DE19838504C1 - Method of determining maximum constant heating operating time of vehicle battery - Google Patents

Method of determining maximum constant heating operating time of vehicle battery

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Abstract

The method is carried out so that with a running vehicle engine, the maximum continuous heating operation time (I max) of the heater, is determined by the production of a time account. The latter is formed by adding time intervals (dt), in which the vehicle battery voltage (U Bat) lies above a vehicle battery lowest voltage (U Oben), and by subtracting time intervals (dt), in which the vehicle voltage lies under this vehicle battery lowest charge voltage.

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.The invention is generally in the field of undervoltage shutdown On-board battery of a motor vehicle and in particular in the field of Undervoltage shutdown or monitoring of this battery in connection with the operation of an auxiliary heater.

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. The under-voltage shutdown of the on-board battery is based on various Voltage measurements on the battery or on the relevant customer. The arithmetical evaluation of the influencing factors that lead to undervoltage shutdown, takes place using software in a control unit. For example, in this context from DE 44 45 647 A1 a control of the current consumption of several electricity consumers known in a motor vehicle, according to which to discharge the vehicle battery prevent a circuit arrangement is provided, with the help of which, at a Overloading the vehicle's alternator output voltage of a controllable Voltage converter is reduced, the one of the regulator signal of a regulator of the Current generator dependent output voltage supplies the supply for the Electricity supplier serves. This output voltage is reduced so that the Current consumption of the respective electricity consumption reduced and an overload of the Alternator and a discharge of the vehicle battery can be prevented. A disadvantage of this procedure is that a large number of complex relationships are complicated battery parameters must be taken into account. Added to that is that on the market batteries present have large tolerances with regard to these parameters. Furthermore ambient conditions play a crucial role in the measurement processes.  

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.It is also known to undervoltage shutdown using a fixed value. However, this procedure only offers deep discharge protection for the battery and no protection that the vehicle is no longer due to a strongly discharged battery can be started.

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.In view of this prior art, the invention is based on the object Method for preventing an undervoltage condition of a vehicle battery in the vehicle To create connection with the operation of an auxiliary heater that is on a low Number of parameters that can be measured easily, and that in leads in a simple way to determining a maximum operating time of the auxiliary heater.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

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.Accordingly, the invention provides for a time account for the vehicle when it is moving Operation of the auxiliary heater to build up the maximum heating time of the auxiliary heater when the vehicle is stationary. Since the time account according to the invention from the effective charging time of the on-board battery is derived, it is ensured that the Auxiliary heater can only be operated for a period for which sufficient charge capacity of the battery has been accumulated so that a Battery undercharging is prevented. The method according to the invention is further led such that the time account in favor of the parking heater operation not only is increased, but can also be reduced if the actual Battery load state is below the charging limit. So the whole The load condition of the battery when operating the auxiliary heater is optimally taken into account.

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. Basically, equally large time intervals can be used with a very simple solution to increase or decrease the time account. However, it is advantageous provided that the time intervals corresponding to the voltage difference between Minimum charging voltage and on-board voltage are weighted by integral formation to the Amount of charge level increase for the maximum operating time of the auxiliary heater consider.  

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.While fundamentally increasing or reducing the time account using a only voltage threshold value can be made with respect to the on-board voltage advantageously provided that subtracting the time intervals and thus the Reduction of the time account is triggered when the on-board voltage is less than another Voltage threshold is less than the minimum on-board battery charging voltage.

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.To the user of the vehicle from the status of the time account or the maximum available Informing the operating time of the auxiliary heater can advantageously be a Display device, preferably be provided on the dashboard of the vehicle. The display is particularly preferably carried out on an operating element, for example a timer, the auxiliary heater. If the time account is empty or a smaller amount has occurred than it corresponds to the desired heating time of the auxiliary heater advantageously a warning of this state in an optical or acoustic manner, or the parking heater switches off automatically in an adjustable automatic mode, when the time account is exhausted.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:The invention is explained in more detail below using the drawing as an example; it demonstrate:

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 1 is a flow chart to explain a preferred embodiment of the method according to the invention, and

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Größen, die das erfindungsgemäße Verfahren beeinflussen. Fig. 2 is a graphical representation of the quantities that influence the method according to the invention.

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. Fig. 1 shows in a flow chart form the sequence of the inventive method for determining the maximum operating time of a fed from an on-vehicle battery with the vehicle stationary motor current parking heater function of the charge state of the battery.

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 detail, the method steps shown in FIG. 1 take place during the operation of a vehicle, ie during the journey. This method is preferably implemented in a control unit of the auxiliary heating or in an on-board computer of the vehicle, and to carry out the method, measurement variables, such as voltage values, are used, which are also detected in a manner known per se by on-board sensors of a vehicle.

In einem Schritt 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren, beispielsweise durch Betätigen des Zündschlüssels zum Anlassen des Fahrzeugmotors gestartet.In step 1 , the method according to the invention is started, for example by actuating the ignition key to start the vehicle engine.

In einem nachfolgenden Schritt 2 wird geprüft, ob die Batteriespannung UBat größer als eine Spannung UAus ist. Falls das Prüfergebnis im Schritt 2 "nein" erbringt, kehrt das Verfahren nach Ablauf des Zeitintervalls tschnittweite 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 UBat am Heizgeräteeingang größer als eine Spannung ist, ab welcher die mögliche Heizzeit hochgezählt wird. Vorliegend wird diese Spannung UOben auch als "Bordbatterie- Mindestladespannung" bezeichnet.In a subsequent step 2 it is checked whether the battery voltage U Bat is greater than a voltage U Aus . If the test result in step 2 yields "no", the method returns after the time interval t focal length to the point of connection between step 1 and step 2 . If the test result in step 2 yields "yes", the method proceeds to step 3 in which it is checked whether the battery voltage U Bat at the heater input is greater than a voltage from which the possible heating time is counted up. In the present case, this voltage U Above is also referred to as "minimum battery charging voltage".

