DE102008042121A1

DE102008042121A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Fahrzeugbordnetzes

Info

Publication number: DE102008042121A1
Application number: DE102008042121A
Authority: DE
Inventors: Amin Ben Salah; Edouard Pierre Leduc
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2010-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Fahrzeugbordnetzes mittels einer Strommessung in von der Batterie (1) des Fahrzeugs wegführenden Leitungen (5, 7) in einem Batteriestrom (4) und mit Schaltmitteln (8) zur Schließung oder Unterbrechung von Leitungen (7) gesteuert durch den Batteriesensor (4). In einer Überwachungsprozedur wird der Strom aus der Batterie (1) hinsichtlich einer Überschreitung einer jeweils vorgegebenen Stromschwelle untersucht, wobei die den Leitungen (5, 7) zugeordneten Verbraucher (6, 9) oder Verbrauchergruppen, hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit der Versorgung unterteilt, unterschiedlich ab- oder zugeschaltet werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Fahrzeugbordnetzes, insbesondere mit einem Batteriesensor und einem Energiemanagementsystem in Kraftfahrzeugen, nach der Gattung der Ansprüche 1 und 6.
Um den Batteriezustand in einem Kraftfahrzeug zu ermitteln, kommen in der Regel an sich bekannte Batteriesensoren oder auch entsprechende elektronische Schaltungen in Energiemanagementsystemen zum Einsatz. Mit dem Einsatz eines solchen Batteriesensors kann man basierend auf gemessenen Strom-, Spannungs- oder Temperaturwerten den Zustand der Batterie ermitteln und überwachen. Hiermit können verschiedene Energiemanagementsysteme angewendet werden können, um sogenannte Tiefentladungen der Batterie zu vermeiden und auch die Startfähigkeit des Fahrzeuges weiterhin sicherzustellen.
Es ist beispielsweise aus der DE 102 48 679 A1 bekannt, dass eine Überwachung eines Bordnetzes und einer Batterie in einem Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriesensor und einem Energiemanagementsystem durchgeführt wird. Der Batteriesensor kann zum Beispiel mit einem Shuntwiderstand als Messstrecke direkt an eine Polklemme der Batterie angeklemmt werden und mit dem übergeordneten Energiemanagementsystem verbunden werden.
Es ist aus diesem Stand der Technik auch bekannt, dass zu bestimmten Verbrauchern oder Verbrauchergruppen führende Leitungen des Bordnetzes beispielsweise mit Leistungsschaltern unterbrochen oder angeschlossen werden können. Dadurch ist es möglich, dass in bestimmten Situationen eine Ruhestromabschaltung oder eine Trennung eines Bordnetzbereichs von der Batterie durchgeführt werden kann. Dies kann bei spielsweise in einem Servicefall, bei einem Fahrzeugtransport oder bei einer vorübergehenden Stilllegung des Fahrzeugs erfolgen. Auch bei einem unfallbedingten Kurzschluss können mit einer solchen Trennmöglichkeit negative Folgen verhindert werden.
Durch eine heute übliche Erhöhung der Anzahl der Steuergeräte im Fahrzeug ist auch die Häufigkeit von thermischen Korrosionen im Fahrzeug während der Ruhephase drastisch gestiegen. Diese Fälle sind meistens auf eventuelle Defekte in den Steuergeräten zurückzuführen, die einen Kurzschluss verursachen. Es ist hierbei jedoch wünschenswert, dass mit den schon im Fahrzeug vorhandenen elektronischen Mitteln auf einfache Weise eine Überwachung des Bordnetzes auf die zuvor beschriebenen Situationen durchgeführt werden kann. Insbesondere sollte in leicht an die Fahrzeugarchitektur anzupassender Weise die Funktionalität des Batteriesensors so erweitert werden, dass auch kritische Situationen während Fahrzeugruhe erkennbar sind.
Der Einsatz einer klassischen Sicherung um die Leitungen zu schützen ist während Fahrzeugruhe in der Regel nicht ausreichend, da der Stromverbrauch eines defekten Verbrauchers sehr viel kleiner sein kann als der ausgewählte Grenzwert für die Sicherung; er ist aber ausreichend um zum Beispiel thermische Korrosionen im Fahrzeug im Ruhezustand zu erkennen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Überwachung eines Fahrzeugbordnetzes mittels einer Strommessung in von der Batterie des Fahrzeugs wegführenden Leitungen in einem Batteriesensor und mit Schaltmitteln zur Schließung oder Unterbrechung von Leitungen, gesteuert durch den Batteriesensor, aus. In einer Überwachungsprozedur werden gemäß der Erfindung die Leitungen hinsichtlich einer Überschreitung einer jeweils vorgegebenen Stromschwelle abgetastet, wobei die den Leitungen oder Gruppen von Leitungen zugeordneten Verbraucher oder Verbrauchergruppen hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit der Versorgung unterteilt ab- oder zugeschaltet werden.
Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, dass in der Überwachungsprozedur insbesondere der Strom in den Leitern zu dauerhaft versorgten Verbrauchern oder Gruppen von Verbrauchern gemessen und analysiert wird, wobei bei einem Überschreiten des Stromschwellwertes an der Batterie zunächst die Leitungen, die über Schaltmittel von Verbrauchern oder Verbrauchergruppen trennbar sind, abgeschaltet werden. Im Fall eines weiter andauernden, somit auf nichtabschaltbare Verbraucher zurückzuführenden, Überschreitens werden diese Verbraucher oder Verbrauchergruppen wieder zugeschaltet.
Die Überwachungsprozedur kann auf einfache Weise in einem vorgegebenen zeitlichen Zyklus oder nach einem spontanen oder aufgrund einer Stromschwellwertüberschreitung initiierten Signal erfolgen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vom Batteriesensor bei einer Stromschwellwertüberschreitung das Signal als sogenanntes „Wake-Signal” über einen LIN-Bus des Fahrzeugbordnetzes an das die Betätigung der Schaltmittel durchführende Energiemanagementsystem übersandt werden.
Durch eine geeignete Anpassung des Batteriesensors kann somit auf einfache Weise entweder eine kontinuierliche Überwachung des Stromes während einer Fahrzeugruhephase erfolgen oder es kann durch eine geeignete Auswahl des Stromschwellwertes dieser im Batteriesensor detektiert werden und eine Warnmeldung an ein übergeordnetes Energiemanagementsystem gesendet werden.
Mit einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens wird mit dem Batteriesensor der Strom im Bereich der Batterie gemessen und es ist ein Signalausgang des Batteriesensors über einen LIN-Bus mit einem Energiemanagementsystem verbunden, sodass das Energiemanagementsystem über einen Steuerausgang ein Relais als Schaltmittel steuert, über das dauerhaft versorgte Verbraucher, vorzugsweise elektronische Steuergeräte, zu- und abschaltbar sind. Nach der Erkennung einer kritischen Situation im Fahrzeug durch die Stromschwellenüberschreitung informiert somit der Batteriesensor das übergeordnete Energiemanagementsystem und anschließend wird das Relais gesteuert um ein defektes Steuergerät abzuschalten, um somit eine kritische Situation im Fahrzeug zu vermieden. Durch das Relais werden somit rechtzeitig Verbraucher abgeschaltet, die durch einen Defekt einen erhöhten Stromverbrauch verursachen und ggf. zu einer thermischen Korrosion führen können.
Es können auch nichtschaltbar dauerhaft versorgte Verbraucher, vorzugsweise Zigarettenanzünder, von der Batterie und auch andere nichtdauerhaft versorgte Verbraucher, vorzugsweise nur im Fahrbetrieb benötigte Verbraucher, wie ABS- oder ESP-Steuergeräte, von der Batterie versorgt werden. Diese nichtdauerhaft versorgten Verbraucher werden dabei in der Regel von der Batterieversorgung durch ein Schaltsignal des Bordcomputers abgetrennt.
Um eine einfach in die vorhandene Fahrzeugelektronik implementierbare Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen, werden auch der Überwachungsprozedur entsprechende Computerprogrammmittel vorgeschlagen, die in einem Speicherbaustein für einen Mikrocomputer im Energiemanagementsystem hinterlegt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Figur der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung einer Batterie für ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesensor und angeschlossenen Verbrauchern.
Ausführungsform der Erfindung
In 1 ist eine Batterie 1 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, deren Zustand durch Messung elektrischer Größen, insbesondere Strom, Spannung oder Temperatur, möglichst nahe an den Polklemmen 2 (+) und 3 (–) der Batterie 1 mit einem Batteriesensor 4 erfasst werden soll. An die Batterie 1 sind über eine Leitung 5 ein dauerhaft versorgter Verbraucher 6, zum Beispiel ein Zigarettenanzünder, über eine Leitung 7 und ein Relais 8 ebenfalls dauerhaft versorgte Verbraucher 9, zum Beispiel permanente elektronische Steuergeräte wie sogenannte Body Computer bzw. intelligente ECUs (Steuergeräte mit LIN-Bus oder Relaissteuerung) oder CEG (Car Entry Go als dauerhaft versorgte Bausteine) sowie über eine Leitung 10 nichtdauerhaft über ein Relais 11 versorgte Verbraucher 12, zum Beispiel ABS- oder ESP-Steuergeräte, angeschaltet.
Ferner ist aus der 1 ein Energiemanagementsystem 13 ersichtlich, das über einen LIN-Bus 14 mit dem Batteriesensor 4 und über einen Signalausgang mit dem Relais 8 verbunden ist.
Der Batteriesensor 4 misst den Batteriestrom in allen Fahrzeugsituationen. Im Ruhezustand des Fahrzeugs wird der Batteriesensor 4 den Strom der dauerhaft versorgten Verbraucher 6 und 9 messen. Der Strom verteilt sich hier auf die Leitung 5, die beispielsweise an den Zigarettenanzünder als Verbraucher 6 angeschlossen ist und auf die Leitung 7 für die Steuergeräte als dauerhaft versorgte Verbraucher 9. Während des Ruhezustands des Fahrzeugs sind die Steuergeräte als Verbraucher 9 normalerweise auch im Ruhezustand, wobei aber mit der Erfindung durch eine geeignete Auslegung des Batteriesensors 4 und des Energiemanagementsystem 13 kritische Fahrzeug-Ruhesituationen erkannt werden können.
Die erfindungsgemäße Überwachungsprozedur kann durch zwei mögliche Konzepte realisiert werden:

