DE102004033836B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Betriebsparametern einer Batterie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Ermittlung von Betriebsparametern einer Batterie, wobei die Betriebsparameter wenigstens die Batteriespannung umfassen und wobei die Vorrichtung aus der Batteriespannung versorgt (18, 20, 22) wird. Zur stromsparenden und dennoch genauen Ermittlung von Betriebsparametern für den in der Praxis besonders bedeutsamen Zeitraum nach einem Absinken der Batteriespannung umfasst die Vorrichtung (10) eine Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28), welche in einem Wachzustand Betriebsparameter der Batterie ermittelt und in digitaler Form speichert (34, 36) und/oder an einem digitalen Schnittstellenausgang (40) bereitstellt und welche in einem Schlafzustand inaktiv ist und einen verringerten Stromverbrauch besitzt, und eine Grenzspannungserfassungseinrichtung (42, 44), welche im Schlafzustand der Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) permanent die Batteriespannung mit einer vorgegebenen Grenzspannung vergleicht und, falls die Batteriespannung die vorgegebene Grenzspannung unterschreitet, einen Übergang der Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) von deren Schlafzustand in deren Wachzustand bewirkt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ermittlung von Betriebsparametern einer Batterie, insbesondere einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs.
• Die Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs liefert die Energie für das Starten des Motors. Der mit dem Startvorgang einhergehende Verlust an gespeicherter Energie wird während des Laufs des Motors durch die Energiezufuhr von einem elektrischen Generator, der vom Motor angetrieben wird, wieder ausgeglichen. Die Batterie ist jedoch vielfältigen Einflüssen und Alterungsprozessen unterworfen, so dass in Kraftfahrzeugen mit moderner Fahrzeugelektronik eine Reihe von Betriebsparametern der Starterbatterie ermittelt und ausgewertet werden. Daraus ergeben sich zwei wesentliche Vorteile. Erstens liefert die Ermittlung von Betriebsparametern die Basis für eine Meldung bestimmter Unregelmäßigkeiten in der Fahrzeugelektrik (z. B. übermäßig erhöhter Stromverbrauch) oder für eine Warnung vor einem drohenden Ausfall der Batterie an den Fahrer. Zweitens können derart ermittelte Betriebsparameter in digitaler Form gespeichert und als Fehlerdiagnoseparameter bei einer Instandsetzung oder Wartung des Fahrzeugs vom Servicepersonal ausgelesen werden, um nutzbringend Aufschluss über in der Vergangenheit vorgekommenen Unregelmäßigkeiten zu erhalten.
• Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 199 52 693 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung dient zur Ermittlung des Zustands einer Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug und erfasst hierfür die Batteriespannung, die Batterietemperatur, den Ladestrom, den Entladestrom und/oder den Ruhestrom. Diese Betriebsparameter werden hierbei in gleichbleibenden oder dynamisch gewählten Intervallen gemessen und mittels eines Mikroprozessors ausgewertet. In einem Datenspeicher des Mikroprozessorsystems werden die Kenndaten der zu überwachenden Batterie sowie die erfassten Betriebsparameter der Batterie gespeichert. Eine Service-Schnittstelle ermöglicht das Auslesen der Daten z. B. für die Werkstatt und eine Reinitialisierung bei Austausch der Batterie im Fahrzeug.
• Vorteilhaft spart die Messung der Betriebsparameter in gleichbleibenden oder dynamisch gewählten Intervallen Energie, welche von der Batterie geliefert werden muss, und ermöglicht dennoch die Sammlung von zeitaufgelösten Betriebsparameterdaten. Dies ist insbesondere bedeutend, wenn die Erfassung in einem für längere Zeit abgestellten Fahrzeug erfolgt, da in diesem Fall die durch die Betriebsparametermessung verbrauchte Energie nicht durch den elektrischen Generator nachgeliefert werden kann.
