DE19838504C1 - Verfahren zum Bestimmen der maximalen Betriebszeit eines Fahrzeug-Standheizgeräts - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt allgemein auf dem Gebiet der Unterspannungsabschaltung der Bordbatterie eines Kraftfahrzeugs und insbesondere auf dem Gebiet der Unterspannungsabschaltung bzw. -überwachung dieser Batterie im Zusammenhang mit dem Betrieb eines Standheizgeräts.

Die Unterspannungsabschaltung der Bordbatterie erfolgt auf Grundlage verschiedener Spannungsmessungen an der Batterie bzw. an dem betreffenden Abnehmer. Die rechnerische Bewertung der Einflußfaktoren, die zur Unterspannungsabschaltung führen, erfolgt mittels Software in einem Steuergerät. Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang aus der DE 44 45 647 A1 eine Steuerung der Stromaufnahme mehrerer Stromverbraucher in einem Kraftfahrzeug bekannt, gemäß der, um das Entladen der Fahrzeugbatterie zu verhindern, eine Schaltungsanordnung bereitgestellt ist, mit Hilfe derer, bei einer Überlastung des Fahrzeugdrehstromgenerators die Ausgangsspannung eines steuerbaren Spannungswandlers herabgesetzt wird, der eine vom Reglersignal eines Reglers des Stromgenerators abhängige Ausgangsspannung liefert, die für die Versorgung des Stromversorgers dient. Diese Ausgangsspannung wird herabgesetzt, damit die Stromaufnahme des jeweiligen Stromverbrauches reduziert und eine Überlastung des Drehstromgenerators sowie eine Entladung der Fahrzeugbatterie verhindert werden kann. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist, daß komplizierte Zusammenhänge einer Vielzahl von Batterieparametern berücksichtigt werden müssen. Hinzukommt, daß die am Markt befindlichen Batterien große Toleranzen bezüglich dieser Parameter aufweisen. Außerdem spielen Umgebungsbedingungen bei den Meßvorgängen eine entscheidende Rolle.

Bekannt ist ferner, eine Unterspannungsabschaltung anhand eines Festwerts vorzunehmen. Diese Vorgehensweise bietet jedoch lediglich einen Tiefentladeschutz für die Batterie und keinen Schutz davor, daß das Fahrzeug aufgrund einer stark entladenen Batterie nicht mehr gestartet werden kann.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verhinderung eines Unterspannungszustands einer Fahrzeugbatterie im Zusammenhang mit dem Betrieb eines Standheizgeräts zu schaffen, das auf einer geringen Anzahl von Parametern basiert, die problemlos gemessen werden können, und das in einfacher Weise zur Festlegung einer maximalen Betriebszeit des Standheizgeräts führt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei fahrendem Fahrzeug ein Zeitkonto für den Betrieb des Standheizgeräts aufzubauen, das der maximalen Heizzeit des Standheizgeräts bei stehendem Fahrzeug entspricht. Da sich das Zeitkonto erfindungsgemäß aus der wirksamen Ladezeit der Bordbatterie abgeleitet wird, ist sichergestellt, daß das Standheizgeräts nur während eines Zeitraums betrieben werden kann, für welchen ausreichend Ladekapazität der Batterie angesammelt worden ist, so daß ein Unterladungszustand der Batterie verhindert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner derart geführt, daß das Zeitkonto zugunsten des Standheizgerätbetriebs nicht nur aufgestockt wird, sondern auch reduziert werden kann, wenn der tatsächliche Belastungszustand der Batterie unter der Ladegrenze liegt. Somit wird der gesamte Belastungszustand der Batterie beim Betrieb des Standheizgeräts optimal berücksichtigt.

Grundsätzlich können bei einer sehr einfachen Lösung gleich große Zeitintervalle genutzt werden, um das Zeitkonto aufzustocken bzw. abzubauen. Vorteilhafterweise ist jedoch vorgesehen, daß die Zeitintervalle entsprechend der Spannungsdifferenz zwischen Mindestladespannung und Bordspannung durch Integralbildung gewichtet werden, um die Höhe des Ladezustandzuwachses für die maximale Betriebszeit des Standheizgeräts zu berücksichtigen.

Während grundsätzlich das Aufstocken des Zeitkontos bzw. dessen Abbau anhand eines einzigen Spannungsschwellenwerts in bezug auf die Bordspannung erfolgen kann, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Subtrahieren der Zeitintervalle und damit der Abbau des Zeitkontos dann ausgelöst wird, wenn die Bordspannung kleiner als ein weiterer Spannungsschwellenwert ist, der kleiner als die Bordbatterie-Mindestladespannung ist.

