as the energy content that the vehicle battery can currently provide overall. The total energy content therefore includes both the energy content for the emergency pulse, i.e. the minimum energy content, and the energy content for comfort mode. This type of calculation can in particular ensure that the minimum energy content, i.e. the safety reserve for the emergency pulse, always remains present in the vehicle battery.

Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.For use cases or application situations that may arise with the method and that are not explicitly described here, it can be provided that an error message and/or a request to enter user feedback and/or a standard setting and/or a predetermined one can be issued according to the method Initial state is set.

Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt auch eine Batterieüberwachungsvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie. Die Batterieüberwachungseinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Verfahren, wie es zuvor beschrieben wurde, durchzuführen oder auszuführen. Die Batterieüberwachungsvorrichtung kann vorzugsweise als Steuereinrichtung oder Recheneinrichtung für das Kraftfahrzeug umgesetzt sein. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel eine Datenverarbeitungseinrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen.According to a further aspect, the invention also relates to a battery monitoring device for a vehicle battery. The battery monitoring device is designed to carry out or carry out a method as described above. The battery monitoring device can preferably be implemented as a control device or computing device for the motor vehicle. The control device can, for example, have a data processing device or a processor device that is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor).

Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z.B. C) bereitgestellt sein.Furthermore, the processor device can have program code that is designed to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code can be provided as binary code or assembler and/or as source code of a programming language (e.g. C).

Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Der Datenspeicher kann z.B. zumindest teilweise als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher (z.B. als eine Flash-Speicher und/oder als SSD - solid state drive) und/oder zumindest teilweise als ein flüchtiger Datenspeicher (z.B. als ein RAM - random access memory) ausgestaltet sein.The program code can be stored in a data memory of the processor device. The data memory can, for example, be designed at least partially as a non-volatile data memory (e.g. as a flash memory and/or as an SSD - solid state drive) and/or at least partially as a volatile data memory (e.g. as a RAM - random access memory). .

Des Weiteren betrifft die Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie und einer Batterieüberwachungsvorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Die Batterie kann beispielsweise eine Starterbatterie und/oder eine Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs sein. Insbesondere kann die Fahrzeugbatterie zumindest einen Bleiakkumulator und/oder einen Lithium-Ionen-Akkumulator umfassen. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.Furthermore, according to a further aspect, the invention also relates to a motor vehicle with a vehicle battery and a battery monitoring device, as described above. The battery can be, for example, a starter battery and/or a traction battery of the motor vehicle. In particular, the vehicle bat tery include at least one lead accumulator and / or a lithium-ion battery. The motor vehicle is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck or as a passenger bus or motorcycle.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieüberwachungsvorrichtung und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieüberwachungsvorrichtung und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the battery monitoring device according to the invention and the motor vehicle according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the battery monitoring device according to the invention and the motor vehicle according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments. The invention therefore also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments have not been described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

• 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugbatterie und einer Batterieüberwachungsvorrichtung zum Vorgeben eines Betriebsprofils für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern; und
• 2 ein schematisches Verfahrensablaufdiagramm für ein Verfahren zum Vorgeben des Betriebsprofils für den Komfortbetrieb der Fahrzeugverbraucher.

Examples of embodiments of the invention are described below. This shows:

• 1 a schematic representation of a motor vehicle with a vehicle battery and a battery monitoring device for specifying an operating profile for comfort operation of vehicle consumers; and
• 2 a schematic process flow diagram for a method for specifying the operating profile for the comfort operation of vehicle consumers.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and which also further develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference numerals designate functionally identical elements.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Fahrzeugbatterie 2 und einer Batterieüberwachungsvorrichtung 3. Mittels der Batterieüberwachungsvorrichtung 3 soll ein Betriebsprofil 8 für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern 4 des Kraftfahrzeugs 1 vorgegeben werden. 1 shows a motor vehicle 1 with a vehicle battery 2 and a battery monitoring device 3. By means of the battery monitoring device 3, an operating profile 8 is to be specified for comfort operation by vehicle consumers 4 of the motor vehicle 1.

In 1 ist das Kraftfahrzeug 1 beispielhaft als Personenkraftwagen ausgebildet. Die Fahrzeugbatterie 2 kann zum Beispiel eine Antriebsbatterie oder Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs 1 sein. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 3 kann zum Beispiel ein Steuergerät mit zumindest einem Mikrocontroller sein. Beispielweise kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 3 als ECU (electronic control unit, elektronische Kontrolleinheit) oder zentraler Bordcomputer des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet sein.In 1 the motor vehicle 1 is designed, for example, as a passenger car. The vehicle battery 2 can be, for example, a drive battery or traction battery of the motor vehicle 1. The battery monitoring device 3 can, for example, be a control device with at least one microcontroller. For example, the battery monitoring device 3 can be designed as an ECU (electronic control unit) or central on-board computer of the motor vehicle 1.

