DE102006038048A1 - Retrofit kit for monitoring operating condition of battery i.e. starter battery, of passenger car, has sensors and electronic circuits connected to electronic component, which is fastened to battery - Google Patents

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Abstract

The retrofit kit has sensors to determine a battery voltage and a battery temperature, and to provide the determined variables as electrical signals. An electronic circuit processes the signals, and another electronic circuit provides a power line-communication. The sensors and the electronic circuits are connected to an electronic component, which is fastened to a battery (2). A Bluetooth transmission device (8) converts the electrical signals into a radio signal. A personal digital assistant device (10) with an optical and/or acoustic display displays the radio signals.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nachrüstbausatz zur Überwachung des Betriebszustandes einer Batterie, z. B. der Starterbatterie eines PKW.The The invention relates to a retrofit kit for monitoring the operating condition of a battery, for. B. the starter battery a car.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Bestrebungen und Vorschläge bekannt, den Lade- und Betriebszustand einer Starterbatterie zu überwachen und zu verbessern, insbesondere unter dem Gesichtspunkt nach höherer Batterieleistung, da neben der Energie zum Starten auch Energie für zusätzliche Aggregate, wie elektrische Fensterheber, Stellmotore zum Verstellen der Sitze oder auch zum elektrischen Beheizen der Sitze benötigt wird. Ferner ist es wünschenswert, die Batterieleistung über die Lebensdauer der Batterie möglichst auf einem konstanten hohen Niveau zu halten, da zunehmend auch sicherheitsrelevante Funktionseinheiten wie Lenkung und Bremsen elektrisch gesteuert und betätigt werden.Out The prior art discloses a large number of efforts and proposals. to monitor the charging and operating status of a starter battery and to improve, especially from the point of view of higher battery performance, because in addition to the energy for starting energy for additional aggregates, such as electric Windows, actuators to adjust the seats or electric Heating the seats needed becomes. Furthermore, it is desirable the battery power over the life of the battery as possible to maintain a constant high level, as increasingly safety-relevant Function units such as steering and brakes controlled electrically and pressed become.

Es ist zu erwarten, daß zukünftige Starterbatterien für PKW eine integrierte Sensor- und Elektronikeinheit und auch eine Batterieheizvorrichtung aufweisen werden. Die an der Batterie gemessenen Meßwerte, die in Sensorsignale umgewandelt werden, lassen einen Rückschluß auf den Lade- und Gesundheitszustand (SOC, SOH) der Batterie zu und werden in die Bordelektronik eingespeist. Diese Sensorsignale können mit Hilfe der Bordelektronik, die auch einen Bordcomputer aufweisen kann, zur Regelung von Einfluß größen, wie z. B. der Batterietemperatur, verwendet werden. Weiterhin können diese Sensorsignale auch zur Erzeugung von visuellen oder akustischen Anzeigen verwendet werden, mit deren Hilfe der Fahrerzeugführer über den Betriebszustand der Batterie informiert und ggf. gewarnt wird, falls z. B. der Ladezustand der Batterie einen kritischen Wert erreicht. Derartige Lösungsvorschläge sind in den Dokumenten DE 103 41 838 A1 oder DE 101 06 240 C2 beschrieben.It is expected that future automotive starter batteries will have an integrated sensor and electronics unit as well as a battery heater. The measured values measured on the battery, which are converted into sensor signals, allow conclusions about the state of charge and health (SOC, SOH) of the battery and are fed into the on-board electronics. These sensor signals can with the help of the on-board electronics, which may also have an on-board computer, to control influence sizes, such. B. the battery temperature can be used. Furthermore, these sensor signals can also be used to generate visual or audible displays, with the help of the driver's information on the operating status of the battery is informed and possibly warned, if z. B. the state of charge of the battery reaches a critical value. Such solutions are in the documents DE 103 41 838 A1 or DE 101 06 240 C2 described.