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 (tmax) zum jetzigen Zeitpunkt bereits erreicht ist; d. h. es wird geprüft, ob die mögliche Heizzeit t der maximal zulässigen möglichen Heizzeit tmax 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 UBat am Eingang größer ist als die Spannung UOben ab der die mögliche Heizzeit hochgezählt wird.If the test in step 3 is "yes", the process proceeds to step 4 , in which it is checked whether a predetermined maximum heating time of, for example, half an hour (t max ) has already been reached at the present time; ie it is checked whether the possible heating time t corresponds to the maximum permissible heating time t max . If so, the flow returns to the junction between steps 1 and 2 . If this is not the case (test result in step 3 yields "no"), the process proceeds to step 5 , where a time interval dt is added to the possible heating time t during which the condition which is defined in step 3 is met is, ie during which the battery voltage U Bat at the input is greater than the voltage U Above which the possible heating time is counted up.

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.In other words, the positive growth component of a time account provided according to the invention is formed in step 5 , from which the maximum operating time of an auxiliary heater, as measured by the condition of the vehicle's on-board battery, is derived. In other words, the time account is increased in the time account part according to step 5 . After the time account has been topped up in step 5 , the process goes back to the link between steps 1 and 2 .

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 UBat am Heizgeräteeingang kleiner als eine weitere Spannungsschwelle UUnten 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.If the determination in step 3 is negative ("no"), the process proceeds from step 3 to step 6 , where it is determined whether the battery voltage U Bat at the heater input is less than a further voltage threshold U down , from which the possible heating time is counted down. If the result of the determination in step 6 yields "no", the method returns to the connection point between steps 2 and 3 .

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 tmax 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.If the determination result in step 6 is positive ("yes"), the method proceeds to step 7 . In step 7 it is checked whether the possible heating time t is zero, ie whether the time account from which the maximum operating time t max results is empty. If this is the case ("yes"), the auxiliary heater is switched off in step 8 ; ie if the auxiliary heater is to be activated when the vehicle is stationary, this is prevented, if necessary by giving an alarm signal to the user who is trying to activate the auxiliary heater, if necessary with a time delay.

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 UBat am Heizgeräteeingang kleiner als die untere Spannungsschwelle UUnten gewesen ist. Vom Schritt 9 kehrt das Verfahren zum Verknüpfungspunkt zwischen den Schritten 1 und 2 zurück.If the test in step 7 shows "no", the process proceeds to step 9 , which contains the negative time account part, namely the reduction in the possible operating time of the auxiliary heater by the time interval dt during which it was determined in step 6 that the battery voltage U Bat at the heater input was lower than the lower voltage threshold U below . The method returns from step 9 to the connection point between steps 1 and 2 .

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 tschrittweite vorzugsweise programmierbar ist.As indicated in the flow profiles from step 2 to the connection point between steps 1 and 2 , from step 4 to this connection point, from step S to this connection point and from step 9 to this connection point in FIG. 1, the voltage determination or time determination takes place in discrete fashion time intervals, the interval length t step size is preferably programmable.

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. Fig. 2 schematically shows the influence of variables on the used in the inventive method parameters for determination of the time account or the maximum operation time of the heater. The length of a time interval that is added or subtracted is designated by dt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Bestimmen der maximalen Standheiz-Betriebszeit (tmax) 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 (tmax) des Heizgeräts durch Erstellung eines Zeitkontos bestimmt wird, das durch Aufaddieren von Zeitintervallen (dt), in welchen die am Heizgerät anliegende Bordspannung (UBat) über einer Bordbatterie-Mindestladespannung (UOben) liegt, und durch Subtrahieren von Zeitintervallen (dt), in welchen die Bordspannung unter dieser Bordbatterie-Mindestladespannung (UOben) liegt, gebildet wird.1.Procedure for determining the maximum auxiliary heating operating time (t max ) of an auxiliary heater powered from a vehicle on-board battery when the vehicle engine is at a standstill as a function of the state of charge of the on-board battery and the maximum auxiliary heating operating time when the vehicle engine is running (t max ) of the heater is determined by creating a time account by adding up time intervals (dt) in which the on-board voltage (U Bat ) applied to the heater is above a minimum on-board battery charging voltage (U top ), and by subtracting time intervals ( dt), in which the on-board voltage is below this on-board battery minimum charging voltage (U top ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zeitkonto addierten und die von diesem subtrahierten Zeitintervalle (dt) gleich groß gewählt sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the time account added and the time intervals (dt) subtracted from this selected to be the same size are. 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.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Time intervals (dt) are weighted according to the voltage difference which is the actual on-board voltage from the on-board battery minimum charging voltage differs. 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.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the Subtracting the time intervals is triggered when the on-board voltage is less than is a voltage threshold, which in turn is smaller than the on-board battery The minimum charging voltage is. 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.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the maximum time of operation of the auxiliary heater on a corresponding time account Display device of the vehicle, preferably displayed on the dashboard becomes. 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.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at An empty or negative time account or a time account that exists is less than a desired heating time, a warning signal is generated.
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