Das Kraftfahrzeug 1 umfasst gemäß 1 beispielhaft drei Fahrzeugverbraucher 4, die in dem Komfortbetrieb betreibbar sind oder betrieben werden können. Die Fahrzeugverbraucher 4 sind vorliegend zum Beispiel eine Radio 4a, eine Klimaanlage 4b und ein Aktualisierungsmodul 4c. Das Aktualisierungsmodul 4c kann zum Beispiel zur Aktualisierung einer Kraftfahrzeugsoftware eingesetzt werden kann.The motor vehicle 1 comprises according to 1 For example, three vehicle consumers 4 that are or can be operated in comfort mode. The vehicle consumers 4 in the present case are, for example, a radio 4a, an air conditioning system 4b and an update module 4c. The update module 4c can be used, for example, to update motor vehicle software.

Zum Betreiben in dem Komfortbetrieb kann den Fahrzeugverbrauchern 4 elektrische Energie aus der Fahrzeugbatterie 2 bereitgestellt werden. Die Fahrzeugverbraucher 4 können hierfür zum Beispiel mittels eines Bordnetzes an die Fahrzeugbatterie 2 angeschlossen sein. Das Bordnetz ist der Übersicht halber in 1 nicht dargestellt.For operation in comfort mode, the vehicle consumers 4 can be provided with electrical energy from the vehicle battery 2. For this purpose, the vehicle consumers 4 can be connected to the vehicle battery 2, for example by means of an on-board electrical system. For clarity, the electrical system is in 1 not shown.

Die in 1 dargestellten Fahrzeugverbraucher 4 können auch als Komfortverbraucher bezeichnet werden. Das heißt, die Fahrzeugverbraucher 4 können für einen Insassen, wie zum Beispiel einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1, eine Komfortfunktion umsetzen. Eine Komfortfunktion kann zum Beispiel eine Unterhaltung oder Unterstützung des Insassen umfassen. Insbesondere ist eine Komfortfunktion als eine nicht sicherheitsrelevante, also für eine im Straßenverkehr verkehrszulässigen Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht notwendige Funktion zu verstehen.In the 1 Vehicle consumers 4 shown can also be referred to as comfort consumers. This means that the vehicle consumers 4 can implement a comfort function for an occupant, such as a driver of the motor vehicle 1. A comfort function can, for example, include entertainment or support for the occupant. In particular, a comfort function is to be understood as a function that is not safety-relevant, i.e. not necessary for the motor vehicle to be used in road traffic.

Somit sind die in 1 dargestellten Komfortverbraucher von sogenannten Sicherheitsverbrauchern zu unterscheiden. Im Gegensatz zu den Komfortverbrauchern können die Sicherheitsverbraucher Fahrzeugverbraucher sein, die eine Sicherheitsfunktion für das Kraftfahrzeug 1 ausführen. Es kann sich um sicherheitsrelevante Verbraucher handeln, die unbedingt notwendig sind, um einen im Straßenverkehr verkehrszulässigen Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 zu ermöglichen. Dazu gehören zum Beispiel eine Bremse und/oder eine Lenkung des Kraftfahrzeugs.So they are in 1 to distinguish the comfort consumers shown from the so-called safety consumers. In contrast to the comfort consumers, the safety consumers can be vehicle consumers who perform a safety function for the motor vehicle 1. These may be safety-relevant consumers that are absolutely necessary to enable the motor vehicle 1 to be operated in a manner that is permitted on the road. These include, for example, a brake and/or steering of the motor vehicle.

Um einen Sicherheitsbetrieb, also einen Betrieb der Fahrzeugverbraucher, die eine Sicherheitsfunktion erfüllen können, durchführen zu können, ist in der Fahrzeugbatterie 2 jederzeit eine Sicherheitsreserve an elektrischer Energie vorzuhalten. Diese Sicherheitsreserve kann ein Energieinhalt der Fahrzeugbatterie 2 sein, der notwendig ist, um einen sogenannten Notfallpuls auszuführen. Mit dem Notfallpuls ist es möglich, das Kraftfahrzeug 1 unter Einhaltung von vorgegebenen Verkehrsregeln sicher zum Anhalten zu bringen. Das heißt, mit der Sicherheitsreserve muss zum Beispiel eine Bremse und Lenkung zum Durchführen eines Anhaltevorgangs, bis zum sicheren Stillstand des Kraftfahrzeugs 1, uneingeschränkt betrieben werden können. Der verfügbare Energieinhalt für den Notfallpuls wird im Folgenden auch als Mindestenergieinhalt bezeichnet.In order to be able to carry out safety operation, i.e. operation of the vehicle consumers that can fulfill a safety function, a safety reserve of electrical energy must be kept in the vehicle battery 2 at all times. This safety reserve can be an energy content of the vehicle battery 2, which is necessary to carry out a so-called emergency pulse. With the emergency pulse it is possible to bring the motor vehicle 1 to a safe stop in compliance with specified traffic rules. This means that with the safety reserve, for example, a brake and steering must be able to be operated without restrictions in order to carry out a stopping process until the motor vehicle 1 comes to a safe standstill. The available energy content for the emergency pulse is also referred to below as the minimum energy content.

Diese Sicherheitsreserve darf für den Komfortbetrieb der Fahrzeugverbraucher 4 insbesondere nicht verwendet werden. Zum Betreiben der Komfortverbraucher 4 kann stattdessen ein verfügbarer Energieinhalt für den Komfortbetrieb in der Fahrzeugbatterie 2 vorgehalten sein. Dieser verfügbare Energieinhalt 6 wird im Folgenden auch als Komfortenergie bezeichnet.In particular, this safety reserve may not be used for the comfort operation of the vehicle consumers 4. To operate the comfort consumers 4, available energy content for comfort operation can instead be kept in the vehicle battery 2. This available energy content 6 is also referred to below as comfort energy.