• Nachteilig ist es bei der bekannten Vorrichtung, dass eine Erfassung von Betriebsparametern bei stark absinkender Batteriespannung, insbesondere im Zeitraum unmittelbar von einem unterspannungsbedingten Ausfall der Vorrichtung, nicht zuverlässig sichergestellt ist. Selbst wenn in einem solchen Zeitraum eine Erfassung stattfindet, so ist bei der bekannten Vorrichtung nachteilig, dass die im Zeitraum unmittelbar vor einem unterspannungsbedingten Ausfall der Vorrichtung gesammelten Betriebsparameterdaten oftmals keine besonders genauen Rückschlüsse auf die Ursache des Zustandekommens der Unterspannung zulassen. Eine möglichst genaue Betriebsparametererfassung ist jedoch gerade in diesem Zeitraum unmittelbar vor dem Ausfall der Batterie wünschenswert, weil damit eine genauere Unterscheidung verschiedener in Betracht kommender Fehlerursachen ermöglicht werden könnte.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erfassung von Betriebsparametern einer Batterie dahingehend zu verbessern, dass eine möglichst detaillierte Diagnose von Beeinträchtigungen der Batterie oder des damit betriebenen elektrischen Verbrauchersystems ermöglicht wird.
• Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 7. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst:
• – eine Betriebsparametererfassungseinrichtung, welche in einem Wachzustand Betriebsparameter der Batterie ermittelt und in digitaler Form speichert und/oder an einem digitalen Schnittstellenausgang bereitstellt, und welche in einem Schlafzustand inaktiv ist und einen gegenüber dem Wachzustand verringerten Stromverbrauch besitzt, und
• – eine Grenzspannungserfassungseinrichtung, welche zumindest im Schlafzustand der Betriebsparametererfassungseinrichtung permanent die Batteriespannung mit einer vorgegebenen Grenzspannung vergleicht und in dem Fall, in welchem die Batteriespannung die vorgegebene Grenzspannung unterschreitet, einen Übergang der Betriebsparametererfassungseinrichtung von deren Schlafzustand in deren Wachzustand bewirkt.
• Für die Erfindung wesentlich ist zunächst, dass eine in zwei verschiedenen Zuständen betreibbare Betriebsparametererfassungseinrichtung vorgesehen ist. In einem ersten, als "Wachzustand" bezeichneten Zustand werden mehrere Betriebsparameter der Batterie ermittelt. Demgegenüber ist diese Einrichtung in einem als "Schlafzustand" bezeichneten Zustand inaktiv, so dass gegenüber dem Wachzustand erheblich weniger Strom verbraucht wird. Die Umstellung zwischen dem Wachzustand und dem Schlafzustand kann in vielfältiger Weise initiiert werden. Insbesondere kann ein für eine vorbestimmte Zeitdauer andauernder Wachzustand in gleichbleibenden oder dynamisch gewählten Intervallen vorgesehen sein, sei es durch eine interne Zeitgebereinrichtung oder eine externe Steuereinrichtung (z. B. Motorsteuergerät) angesteuert. Wesentlich für die Erfindung ist jedoch auch, dass eine Grenzspannungserfassungseinrichtung vorgesehen ist, welche zumindest im Schlafzustand der Betriebsparametererfassungseinrichtung permanent die Batteriespannung mit einer vorbestimmten Grenzspannung vergleicht und bei Unterschreiten dieser Grenzspannung den Übergang vom Schlafzustand in den Wachzustand bewirkt.
• Die Kombination dieser Maßnahmen ermöglicht eine besonders stromsparende und dennoch genaue Ermittlung von Betriebsparametern für den in der Praxis besonders bedeutenden Zeitraum unmittelbar nach einem Absinken der Batteriespannung und somit eine verbesserte Diagnose der Ursache für die Verringerung der Batteriespannung.