Die vorstehend beschriebene Situation betrifft jedoch nur zukünftige Neufahrzeuge und deren Starterbatterien, in welche diese Features bereits eingebaut sein werden. Aus den aktuellen Pannenstatistiken für PKW ist jedoch bekannt, daß die Starterbatterie derzeit die Hauptausfallursache ist. Es besteht daher das dringende Bedürfnis, auch bei altern und bei z. Z. verkauften PKW eine Verbesserung bezüglich der Batteriezustandsüberwachung zu erreichen. Dabei ist besonders zu beachten, daß derartige Verbesserungen keinen Eingriff in die Bordelektronik erfordern dürfen, da sonst der Aufwand zur Anpassung an unterschiedlichste Bordelektroniken sehr hoch wird und somit für den Fahrzeughalter unakzeptabel ist.The However, the situation described above only affects future new vehicles and their starter batteries, in which these features are already installed will be. From the current breakdown statistics for cars is however, it is known that the Starter battery is currently the main failure cause. It exists hence the urgent need even with aging and at z. Z. cars sold an improvement in the Battery condition monitoring to reach. It is particularly important to note that such Improvements must not interfere with the on-board electronics, since otherwise the effort to adapt to a wide variety of on-board electronics is very high and thus for the vehicle owner is unacceptable.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Batteriezustandsüberwachung bereitzustellen, die einfach nachgerüstet werden kann und keinen Eingriff in die bestehende Bordelektronik erfordert.Consequently The object of the invention is to provide a device for battery condition monitoring provide that can be easily retrofitted and none Intervention in the existing on-board electronics requires.

Diese Aufgabe wird mit einem Nachrüstbausatz zur Batteriezustandsüberwachung nach Anspruch 1 gelöst, der nachfolgende Merkmale aufweist:
Sensoren zur Ermittlung wenigstens der Batteriespannung und der Batterietemperatur, die diese Meßgrößen als elektrische Signale bereitstellen, eine erste elektronische Schaltung zur Verarbeitung der Sensorsignale, und eine zweite elektronische Schaltung zur Bereitstellung einer Powerline-Kommunikation (z. B. CAN-Bus), mit der die Sensorsignale über die bestehende Fahrzeugverkabelung zur Steckdose des Zigarettenanzünders in den Fahrgastraum des Fahrzeugs drahtgebunden über die bestehende Fahrzeugverkabelung zu der im Fahrgastraum des Fahrzeugs angeordneten Steckdose des Zigarettenanzünders gesendet werden, wobei die Sensoren, die erste elektronische Schaltung und die zweite elektronische Schaltung zu einer elektronischen Baueinheit zusammengefaßt sind, diese Baueinheit an der Batterie befestigbar ist und lediglich an die Batteriepole angeschlossen werden muß.This object is achieved with a retrofitting kit for battery condition monitoring according to claim 1, which has the following features:
Sensors for determining at least the battery voltage and the battery temperature, which provide these measures as electrical signals, a first electronic circuit for processing the sensor signals, and a second electronic circuit for providing a powerline communication (eg CAN bus), with the the sensor signals are transmitted via the existing vehicle wiring to the socket of the cigarette lighter in the passenger compartment of the vehicle wired via the existing vehicle wiring to the arranged in the passenger compartment of the vehicle socket of the cigarette lighter, the sensors, the first electronic circuit and the second electronic circuit to an electronic assembly summarized, this unit can be attached to the battery and only has to be connected to the battery terminals.

Power-Line-Bussysteme sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, so daß auf eine Erläuterung der prinzipiellen Funktion verzichtet werden kann. Das entscheidende Merkmal der Powerline-Kommunikation besteht darin, daß die Sensorsignale ohne Eingriff in das Bordnetz, d. h. auch ohne zusätzliche Verkabelung, an einem frei zugänglichen und bereits in jedem Fahrzeug vorhandenen elektrischen Anschluß (Steckdose für Zigarettenanzünder) bereitgestellt werden können.Power-Line bus systems are well known in the art, so that on a explanation the basic function can be dispensed with. The decisive one A feature of powerline communication is that the sensor signals without intervention in the electrical system, d. H. even without additional Wiring, on a freely accessible and already in each vehicle existing electrical connection (socket for cigarette lighter) can be.