Mit einem Energieinhalt ist vorliegend insbesondere ein Ladungsinhalt oder eine Ladungsmenge der Fahrzeugbatterie 2 gemeint, der für den jeweiligen Betrieb (Sicherheitsbetrieb oder Komfortbetrieb) von der Fahrzeugbatterie 2 tatsächlich zur Verfügung gestellt oder abgegriffen werden kann.In the present case, energy content means, in particular, a charge content or a charge quantity of the vehicle battery 2, which can actually be made available or tapped from the vehicle battery 2 for the respective operation (safety operation or comfort operation).

Der Energieinhalt 6 für den Komfortbetrieb und der Energieinhalt für den Sicherheitsbetrieb können gemeinsam einen Gesamtenergieinhalt der Fahrzeugbatterie 2 bilden. Damit ist die gesamte elektrische Energie gemeint, die in der Fahrzeugbatterie 2 gespeichert und abrufbar ist.The energy content 6 for comfort operation and the energy content for safety operation can together form a total energy content of the vehicle battery 2. This refers to the entire electrical energy that is stored and accessible in the vehicle battery 2.

Um zu vermeiden, dass es während einer Nutzungsdauer 7 des Komfortbetriebs, also zum Beispiel während einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug 1, zu einem Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs 1 kommt, wird die Batterieüberwachungsvorrichtung 3 nun zum Überwachen des Energieinhalts der Fahrzeugbatterie 2 eingesetzt. Zudem kann mit der Batterieüberwachungsvorrichtung 3 für die Nutzungsdauer 7 ein passendes Betriebsprofil 8 für die Fahrzeugverbraucher 4 in dem Komfortbetrieb ausgewählt werden.In order to prevent the motor vehicle 1 from breaking down during a period of use 7 of the comfort mode, for example while driving the motor vehicle 1, the battery monitoring device 3 is now used to monitor the energy content of the vehicle battery 2. In addition, the battery monitoring device 3 can be used to select a suitable operating profile 8 for the vehicle consumers 4 in comfort mode for the period of use 7.

2 zeigt dazu in schematischer Darstellung ein Verfahrensablaufdiagramm mit einzelnen Verfahrensschritten, die das Festlegen oder Vorgeben des Betriebsprofils 8 beispielhaft beschreiben. 2 shows a schematic representation of a process flow diagram with individual process steps that describe the setting or specification of the operating profile 8 by way of example.

Das Verfahren wird mit einem Schritt S1 gestartet. In dem Schritt S1 wird der verfügbare Energieinhalt 6 der Fahrzeugbatterie 2 für den Komfortbetrieb in Abhängigkeit von vorgegebenen Batteriekenndaten 5 bestimmt oder ermittelt. Die Batteriekenndaten 5 umfassen zumindest einen Innenwiderstandswert Ri, der aus einem sogenannten Rippelstrom der Fahrzeugbatterie 2 ermittelt wird. Des Weiteren umfassen die Batteriekenndaten 5 vorliegend einen Temperaturwert 5a, eine vorgegebene Batteriekennlinie 5b und einen aktuellen Entladestrom I der Fahrzeugbatterie 2.The method is started with a step S1. In step S1, the available energy content 6 of the vehicle battery 2 for comfort operation is determined or determined as a function of predetermined battery characteristics 5. The battery characteristics 5 include at least one internal resistance value Ri, which is determined from a so-called ripple current of the vehicle battery 2. Furthermore, the battery characteristics 5 in the present case include a temperature value 5a, a predetermined battery characteristic curve 5b and a current discharge current I of the vehicle battery 2.

Das Verwenden der beschriebenen Batteriekenndaten 5 zum Berechnen eines Energieinhalts für den Notfallpuls ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Die genannten Batteriekenndaten 5 können aber auch dazu eingesetzt werden, den Gesamtenergieinhalt und den verfügbaren Energieinhalt 6 für den Komfortbetrieb zu ermitteln. Dabei kann der Energieinhalt 6 zum Beispiel aus einer Differenz des Gesamtenergieinhalts und des Mindestenergieinhalts für den Notfallpuls berechnet werden. Wie die Berechnung konkret erfolgen kann, ist später noch näher beschrieben. Using the described battery characteristics 5 to calculate an energy content for the emergency pulse is known per se from the prior art. The battery characteristics 5 mentioned can also be used to determine the total energy content and the available energy content 6 for comfort operation. The energy content 6 can be calculated, for example, from a difference between the total energy content and the minimum energy content for the emergency pulse. How the calculation can be carried out will be described in more detail later.

