DE10104056B4 - Verfahren zum Betreiben einer Zusatzheizvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Zusatzheizvorrichtung (2) für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (4) und einer Starterbatterie (3), wobei
– eine Steuervorrichtung (8) vorgesehen ist, die die Zusatzheizvorrichtung (2) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt einschaltet,
– eine Batterieheizvorrichtung (6) vorgesehen ist, die in Wärmekontakt mit der Starterbatterie (3) ist und
– eine Vorrichtung zur Ermittlung des Lade- und Betriebszustandes der Starterbatterie (3) vorgesehen ist, wobei folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
– Eingeben des Zeitpunktes, wann die Zusatzheizvorrichtung (2) automatisch eingeschaltet werden soll,
– Ermitteln, wann die Batterieheizvorrichtung (6) zum Erwärmen der Starterbatterie (3) automatisch eingeschaltet werden muß,
– Einschalten der Batterieheizvorrichtung (6)
– Erwärmen der Starterbatterie (3) und beim Erreichen des Zeitpunktes zu Einschalten der Zusatzheizvorrichtung (2):
– Ermitteln, ob nach Ablauf der programmierten Heizzeit der Zusatzheizvorrichtung (2) das Energieabgabevermögen der Starterbatterie (3) für den Startvorgang ausreicht,
– wenn das Energieabgabevermögen der Starterbatterie...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Zusatzheizvorrichtung in Fahrzeugen.
  • Aus dem Stand der Technik, wie, z. B. aus den Dokumenten US 5994669 A , DE 42 39 834 A1 , DE 195 03 316 A1 , DE 198 34 740 A1 , DE 44 26 610 A1 und DE 197 12 342 A1 ist bekannt, in Fahrzeugen, wie z. B. Personenkraftwagen, Zusatzheizvorrichtungen zum Vorwärmen der Fahrgastzelle einzusetzen. Derartige Heizeinrichtungen werden mit flüssigem Brennstoff betrieben und benötigen Elektroenergie. Diese Elektroenergie wird aus der Starterbatterie des Fahrzeugs entnommen.
  • Damit der Fahrzeugführer in ein vorgewärmtes Fahrzeug einsteigen kann, muß die Zusatzheizvorrichtungen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und für eine vorbestimmte Dauer, z. B. eine Stunde vor Fahrtantritt, eingeschaltet werden. Dazu sind zeitprogrammierbare Steuereinrichtungen vorzusehen, welche die Zusatzheizvorrichtung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt einschalten. Eine andere Möglichkeit ist eine funkferngesteuerte Einschaltung der Zusatzheizvorrtchtung.
  • Die Zusatzheizvornchtung wird naturgemäß bei niedrigen Außentemperaturen eingeschaltet und entzieht beim Heizvorgang einer Blei-Säure-Batterie, die in Personenkraftwagen als Starterbatterie Anwendung finden, Energie, die für das Anlassen der Brennkraftmaschine benötigt wird. Es ist eine allgemein bekannte Tatsache, das insbesondere Blei-Säure-Batterien bei Temperaturen unter 0 Grad Celsius eine wesentlich geringere Kapazität aufweisen als in einem Temperaturbereich von 15 bis 25 Grad Celsius.
  • Bei einer einstündigen Vorwärmung des Fahrzeugs mittels der Zusatzheizvorrichtung kann u. U. die Blei-Säure-Batterie so weit entladen sein, daß ein anschließender Start der Brennkraftmaschine nicht mehr möglich ist. Ferner kommt hinzu, daß durch die sogenannten Tiefentladungen, die bei längeren Startversuchen auftreten können, die Batterielebensdauer erheblich verkürzt wird.
  • Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen kann eine weitere Stromquelle Anwendung finden, die ausschließlich für den Betrieb der Zusatzheizvorrichtung vorgesehen ist. Falls die Stromquelle eine Akkumulatorbatterie ist, kann diese durch die Lichtmaschine des Fahrzeugs während der Fahrt aufgeladen werden. Der Nachteil dieser Lösung ist der Umstand, daß eine zweite Batterie benötigt wird.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Versorgung der Zusatzheizvorrichtung mit Elektroenergie auf einem ausreichenden Niveau zu halten und gleichzeitig den Ladezustand der Starterbatterie auf einem betriebsmäßig erforderlichen Niveau zu halten.
  • Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
  • Nach Anspruch 1 geht das Verfahren zum Betreiben einer Zusatzheizvorrichtung davon aus, daß ein Fahrzeug mit vorzugsweise einer Brennkraftmaschine eine Starterbatterie aufweist, die der mit flüssigem Brennstoff betriebenen Zusatzheizvorrichtung die elektrische Energie liefert. Es ist weiterhin eine Schaltvorrichtung vorgesehen, mittels der die Zusatzheizvorrichtung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt einschaltbar ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht der Grundgedanke darin, daß zuerst die Starterbatterie erwärmt wird, um das Energieabgabevermögen der Starterbatterie auf ein vorbestimmtes Niveau zu erhöhen, um den sicheren Betrieb der Zusatzheizvorrichtung und insbesondere um einen sicheren Start der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Für das Verfahren ist es dabei unerheblich, wie die Starterbatterie erwärmt wird. So ist es z. B. möglich, die Widerstandsheizvorrichtung der Starterbatterie mittels einer zusätzlichen Batterie zu betreiben. Dadurch wird erreicht, daß die Ladung der Starterbatterie vollständig für den Betrieb der Zusatzheizvorrichtung und für den Anlaßvorgang zum Start der Brennkraftmaschine erhalten bleibt. Es ist ebenso möglich, die Widerstandsheizung aus der Starterbatterie selbst zu speisen. Zusätzlich ist eine Vorrichtung zur Ermittlung des Lade- und Betriebszustands der Batterie vorgesehen ist, wobei dem Fachmann bekannt ist, wie der Lade- und Betriebszustand ermittelt werden, die beide ein Kriterium für das Energieabgabevermögen der Batterie darstellen.
  • Die Verfahrensschritte laufen wie folgt ab:
    Zuerst erfolgt die manuelle Eingabe eines Zeitpunktes, zu dem die Zusatzheizvorrichtung sich automatisch einschalten soll. Danach wird durch die Vorrichtung zur Ermittlung des Lade- und Betriebszustands der Batterie ermittelt, wann die Batterieheizung zum Erwärmen der Batterie automatisch eingeschaltet werden muß. Das hängt von verschiedenen Parametern ab, insbesondere von der Batterietemperatur. Wenn der Einschaltzeitpunkt erreicht worden ist, wird die Batterieheizvorrichtung eingeschaltet und die Batterie erwärmt.
  • Wenn der Zeitpunkt zum Einschalten der Zusatzheizvorrichtung erreicht ist, wird durch die Vorrichtung zur Ermittlung des Lade- und Betriebszustandes der Batterie ermittelt, ob sich die Batterie in einem ausreichenden Lade- und Betriebszustand befindet. Der Lade- und Betriebszustand wird dann als ausreichend angesehen, wenn durch Approximation ermittelt worden ist, daß nach Ablauf der programmierten Heizzeit der Zusatzheizvorrichtung das Energieabgabevermögen der Starteratterie für einen Startvorgang noch ausreicht. Wenn festgestellt wird, daß das Energieabgabevermögen der Starterbatterie nach dem Betrieb der Zusatzheizvorrichtung nicht mehr ausreichen würde, wird die Zusatzheizvorrichtung nicht eingeschaltet, da für den Fahrzeugführer ein gesicherter Start der Brennkraftmaschine wichtiger ist als eine beheizte Fahrgastzelle.
  • Wenn festgestellt wird, daß das Energieabgabevermögen der Starterbatterie nach der vorbestimmten Einschaltzeitdauer der Zusatzheizvorrichtung noch für einen sicheren Start der Brennkraftmaschine ausreicht, wird die Zusatzheizvorrichtung zu dem vorprogrammierten Zeitpunkt eingeschaltet.
  • In einer Weiterbildung nach Anspruch 2 wird während des Betriebs der Zusatzheizvorrichtung kontinuierlich oder in kurzen Zeitintervallen geprüft, ob das aktuelle Energieabgabevermögen der Starterbatterie noch für einen sicheren Startvorgang ausreicht. Wenn das Energieabgabevermögen in einen vorbestimmten Grenzbereich absinkt oder diesen unterschreitet, wird die Zusatzheizvorrichtung abgeschaltet, so daß der Starterbatterie für einen sicheren Startvorgang noch ein ausreichendes Energieabgabevermögen erhalten bleibt.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels und schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • 1 zeigt einen Prinzipschaltplan der Erfindung.
  • 2 zeigt einen Algorithmus eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die 1 zeigt eine Fahrgastzelle 1 eines Personenkraftwagens mit einer batteriegespeisten Brennstoff-Zusatzheizvorrichtung 2, die mit einer Starterbatterie 3 verbunden ist. Eine Brennkraftmaschine 4 ist mit einer Lichtmaschine 9 und einem Anlasser 5 verbunden, der von der Starterbatterie 3 gespeist wird. Die Starterbatterie 3 weist eine integral mit der Starterbatterie 3 verbundene Batterieheizvorrichtung 6 als Widerstandsheizung auf, die von der Starterbatterie 3 gespeist wird. Eine integrierte Batterie-Steuervorrichtung 7 steuert den Zeitpunkt des Einschaltens der Batterieheizeinrichtung 6, und eine Steuervorrichtung 8 steuert den Zeitpunkt des Einschaltens der Zusatzheizvorrichtung 2. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Ermittlung des Lade- und Betriebszustandes der Starterbatterie vorgesehen.