Es ist eine dritte elektronische Schaltung vorgesehen, welche die an der Steckdose des Zigarettenanzünders anliegenden Sensorsignale in Funksignale umwandelt und in dieser Form aussendet. Diese elektronische Schaltung ist in einer Baueinheit angeordnet, die in die Steckdose des Zigarettenanzünders paßt und von dieser mit Energie versorgt wird. Mit einem elektronischen und programmierbaren Empfangs-Signalverarbeitungs- und Anzeigegerät, das ein optisches und/oder akustisches Display und eine Software zur Verarbeitung und Darstellung der Funksignale aufweist, werden die Signale empfangen und so verarbeitet, daß eine für den Fahrzeugführer verwertbare Information angezeigt wird. So ist es z. B. möglich, dem Fahrzeugführer mitzuteilen, daß eine kritische Startsituation eintreten könnte, wenn das Fahrzeug im Freien steht und die Nachttemperatur einen vorbestimmten Wert unterschreitet.It a third electronic circuit is provided which connects to the socket of the cigarette lighter adjacent sensor signals converted into radio signals and in this Send out form. This electronic circuit is in a single unit arranged, which fits into the socket of the cigarette lighter and from this is energized. With an electronic and programmable receive signal processing and display device that an optical and / or acoustic display and software for Processing and representation of the radio signals, are the Signals received and processed so that a usable for the driver Information is displayed. So it is z. B. possible to tell the driver that a critical Starting situation could occur if the vehicle is outdoors and the night temperature is a predetermined one Value falls below.

Nach Anspruch 2 ist eine steuerbare Batterieheizung vorgesehen. Diese Batterieheizung kann z. B. eine Widerstandsheizfolie sein, die an einer Außenfläche der Batterie befestigt wird. Die durch die Schaltung 1 und/oder durch die Schaltung 3 steuerbare Batterieheizung dient dazu, bei niedrigen Außentemperaturen die Batterie zu erwärmen und dadurch in einen besseren Betriebszustand zu bringen.According to claim 2, a controllable battery heater is provided. This battery heater can z. Example, a resistance heating foil, which is attached to an outer surface of the battery. The through the circuit 1 and / or through the circuit 3 Controllable battery heating is used to heat the battery at low outdoor temperatures and thereby bring it into a better operating condition.

Nach Anspruch 3 ist das elektronische und programmierbare Empfangs-Signalverarbeitungs- und Anzeigegerät ein PDA-Gerät, d. h. ein kleiner Personalcomputer, der die Möglichkeit bietet, mittels spezieller Programme dem Fahrzeugführer visuelle und/oder akustische Informationen zu liefern, aus denen er wichtige Hinweise über den Lade- und Betriebszustand der Batterie entnehmen kann.To Claim 3 is the electronic and programmable receive signal processing and display a PDA device, d. H. a small personal computer that offers the possibility of special Programs the driver provide visual and / or audible information from which he important notes about can take the charge and operating state of the battery.

Nach Anspruch 4 ist das elektronische Empfangsgerät ein Mobiltelefon, welches im Prinzip die gleiche Funktion hat wie ein PDA-Gerät. Das im Fahrzeug verbleibende Mobiltelefon kann jedoch zusätzlich so programmiert sein, daß beim Eintreten eines kritischen Zustandes bei der Energieversorgung dem Fahrzeugführer eine SMS auf ein von ihm mitgeführtes zweites Mobiltelefon gesendet wird, damit er geeignete Gegenmaßnahmen einleiten kann.To Claim 4, the electronic receiving device is a mobile phone, which basically the same function as a PDA device. That in the vehicle remaining mobile phone can however additionally be programmed that at The occurrence of a critical condition in the power supply driver an SMS on a carried by him second mobile phone is sent so he can take appropriate countermeasures can initiate.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten schematischen Zeichnung.Further Embodiments and advantages of the invention will become apparent from the following description of the embodiment in conjunction with the attached schematic drawing.