• Der Begriff "Betriebsparameter" umfasst an der Batterie unmittelbar zu messende Größen (z. B. Batteriespannung, Batteriestrom, also Lade- und Entladestrom, Temperatur etc.) sowie aus solchen Messgrößen ableitbare, z. B. berechenbare Größen, die charakteristisch für den Zustand der Batterie sind (z. B. Innenwiderstand, Spannungswelligkeit, Stromwelligkeit etc.). Die Ermittlung der Betriebsparameter erfolgt somit durch Messung und/oder Ableitung aus gemessenen Größen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die gemessenen Betriebsparameter wenigstens die Batteriespannung, den Batteriestrom und die in oder unmittelbar an der Batterie gemessene Temperatur.
• Als abgeleitete Betriebsparameter sind insbesondere wenigstens der Innenwiderstand, ein Ladezustand (SOC = "state of charge") und/oder ein Gesundheitszustand (SOH = "state of health") interessant. Die Art und Weise der Ermittlung bzw. die Möglichkeiten zur Definition dieser Betriebsparameter sind dem Fachmann wohlbekannt (vgl. z. B. die eingangs erwähnte DE 199 52 693 A1 ) und bedürfen daher keiner detaillierten Erläuterung.
• Sofern die Vorrichtung in Kommunikationsverbindung mit einer externen Steuereinrichtung wie einem Motorsteuergerät und/oder einem Bordcomputer steht, so können die zur Ableitung von Betriebsparametern erforderlichen Funktionen auch teilweise oder ganz auf solche externen Einrichtungen ausgelagert werden, zumal letztere Einrichtungen oftmals ohnehin mit vergleichsweise großer Rechenkapazität zur Verfügung stehen. Sofern eine solche Kommunikationsverbindung nicht nur einen Schnittstellenausgang an der Vorrichtung aufweist sondern auch einen Schnittstelleneingang, so besteht vorteilhaft die Möglichkeit, die erwähnte Umstellung zwischen Wachzustand und Schlafzustand der Vorrichtung auch durch eine solche externe Einrichtung zu initiieren und/oder der Vorrichtung diesbezügliche Vorgabedaten zu übermitteln. Mit solchen Vor gabedaten kann beispielsweise die zeitliche Abfolge von Wach- und Schlafzuständen im Normalbetrieb (Batteriespannung liegt über der Grenzspannung) befehligt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine externe Einrichtung auch Kriterien an die Vorrichtung übermitteln, anhand derer die Vorrichtung dann selbstständig die Übergänge zwischen Wachzustand und Schlafzustand einleiten kann.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung als eine mit Abmessungen von wenigen Zentimetern kompakt dimensionierte Baueinheit ausgebildet, welche ein die elektronischen Komponenten isolierend umschließendes Gehäuse sowie eine unmittelbar mit einem Anschluss der Batterie zu verbindende Batterieklemme aufweist. Bei einer Ausführung für die Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs kann diese Baueinheit insbesondere zur Unterbringung in der so genannten Batteriepolnische ausgebildet sein, wobei weiter bevorzugt die Batterieklemme zum Anschluss an den negativen Batteriepol vorgesehen ist und die Baueinheit des weiteren mit einem elektrisch niederohmig mit der Batterieklemme verbundenen Massekabel (zum Anschluss an ein Fahrzeugkarosserieteil) sowie wenigstens einem Versorgungskabel zum Anschluss an ein positives Versorgungspotenzial versehen ist. Es können auch zwei derartige Versorgungskabel vorgesehen sein, um die Vorrichtung einerseits mit dem positiven Batteriepotenzial ("Klemme 30") und andererseits mit einem bei eingeschalteten elektrischen Verbrauchern positiven Potenzial (z. B. "Klemme 15") zu verbinden.
