DE102006038049A1

DE102006038049A1 - Vorrichtung zur Batteriezustandsüberwachung

Info

Publication number: DE102006038049A1
Application number: DE102006038049A
Authority: DE
Inventors: Günter C. Dr. Bauer
Original assignee: IQ Power Licensing AG
Current assignee: IQ Power Licensing AG
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2008-02-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Batteriezustandsüberwachung, die nachfolgende Merkmale aufweist: Eine Starterbatterie 2 mit integrierten Sensoren, die wenigstens die Batteriespannung und die Batterietemperatur ermitteln und diese Meßgrößen als elektrische Signale bereitstellen, wobei die Starterbatterie 2 eine erste elektronische Schaltung 3a zur Signalverarbeitung und Signalspeicherung aufweist, eine zweite elektronische Schaltung 3b zur Bereitstellung einer Powerline-Kommunikation, mit der die Sensorsignale über die bestehende Fahrzeugverkabelung 6 zum Zigarettenanzünder 7 gesendet werden, eine dritte elektronische Schaltung 8, welche die an der Zigarettenanzünderdose 7 anstehenden Sensorsignale in Funksignale umwandelt und in dieser Form aussendet, und ein elektronisches Empfangsgerät 10 zum Empfang und zur Anzeige der Funksignale.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes der Starterbatterie eines PKW und insbesondere einer Starterbatterie mit einer integrierten Sensor- und Elektronikeinheit.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Bestrebungen und Vorschläge bekannt, den Ladezustand 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.
Wenn eine Batterie mit einer integrierten Sensor- und Elektronikeinheit im PKW eingebaut ist, werden die an der Batterie gemessenen Sensorsignale, die einen Rückschluß auf den Lade- und Gesundheitszustand der Batterie zulassen (SOC, SOH), in die Bordelektronik eingespeist. Diese Sensorsignale können mit Hilfe der Bordelektronik, die auch einen Bordcomputer aufweisen kann, zur Regelung von Einflußgrößen, 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 in formiert und ggf. gewarnt wird, falls z. B. der Ladezustand der Batterie einen kritischen Wert erreicht. Derartige Lösungsvorschläge sind in den Dokumenten DE 10 2005 035 788 A1 , DE 10 2004 023 182 A1 oder DE 101 06 240 C2 beschrieben.
Die vorstehend beschriebene Situation betrifft jedoch zukünftige Neufahrzeuge, in denen 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 älteren PKW bzw. bei PKW, welche z. Z. verkauft werden und die eingangs beschriebenen Features der Bordelektronik noch nicht aufweisen, eine Verbesserung anzubieten. 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.
Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Batteriezustandsüberwachung bereitzustellen, die einfach nachgerüstet werden kann und die keinen Eingriff in die bestehende Bordelektronik erfordert.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Batteriezustandsüberwachung nach Anspruch 1 gelöst, die nachfolgende Merkmale aufweist:
Es wird eine Starterbatterie mit integrierten Sensoren bereitgestellt, die wenigstens die Batteriespannung und die Batterietemperatur ermitteln und diese Meßgrößen als elektrische Signale in Form elektrischer Signale senden bzw. sichtbar machen, wobei die Starterbatterie eine erste elektronische Schaltung zur Signalverarbeitung und Signalspeicherung für diese Meßgrößen aufweist. Weiterhin ist eine zweite elektronische Schaltung zur Bereitstellung einer Powerline-Kommunikation, z. B. CAN-Bus, vorgesehen, mit der die Sensorsignale über die bestehende Fahrzeugverkabelung zur Dose des Zigarettenanzünders drahtgebunden gesendet werden. Derartige Po wer-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 vorgesehenen elektrischen Anschluß (Zigarettenanzünderdose) bereitgestellt werden, so daß der Fahrzeugführer keine technischen Handlungen vorzunehmen braucht.
Mittels einer dritten elektronischen Schaltung werden die an der Zigarettenanzünderdose anstehenden Sensorsignale in Funksignale umwandelt und in dieser Form ausgesendet. Es ist naheliegend, dafür eine standardisierte Funkverbindung, wie z. B. eine Bluetooth-Verbindung zu verwenden. Das elektronisches Empfangsgerät zum Empfang dieser Funksignale hat ein optisches und/oder akustisches Display zum Anzeigen der Signale.
Der Gegenstand nach Anspruch 1 löst somit die Aufgabe der Erfindung, daß eine handelsübliche Starterbatterie mit den genannten Merkmalen verwendet werden kann und lediglich eine Schaltung für die Powerline-Kommunikation und eine Schaltung für die Kurzfunkverbindung nachzurüsten sind, wobei dieses Nachrüsten einen schaltungstechnischen Eingriff in das bestehende Bordnetz nicht erforderlich macht.
Nach Anspruch 2 bilden die erste und die zweite elektronische Schaltung eine bauliche Einheit, d. h. diese Starterbatterie ist bereits für eine Powerline-Kommunikation vorgesehen, so daß der Aufwand des Anschließens einer Powerline-Elektronik entfällt.
Nach Anspruch 3 ist das elektronische Empfangsgerät 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.
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.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten schematischen Zeichnung.
1 zeigt das Schaltungsprinzip der vorliegenden Erfindung.
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.
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.
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 können. In der Anschlußdose 7 steckt eine von dieser mit Energie gespeiste abnehmbare Bluetooth-Sendeeinheit 8. Die Bluetooth-Sendeeinheit 8 sendet die Sensordaten an ein DPA-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 zu signalisieren, ob ein Startvorgang innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs erfolgreich sein wird.
Da der Fahrgastraum 1 nicht elektromagnetisch abgeschirmt ist, kann bei Verwendung eines Mobilfunkgerätes anstelle des PDA-Gerätes 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 möglicherweise 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.

Claims

Vorrichtung zur Batteriezustandsüberwachung für eine Starterbatterie (2) mit – integrierten Sensoren, die wenigstens die Batteriespannung und die Batterietemperatur ermitteln und diese Meßgrößen als elektrische Signale bereitstellen, mit – einer ersten elektronischen Schaltung (3a) zur Signalverarbeitung und Signalspeicherung, dadurch gekennzeichnet, daß – eine zweite elektronische Schaltung (3b) zur Bereitstellung einer Powerline-Kommunikation vorgesehen ist, mit der die Sensorsignale über die bestehende Fahrzeugverkabelung (6) zur Zigarettenanzünderdose (7) im Fahrgastraum (9) des Fahrzeugs drahtgebunden gesendet werden, – eine dritte elektronischen Schaltung (8) vorgesehen ist, welche die an der Steckdose (7) des Zigarettenanzünders anstehenden Sensorsignale in Funksignale umwandelt und in dieser Form aussendet und – ein elektronisches Empfangsgerät (10) mit einem optischen und/oder akustischen Display zum Empfang und zur Anzeige der gesendeten Funksignale vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite elektronische Schaltung eine bauliche Einheit bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Empfangsgerät ein PDA-Gerät ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Empfangsgerät ein Mobiltelefon ist.