1 zeigt das Schaltungsprinzip der vorliegenden Erfindung. 1 shows the circuit principle of the present invention.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist der schematisch dargestellte Motorraum (oder Kofferraum) eines Fahrzeugs, mit dem Bezugszeichen 2 eine in diesem angeordnete Starterbatterie bezeichnet. Der Motorraum ist bei gewöhnlichen Fahrzeugen mit einem Metallmantel umhaust, welcher die Starterbatterie 2 elektromagnetisch abschirmt. An der Batterie ist eine elektronische Schaltung 3a, 3b angeordnet, die mittels Kabelklemmen 5a, 5b elektrisch mit den Anschlußpolen 4a, 4b der Batterie 2 verbunden ist.With the reference number 1 is the schematically illustrated engine compartment (or trunk) of a vehicle, with the reference numeral 2 a arranged in this starter battery referred. The engine compartment is umhaust in ordinary vehicles with a metal jacket, which is the starter battery 2 Electromagnetically shielded. On the battery is an electronic circuit 3a . 3b arranged by means of cable clamps 5a . 5b electrically with the connection poles 4a . 4b the battery 2 connected is.

Die erste Schaltung 3a weist einen Temperatursensor und eine Meßschaltung zur Ermittlung der Batteriespannung auf. Weiterhin ist eine Batterieheizung und eine Steuerschaltung zur Steuerung der Batterieheizung vorgesehen. Die Steuerschaltung weist weiterhin einen Datenspeicher auf, in dem Steuerdaten zur optimalen Steuerung wenigstens der Batterietemperatur gespeichert sind.The first circuit 3a has a temperature sensor and a measuring circuit for determining the battery voltage. Furthermore, a battery heater and a control circuit for controlling the battery heater is provided. The control circuit also has a data memory in which control data for optimal control of at least the battery temperature are stored.

Die zweite Schaltung 3b weist Schaltmittel für eine Powerline-Kommunikation auf, mit der die Sensordaten über die Plus-Leitung 6 von der Starterbatterie zur Anschlußdose 7 des Zigarettenanzünders übermittelt werden. In der Anschlußdose 7 steckt eine von dieser mit Energie gespeiste abnehmbare Bluetooth-Sendeeinheit 8. Die Bluetooth-Sendeeinheit 8 sendet die Sensordaten an ein PDA-Gerät 10. In dem PDA-Gerät 10 ist ein Auswerteprogramm gespeichert, das die Sensordaten in einer für den Fahrzeugführer verwertbaren Form anzeigt. So ist es z. B. zweckmäßig, nicht nur den Ladezustand der Starterbatterie anzuzeigen, sondern auch eine Aussage zu treffen, ob ein Startvorgang innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs erfolgreich sein wird.The second circuit 3b has switching means for powerline communication, with which the sensor data via the plus line 6 from the starter battery to the junction box 7 of the cigarette lighter. In the junction box 7 There is a detachable Bluetooth transmission unit powered by this battery 8th , The Bluetooth transmission unit 8th sends the sensor data to a PDA device 10 , In the PDA device 10 an evaluation program is stored, which displays the sensor data in a usable form for the driver. So it is z. B. expedient not only to display the state of charge of the starter battery, but also to make a statement as to whether a startup operation will be successful within a predetermined temperature range.

Da der Fahrgastraum 1 nicht elektromagnetisch abgeschirmt ist, kann bei Verwendung eines Mobilfunkgerätes anstelle des PDA eine SMS-Funktion vorgesehen sein, welche den Fahrzeugführer darüber informiert, daß ein kritischer Energiezustand vorliegt und ein sofortiger Startvorgang möglicherweise nicht erfolgreich sein wird, sondern die Starterbatterie erst 0,5 h aufgeheizt werden muß. Diese Information ist für den Fahrzeugführer sehr wichtig, da er die erforderliche Zeit einplanen kann. Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, daß der Fahrzeugführer mittels seines Mobiltelefons die Standheizung einschaltet. Nach dem gleichen Prinzip ist es dem Fahrzeugführer mit Hilfe seines Mobiltelefons möglich, 0,5 h vor der geplanten Inbetriebnahme des Fahrzeugs die Selbstheizung der Batterie anzuschalten. Diese Option ist z. B. dann von hohem Wert, wenn das Fahrzeug im Winter längere Zeit abgestellt war. In einem solchen Fall kann die Batterie durch Dauerverbraucher, wie z. B. durch die Alarmanlage möglicherwei se bereits weitgehend entladen sein. Weiterhin ist wegen der niedrigen Außentemperatur die Batteriekapazität gering, so daß ein erfolgreicher Start des Motors nur durch die vorstehend beschriebene Erwärmung der Starterbatterie gewährleistet werden kann.Because the passenger compartment 1 is not electromagnetically shielded, when using a mobile device instead of the PDA SMS function can be provided which informs the driver that a critical energy condition is present and an immediate startup may not be successful, but the starter battery heated only 0.5 h must become. This information is very important to the driver as he can schedule the required time. From the prior art is already known that the driver turns on the heater by means of his mobile phone. Following the same principle, it is possible for the driver with the help of his mobile phone to switch on the self-heating of the battery 0.5 hours before the planned start-up of the vehicle. This option is z. B. then of high value when the vehicle was parked for a long time in winter. In such a case, the battery by Dauerverbraucher such. B. se possible already largely discharged by the alarm system se. Furthermore, because of the low outside temperature, the battery capacity is low, so that a successful start of the engine can be ensured only by the above-described heating of the starter battery.

