DE102007011519B4

DE102007011519B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102007011519B4
Application number: DE102007011519.0A
Authority: DE
Inventors: Willhelm Becker; Dr. Schmidt Jörg
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2027-03-10
Also published as: DE102007011519A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen des Ladezustands einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Fahrzeugbatterie, folgende Schritte umfassend: a) Starten (100) durch eine Steuervorrichtung (10) des Kraftfahrzeugs eines Timers (14) zum Bereitstellen einer ersten (t1) oder einer zweiten Standzeit (t2) bei Feststellung eines „Zündung aus”-Signals; b) Ermitteln (110) durch eine Ermittlungsvorrichtung (16) des Kraftfahrzeugs, ob unmittelbar vor der Feststellung des „Zündung aus”-Signals der Motor des Kraftfahrzeugs gelaufen ist oder nicht; c1) Falls unmittelbar vor der Feststellung des „Zündung aus”-Signals in Schritt a) der Motor des Kraftfahrzeugs nicht gelaufen ist: Ansteuern einer Spannungsbestimmungsvorrichtung (18) des Kraftfahrzeugs durch die Steuervorrichtung (10) zum Bestimmen (120) eines Spannungswerts der Fahrzeugbatterie nach der ersten Standzeit (t1); c2) Falls unmittelbar vor der Feststellung des „Zündung aus”-Signals in Schritt a) der Motor des Kraftfahrzeugs gelaufen ist: Ansteuern einer Spannungsbestimmungsvorrichtung (18) des Kraftfahrzeugs durch die Steuervorrichtung (10) zum Bestimmen (130) eines Spannungswerts der Fahrzeugbatterie nach der zweiten Standzeit (t2), wobei die zweite Standzeit (t2) größer ist als die erste Standzeit (t1); und d) Ermitteln (140) durch eine Ladezustandsermittlungsvorrichtung (20) des Kraftfahrzeugs des Ladezustands der Fahrzeugbatterie aus dem in Schritt c1) oder in Schritt c2) gemessenen Spannungswert; e) Bereitstellen (150) des in Schritt d) ermittelten Werts für den Ladezustand der Fahrzeugbatterie an einer Schnittstelle (22) des Kraftfahrzeugs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problematik besteht darin, dass bei der Auslieferung eines Kraftfahrzeugs an verschiedenen Punkten in der Transportkette zwischen Fahrzeughersteller und Fahrzeughändler vorgegebene Ladezustände der Fahrzeugbatterie eingehalten werden müssen. Beispielsweise muss die Fahrzeugbatterie, wenn sie den Fahrzeughersteller verlässt, einen Ladezustand von mindestens 90% aufweisen. Bei der Übergabe vom Transportunternehmen zum Fahrzeughändler beispielsweise muss der Ladezustand mindestens 80% betragen.
Im Stand der Technik sind gegenwärtig zwei unterschiedliche Vorgehensweisen bekannt, um den Ladezustand der Fahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs auf dieser Transportkette zu ermitteln. Bei der ersten Variante wird die Ruhespannung zur Bewertung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie manuell ermittelt. Dabei muss das Fahrzeug für eine derartige Messung entsprechend präpariert werden, eine vordefinierte Wartezeit muss abgewartet werden, bevor die Ruhespannung manuell gemessen werden kann.
Die zweite Variante betrifft höherklassige Fahrzeuge: Diese verfügen häufig über ein integriertes On-Board-Energiemanagement, bei dem der von und zur Batterie fließende Strom permanent gemessen wird, woraus der Ladezustand der Fahrzeugbatterie ermittelt werden kann. Dieser Ladezustand wird in einem Steuergerät abgespeichert und kann mit einem Diagnosegerät ausgelesen werden. Zusätzlich kann die Möglichkeit vorgesehen sein, diesen Ladezustand auch im Fahrzeug anzuzeigen. Damit ist es auch in der Transportkette möglich, den Ladezustand zu bewerten und die Fahrzeugbatterie gegebenenfalls nachzuladen, um Vorschädigungen zu vermeiden.