Nachdem der Energieinhalt 6 für den Komfortbetrieb bekannt ist, kann das Verfahren in einem Schritt S2 fortgesetzt werden. In dem Schritt S2 wird eine gewünschte Nutzungsdauer des Komfortbetriebs der Fahrzeugverbraucher 4 ermittelt. Die Nutzungsdauer kann sich zum Beispiel aus einer verbleibenden Fahrzeit des Kraftfahrzeugs berechnen. Die Fahrzeit kann zum Beispiel ein Schätzwert sein, der in Abhängigkeit von bekannten Fahrstrecken, die mit dem Kraftfahrzeug 1 abgefahren werden, abgeschätzt werden kann. Alternativ kann die Fahrzeit zum Beispiel aus Navigationsdaten eines Navigationsgeräts bekannt sein.After the energy content 6 for comfort mode is known, the method can be continued in a step S2. In step S2, a desired duration of use of the comfort mode of the vehicle consumers 4 is determined. The period of use can be calculated, for example, from the remaining driving time of the motor vehicle. The travel time can, for example, be an estimated value that can be estimated depending on known routes that are traveled with the motor vehicle 1. Alternatively, the travel time can be known, for example, from navigation data from a navigation device.

Anschließend wird das Verfahren in einem Schritt S3 fortgesetzt. In dem Schritt S3 wird das Betriebsprofils 8 für den Komfortbetrieb der Fahrzeugverbraucher 4 innerhalb der Nutzungsdauer 6 in Abhängigkeit von dem verfügbaren Energieinhalt 6 und einem vorbestimmten Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher 4 festgelegt. Dazu kann eine von mehreren Kategorien für das Betriebsprofil 8 ausgewählt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Auswahl zum Beispiel aus drei verschiedenen Kategorien erfolgen.The method is then continued in a step S3. In step S3, the operating profile 8 for the comfort operation of the vehicle consumers 4 is determined within the period of use 6 depending on the available energy content 6 and a predetermined consumption value of the vehicle consumers 4. To do this, one of several categories can be selected for the operating profile 8. In the present exemplary embodiment, the selection can be made, for example, from three different categories.

Für jede Kategorie können unterschiedliche Betriebswerte oder Betriebseinstellungen für die Fahrzeugverbraucher vorgesehen sein. Das heißt, durch Auswahl der jeweiligen Betriebsprofilkategorie kann der jeweilige Fahrzeugverbraucher 4 mit jeweils der Kategorie zugeordneten Betriebswerten beaufschlagt werden. Ein Betriebswert kann zum Beispiel eine Leistung oder eine Betriebsdauer und/oder ein Ein- oder Ausschaltzeitpunkt des jeweiligen Fahrzeugverbrauchers 4 sein. Dadurch kann mit der ausgewählten Kategorie zum Beispiel vorgegeben sein, wie lange oder wie oft oder mit welcher Leistung der jeweilige Fahrzeugverbraucher über die verbleibende Nutzungsdauer in dem Komfortbetrieb noch betrieben werden kann. Somit kann ein maximaler Verbrauch, welcher einen Energie- oder Leistungsbedarf des jeweiligen Fahrzeugverbrauchers 4 angibt, vorgegeben werden.Different operating values or operating settings for the vehicle consumers can be provided for each category. This means that by selecting the respective operating profile category, the respective vehicle consumer 4 can be provided with operating values assigned to the category. An operating value can, for example, be a performance or an operating time and/or a switch-on or switch-off time of the respective vehicle consumer 4. As a result, the selected category can, for example, specify how long or how often or with what power the respective vehicle consumer can still be operated in comfort mode over the remaining period of use. A maximum consumption, which indicates an energy or power requirement of the respective vehicle consumer 4, can thus be specified.

Um die passende Kategorie auszuwählen, wird auch der jeweilige Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher 4 innerhalb der Nutzungsdauer 7 berücksichtigt. Das heißt, es kann überprüft oder abgeschätzt werden, wie hoch der Verbrauch der Fahrzeugverbraucher 4 ist oder innerhalb der Nutzungsdauer 7 voraussichtlich sein wird, wenn das entsprechende Betriebsprofil 8 ausgewählt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Energieinhalt 6 für den Komfortbetrieb ausreicht, um den Bedarf an elektrischer Energie der Fahrzeugverbraucher 4 für den Komfortbetrieb für die verbleibende Nutzungsdauer 7 zu decken.In order to select the appropriate category, the respective consumption value of the vehicle consumers 4 within the period of use 7 is also taken into account. This means that it can be checked or estimated how high the consumption of the vehicle consumers 4 is or is likely to be within the service life 7 if the corresponding operating profile 8 is selected. This can ensure that the energy content 6 for comfort operation is sufficient to cover the electrical energy requirements of the vehicle consumers 4 for comfort operation for the remaining service life 7.

In dem Schritt S3 kann zur Auswahl der Kategorie des Betriebsprofils 8 zum Beispiel überprüft werden, ob der ermittelte Energieinhalt 6 in einem unteren Teilbereich eines für den Komfortbetrieb vorgegebenen Maximalenergieinhalts der Fahrzeugbatterie 2 liegt oder einen Minimalgrenzwert des Maximalenergieinhalts unterschreitet. Der Maximalenergieinhalt ist eine maximale Energie, die die Fahrzeugbatterie 2 beinhalten oder aufweisen kann. Der Minimalgrenzwert kann eine Untergrenze sein, die den Übergang von dem Komfortbetrieb zu der Sicherheitsreserve, also den Mindestenergieinhalt, angibt. Der untere Teilbereich kann ein Bereich des Maximalenergieinhalts sein, der von dem Minimalgrenzwert bis zu einem vorgegebenen Maximalgrenzwert, also zum Beispiel bis 20 Prozent des Maximalenergieinhalts, einschließt.In step S3, to select the category of the operating profile 8, it can be checked, for example, whether the determined energy content 6 is in a lower sub-range of a maximum energy content of the vehicle battery 2 specified for comfort operation or falls below a minimum limit of the maximum energy content. The maximum energy content is a maximum energy that the vehicle battery 2 can contain or have. The minimum limit value can be a lower limit that indicates the transition from comfort mode to the safety reserve, i.e. the minimum energy content. The lower sub-range can be a range of the maximum energy content, which includes from the minimum limit value to a predetermined maximum limit value, for example up to 20 percent of the maximum energy content.

