DE10122767A1

DE10122767A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung und Batteriediagnose in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz

Info

Publication number: DE10122767A1
Application number: DE10122767A
Authority: DE
Inventors: Marco Baumgarth; Peter Konrad
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2002-11-14
Also published as: FR2824641B1; FR2824641A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung und Batteriediagnose in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz (1) mit mindestens einer Batterie (3) zur Versorgung elektrischer Verbraucher (7), wobei parallel zu der mindestens einen Batterie (3) ein Kondensator (4) mit einer Einrichtung (5) zur Messung des Kondensatorstroms angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung und Batteriediagnose in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz.

In modernen Kraftfahrzeugen werden verstärkt sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher eingesetzt, die für die Grundfunktionen eines Kraftfahrzeuges wie beispielsweise Lenken und Bremsen verantwortlich sind. Daher sind verschärfte Anforderungen an die Verfügbarkeit der elektrischen Energieversorgung eines derartigen Kraftfahrzeuges zu stellen.

Zur Lösung dieses Problems ist es beispielsweise bekannt, die sicherheitsrelevanten Verbraucher in einem entkoppelten Teilbordnetz anzuordnen. Des weiteren ist es bekannt, die Bordnetze mit zwei Batterien auszubilden. Dabei stellt sich jedoch stets das Problem, dass eine Vielzahl von sicherheitsrelevanten elektrischen Verbrauchern aufgrund ihrer Dynamik hohe Stromsteilheiten benötigen, die der Generator nicht liefern kann. Vielmehr ziehen diese Verbraucher die benötigte Spitzenleistung aus der Batterie. Ist nun die Batterie defekt, so führen diese Stromsteilheiten zu Spannungseinbrüchen der Bordnetzspannung, so dass die Funktionalität der sicherheitsrelevanten Verbraucher nicht mehr sichergestellt ist.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung und Batteriediagnose in einem Kraftfahrzeug- Bordnetz zu schaffen, mittels derer die Gefahr von Spannungseinrbrüchen minimiert wird und Defekte der Batterie frühzeitig diagnostiziert werden.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierzu ist parallel zu der mindestens einen Batterie ein Kondensator mit einer Einrichtung zur Messung des Kondensatorstroms angeordnet. Hierdurch werden gleichzeitig mehrere Vorteile erreicht. Zum einen werden durch die Batterie und den Kondensator Bordnetzwelligkeiten geglättet, die beispielsweise durch Gleichrichtung im Generator, durch Drehzahlschwankungen des Generators oder durch Lastsprünge im Bordnetz verursacht werden, indem Wechselströme im Verhältnis der Innenwiderstände durch Batterie und Kondensator fließen. Eine Nichtverfügbarkeit der Batterie im Sinne einer Spannungsversorgung von elektrischen Verbrauchern, die hohe Stromsteilheiten vom Betrieb erfordern, ist durch einen erhöhten Innenwiderstand der Batterie gekennzeichnet. Im Fall der Nichtverfügbarkeit der Batterie fließt daher ein erhöhter Wechselstrom im Kondensator. Die Höhe des Kondensatorstromes wird gemessen, wobei ab einer bestimmten Stromhöhe ein Fehler der Batterie erkannt wird, so dass der Zustand der Batterie somit diagnostiziert wird. Des weiteren kann durch den Kondensator die Verfügbarkeit des Bordnetzes bei Ausfall der Batterie erhöht werden, da der Kondensator derart dimensionierbar ist, dass dieser die elektrischen Verbraucher mit hohen Stromsteilheiten kurzfristig mit elektrischer Leistung versorgt, bevor der Generator als zweite Energiequelle nachgeregelt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Innenwiderstand des Kondensators größer, insbesondere um ein Vielfaches größer als der Innenwiderstand der Batterie, was die Auswertung vereinfacht, da dann bei einer einwandfrei arbeitenden Batterie der Kondensatorstrom nahezu null ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur Messung des Kondensatorstroms mit einer Auswerteeinheit verbunden, die vorzugsweise über einen CAN-Bus mit anderen Steuergeräten verbunden ist, so dass das Diagnoseergebnis an andere Steuergeräte übermittelt werden kann bzw. dass die Diagnose anhand weiterer Daten der anderen Steuergeräte präzisiert werden kann. Weiter besteht die Möglichkeit, das Diagnoseergebnis anzuzeigen sowie gegebenenfalls Gegenmaßnahmen einzuleiten. Hierzu gehört die Aufforderung an den Fahrer, das Kraftfahrzeug abzustellen und bestimmte Komfortverbraucher automatisch abzuschalten bzw. mit geringer Leistung zu betreiben. Weiter ist es auch möglich, die Leistungsaufnahme der sicherheitsrelevanten Verbraucher zu begrenzen, so dass diese eingeschränkt funktionsbereit bleiben, ohne Bordnetzspannungseinbrüche zu verursachen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Anordnung einer Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung und Batteriediagnose in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz.