• Falls, wie dies bevorzugt ist, die im Wachzustand ermittelten Betriebsparameter der Batterie in digitaler Form gespeichert werden, so wird hierfür bevorzugt ein nichtflüchtiger Speicher (z. B. EEPROM, Flash etc.) verwendet, wobei z. B. aus Geschwindigkeitsgründen, eine zeitweilige Speicherung in einem flüchtigen Speicher (z. B. RAM), der z. B. auch als Programmspeicher für eine Mikroprozessoreinrichtung eingesetzt werden kann, vorgesehen sein kann. Die nichtflüchtige Speicherung von digitalen Betriebsparameterdaten (Messdaten und abgeleitete Batteriezustandsdaten) besitzt den Vorteil, dass nach einem unterspannungsbedingten Ausfall der Vorrichtung nach Wiederaufnahme des Betriebs (z. B. Mikroprozessor-Reset nach einem Wiederanstieg der Spannung) die gespeicherten Daten an eine externe Einrichtung (z. B. übergeordnetes Steuergerät) zur Auswertung übergeben werden können. Alternativ oder zusätzlich können die im Wachzustand ermittelten Betriebsparameter an einem digitalen Schnittstellenausgang bereitgestellt werden, so dass beispielsweise basierend auf einer Auswertung dieser Daten durch eine externe Einrichtung über einen Schnittstelleneingang Vorgabedaten betreffend zukünftig durchzuführende Betriebsparameterermittlungen zurück an die Vorrichtung übermittelt werden können.
• Um im Schlafzustand permanent die Batteriespannung mit der vorgegebenen Grenzspannung vergleichen zu können, umfasst die Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform eine analoge Komparatorschaltung, welcher sowohl die Batteriespannung (oder eine daraus abgeleitete Spannung, insbesondere eine geteilte Batteriespannung) als auch die Grenzspannung zugeführt wird und an deren Ausgang das Signal zum "Aufwecken" der Vorrichtung bereitgestellt wird. Die Grenzspannung wird bevorzugt aus der Batteriespannung erzeugt, z. B. durch einen geregelten Abwärtswandler, der in der Vorrichtung integriert sein kann. Um einen möglichst niedrigen Stromverbrauch im Schlafzustand zu realisieren, sollte die Komparatorschaltung möglichst einfach gestaltet sein und insbesondere vollkommen unabhängig von Vorrichtungsteilen arbeiten, die zur möglichst präzisen Betriebsparamtermessung im Wachzustand vorgesehen sind. Letztere Schaltungsteile zur Messwertaufnahme sind in einer bevorzugten Ausführungsform als Sensoren mit nachgeschalteter A/D-Wandlereinrichtung ausgebildet, um unmittelbar zur Speicherung oder Schnittstellenausgabe geeignete digitale Messdaten bereitzustellen. Diese letzteren, vergleichsweise viel Strom verbrauchenden Messaufnehmerteile, gegebenenfalls samt einer diese steuernden Mikroprozessoreinrichtung, sollten im Schlafzustand abgeschaltet sein. Abgesehen von dem Vergleich der Batteriespannung mit der Grenzspannung führt die Vorrichtung im Schlafzustand keine weiteren Ermittlungsaktivitäten aus.
• Der Übergang vom Schlafzustand in den Wachzustand bei Unterschreitung der Grenzspannung ist bevorzugt derart vorgesehen, dass der Wachzustand zumindest für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten wird, um eine vorbestimmte Reihe von Betriebsparametern zu ermitteln und unverzüglich nichtflüchtig zu speichern. Beispielsweise können mehrere Wertepaare für Batteriespannung und Batteriestrom gemessen und im Speicher abgelegt werden.
• Bevorzugt wird die Grenzspannung in einem Bereich von 10% bis 80% derjenigen Batteriespannung vorbestimmt, die sich bei voll geladener und gesunder Batterie ohne elektrische Last (Leerlauf) ergibt. Bei einer für die 12V-Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Vorrichtung liegt die Grenzspannung bevorzugt im Bereich von 3V bis 9V.
• Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Energiespeicher zur zeitweiligen Aufrechterhaltung des Betriebs der Vorrichtung bei Ausfall der Batteriespannung. Der Begriff "Ausfall der Batteriespannung" bedeutet in diesem Zusammenhang diejenige Spannung, bis zu der die Vorrichtung noch ordnungsgemäß betrieben werden kann. Diese Ausfallspannung liegt im Bereich zwischen 0V und der Grenzspannung, abhängig von der konkreten Implementierung der Vorrichtung. Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um einen Kondensator handeln, der in Zeiträumen mit ausreichend hoher Spannung der zu überwachenden Batterie geladen wird und somit bei einem Ausfall der Batteriespannung noch eine Betriebsdauer der Vorrichtung ermöglicht, die zum nichtflüchtigen Speichern einiger Betriebsparameter ausreicht.
• Bevorzugt ist die Betriebsparametererfassungseinrichtung dazu ausgebildet, nach einem durch die Grenzspannungserfassungseinrichtung bewirkten Übergang von deren Schlafzustand in deren Wachzustand eine vorgegebene Folge von Betriebsparametern zu ermitteln und in digitaler Form nichtflüchtig zu speichern.
• Ferner ist es bevorzugt, wenn die Vorrichtung einen digitalen Schnittstellenausgang zum Ausgeben der ermittelten und/oder in digitaler Form gespeicherten Betriebsparameter aufweist und/oder einen digitalen Schnittstelleneingang zum Eingeben von Steuersignalen aufweist. Die Schnittstelle kann beispielsweise für ein standardisiertes Bussystem wie einen CAN-Bus oder einen LIN-Bus vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung als LIN-Slave vorgesehen und steht in Kommunikationsverbindung mit einem externen Steuergerät (LIN-Master).
• Da gemäß der Erfindung ein Schlafzustand der Betriebsparametererfassungseinrichtung vorgesehen ist, in welchem keine permanente und vergleichsweise aufwändige Messung (und Auswertung) von Betriebsparametern erfolgt, kann ein großer An teil elektronischer Vorrichtungskomponenten hierbei in einem Ruhemodus mit verringertem Stromverbrauch betrieben werden. Ein Aufwecken der Betriebsparametererfassungseinrichtung sowie deren Übergang zurück in den Schlafzustand können durch verschiedene Ereignisse ausgelöst werden. Beispielsweise kann ein in Intervallen, insbesondere periodischen Intervallen vorgesehenes Aufwecken vorgesehen sein, wobei die Zeitspanne zwischen diesen Wachzeiträumen einstellbar sein kann. Ferner kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass bei Überschreitung eines einstellbaren Batterie-Ruhestromes ein Aufwecken erfolgt. Schließlich erfolgt ein Aufwecken bei Unterschreitung der vorgegebenen Grenzspannung. Dieser letztere Fall ist in der Praxis besonders relevant, da durch die auf ein Absinken der Batteriespannung hin erfolgende Ermittlung von Betriebsparametern wichtige Informationen betreffend die Ursache von Fehlern erhalten werden können. So kann z. B. eine Unterscheidung folgender Fehlerfälle vorgesehen sein:
• – Tiefentladung (Spannung relativ konstant über 0V)
• – Verpolung infolge Fremdstart (Spannung schnell auf unter 0V sinkend)
• – Abklemmen der Batterie (Spannung schnell auf 0V sinkend)
• – Kurzschluss des Bordnetzes (Spannung über 0V, hoher Strom)
• – Fremdstart mit zu hoher Spannung (Spannung schnell zu hoch ansteigend)
etc.
• Die für eine solche Unterscheidung wichtigen Informationen können dann beim Werkstattservice nutzbringend ausgelesen werden.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
• 1 ein Blockschaltbild der Installationsumgebung eines Batteriesensormoduls, und
• 2 ein schematisches Blockschaltbild des Batteriesensormoduls von 1.
