DE10209136A1

DE10209136A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung einer Fremdenergieversorgung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10209136A1
Application number: DE10209136A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Schoch; Juergen Schoettle; Clemens Schmucker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung einer Fremdenergieversorgung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fremdstartes eines Kraftfahrzeugs, mit Mitteln zur Bereitstellung eines den Innenwiderstand einer Batterie des Fahrzeugs darstellenden ersten Signals während eines Startvorgangs und während eines sich hieran gegebenenfalls anschließenden Betriebes des Fahrzeugs sowie zur Auswertung des ersten Signals zum Zwecke der Erkennung einer Fremdenergieversorgung des Fahrzeugs und/oder Mitteln zur Bereitstellung eines die Motordrehzahl während des Startvorgangs darstellenden zweiten Signals sowie zur Auswertung des zweiten Signals zum Zwecke der Erkennung einer Fremdenergieversorgung des Fahrzeugs, sowie ein entsprechendes Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung einer Fremdenergieversorgung eines Fahrzeuges, insbesondere einer Fremdstarterkennung, nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 4.

Stand der Technik

In Fahrzeugen werden zunehmend sicherheitsrelevante Funktionen ausschließlich elektrisch betrieben. Als Beispiel sei die elektrische Bremse genannt. Um sicherzustellen, dass die Funktionsfähigkeit derartiger Komponenten bzw. Systeme ständig gewährleistet ist, müssen diese ununterbrochen mit elektrischer Energie versorgt werden. Es ist bekannt, hierzu in einem Fahrzeug zwei Energiequellen, nämlich eine Batterie und einen Generator, vorzusehen.

Da die Lebensdauer einer konventionellen Blei-Säure- Batterie im Regelfall geringer ist als die Lebensdauer des Fahrzeugs, kommt es regelmäßig vor, dass nur noch eine der beiden genannten Energiequellen funktionstüchtig ist. In den meisten Fällen wird dabei der Generator langlebiger sein als die Batterie.

Ein Verfahren zur Überwachung des Funktionszustandes einer Batterie mittels deren Batteriespannung ist aus der DE 195 17 709 bekannt. Abhängig vom Ergebnis der Überwachung bzw. den dabei ermittelten Daten wird dort insbesondere entschieden, ob eine an die Batterie angeschlossene Maschine für einen weiteren Arbeitsgang freigegeben wird oder nicht.

Kommt es nun bei einer leeren oder defekten Batterie auch zu einem Schaden oder zu einer Überlastung des Generators, so ist die Versorgung der Verbraucher nicht mehr sichergestellt, und das Fahrzeug kann in einen sicherheitskritischen Zustand gelangen. Eine Überlastung des Generators kann dann auftreten, wenn mehr Verbraucher zugeschaltet sind als der Generator nominell versorgen kann. Aus diesem Grund sind Notmaßnahmen zu treffen, die auf der einen Seite den Fahrer warnen, auf der anderen Seite aber auch das Bordnetz möglichst lange in einem betriebssicheren Zustand halten. Letzteres kann dadurch erreicht werden, dass nur noch wenige Verbraucher ein- bzw. zugeschaltet bleiben.

Bei einer leeren oder defekten Batterie ist das Fahrzeug überdies nicht mehr startfähig, so dass die Startfähigkeit an sich als Kriterium für den Zustand der Energiequelle Batterie angesehen werden kann. Häufig wird in diesen Fällen jedoch mit einem zweiten Fahrzeug Starthilfe geleistet und eine intakte Batterie sozusagen simuliert. Dabei werden die vorerwähnten Sicherheitsmaßnahmen nicht durchgeführt und die Warnung bzw. die Stabilisierungsmaßnahmen greifen nicht. Aus diesem Grund muss eine Erkennung eines Fremdstarts erfolgen.

Die Fremdstarterkennung dient dazu, einen Fahrzeugstart festzustellen, der mit Hilfe einer zusätzlichen Energiequelle zur fahrzeuginternen Starterbatterie zustande kommt. Die Fremdstarterkennung ist erforderlich für die Realisierung einer Batteriezustandserkennung. Ein wesentlicher Bestandteil der Batteriezustandserkennung ist die Bestimmung des Batterie-Innerwiderstandes beim Fahrzeugstart. Aussagen zum Batterie-Innenwiderstand sind dabei nur bei einem gelungenen Start ohne fremde Hilfe gültig.