Um den Nutzer des Fahrzeugs vom Stand des Zeitkontos bzw. der maximal verfüglichen Betriebszeit des Standheizgeräts zu informieren, kann vorteilhafterweise eine Anzeigevorrichtung, bevorzugt am Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen sein. Besonders bevorzugt erfolgt die Anzeige an einem Bedienelement, wie beispielsweise einer Schaltuhr, der Standheizung. Falls das Zeitkonto leer ist oder einen kleineren Stand hat als er der gewünschten Heizzeit des Standheizgeräts entspricht, erfolgt vorteilhafterweise eine Warnung vor diesem Zustand in optischer oder akustischer Weise, oder das Standheizgerät schaltet in einem einstellbaren Automatik-Modus selbsttätig ab, wenn das Zeitkonto erschöpft ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Größen, die das erfindungsgemäße Verfahren beeinflussen.

Fig. 1 zeigt in Gestalt eines Flußdiagramms den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der maximalen Betriebszeit eines aus einer Fahrzeug-Bordbatterie bei stillstehendem Fahrzeugmotor mit Strom gespeisten Standheizgeräts in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie.

Im einzelnen laufen die in Fig. 1 gezeigten Verfahrensschritte beim Betrieb eines Fahrzeugs, d. h. bei der Fahrt ab. Dieses Verfahren ist bevorzugt in einem Steuergerät der Standheizung oder in einem Bordcomputer des Fahrzeugs implementiert und zur Durchführung des Verfahrens werden Meßgrößen, wie etwa Spannungswerte herangezogen, die in an sich ebenfalls bekannter Weise durch Bordmeßfühler eines Fahrzeugs erfaßt werden.

In einem Schritt 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren, beispielsweise durch Betätigen des Zündschlüssels zum Anlassen des Fahrzeugmotors gestartet.

In einem nachfolgenden Schritt 2 wird geprüft, ob die Batteriespannung U_Bat größer als eine Spannung U_Aus ist. Falls das Prüfergebnis im Schritt 2 "nein" erbringt, kehrt das Verfahren nach Ablauf des Zeitintervalls t_schnittweite zum Verknüpfungspunkt zwischen Schritt 1 und Schritt 2 zurück. Falls das Prüfergebnis im Schritt 2 "ja" erbringt, schreitet das Verfahren zum Schritt 3 weiter in welchem geprüft wird, ob die Batteriespannung U_Bat am Heizgeräteeingang größer als eine Spannung ist, ab welcher die mögliche Heizzeit hochgezählt wird. Vorliegend wird diese Spannung U_Oben auch als "Bordbatterie- Mindestladespannung" bezeichnet.

Falls die Prüfung im Schritt 3 "ja" ergibt, geht der Ablauf zum Schritt 4 weiter, in welchem geprüft wird, ob eine im vornherein festgelegte maximale Heizzeit von beispielsweise einer halben Stunde (t_max) zum jetzigen Zeitpunkt bereits erreicht ist; d. h. es wird geprüft, ob die mögliche Heizzeit t der maximal zulässigen möglichen Heizzeit t_max entspricht. Falls dies der Fall ist, kehrt der Fluß zum Verknüpfungspunkt zwischen den Schritten 1 und 2 zurück. Falls dies nicht der Fall ist (Prüfergebnis im Schritt 3 erbringt "nein"), geht der Ablauf zum Schritt 5 weiter, wo zu der möglichen Heizzeit t ein Zeitintervall dt addiert wird, während welchem die Bedingung, die im Schritt 3 festgelegt ist, erfüllt ist, d. h. während welcher die Batteriespannung U_Bat am Eingang größer ist als die Spannung U_Oben ab der die mögliche Heizzeit hochgezählt wird.

Mit anderen Worten wird im Schritt 5 der positive Zuwachsanteil eines erfindungsgemäß vorgesehenen Zeitkontos gebildet, aus welchem die maximale Betriebszeit eines Standheizgerätes gemessen am Zustand der Fahrzeug-Bordbatterie abgeleitet wird. Mit anderen Worten wird in dem Zeitkontoteil gemäß Schritt 5 das Zeitkonto aufgestockt. Nach erfolgtem Aufstocken des Zeitkontos im Schritt 5 geht der Ablauf zum Verknüpfungspunkt zwischen den Schritt 1 und 2 zurück.