Claims (4)

Nachrüstbausatz zur Zustandsüberwachung- und Steuerung einer Batterie (2), der nachfolgende Merkmale aufweist: – Sensoren zur Ermittlung wenigstens der Batteriespannung und der Batterietemperatur, die diese Meßgrößen als elektrische Signale bereitstellen, – eine erste elektronische Schaltung (3a) zur Verarbeitung der Sensorsignale, – eine zweite elektronische Schaltung (3b) zur Bereitstellung einer Powerline-Kommunikation, mit der drahtgebunden über die bestehende Fahrzeugverkabelung die Sensorsignale zu der im Fahrgastraum (9) des Fahrzeugs vorhandenen Dose (7) für den Zigarettenanzünder gesendet werden, wobei die Sensoren, die erste elektronische Schaltung (3a) und die zweite elektronische Schaltung (3b) zu einer elektronischen Baueinheit zusammengefaßt sind, diese Baueinheit an der Batterie (2) befestigbar und lediglich an die Batteriepole anzuschließen ist, – eine dritte elektronische Schaltung (8), welche die an der Steckdose (7) des Zigarettenanzünders anliegenden Sensorsignale in Funksignale umwandelt und in dieser Form aussendet, wobei die elektronische Schaltung (8) in einer Baueinheit angeordnet ist, die in die Steckdose des Zigarettenanzünders paßt und von dieser mit Energie versorgt wird, und – ein elektronisches und programmierbares Empfangs-Signalverarbeitungs- und Anzeigegerät (10) mit einem optischen und/oder akustischen Display zum Empfang, zur Verarbeitung und zur Anzeige der gesendeten Funksignale, wobei das Empfangs-Signalverarbeitungs- und Anzeigegerät (10) eine Software zur Verarbeitung und Darstellung der Funksignale aufweist.Retrofit kit for condition monitoring and control of a battery ( 2 ), which has the following features: sensors for determining at least the battery voltage and the battery temperature, which provide these measured variables as electrical signals, a first electronic circuit, 3a ) for processing the sensor signals, - a second electronic circuit ( 3b ) for providing a powerline communication with the wired via the existing vehicle cabling, the sensor signals to the in the passenger compartment ( 9 ) of the vehicle can ( 7 ) are sent to the cigarette lighter, the sensors, the first electronic circuit ( 3a ) and the second electronic circuit ( 3b ) are combined to form an electronic unit, this unit on the battery ( 2 ) can be fastened and only connected to the battery poles, - a third electronic circuit ( 8th ), those who at the socket ( 7 ) converts the cigar lighter applied sensor signals into radio signals and emits in this form, wherein the electronic circuit ( 8th ) is arranged in a structural unit which fits in the socket of the cigarette lighter and is powered by the latter, and - an electronic and programmable receiving signal processing and display device ( 10 ) with an optical and / or acoustic display for receiving, processing and displaying the transmitted radio signals, the receiving signal processing and display device ( 10 ) has software for processing and displaying the radio signals. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine steuerbare Batterieheizung vorgesehen ist.Device according to claim 1, characterized in that that one controllable battery heating is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Empfangsgerät ein PDA-Gerät ist.Device according to Claim 1 or 2, characterized that this electronic receiver a PDA device is. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Empfangsgerät ein Mobiltelefon ist.Device according to Claim 1 or 2, characterized that this electronic receiver is a mobile phone.
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