Der Nachteil der ersten Variante besteht darin, dass diese sehr aufwändig ist und nur in Fahrzeugstichproben oder bei besonderen Situationen durchgeführt werden kann, da sie ansonsten nicht wirtschaftlich ist. Die zweite Variante bedingt zumindest einen Stromsensor, der aus Kostengründen nicht in allen Fahrzeugmodellen vorgesehen ist.
Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie sind weiterhin bekannt aus der DE 103 17 524 A1 , der DE 198 34 740 A1 sowie der DE 43 37 020 C1 . Die in diesen Druckschriften beschriebenen Verfahren erfordern jedoch alle eine komplexe Elektronik und sind daher aus Kostengründen für die Überprüfung des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie bei der Auslieferung nicht geeignet.
Die DE 102 43 567 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung der Startfähigkeit eines Antriebssystems mit einer Brennkraftmaschine, einem Starter und einer Batterie, bei dem die Startfähigkeit in Abhängigkeit von der Batteriespannung, der Drehzahl des Starters und einer weiteren Betriebsgröße, wie beispielsweise der Öltemperatur und der Verbraucherleistung, gemessen wird.
Die DE 35 20 985 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen des Ladezustands der Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs, bei dem fortlaufend der Batteriestrom gemessen und daraus durch Integrieren über der Zeit die der Batterie entnommene Ladung errechnet wird. Nach Abschalten des Fahrzeugmotors wird die Batteriespannung gemessen und aus deren Absinken gegenüber der Spannung bei vollgeladener Batterie und der für den stromlosen Zustand errechneten entnommenen Ladung eine fiktive Batteriekapazität berechnet. Bei erneuter Inbetriebnahme des Fahrzeugs wird die dabei weiterberechnete Ladungsentnahme fortlaufend in Bezug zu der vorausgegangen berechneten fiktiven Batteriekapazität gebracht und daraus der Ladezustand ermittelt.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine kostengünstige Bestimmung des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie in der Transportkette zwischen Fahrzeughersteller und Fahrzeughändler ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 7.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass während der Fahrzeugauslieferung Randbedingungen erfüllt sind, die eine besonders kostengünstige Bestimmung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie ermöglichen. Im normalen Fahrzeugbetrieb mangelt es an ausreichend Standzeiten, um eine einfache Ermittlung des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie zu ermöglichen. Derartige Standzeiten liegen jedoch während der Auslieferung, d. h. in der Transportkette zwischen Fahrzeughersteller und Fahrzeughändler, vor. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es mittels ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandenen Vorrichtungen realisiert werden kann. Beispielsweise liegen Uhrzeit- und Standzeitinformationen üblicherweise im so genannten Kombiinstrument vor. Vorrichtungen zur Messung der Spannung der Fahrzeugbatterie sind ebenfalls üblicherweise vorhanden. Bevorzugt ist dabei das erfindungsgemäße Verfahren in dem Gerät realisiert, in dem die zu seiner Durchführung benötigten Daten vorliegen. Selbstverständlich könnten diese Daten auch über die entsprechenden Fahrzeugbusse übertragen werden. Dazu wäre jedoch das Wecken des Fahrzeugs bzw. selektiv eines Bussegments erforderlich, was für die Messung der Ruhespannung hinderlich wäre.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird in Abhängigkeit von zwei einstellbaren Standzeiten die Bestimmung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie ermöglicht. Dabei wird berücksichtigt, dass nach dem Ausschalten der Zündung ohne vorhergehende Fahrzeugbewegung bzw. ohne einem Laufen des Fahrzeugmotors der Ruhezustand schneller erreicht werden kann, als wenn die Fahrzeugbatterie vorher durch einen Motorlauf geladen wurde. Die Informationen über das Vorliegen eines „Zündung aus”-Signals” bzw. über das Vorliegen eines Motorlaufs des Fahrzeugs liegen im Fahrzeug ohne weiteres vor. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss nunmehr bei Feststellung eines „Zündung aus”-Signals nur noch ein Timer gestartet werden, wobei in Abhängigkeit davon, ob der Motor des Fahrzeugs unmittelbar vor dem „Zündung aus”-Signal gelaufen ist oder nicht, der Spannungswert der Fahrzeugbatterie nach einer ersten bzw. einer zweiten Standzeit ermittelt wird. Aus dem ermittelten Spannungswert lässt sich dann auf einfache Weise der Ladezustand der Fahrzeugbatterie ermitteln und an einer Schnittstelle zur Anzeige bereitstellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin ein Schritt f) vorgesehen, bei dem der in Schritt e) bereitgestellte Wert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie auf einer mit der Schnittstelle gekoppelten Anzeigeeinheit angezeigt wird. Bevorzugt handelt es sich hierbei um ein Display des Kombiinstruments, um die Werte auch ohne Anstecken eines Diagnosegeräts erfassen zu können. Bevorzugt ist Schritt f) nur in einem Transportmodus ausführbar, der dem Transport des Fahrzeugs zwischen Fahrzeughersteller und Fahrzeughändler zugeordnet ist. Dadurch werden Falschanzeigen im Normalbetrieb des Fahrzeugs vermieden, eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Auslieferung des Fahrzeugs jedoch ermöglicht.
Bevorzugt ist weiterhin ein Schritt g) vorgesehen, bei dem mindestens ein unterer Grenzwert für den in Schritt e) bereitzustellenden Wert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie festgelegt werden kann, wobei der mindestens eine untere Grenzwert mit einem Punkt in der Transportkette zwischen Fahrzeughersteller und Fahrzeughändler korreliert ist. Bevorzugt werden daher für mehrere Punkte dieser Transportkette derartige Grenzwerte festgelegt.
Bevorzugt wird in einem optionalen Schritt h), der nach Schritt e) auszuführen ist, geprüft, ob der in Schritt e) bereitzustellende Wert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie unter dem in Schritt g) festgelegten unteren Grenzwert liegt. Sofern dies der Fall ist, wird eine Warnmeldung an der Schnittstelle bereitgestellt, insbesondere eine Warnmeldung auf einer mit der Schnittstelle gekoppelten Anzeigeeinheit angezeigt. Dadurch kann ein rechtzeitiges Nachladen initiiert werden, bevor Schäden an elektronischen Fahrzeugkomponenten infolge einer zu sehr entladenen Fahrzeugbatterie auftreten können.
Beim Ermitteln des Ladezustands der Fahrzeugbatterie aus dem gemessenen Spannungswert kann weiterhin bevorzugt ein Korrekturfaktor berücksichtigt werden, insbesondere zur Berücksichtigung von Spannungsabfällen auf der Strecke von der Batterie zu der zur Bestimmung der Spannung verwendeten Vorrichtung. Durch diese Maßnahme lässt sich der Ladezustand der Fahrzeugbatterie besonders präzise ermitteln.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, sofern anwendbar, für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung für ein Ausführungsbeispiel den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
2 in schematischer Darstellung ein Signalflussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie. Sie umfasst eine Steuervorrichtung 10, die einen Eingang 12 aufweist, an dem ein „Zündung aus”-Signal zugeführt werden kann. Sobald die Steuervorrichtung 10 den Empfang eines „Zündung aus”-Signals feststellt, startet sie einen Timer 14. Die Steuervorrichtung 10 steht weiterhin in Verbindung mit einer Ermittlungsvorrichtung 16, die ausgelegt ist, zu ermitteln, ob unmittelbar vor dem „Zündung aus”-Signal der Motor des Fahrzeugs gelaufen ist oder nicht. Falls nun die Ermittlungsvorrichtung 16 ermittelt hat, dass unmittelbar vor dem „Zündung aus”-Signal der Motor des Fahrzeugs nicht gelaufen ist, so steuert sie nach einer ersten Standzeit t₁, die von dem Timer 14 bereitgestellt wird, eine Spannungsbestimmungsvorrichtung 18 zur Bestimmung eines Spannungswerts der Fahrzeugbatterie an. Sofern die Ermittlungsvorrichtung 16 ermittelt hat, dass unmittelbar vor dem „Zündung aus”-Signal der Motor des Fahrzeugs gelaufen ist, wird die Spannungsbestimmungsvorrichtung 18 in entsprechender Weise angesteuert, jedoch erst nach Ablauf einer zweiten Standzeit t₂, wobei die zweite Standzeit t₂ größer ist als die erste Standzeit t₁. Aus dem von der Spannungsbestimmungsvorrichtung 18 bereitgestellten Spannungswert ermittelt eine Ladezustandsermittlungsvorrichtung 20 einen korrespondierenden Ladezustand der Fahrzeugbatterie. Dieser wird an einer Schnittstelle 22 bereitgestellt und kann dann an einer Anzeigevorrichtung oder einer Diagnosevorrichtung zur Anzeige gebracht werden.