Falls die Ermittlung im Schritt 3 negativ ist ("nein"), geht der Ablauf vom Schritt 3 zum Schritt 6 weiter, wo ermittelt wird, ob die Batteriespannung U_Bat am Heizgeräteeingang kleiner als eine weitere Spannungsschwelle U_Unten ist, ab welcher die mögliche Heizzeit heruntergezählt wird. Falls das Ermittlungsergebnis im Schritt 6 "nein" erbringt, kehrt das Verfahren zum Verknüpfungspunkt zwischen den Schritten 2 und 3 zurück.

Falls das Ermittlungsergebnis im Schritt 6 positiv ist ("ja") schreitet das Verfahren zum Schritt 7 weiter. Im Schritt 7 wird geprüft, ob die mögliche Heizzeit t null ist, d. h. ob das Zeitkonto, aus welchem sich die maximale Betriebszeit t_max ergibt, leer ist. Falls dies der Fall ist ("ja") wird im Schritt 8 das Standheizgerät abgeschaltet; d. h. falls beim stehendem Fahrzeug das Standheizgerät aktiviert werden soll, wird dies unterbunden, und zwar gegebenenfalls unter Abgabe eines Alarmsignals für den Nutzer, der versucht, das Standheizgerät zu aktivieren, und zwar gegebenenfalls zeitverzögert.

Falls die Prüfung im Schritt 7 "nein" ergibt, geht der Ablauf zum Schritt 9 weiter, der den negativen Zeitkontoteil enthält, nämlich die Erniedrigung der möglichen Betriebszeit des Standheizgeräts, um das Zeitintervall dt, während welchem im Schritt 6 ermittelt wurde, daß die Batteriespannung U_Bat am Heizgeräteeingang kleiner als die untere Spannungsschwelle U_Unten gewesen ist. Vom Schritt 9 kehrt das Verfahren zum Verknüpfungspunkt zwischen den Schritten 1 und 2 zurück.

Wie in den Flußverläufen vom Schritt 2 zum Verknüpfungspunkt zwischen den Schritten 1 und 2, vom Schritt 4 zu diesem Verknüpfungspunkt, vom Schritt S zu diesem Verknüpfungspunkt und vom Schritt 9 zu diesem Verknüpfungspunkt in Fig. 1 angegeben, verläuft die Spannungsermittlung bzw. Zeitermittlung in diskreten Zeitabständen, deren Intervall-Länge t_schrittweite vorzugsweise programmierbar ist.

Fig. 2 zeigt schematisch die Einflußgrößen auf die beim dem erfindungsgemäßen Verfahren genutzten Parameter zur Ermittlung des Zeitkontos bzw. der maximalen Betriebszeit der Standheizung. Mit dt ist dabei die Länge eines Zeitintervalls bezeichnet, das addiert oder subtrahiert wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum Bestimmen der maximalen Standheiz-Betriebszeit (t_max) eines aus einer Fahrzeug-Bordbatterie bei stillstehendem Fahrzeug-Motor mit Strom gespeisten Stand-Heizgeräts in Abhängigkeit vom Ladezustand der Bordbatterie, bei dem bei laufendem Fahrzeug-Motor die maximale Standheiz-Betriebszeit (t_max) des Heizgeräts durch Erstellung eines Zeitkontos bestimmt wird, das durch Aufaddieren von Zeitintervallen (dt), in welchen die am Heizgerät anliegende Bordspannung (U_Bat) über einer Bordbatterie-Mindestladespannung (U_Oben) liegt, und durch Subtrahieren von Zeitintervallen (dt), in welchen die Bordspannung unter dieser Bordbatterie-Mindestladespannung (U_Oben) liegt, gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zeitkonto addierten und die von diesem subtrahierten Zeitintervalle (dt) gleich groß gewählt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitintervalle (dt) entsprechend der Spannungsdifferenz gewichtet werden, um welche sich die Ist-Bordspannung von der Bordbatterie-Mindestladespannung unterscheidet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Subtrahieren der Zeitintervalle ausgelöst wird, wenn die Bordspannung kleiner als ein Spannungsschwellenwert ist, der seinerseits kleiner als die Bordbatterie- Mindestladespannung ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der maximalen Betriebszeit des Stand-Heizgeräts entsprechende Zeitkonto auf einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs, bevorzugt an dessen Armaturenbrett angezeigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen eines leeren bzw. negativen Zeitkontos oder eines Zeitkontos, welches kleiner ist als eine gewünschte Heizzeit ein Warnsignal erzeugt wird.