Wenn der Energieinhalt 6 den Minimalgrenzwert unterschreitet, wird das Verfahren gemäß 2 in einem Schritt S4a fortgesetzt. In dem Schritt S4a wird das Betriebsprofil 8 einer ersten Kategorie ausgewählt. Gemäß der ersten Kategorie wird zumindest einer der Fahrzeugverbraucher 4, vorzugsweise alle Fahrzeugverbraucher 4, für den Komfortbetrieb deaktiviert. Dazu werden die der ersten Kategorie zugeordneten Betriebseinstellungen an die Fahrzeugverbraucher 4 übertragen.If the energy content 6 falls below the minimum limit value, the procedure is carried out according to 2 continued in a step S4a. In step S4a, the operating profile 8 of a first category is selected. According to the first category, at least one of the vehicle consumers 4, preferably all vehicle consumers 4, is deactivated for comfort mode. For this purpose, the operating settings assigned to the first category are transmitted to the vehicle consumers 4.

Liegt der Energieinhalt 6 hingegen innerhalb des vorgegebenen unteren Teilbereichs, wird das Verfahren in einem Schritt S4b fortgesetzt. In dem Schritt S4b wird das Betriebsprofil einer zweiten Kategorie ausgewählt. Das Betriebsprofil gemäß der zweiten Kategorie weist im Vergleich zu zumindest einer dritten Kategorie einen reduzierten Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher 4 in dem Komfortbetrieb auf. Das heißt, die Fahrzeugverbraucher können mit niedrigen Verbrauchswerten, also zum Beispiel mit geringen Betriebseinstellungen, innerhalb der Nutzungsdauer 6 weiterhin bedient oder betrieben werden. Die Betriebswerte, also zum Beispiel mögliche Betriebseinstellungen für die Komfortverbraucher, können somit zum Beispiel eingeschränkt werden. Das heißt, es können bestimmte Betriebswerte deaktiviert oder reduziert werden. So kann zum Beispiel die maximale Leistung oder die maximale Anzahl an Einschaltvorgängen oder die Einschaltdauer reduziert werden. Dazu werden die der zweiten Kategorie zugeordneten Betriebseinstellungen an die Fahrzeugverbraucher 4 übertragen.If, however, the energy content 6 is within the predetermined lower subrange, the method is continued in a step S4b. In step S4b, the operating profile of a second category is selected. The operating profile according to the second category has a reduced consumption value of the vehicle consumers 4 in comfort mode compared to at least a third category. This means that the vehicle consumers can continue to be served or operated with low consumption values, for example with low operating settings, within the service life 6. The operating values, for example possible operating settings for the comfort consumers, can thus be restricted, for example. This means that certain operating values can be deactivated or reduced. For example, the maximum power or the maximum number of switch-on processes or the switch-on time can be reduced. For this purpose, the operating settings assigned to the second category are transmitted to the vehicle consumers 4.

Liegt der Energieinhalt 6 hingegen in einem übrigen Teil des Maximalenergieinhalts, also zum Beispiel in einem oberen Teilbereich, wird das Verfahren in einem Schritt S4c fortgesetzt. In dem Schritt S4c wird das Betriebsprofil mit der dritten Kategorie ausgewählt. In der dritten Kategorie kann zum Beispiel ein uneingeschränkter Betrieb der Fahrzeugverbraucher 4 in dem Komfortbetrieb freigeschaltet sein. Dazu werden die der dritten Kategorie zugeordneten Betriebseinstellungen an die Fahrzeugverbraucher 4 übertragen.If, on the other hand, the energy content 6 is in a remaining part of the maximum energy content, for example in an upper sub-range, the method is continued in a step S4c. In step S4c, the operating profile with the third category is selected. In the third category, for example, unrestricted operation of the vehicle consumers 4 in comfort mode can be enabled. For this purpose, the operating settings assigned to the third category are transmitted to the vehicle consumers 4.

Dadurch können die Fahrzeugverbraucher 4 für die verbleibende Nutzungsdauer effektiv weiter betrieben werden. Es kann zum Beispiel ein gleichmäßiger Betrieb der Fahrzeugverbraucher 4 innerhalb der Nutzungsdauer 7 sichergestellt werden.This allows the vehicle consumers 4 to continue to be operated effectively for the remaining period of use. For example, consistent operation of the vehicle consumers 4 within the service life 7 can be ensured.