• 1 zeigt ein Batteriesensormodul 10 zur Ermittlung von Betriebsparametern einer Starterbatterie 12 eines Kraftfahrzeugs. Das Modul 10 ist als kompakte Baueinheit in die negative Polnische der Batterie 12 eingebaut, um dort die Batteriespannung, den Batteriestrom und die Batterietemperatur zu messen.
• Außerdem ermittelt das Modul 10 aus den unmittelbar gemessenen Größen noch eine Reihe von abgeleiteten Betriebsparametern der Batterie, um diese zusammen mit den Messgrößen zeitweilig zu speichern und von Zeit zu Zeit über einen LIN-Bus 14 an ein übergeordnetes Steuergerät 16 zu übertragen. Das Steuergerät 16 ist als LIN-Master konfiguriert und übernimmt zentrale Überwachungs- und Steuerungsaufgaben der Fahrzeugelektronik, insbesondere Motorsteuerung.
• Das Modul 10 weist einen als Batteriepolklemme ausgebildeten negativen Versorgungsanschluss 18, einen mit dem positiven Batteriepotenzial zu verbindenden positiven Versorgungsanschluss 20 und einen mit Fahrzeugmasse zu verbindenden Masseanschluss 22 auf. Das als LIN-Slave konfigurierte Modul 10 ist betreibbar in einem Wachzustand, in welchem umfassend Betriebsparameter der Batterie ermittelt werden, sowie in einem Schlafzustand, in welchem lediglich die aktuelle Batteriespannung mit einer vorgegebenen Grenzspannung verglichen wird. Ein zeitweiliger Übergang von Schlafzustand in den Wachzustand kann ausgelöst werden durch einen entsprechenden Steuerbefehl bzw. Steuervorgaben des Steuergeräts 16, durch Ablauf einer vorab durch das Steuergerät 16 eingestellten Zeitdauer und in dem Fall, in welchem die aktuelle Batteriespannung die Grenzspannung unterschreitet.
• 2 zeigt schematisch den Aufbau des Batteriesensormoduls 10. Der negative Versorgungsanschluss 18 ist über einen Shunt-Widerstand 24 (Widerstand kleiner als 100μΩ) direkt mit dem Masseanschluss 22 verbunden, um einerseits eine zuverlässige Stromdurchleitung von der Fahrzeugmasse zum negativen Batteriepol hin zu gewährleisten und andererseits die Messung des durch den Shunt 24 fließenden Batteriestroms zu realisieren. Für diese Messung wird die am Shunt 24 abfallende Spannung einer Messeinrichtung 26 zugeführt. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel könnte die Batteriestrommessung auch mittels eines Magnetfeldsensors (z. B. Hall-Sonde) erfolgen.
• Zur Batteriespannungsmessung wird der Messeinrichtung 26 ferner die Spannung zwischen den Anschlüssen 18 und 20 zugeführt.
• In der Figur nicht dargestellt ist die Temperaturmessung, die mittels eines im Bereich des negativen Versorgungsanschlusses 18 angeordneten und ebenfalls mit der Messeinrichtung 26 verbundenen Temperatursensors erfolgt.
• Des weiteren umfasst das Modul 10 eine als Mikrocontroller 28 ausgebildete Mikroprozessoreinrichtung, die über einen Bus 30 verbunden ist mit einem ROM-Speicher 32, einem RAM-Speicher 34, einem EEPROM-Speicher 36, einem A/D-Wandler 38 und einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 40.