Zur Erkennung eines solchen Fremdstartes ist es bekannt, die Batteriespannung zu bestimmten Zeitpunkten zu erfassen und immer den letzten Wert, falls plausibel, als U_Last zu speichern. Ist die Batteriespannung U_init kurz vor einem Start bei etwa gleichem Laststrom nun eindeutig höher als U_Last, dann wurde entweder die Batterie zuvor durch ein Ladegerät geladen, oder es ist eine zusätzliche Spannungsquelle zur Starthilfe angeklemmt. Gelingt anschließend der Start, dann wird Fremdstart detektiert.

Es ist ferner möglich, bei jedem Fahrzeugstart eine Bestimmung des Innenwiderstandes der Batterie durchzuführen. Bei nicht gelungenen Startversuchen wird ein Startzähler hochgezählt, der nach dem nächsten gelungenen Start zurückgesetzt wird. Eine scheinbare Verringerung des Batterie-Innenwiderstandes nach einem (oder mehreren) missglückten Startversuchen deutet auf eine parallel angeklemmte Batterie hin. Dieser Fall wird damit ebenfalls als Fremdstart interpretiert.

Aus der DE 100 11 404.0 ist eine Einrichtung zur Erkennung einer Fremdenergieversorgung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fremdstarts eines Kraftfahrzeugs, das ein elektrisches Bordnetz mit einer Batterie zur Bereitstellung einer Bordnetzspannung aufweist, bekannt, welche eine insbesondere zwischen der Batterie und dem Bordnetz angeordnete Überwachungseinheit aufweist, die mittels wenigstens eines Sensors die Bordnetzspannung erfasst.

Ziel der Erfindung ist die Angabe weiterer Verfahren, welche in einfacher Weise den Batteriezustand, insbesondere einen Fremdstart, detektieren können.

Dieses Ziel wird erreicht durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4.

Vorteile der Erfindung

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Fremdenergieversorgung eines Kraftfahrzeugs in einfacher und zuverlässiger Weise zu ermitteln.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es ist bevorzugt, Mittel zum Vergleich eines während eines Betriebes des Fahrzeuges ermittelten, den Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie darstellenden ersten Wertes des ersten Signals mit einem während eines anschließenden bzw. später erfolgenden Neustarts des Fahrzeugs ermittelten, den Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie darstellenden weiteren Wert des ersten Signals vorzusehen. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, einen während eines Motorstartes ermittelten Batterieinnenwiderstand mit einem gegen Ende eines vorangegangenen Betriebes des Fahrzeuges ermittelten Batterieinnenwiderstand zu vergleichen. Hierdurch können Einflüsse auf die Batterie, die während des vorangegangenen Betriebes aufgetreten waren, berücksichtigt werden.

Es ist ebenfalls bevorzugt, Mittel zum Vergleich eines bei einem ersten Startversuch erhaltenen, eine Motordrehzahl darstellenden ersten Wertes des zweiten Signals mit bei wenigstens einem anschließenden Startversuch erhaltenen, einen zweiten Wert des die Motordrehzahl darstellenden zweiten Signals vorzusehen. Diese Maßnahme erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft einsetzbar, wenn während des ersten Startversuchs ein Startabbruch erfolgt, so dass bei einem erneuten Startversuch die Motordrehzahl während des zweiten Startversuchs mit der Drehzahl des abgebrochenen Startversuchs verglichen werden kann. Gelingt der zweite Startversuch, und erreicht hierbei die Startdrehzahl einen deutlich höheren Wert als beim ersten Versuch, kann davon ausgegangen werden, dass der Fahrer beim zweiten Startversuch einen Fremdstart durchgeführt hat. Liegt hingegen nur eine geringfügige Erhöhung der Startdrehzahl vor, kann davon ausgegangen werden, dass diese durch geänderte Reibmomente aufgrund der Erwärmung beim ersten Startvorgang interpretierbar ist, so dass unter Umständen keine eindeutige Aussage bezüglich eines Fremdstarts getroffen werden kann, bzw. gegebenenfalls sogar davon ausgegangen werden kann, dass kein Fremdstart vorliegt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie während des Betriebes des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Parameter Temperatur und Ladezustand abgeschätzt. Eine derartige Abschätzung des Batterie- Innenwiderstandes ist an sich bekannt, und liefert in unaufwendiger Weise ausreichend zuverlässige Schätzwerte.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Startdrehzahl über CAN und/oder die Frequenz der Bordnetzspannung unter Berücksichtigung der Zylinderzahl des Motors bereitgestellt. Diese Vorgehensweisen sind in einfacher Weise durchführbar und liefern zuverlässige Ergebnisse.