Im Folgenden ist nun noch einmal zusammengefasst, wie der verfügbare Energieinhalt 6 für den Komfortbetrieb bestimmt oder berechnet werden kann.The following summarizes once again how the available energy content 6 can be determined or calculated for comfort operation.

Der Mindestenergieinhalt für den Notfallpuls ergibt sich zum Beispiel aus Anforderungen an ein mindestens einzuhaltendes Spannungsniveau, also zum Beispiel eine Mindestspannung, die mit der Fahrzeugbatterie 2 zum Durchführen der Sicherheitsfunktion bereitgestellt werden muss. Aus dem Spannungsniveau, also dem zugeordneten Spannungswert, ergibt sich ein Grenzwiderstand, also ein Grenzwert für den Innenwiderstand Ri der Fahrzeugbatterie 2, der nicht überschritten werden darf. Dieser Grenzwiderstand kann als kritischer Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie 2 definiert werden.The minimum energy content for the emergency pulse results, for example, from requirements for a minimum voltage level to be maintained, for example a minimum voltage that must be provided by the vehicle battery 2 in order to carry out the safety function. The voltage level, i.e. the assigned voltage value, results in a limit resistance, i.e. a limit value for the internal resistance Ri of the vehicle battery 2, which must not be exceeded. This limit resistance can be defined as the critical internal resistance of the vehicle battery 2.

Zur Bestimmung dieses Grenzwiderstands kann zum Beispiel eine an sich bekannte Methode zur Bewertung der im Bordnetz auftretenden Bordnetzstörungen, einem sogenannten Stromrippel oder Rippelstrom bestimmt. Aus dem Innenwiderstandswert kann die erwartete Reaktion des Bordnetzes und insbesondere der Fahrzeugbatterie 2 auf einen Stromimpuls und eine Dauerbelastung, der sich zum Beispiel durch den Notfallpuls ergibt, präzediert werden. Die Reaktion kann zum Beispiel eine Veränderung, insbesondere eine Schwankung, der Bordnetzspannung beziehungsweise der Spannung der Fahrzeugbatterie 2 betreffen. Erreicht diese Spannung eine kritische Untergrenze zum Beispiel als Delta zu einer notwendigen Mindestspannung zum Betrieb der sicherheitsrelevanten Verbraucher, welche den Betrieb der sicherheitsrelevanten Verbraucher im Kraftfahrzeug 1 gefährdet, so wird der der Spannung zugeordnete Innenwiderstandswert als der kritische Grenzwiderstand definiert. Vorzugsweise können zusätzlich aus anderen Anwendungen, also zum Beispiel in anderen Arbeitspunkten des Bordnetzes, weitere kritische Innenwiderstandswerte bekannt sein. Solche weiteren kritischen Innenwiderstandswerte können sich zum Beispiel bei einem redundanten Betrieb mit permanenten negativen Energiebilanzen oder im Abstellfall mit stark abweichenden Entladeströmen ergeben. Ein systemischer kritischer Innenwiderstand lässt sich dann zum Beispiel aus dem Minimum der Widerstände ermitteln.To determine this limit resistance, for example, a method known per se for evaluating the electrical system disturbances occurring in the vehicle electrical system, a so-called current ripple or ripple current, can be determined. The expected reaction of the vehicle electrical system and in particular of the vehicle battery 2 can be determined from the internal resistance value a current pulse and a continuous load, which results, for example, from the emergency pulse, can be precessed. The reaction can, for example, relate to a change, in particular a fluctuation, in the vehicle electrical system voltage or the voltage of the vehicle battery 2. If this voltage reaches a critical lower limit, for example as a delta to a necessary minimum voltage for the operation of the safety-relevant consumers, which endangers the operation of the safety-relevant consumers in the motor vehicle 1, the internal resistance value assigned to the voltage is defined as the critical limit resistance. Preferably, additional critical internal resistance values can also be known from other applications, for example in other operating points of the vehicle electrical system. Such other critical internal resistance values can arise, for example, in redundant operation with permanent negative energy balances or in the event of a shutdown with significantly different discharge currents. A systemic critical internal resistance can then be determined, for example, from the minimum of the resistances.

Aus dem aktuell ermittelten Innenwiderstand und den Grenzwiderstand werden Ladungsinhalte oder Energieinhalte (Gesamtenergieinhalt und Mindestenergieinhalt) berechnet, deren Differenz die verbleibende Nutzbarkeit, also die Komfortenergie des Speichers widerspiegelt.Charge contents or energy contents (total energy content and minimum energy content) are calculated from the currently determined internal resistance and the limit resistance, the difference between which reflects the remaining usability, i.e. the comfort energy of the storage device.

Da der Energieinhalt einer Fahrzeugbatterie 2 in der Regel eine variable Größe ist, kann zusätzlich der Temperaturwert und die Batteriekennlinie, durch die zum Beispiel ein Ladezustand oder eine Kapazität der Fahrzeugbatterie 2 vorgegeben sein kann, berücksichtigt werden. Zudem kann noch der aktuelle Entladestrom der Fahrzeugbatterie 2, also die Stromstärke, die von den angeschlossenen Fahrzeugverbrauchern 4 aktuell zum Betrieb benötigt wird, berücksichtigt werden.Since the energy content of a vehicle battery 2 is usually a variable quantity, the temperature value and the battery characteristic curve, through which, for example, a state of charge or a capacity of the vehicle battery 2 can be specified, can also be taken into account. In addition, the current discharge current of the vehicle battery 2, i.e. the current that is currently required for operation by the connected vehicle consumers 4, can also be taken into account.