• Die Schaltungskomponenten 26 bis 40 bilden einen für den Wachzustand wichtigen Teil einer Betriebsparametererfassungseinrichtung, welche im Wachzustand eine Mehrzahl von Betriebsparametern der Batterie 12 ermittelt und in digitaler Form im EEPROM-Speicher 36 nichtflüchtig speichert und/oder über die Schnittstelle 40 dem Steuergerät 16 bereitstellt. Der ROM-Speicher 32 speichert ein Betriebssystem für den Mikrocontroller 28, welches ergänzt wird durch veränderbare Softwarekomponenten, die im RAM-Speicher 34 gespeichert werden. Die von der Messeinrichtung 26 in analoger Form gemessenen Größen werden mittels des A/D-Wandlers 38 in digitale Messdaten gewandelt und zusammen mit daraus abgeleiteten, den Zustand der Batterie 12 betreffenden Daten (z. B. Innenwiderstand, SOC, SOH etc.) im EEPROM-Speicher 36 abgelegt. Die im EEPROM-Speicher 36 gespeicherten Daten werden von Zeit zu Zeit (z. B, nach dem durch Zeitablauf erfolgenden "Aufwecken" des Moduls) oder auf Anforderung durch das Steuergerät 16 über die Schnittstelle 40 zum Steuergerät 16 übertragen, um dort ausgewertet, gegebenenfalls weiterverwendet, und nichtflüchtig gespeichert zu werden. Erfolgreich zum Steuergerät 16 übertragene Daten werden im EEPROM-Speicher 36 sodann gelöscht.
• Im Wachzustand der Betriebsparametererfassungseinrichtung wird vergleichsweise viel Strom verbraucht (hier: ca. 20 mA), was insbesondere bei einem für längere Zeit abgestellten Fahrzeug problematisch ist. Um den Stromverbrauch vor allem in diesen Phasen abzusenken, ist ein Schlafzustand der Betriebsparametererfassungseinrichtung vorgesehen, der sich ü ber die Lebensdauer des Moduls 10 betrachtet mit den Wachzuständen abwechselt und in welchem der Stromverbrauch drastisch reduziert ist (hier auf weniger als 100μA). Ermöglicht wird diese bevorzugt um wenigstens einen Faktor 1000 verringerte Betriebsstromaufnahme im Schlafzustand durch Abschalten eines Großteils der Komponenten des Mikrocontrollersystems. Im Schlafzustand kann demnach weder eine A/D-Wandlung noch eine Speicherung irgendwelcher Betriebsparameter der Batterie 12 erfolgen. Vielmehr wird im Schlafzustand lediglich permanent die Batteriespannung mit einer zu 5V vorgegebenen Grenzspannung verglichen, um in dem Fall, in welchem die aktuelle Batteriespannung diese Grenzspannung unterschreitet, die Betriebsparametererfassungseinrichtung wieder aufzuwecken. Zu diesem Zweck umfasst das Batteriesensormodul 10 einen Komparator 42, dem sowohl über den Anschluss 20 das positive Batteriepotenzial als auch das von einem Grenzspannungsgenerator 44 gelieferte Grenzspannungspotenzial eingegeben wird, sodass bei entsprechendem Vergleichsergebnis über eine Signalleitung 46 der Mikrocontroller 28 wieder aktiviert werden kann, um einen zeitweiligen Übergang vom Schlafzustand in den Wachzustand auszulösen.
• Der Grenzspannungsgenerator 44 wird hierbei aus der Batteriespannung selbst versorgt, die innerhalb des Moduls 10 durch einen Kondensator 48 gepuffert wird. Dadurch kann das Modul 10 auch bei stark unter die Grenzspannung abgesunkener Batteriespannung kurzzeitig (hier: ca. 15 ms) voll funktionsfähig sein.
• In dieser – unter Umständen sehr kurzen – Wachphase wird dann eine Reihe von vorbestimmten Betriebsparameterermittlungen durchgeführt und deren Ergebnisse im EEPROM-Speicher 36 abgelegt. Diese für eine Fehlerdiagnose wichtigen Daten werden dann sogleich oder später über die Schnittstelle 40 an das Steuergerät 16 übertragen.
• Falls nach einem Totalausfall der überwachten Batterie, z. B. nach deren Abklemmen, noch nicht zum Steuergerät 16 übertragene Daten im EEPROM-Speicher 36 enthalten sind, so werden diese Daten unmittelbar nach Wiederaufnahme des Betriebs, z. B. durch Anklemmen einer neuen Batterie, an das Steuergerät 16 übertragen.