Figuren

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter beschrieben. In dieser zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung in schematisierter Blockdarstellung,
Fig. 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine in ein (hier nicht gezeigtes) Kraftfahrzeug eingebaute erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung einer Fremdenergieversorgung. Das Fahrzeug weist ein - lediglich angedeutetes - elektrisches Bordnetz 14 auf, das über eine Fahrzeugbatterie 10 mit einer Bordnetzspannung von beispielsweise 12 V gespeist wird. Ein Minuspol 11 der Batterie ist mit einer Fahrzeugmasse 15 verbunden. Zwischen einem Pluspol 12 der Batterie 10 und dem Bordnetz 14 ist eine Einrichtung 13 zur Feststellung eines den Innenwiderstand der Batterie 10 darstellenden Signals und/oder eines die Motordrehzahl darstellenden Signals angeordnet. Es sei angemerkt, dass die hier dargestellte Positionierung der Einrichtung 13 nur eine mögliche Positionierung darstellt. Es ist gleichfalls möglich, die Einrichtung 13 an anderen geeigneten Positionen innerhalb des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges vorzusehen. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die im folgenden dargestellten Komponenten der Einrichtung 13 nicht in einer einheitlichen Einrichtung, sondern auch an unterschiedlichen Orten im Rahmen eines Bordnetzes angeordnet sein können.
In der Einrichtung 13 sind Sensoren 20 bis 22 vorgesehen, und zwar ein herkömmlicher Spannungssensor 20 zur Erfassung der Batteriespannung, ein ebenfalls herkömmlicher Stromsensor 21 zur Erfassung des aus der Batterie fließenden Stroms sowie ein herkömmlicher Temperatursensor 22 zur Erfassung der Betriebstemperatur der Batterie 10.
Weiterhin enthält die Einrichtung 13 einen Mikrocontroller 23, der über einen CAN-Bus 25 eine Veränderung der Bordnetzbelastung erkennen kann. Wie durch die gestrichelte Linie 26 angedeutet, kann die Bordnetzbelastung auch unmittelbar über einen steuerbaren Schalter 24 erfasst werden.
Der Innenwiderstand R_i der Batterie 10 während des Motorstarts kann über eine Strom- und Spannungsmessung mit Hilfe der Sensoren 20 und 21 ermittelt werden. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, die durch den Sensor 22 bereitgestellte Temperatur zu berücksichtigen. Entsprechende Berechnungen des Innenwiderstandes werden zweckmäßigerweise vom Mikrocontroller 23 durchgeführt.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, den Batterie- Innenwiderstand während eines sich an den Motorstart anschließenden Betriebes des Fahrzeuges abzuschätzen. Diese Schätzung kann in an sich bekannter Weise unter Verwendung der Batterietemperatur (bereitgestellt durch Temperatursensor 22) und den Batterieladezustand durchgeführt werden.
Ferner kann die Motordrehzahl n_mot während des Startes dem Mikrocontroller 23 beispielsweise über den CAN-Bus 25 zur Verfügung gestellt werden. Es ist ebenfalls möglich, diese Drehzahl bzw. Startdrehzahl unter Berücksichtigung der Frequenz der Bordnetzspannung und der Zylinderzahl des Motors nach der Gleichung n_mot = (f_BN.60.2)/z zu berechnen, wobei f_BN die Frequenz der Bordnetzspannung und z die Anzahl der Zylinder ist. Hierbei sind für eine Abschätzung ausreichender Genauigkeit nur relativ wenige Werte notwendig, wobei nur die Drehzahl während der Motorschleppphase aussagekräftig ist.
Es wurden vorstehend die im Rahmen des dargestellten Bordnetzausschnittes bzw. der dargestellten Komponenten der Einrichtung 13 ermittelbare bzw. abschätzbare Größen erläutert. Eine erfindungsgemäß bevorzugte Verwertung dieser Größen im Rahmen einer Fremdstarterkennung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert.
In dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren wird in einem Schritt 202 der Motorstart eingeleitet. In einem anschließenden Schritt 204 werden während der Motorstartphasen der Batteriestrom I und die Bordnetzspannung U gemessen.
In einem anschließenden Schritt 206 wird aus diesen Werten der Batterie-Innenwiderstand R_i berechnet.
Anschließend wird in einem Schritt 208 festgestellt, ob ein von einem früheren Fahrzeugbetrieb gespeicherter Innenwiderstandswert R_ialt vorliegt. Ist dies nicht der Fall, kann in einem Schritt 10 das Ende des Motorstarts bestimmt werden.