  • Nachfolgend werden die Verfahrensschritte näher erläutert:
    Zuerst erfolgt die manuelle Eingabe des Zeitpunktes, zu dem die Zusatzheizvorrichtung 2 sich automatisch einschalten soll, z. B. 6.30 Uhr. Danach wird von der Vorrichtung zur Ermittlung des Lade- und Betriebszustandes der Starterbatterie 3 ermittelt, wann die Batterieheizvorrichtung 6 zum Erwärmen der Starterbatterie automatisch eingeschaltet werden muß, wobei dieser Zeitpunkt nicht nur allein von der Temperatur, sondern auch von dem Ladezustand und vom allgemeinen Betriebszustand der Starterbatterie 3 abhängt. So wird z. B. ermittelt, daß die Batterieheizvorrichtung 6 um 3.40 Uhr eingeschaltet werden muß. Wenn dieser Einschaltzeitpunkt erreicht worden ist, wird die Batterieheizvorrichtung 6 eingeschaltet und die Starterbatterie 3 erwärmt.
  • Um 6.30 Uhr wird von der Vorrichtung zur Ermittlung des Lade- und Betriebszustandes der Starterbatterie 3 ermittelt, ob sich die Starterbatterie 3 in einem ausreichenden Lade- und Betriebszustand befindet. Der Lade- und Betriebszustand wird dann als ausreichend betrachtet, wenn durch Approximation ermittelt worden ist, daß um 7. 00 Uhr das Energieabgabevermögen der Batterie für einen Startvorgang noch ausreicht. Wenn festgestellt wird, daß das um 7.00 Uhr das Energieabgabevermögen der Batterie voraussichtlich nicht mehr ausreichen würde, wird die Zusatzheizvorrichtung nicht eingeschaltet.
  • Wenn z. B. die Zusatzheizvorrichtung 2 zum vorgesehenen Zeitpunkt, d. h. 6.30 Uhr, eingeschaltet worden ist, kann während des Betriebs der Zusatzheizvorrichtung kontinuierlich oder in kurzen Zeitintervallen geprüft werden, ob das aktuelle Energieabgabevermögen der Starterbatterie noch für einen sicheren Startvorgang ausreicht. Wenn das Energieabgabevermögen in einen vorbestimmten Grenzbereich absinkt oder diesen unterschreitet, wird die Zusatzheizvorrichtung 2 wieder abgeschaltet.
  • Ebenso ist es möglich, daß die Zusatzheizvorrichtung 2 erst zu einem späteren Zeitpunkt, z. B. um 6.55 Uhr, eingeschaltet wird, wenn, bedingt durch die fortschreitende Erwärmung der Starterbatterie, erst zu diesem Zeitpunkt das erforderliche Energieabgabevermögen für den sicheren Start zur Verfügung steht.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Zusatzheizvorrichtung (2) für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (4) und einer Starterbatterie (3), wobei – eine Steuervorrichtung (8) vorgesehen ist, die die Zusatzheizvorrichtung (2) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt einschaltet, – eine Batterieheizvorrichtung (6) vorgesehen ist, die in Wärmekontakt mit der Starterbatterie (3) ist und – eine Vorrichtung zur Ermittlung des Lade- und Betriebszustandes der Starterbatterie (3) vorgesehen ist, wobei folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: – Eingeben des Zeitpunktes, wann die Zusatzheizvorrichtung (2) automatisch eingeschaltet werden soll, – Ermitteln, wann die Batterieheizvorrichtung (6) zum Erwärmen der Starterbatterie (3) automatisch eingeschaltet werden muß, – Einschalten der Batterieheizvorrichtung (6) – Erwärmen der Starterbatterie (3) und beim Erreichen des Zeitpunktes zu Einschalten der Zusatzheizvorrichtung (2): – Ermitteln, ob nach Ablauf der programmierten Heizzeit der Zusatzheizvorrichtung (2) das Energieabgabevermögen der Starterbatterie (3) für den Startvorgang ausreicht, – wenn das Energieabgabevermögen der Starterbatterie (3) für den Startvorgang ausreicht, wird die Zusatzheizvorrichtung (2) eingeschaltet, – wenn das Energieabgabevermögen der Starterbatterie (3) für den Startvorgang nicht ausreicht, wird die Zusatzheizvorrichtung (2) nicht eingeschaltet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – während des Betriebs der Zusatzheizvorrichtung (2) geprüft wird, ob das aktuelle Energieabgabevermögen der Starterbatterie (3) für den sicheren Startvorgang noch ausreicht, und – die Zusatzheizvorrichtung (2) abgeschaltet wird, wenn ermittelt wird, daß das Energieabgabevermögen der Starterbatterie (3) einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.
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