Zum Beispiel kann aus den Batteriekenndaten 5 ein kompensierter Innenwiderstandswert bestimmt werden. Der kompensierte Innenwiderstandswert kann sich zum Beispiel aus dem jeweils gemessenen Innenwiderstandswert Ri aus dem Rippelstrom, einem dem Temperaturwert 5a zugeordneten Temperaturkorrekturwert, einem Ladezustand zugeordneten Ladezustandskorrekturwert und einem dem aktuellen Entladestrom I zugeordneten Stromkorrekturwert berechnet werden. Der Ladezustandskorrekturwert kann zum Beispiel aus der Batteriekennlinie entnommen werden. Die Korrekturwerte können Widerstandswerte sein und in der Einheit „Ohm“ angegeben sein.For example, a compensated internal resistance value can be determined from the battery characteristics 5. The compensated internal resistance value can be calculated, for example, from the respectively measured internal resistance value Ri from the ripple current, a temperature correction value assigned to the temperature value 5a, a charge state correction value assigned to a state of charge and a current correction value assigned to the current discharge current I. The state of charge correction value can be taken, for example, from the battery characteristic curve. The correction values can be resistance values and specified in the unit “Ohm”.

Danach können zu dem kompensierten Innenwiderstandswert für den Gesamtenergieinhalt und den Mindestenergieinhalt nach einer vorgegebenen Zuordnungsvorschrift ein jeweiliger Energieinhalt oder Ladungsinhalt bestimmt werden. Gemäß der Zuordnungsvorschrift kann die Zuordnung zum Beispiel unter Verwendung einer Zuordnungstabelle oder Nachschlagetabelle erfolgen. Die Differenz der resultierenden Energieinhalte, also des Gesamtenergieinhalts und des Mindestenergieinhalts, kann die verbleibende Nutzbarkeit der Fahrzeugbatterie 2 widerspiegeln.A respective energy content or charge content can then be determined for the compensated internal resistance value for the total energy content and the minimum energy content according to a predetermined allocation rule. According to the mapping rule, the mapping can be done, for example, using a mapping table or lookup table. The difference between the resulting energy contents, i.e. the total energy content and the minimum energy content, can reflect the remaining usability of the vehicle battery 2.

Die technische Umsetzung kann zum Beispiel wie folgt realisiert sein. Für den Grenzwiderstand kann unter Kompensation der aktuellen Temperatur zur Raumtemperatur und der Berücksichtigung einer Nennkapazität der Fahrzeugbatterie 2 ein widerstandsbasierter Ladezustandskorrekturwert berechnet, der dem Innenwiderstand zugehörig ist.The technical implementation can be realized, for example, as follows. For the limit resistance, a resistance-based state of charge correction value, which is associated with the internal resistance, can be calculated by compensating the current temperature to the room temperature and taking into account a nominal capacity of the vehicle battery 2.

Aus dem Ladezustandskorrekturwert kann nun unter Kenntnis der Nennkapazität des Speichers und einer von einer Batteriesensorik übermittelten prozentualen Kapazitätsnutzbarkeit den Mindestenergieinhalt des Grenzwiderstands ermitteln werden, der mindestens zur Versorgung der sicherheitskritischen Verbraucher erforderlich ist.From the state of charge correction value, the minimum energy content of the limit resistance, which is at least required to supply the safety-critical consumers, can now be determined with knowledge of the nominal capacity of the memory and a percentage capacity usability transmitted by a battery sensor system.

Parallel dazu kann aus dem von der Batteriesensorik gemessenen aktuellen Innenwiderstand der aktuelle widerstandsbasierte Ladezustand (SoC) und daraus in der Folge der aktuelle widerstandsbasierte Energieinhalt ermittelt werden. Die Differenz der beiden widerstandsbasierten Energieinhalte (Aktuell - Grenz) ergibt somit den Energieinhalt 6, der noch für eine Nutzung des Speichers in der aktuellen Abstellphase zu Verfügung steht.In parallel, the current resistance-based state of charge (SoC) and subsequently the current resistance-based energy content can be determined from the current internal resistance measured by the battery sensors. The difference between the two resistance-based energy contents (current - limit) results in the energy content 6, which is still available for use of the storage in the current shutdown phase.

Alternativ dazu kann der Energieinhalt 6 für den Komfortbetrieb zum Beispiel direkt aus den Batteriekenndaten 5 berechnet werden, wobei zum Beispiel eine andere Batteriekennlinie als für die Bestimmung des Mindestenergieinhalts herangezogen wird.Alternatively, the energy content 6 for comfort operation can be calculated, for example, directly from the battery characteristics 5, for example using a different battery characteristic curve than for determining the minimum energy content.