Das Vorliegen einer sich an die Motorstartphase anschließenden Betriebsphase des Kraftfahrzeuges wird in einem anschließenden Schritt 212 regelmäßig festgestellt. Wurde in einem Schritt 212 der Betrieb des Kraftfahrzeugs festgestellt, erfolgt in einem Schritt 214 eine Abschätzung des Batterie-Innenwiderstandes auf der Grundlage der Batterietemperatur und des Ladezustands der Batterie. Wird in einem Schritt 212 festgestellt, dass der Betrieb des Fahrzeugs beendet wurde, wird der letzte in Schritt 214 erhaltende Wert R_i in einem Schritt 216 für einen späteren Betrieb des Fahrzeuges als R_ialt gespeichert.
Liegt in dem bereits erwähnten Schritt 208 ein von einem früheren Betrieb des Fahrzeugs gespeicherter Batterie- Innenwiderstandswert R_ialt vor (wie dieser in Schritt 216 gespeichert wurde), wird in einem Schritt 218 ein Vergleich des aktuellen Batterie-Innenwiderstandswertes R_i mit dem abgespeicherten Wert R_ialt durchgeführt. Da davon ausgegangen wird, dass sich der Innenwiderstand der Batterie während einer zwischen zwei Betrieben des Fahrzeuges liegenden Ruhephase nicht verbessern (d. h. verringern) kann, wird für den Fall, dass R_i < R_ialt festgestellt wird, auf einen Fremdstart des Fahrzeugs geschlossen (Schritt 220). Ein hierbei zu definierender Widerstandsdifferenzwert ΔR ist durch Applikation zu bestimmen.
Wird in dem Schritt 218 jedoch festgestellt, dass der aktuelle Batterie-Innenwiderstandswert nicht kleiner ist als der gespeicherte Wert R_ialt, und kann ein erfolgreicher Motorstart festgestellt werden, ist darauf zu schließen, dass kein Fremdstart vorliegt (Schritt 222).
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Feststellung eines Fremdstartes ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei wird nach Einleitung eines Motorstartes (Schritt 302) in einem Schritt 304 die Motordrehzahl n_mot1 während des Startes bestimmt. In Schritt 305 wird anschließend festgestellt, ob der Startvorgang erfolgreich beendet wurde. Ist dies der Fall, kann darauf geschlossen werden, daß kein Fremdstart vorliegt (Schritt 307).
Konnte in Schritt 305 kein erfolgreicher Start festgestellt werden, wird in einem anschließenden Schritt 306 festgestellt, ob ein erneuter Startversuch vorgenommen wird. Ist dies nicht der Fall, kann in einem Schritt 308 geschlossen werden, dass der Motorstart insgesamt abgebrochen wurde.
Wird in dem Schritt 306 jedoch der Abbruch des Motorstarts bzw. der erfolglose Abschluss des ersten Versuchs und ein Einleiten eines erneuten Motorstartversuchs festgestellt, wird in einem anschließenden Schritt 309 die Motordrehzahl n_mot2 während des zweiten Startversuchs bestimmt.
In einem anschließenden Schritt 310 werden die Drehzahlwerte n_mot1 und n_mot2 miteinander verglichen. Gelingt der zweite Start, und erreicht dabei die Drehzahl n_mot2einen deutlich höheren Wert als n_mot1 (n_mot2 = n_mot1 + Δn (Δn durch Applikation zu bestimmen)), ist davon auszugehen, dass der Fahrer einen Fremdstart durchgeführt hat. Dies wird in einem Schritt 312 festgestellt und zweckmäßigerweise sämtlichen von dieser Information betroffenen Steuereinheiten des Fahrzeugs mitgeteilt. Liegt hingegen beim zweiten Startversuch nur eine geringfügig erhöhte Startdrehzahl vor, ist dies durch geänderte Reibmomente aufgrund der Erwärmung des Motors beim ersten Startversuch zu erklären, so dass gegebenenfalls keine eindeutige Aussage bezüglich eines Fremdstarts getroffen werden kann (Schritt 314).
Wie bereits erwähnt ist die Motordrehzahl während eines Startes über CAN oder unter Berücksichtigung der Frequenz der Bordnetzspannung und der Zylinderzahl des Motors erhältlich.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die in den Fig. 2 und 3 beschriebenen Verfahren einander ergänzend verwendet werden. So dient das in Fig. 2 dargestellte Verfahren insbesondere zur Beobachtung von Veränderungen eines Fahrzeugparameters (Batterieinnenwiderstand) zwischen zwei zeitlich weiter auseinanderliegenden Betrieben des Fahrzeugs, während das in Fig. 3 beschriebene Verfahren zum Vergleich eines Parameters (Startdrehzahl) bei zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgenden Startversuchen dient. Zweckmäßigerweise könnte beispielsweise im Schritt 204 gemäß Fig. 2 auch die Motordrehzahl gemessen werden. Für den Fall, dass beispielsweise in Schritt 208 gemäß Fig. 2 kein gespeicherter Wert R_i vorliegt, kann das Verfahren gemäß Fig. 3 gegebenenfalls ein wirksames Werkzeug zur Feststellung von Fremdstarts zur Verfügung stellen.