Das Kraftfahrzeug-Bordnetz 1 umfasst einen Generator 2, eine Batterie 3, einen Kondensator 4 mit einer Einrichtung 5 zur Messung des Kondensatorstroms, einer Auswerteeinheit 6 und elektrischen Bordnetzverbrauchern 7. Der Generator 2, die Batterie 3 und die Reihenschaltung aus Kondensator 4 und Einrichtung 5 sind zueinander parallel geschaltet und versorgen die elektrischen Bordnetzverbraucher 7 einschließlich der Auswerteeinheit 6 mit elektrischer Leistung. Die von der Einrichtung 5 erfassten Kondensatorströme werden der Auswerteeinheit 6 zugeführt und dort mit Schwellwerten verglichen. Der Innenwiderstand des Kondensators 4 ist dabei ein vielfaches größer als der Innenwiderstand der intakten Batterie 3.

Welligkeiten der Bordnetzspannung, die beispielsweise durch die Gleichrichtung im Generator 2, Drehzahlschwankungen des Generators 2 oder durch Lastsprünge im Kraftfahrzeug-Bordnetz 1 verursacht werden, werden durch die Batterie 3 und den Kondensator 4 geglättet bzw. bedämpft, indem Wechselströme im Verhältnis der Innenwiderstände durch Batterie 3 und Kondensator 4 fließen. Aufgrund des vielfach größeren Innenwiderstandes des Kondensators 4 im Vergleich zur intakten Batterie 3 ist der Kondensatorstrom im Regelfall sehr klein und nahezu null. Wird nun ein elektrischer Bordnetzverbraucher 7 mit hoher Stromsteilheit eingeschaltet, so wird die elektrische Leistung während des Strompeaks nahezu ausschließlich durch die Batterie 3 geliefert.

Bei der Nichtverfügbarkeit der Batterie 3 aufgrund eines Defektes erhöht sich der Innenwiderstand der Batterie 3, so dass sich das Verhältnis von Batterie- und Kondensatorstrom verschiebt. Dieser steigende Kondensatorstrom wird von der Einrichtung 5 erfasst und an die Auswerteeinheit 6 übermittelt, die diesen Defekt dann anzeigt und Gegenmaßnahmen einleitet. Gleichzeitig übernimmt der Kondensator 4 bei einem Defekt der Batterie 3 die elektrische Energieversorgung der Bordnetzverbraucher 7 mit hohen Stromsteilheiten, bevor der Generator 2 nachregelt.

Die Anwendung von Batterie 3 mit parallel geschaltetem Kondensator 4 mit einer in Reihe geschalteten Einrichtung 5 zur Erfassung des Kondensatorstromes kann auch in galvanisch entkoppelten Teilbordnetzen ohne Generator zur Anwendung kommen.

Claims

1. Vorrichtung zur Bordnetzstabilisierung und Batteriediagnose in einem Kraftfahrzeug- Bordnetz (1) mit mindestens einer Batterie (3) zur Versorgung elektrischer Verbraucher (7), dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der mindestens einen Batterie (3) ein Kondensator (4) mit einer Einrichtung (5) zur Messung des Kondensatorstroms angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenwiderstand des Kondensators (4) größer als der Innenwiderstand der mindestens einen Batterie (3) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenwiderstand des Kondensators (4) um ein Vielfaches größer als der Innenwiderstand der mindestens einen Batterie (3) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur Messung des Kondensatorstroms (4) mit einer Auswerteeinheit (6) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) über einen CAN-Bus mit anderen Steuergeräten verbunden ist.

6. Verfahren zur Bordnetzstabilisierung und Batteriediagnose in einem Kraftfahrzeug- Bordnetz (1) mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatorstrom erfasst wird und mit mindestens einem Schwellwert verglichen wird, wobei bei Überschreitung des Schwellwertes auf einen Fehler der Batterie (3) geschlossen wird.