• Im Steuergerät 16 werden die über einen längeren Zeitraum gesammelten Betriebsparameterdaten nichtflüchtig gespeichert und stehen somit zum Auslesen bei einem Fahrzeugservice zur Verfügung.

Claims (7)

1. Vorrichtung (10) zur Ermittlung von Betriebsparametern einer Batterie (12), insbesondere Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs, wobei die Betriebsparameter wenigstens die Batteriespannung umfassen und wobei die Vorrichtung aus der Batteriespannung versorgt wird, umfassend – eine Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28), welche in einem Wachzustand Betriebsparameter der Batterie ermittelt und in digitaler Form speichert (34, 36) und/oder an einem digitalen Schnittstellenausgang (40) bereitstellt, und welche in einem Schlafzustand inaktiv ist und einen gegenüber dem Wachzustand verringerten Stromverbrauch besitzt, und – eine Grenzspannungserfassungseinrichtung (42, 44, 46), welche zumindest im Schlafzustand der Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) permanent die Batteriespannung mit einer vorgegebenen Grenzspannung vergleicht und in dem Fall, in welchem die Batteriespannung die vorgegebene Grenzspannung unterschreitet, einen Übergang der Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) von deren Schlafzustand in deren Wachzustand bewirkt.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Energiespeicher (48) zur zeitweiligen Aufrechterhaltung des Betriebs der Vorrichtung (10) bei Ausfall der Batteriespannung.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Be triebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) dazu ausgebildet ist, nach einem durch die Grenzspannungserfassungseinrichtung (42, 44, 46) bewirkten Übergang von deren Schlafzustand in deren Wachzustand eine vorgegebene Folge von Betriebsparametern zu ermitteln und in digitaler Form nichtflüchtig zu speichern (36).
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen digitalen Schnittstellenausgang (40) zum Ausgeben der ermittelten und/oder in digitaler Form gespeicherten Betriebsparameter.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen digitalen Schnittstelleneingang (40) zum Eingeben von Steuersignalen.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) umfasst: – eine Messeinrichtung (26) zum Messen von analogen Betriebsgrößen der Batterie (12), – eine A/D-Wandlereinrichtung (38) zum Wandeln der gemessenen Betriebsgrößen in digitale Messdaten, – eine Speichereinrichtung (34, 36) zum Speichern der digitalen Messdaten und/oder daraus abgeleiteter Zustandsdaten, und – eine Mikroprozessoreinrichtung (28) zum Steuern des Betriebs der Messeinrichtung (26) und/oder der A/D-Wandlereinrichtung (38) und/oder der Speichereinrich tung (34, 36) und/oder zum Berechnen von Zustandsdaten aus den digitalen Messdaten.
7. Verfahren zur Ermittlung von Betriebsparametern einer Batterie (12), insbesondere Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs, wobei die Betriebsparameter wenigstens die Batteriespannung umfassen und wobei die Vorrichtung aus der Batteriespannung versorgt wird, bei welchem – eine Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) zwischen einem Wachzustand und einem Schlafzustand umgestellt wird, wobei die Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) im Wachzustand Betriebsparameter der Batterie (12) ermittelt und digitaler Form speichert (34, 36) und/oder an einem digitalen Schnittstellenausgang (40) bereitstellt, und wobei die Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) im Schlafzustand inaktiv ist und einen gegenüber dem Wachzustand verringerten Stromverbrauch besitzt, und – zumindest im Schlafzustand der Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) permanent die Batteriespannung mit einer vorgegebenen Grenzspannung verglichen (42) wird und in dem Fall, in welchem die Batteriespannung die vorgegebene Grenzspannung unterschreitet, der Übergang der Betriebsparametererfassungseinrichtung (26, 38, 30, 28) von deren Schlafzustand in deren Wachzustand bewirkt (46) wird.