Claims

1. Vorrichtung zur Erkennung einer Fremdenergieversorgung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fremdstartes eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch
Mittel (20, 21, 22, 23) zur Bereitstellung eines den Innenwiderstand R_i einer Batterie (10) des Fahrzeugs darstellenden ersten Signals während eines Startvorgangs und während eines sich hieran gegebenenfalls anschließenden Betriebes des Fahrzeugs sowie zur Auswertung des ersten Signals zum Zwecke der Erkennung einer Fremdenergieversorgung des Fahrzeugs,
und/oder Mittel (23, 25) zur Bereitstellung eines die Motordrehzahl n_mot während des Startvorgangs darstellenden zweiten Signals sowie zur Auswertung des zweiten Signals zum Zwecke der Erkennung einer Fremdenergieversorgung des Fahrzeugs.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Vergleich eines während eines Betriebes des Fahrzeuges ermittelten, den Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie darstellenden ersten Wertes des ersten Signals mit einem während eines anschließenden oder später erfolgenden Neustarts des Fahrzeugs ermittelten, den Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie darstellenden zweiten Wertes des ersten Signals.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel zum Vergleich eines bei einem ersten Startversuch erhaltenen ersten Wertes des die Motordrehzahl darstellenden zweiten Signals mit einem bei wenigstens einem anschließenden Startversuch erhaltenen zweiten Wert des die Motordrehzahl darstellenden zweiten Signals.

4. Verfahren zur Erkennung einer Fremdenergieversorgung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fremdstarts eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Bereitstellung eines den Innenwiderstand einer Fahrzeugbatterie darstellenden ersten Signals während eines Startvorgangs und während eines sich hieran gegebenenfalls anschließenden Betriebes des Fahrzeugs und Auswertung des ersten Signals zum Zwecke der Erkennung einer Fremdenergieversorgung des Fahrzeugs, und/oder

- Bereitstellung eines die Motordrehzahl während des Startvorgangs darstellenden zweiten Signals und Auswertung des zweiten Signals zum Zwecke der Erkennung einer Fremdenergieversorgung des Fahrzeugs.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Vergleich eines während eines Betriebes des Fahrzeugs ermittelten ersten Wertes des den Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie darstellenden ersten Signals mit einem während eines anschließenden oder später erfolgenden Neustarts des Fahrzeugs ermittelten zweiten Wert des den Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie darstellenden Signals.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Vergleich eines bei einem ersten Startversuch erhaltenen ersten Wertes des die Motordrehzahl darstellenden zweiten Signals mit einem bei wenigstens einem anschließenden Startversuch erhaltenen zweiten Wert des die Motordrehzahl darstellenden zweiten Signals.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie während des Betriebes des Fahrzeuges unter Berücksichtigung der Parameter Temperatur und Ladezustand abgeschätzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl über einen CAN-Bus bzw. unter Berücksichtigung von über einen CAN-Bus bereitgestellten Daten und/oder über die Frequenz der Bordnetzspannung unter Berücksichtigung der Zylinderzahl des Motors bereitgestellt wird.