2 zeigt in schematischer Darstellung den Signalflussgraphen eines einfachen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses beginnt im Schritt 100. Im Schritt 110 wird zunächst geprüft, ob der Motor gelaufen ist. Wird dies verneint, so wird im Schritt 120 die Spannung U_B der Fahrzeugbatterie nach einer ersten Standzeit t₁ ermittelt. Wird die Frage von Schritt 110 bejaht, so wird im Schritt 130 die Spannung U_B nach einer zweiten Standzeit t₂ ermittelt, die größer ist als die Standzeit t₁. Im Schritt 140 wird aus dem jeweils ermittelten Spannungswert U_B der Ladezustand der Fahrzeugbatterie bestimmt. Im Schritt 150 wird der ermittelte Ladezustand an einer Schnittstelle bereitgestellt. Das Verfahren endet im Schritt 160.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die erste Standzeit t₁ zwischen 1 und 3 Std., bevorzugt 2 Std., die zweite Standzeit t₂ zwischen 8 und 24 Std., bevorzugt 12 Std.

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Ladezustands einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Fahrzeugbatterie, folgende Schritte umfassend: a) Starten (100) durch eine Steuervorrichtung (10) des Kraftfahrzeugs eines Timers (14) zum Bereitstellen einer ersten (t₁) oder einer zweiten Standzeit (t₂) bei Feststellung eines „Zündung aus”-Signals; b) Ermitteln (110) durch eine Ermittlungsvorrichtung (16) des Kraftfahrzeugs, ob unmittelbar vor der Feststellung des „Zündung aus”-Signals der Motor des Kraftfahrzeugs gelaufen ist oder nicht; c1) Falls unmittelbar vor der Feststellung des „Zündung aus”-Signals in Schritt a) der Motor des Kraftfahrzeugs nicht gelaufen ist: Ansteuern einer Spannungsbestimmungsvorrichtung (18) des Kraftfahrzeugs durch die Steuervorrichtung (10) zum Bestimmen (120) eines Spannungswerts der Fahrzeugbatterie nach der ersten Standzeit (t₁); c2) Falls unmittelbar vor der Feststellung des „Zündung aus”-Signals in Schritt a) der Motor des Kraftfahrzeugs gelaufen ist: Ansteuern einer Spannungsbestimmungsvorrichtung (18) des Kraftfahrzeugs durch die Steuervorrichtung (10) zum Bestimmen (130) eines Spannungswerts der Fahrzeugbatterie nach der zweiten Standzeit (t₂), wobei die zweite Standzeit (t₂) größer ist als die erste Standzeit (t₁); und d) Ermitteln (140) durch eine Ladezustandsermittlungsvorrichtung (20) des Kraftfahrzeugs des Ladezustands der Fahrzeugbatterie aus dem in Schritt c1) oder in Schritt c2) gemessenen Spannungswert; e) Bereitstellen (150) des in Schritt d) ermittelten Werts für den Ladezustand der Fahrzeugbatterie an einer Schnittstelle (22) des Kraftfahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt: f) Anzeigen des in Schritt e) bereitgestellten Werts des Ladezustands der Fahrzeugbatterie auf einer mit der Schnittstelle (22) gekoppelten Anzeigeeinheit.