Insgesamt zeigen die vorliegenden Ausführungsbeispiele, wie ein Ladungsinhalt einer Batterie oberhalb einer Sicherheitsreserve prädiziert und daraus ein Betriebsprofil für Fahrzeugverbraucher 4 im Komfortbetrieb bestimmt werden kann.Overall, the present exemplary embodiments show how a charge content of a battery above a safety reserve can be predicted and an operating profile for vehicle consumers 4 in comfort mode can be determined from this.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102020127696 A1 [0006, 0018]DE 102020127696 A1 [0006, 0018]
• DE 1010337064 A1 [0007]DE 1010337064 A1 [0007]
• DE 102017221248 [0008]DE 102017221248 [0008]
• DE 10337064 A1 [0021]DE 10337064 A1 [0021]

Claims (7)

Verfahren zur Bestimmung eines Betriebsprofils (8) für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern (4), gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Bestimmen eines verfügbaren Energieinhalts (6) einer Fahrzeugbatterie (2) für den Komfortbetrieb in Abhängigkeit von vorgegebenen Batteriekenndaten (5) zumindest umfassend: einen Innenwiderstandswert (Ri) aus einem gemessenen Rippelstrom, einen Temperaturwert (5a), eine vorgegebene Batteriekennlinie (5a) und einem aktuellen Entladestrom (I) der Fahrzeugbatterie (2), - Ermitteln einer gewünschten Nutzungsdauer (7) des Komfortbetriebs der Fahrzeugverbraucher (4), - Festlegen des Betriebsprofils (8) für den Komfortbetrieb der Fahrzeugverbraucher (4) innerhalb der Nutzungsdauer (6) in Abhängigkeit von dem verfügbaren Energieinhalt (6) und einem vorbestimmten Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher (4).Method for determining an operating profile (8) for comfort operation of vehicle consumers (4), characterized by the following steps: - determining an available energy content (6) of a vehicle battery (2) for comfort operation depending on predetermined battery characteristics (5), at least comprising: one Internal resistance value (Ri) from a measured ripple current, a temperature value (5a), a predetermined battery characteristic curve (5a) and a current discharge current (I) of the vehicle battery (2), - determining a desired period of use (7) of the comfort mode of the vehicle consumers (4), - Determining the operating profile (8) for the comfort operation of the vehicle consumers (4) within the service life (6) depending on the available energy content (6) and a predetermined consumption value of the vehicle consumers (4). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betriebsprofil (8) in Abhängigkeit von dem verfügbaren Energieinhalt (6) aus einer von mehreren Kategorien ausgewählt wird.Procedure according to Claim 1 , wherein the operating profile (8) is selected from one of several categories depending on the available energy content (6). Verfahren nach Anspruch 2, wobei überprüft wird, ob der verfügbare Energieinhalt (6) einen Minimalgrenzwert eines für den Komfortbetrieb vorgegebenen Maximalenergieinhalts der Fahrzeugbatterie (2) unterschreitet, und nur dann, wenn ein Ergebnis der Überprüfung positiv ist, ein Betriebsprofil (8) einer ersten Kategorie ausgewählt wird, gemäß welcher zumindest einer der Fahrzeugverbraucher (4) deaktiviert wird.Procedure according to Claim 2 , wherein it is checked whether the available energy content (6) falls below a minimum limit value of a maximum energy content of the vehicle battery (2) specified for comfort mode, and only if a result of the check is positive is an operating profile (8) of a first category selected, according to which at least one of the vehicle consumers (4) is deactivated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, wobei überprüft wird, ob der verfügbare Energieinhalt (6) in einem vorgegebenen unteren Teilbereich eines für den Komfortbetrieb vorgegebenen Maximalenergieinhalts der Fahrzeugbatterie (2) liegt, und nur dann, wenn ein Ergebnis der Überprüfung positiv ist, ein Betriebsprofil (8) einer zweiten Kategorie ausgewählt wird, welche im Vergleich zu zumindest einer dritten Kategorien einen reduzierten Verbrauchswert der Fahrzeugverbraucher (4) umfasst.Method according to one of the preceding Claims 2 until 3 , wherein it is checked whether the available energy content (6) is in a predetermined lower sub-range of a maximum energy content of the vehicle battery (2) specified for comfort operation, and only if a result of the check is positive, an operating profile (8) of a second category is selected, which includes a reduced consumption value of the vehicle consumers (4) compared to at least a third category. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Bestimmen des verfügbaren Energieinhalts (6) für den Komfortbetrieb aus den Batteriekenndaten (5) einerseits ein Gesamtenergieinhalt der Fahrzeugbatterie (2) und andererseits ein Mindestenergieinhalt für einen Notfallpuls ermittelt wird, und der verfügbare Energieinhalt (6) aus einer Differenz des Gesamtenergieinhalts und des Mindestenergieinhalts bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in order to determine the available energy content (6) for comfort operation, on the one hand a total energy content of the vehicle battery (2) and on the other hand a minimum energy content for an emergency pulse are determined from the battery characteristics (5), and the available energy content (6) is determined from a difference between the total energy content and the minimum energy content. Batterieüberwachungsvorrichtung (3) für eine Fahrzeugbatterie (2), die dazu ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Battery monitoring device (3) for a vehicle battery (2), which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims. Kraftfahrzeug (1) mit einer Fahrzeugbatterie (2) und einer Batterieüberwachungsvorrichtung (3) nach Anspruch 6.Motor vehicle (1) with a vehicle battery (2) and a battery monitoring device (3). Claim 6 .

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