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt f) nur in einem Transportmodus des Kraftfahrzeugs während des Transports des Kraftfahrzeugs zwischen Fahrzeughersteller und Fahrzeughändler ausführbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden weiteren, vor Schritt a) auszuführenden Schritt: g) Festlegen mindestens eines unteren Grenzwerts für den in Schritt e) bereitzustellenden Wert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie, wobei der mindestens eine untere Grenzwert einem Punkt in einer Transportkette des Transports des Kraftfahrzeugs zwischen Fahrzeughersteller und Fahrzeughändler zugeordnet ist, wobei die Transportkette die Punkte „Verlassen des Fahrzeugherstellers durch das Kraftfahrzeug” und „Übergabe des Kraftfahrzeugs vom Transportunternehmen zum Fahrzeughändler” umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgenden weiteren, nach Schritt e) auszuführenden Schritt: h) Falls der in Schritt e) bereitzustellende Wert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie unter dem in Schritt g) festgelegten unteren Grenzwert liegt: Bereitstellen einer Warnmeldung an der Schnittstelle (22), insbesondere Anzeigen der Warnmeldung auf einer mit der Schnittstelle (22) gekoppelten Anzeigeeinheit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) ein Korrekturfaktor, insbesondere aufgrund von Spannungsabfällen auf der Strecke von der Batterie zu der zur Bestimmung der Spannung (U_B) verwendeten Vorrichtung (18), berücksichtigt wird.
Vorrichtung zum Bestimmen des Ladezustands einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Fahrzeugbatterie, folgende, in dem Kraftfahrzeug angeordnete Vorrichtungen umfassend: – einen Timer (14) zum Bereitstellen einer ersten (t₁) oder einer zweiten Standzeit (t₂); – eine Steuervorrichtung (10), die ausgelegt ist, bei Empfang eines „Zündung aus”-Signals, den Timer (14) zu starten; – eine Ermittlungsvorrichtung (16) zur Ermittlung, ob unmittelbar vor dem „Zündung-aus”-Signal der Motor des Kraftfahrzeugs gelaufen ist oder nicht; – eine Spannungsbestimmungsvorrichtung (18), die ausgelegt ist, von der Steuervorrichtung (10) zur Bestimmung eines Spannungswerts der Fahrzeugbatterie angesteuert zu werden; – eine Ladezustandsermittlungsvorrichtung (20), die ausgelegt ist aus dem von der Spannungsbestimmungsvorrichtung (18) bestimmten Spannungswert der Fahrzeugbatterie einen korrespondierenden Ladezustand zu ermitteln; – eine Schnittstelle (22) zum Bereitstellen des von der Ladezustandsermittlungsvorrichtung (20) ermittelten Werts; wobei die Steuervorrichtung (10) ausgelegt ist, einen Spannungswert an die Ladezustandsermittlungsvorrichtung (20) zu koppeln, der mit der ersten Standzeit (t₁) korreliert ist, falls die Ermittlungsvorrichtung (16) ermittelt hat, dass unmittelbar vor dem „Zündung aus”-Signal der Motor des Kraftfahrzeugs nicht gelaufen ist, und wobei die Steuervorrichtung (10) weiterhin ausgelegt ist, einen Spannungswert an die Ladezustandsermittlungsvorrichtung (20) zu koppeln, der mit der zweiten Standzeit (t₂) korreliert ist, falls die Ermittlungsvorrichtung (16) ermittelt hat, dass unmittelbar vor dem „Zündung aus”-Signal der Motor des Kraftfahrzeugs gelaufen ist, wobei die zweite Standzeit (t₂) größer ist als die erste Standzeit (t₁).