– Durch eine zyklische Aktivierung des Batteriesensors 4 und eine Messung des Stromes.
– Durch einen sogenannten „Strom Wake Up”, das heißt durch eine Reaktion des Batteriesensors 4 auf ein Überschreitung einer Stromschwelle.

Nach einer Erkennung einer solchen Stromschwellenüberschreitung sendet der Batteriesensor 4 an das Energiemanagementsystem 13 eine sogenannte „Wake Up”-Anfrage, um mitzuteilen, dass eine kritische Stromschwelle überschritten wurde. Das Energiemanagementsystem 13 kann dann das Relais 8 an der Leitung 7 trennen und anschließend kann der Batteriesensor 4 weiterhin den Strom messen und überprüfen, ob diese Schwelle weiterhin überschritten wird. Ist dies nicht mehr der Fall, so hat der Batteriesensor 4 rechtzeitig die kritische Situation erkannt und dazu beigetragen, zum Beispiel einer thermische Korrosion im Fahrzeug vorzubeugen.
Falls der Batteriesensor 4 weiterhin eine Überschreitung der Stromschwelle erkennt, so kann der Batteriesensor 4 daraus schließen, dass der erhöhte Ruhestromverbrauch auf den Verbraucher 6, zum Beispiel den Zigarettenanzünder, zurückzuführen ist. Der Batteriesensor 4 kann dem Energiemanagementsystem 13 somit mitteilen, dass doch keine kritische Situation vorhanden ist. So kann das Relais 8 in der Leitung 7 wieder geschlossen werden und die normale Funktionalität des Fahrzeuges bleibt erhalten. Der Batteriesensor 4, der immer aktiv bleibt, überwacht dann weiterhin den Strom und kann auf Änderungen im Stromwert reagieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10248679 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Fahrzeugbordnetzes mittels einer Strommessung in von der Batterie (1) des Fahrzeugs wegführenden Leitungen (5,7) in einem Batteriesensor (4) und mit Schaltmitteln (8) zur Schließung oder Unterbrechung von Leitungen (7), gesteuert durch den Batteriesensor (4), dadurch gekennzeichnet, dass in einer Überwachungsprozedur der Strom aus der Batterie (1) hinsichtlich einer Überschreitung einer jeweils vorgegebenen Stromschwelle untersucht wird, wobei die den Leitungen (5, 7) zugeordneten Verbraucher (6, 9) oder Verbrauchergruppen hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit der Versorgung unterteilt unterschiedlich ab- oder zugeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überwachungsprozedur im Ruhezustand des Fahrzeugs insbesondere der Strom in den Leitern (5, 7) zu dauerhaft versorgten Verbrauchern (6, 9) oder Gruppen von Verbrauchern gemessen und analysiert wird, wobei bei einem Überschreiten des Stromschwellwertes an der Batterie (1) die Leitungen (7), die über Schaltmittel von Verbrauchern (9) oder Verbrauchergruppen trennbar sind, abgeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall eines andauernden, somit auf nichtabschaltbare Verbraucher (6) zurückzuführenden Überschreitens, diese Verbraucher (9) oder Verbrauchergruppen wieder zugeschaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsprozedur in einem vorgegebenen zeitlichen Zyklus erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsprozedur nach einem spontanen oder aufgrund einer Stromschwellwertüberschreitung im Batteriesensor (4) initiierten Signals erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vom Batteriesensor (4) bei einer Stromschwellwertüberschreitung das Signal als Wake-Signal über einen LIN-Bus (14) des Fahrzeugbordnetzes an ein die Betätigung der Schaltmittel durchführenden Energiemanagementsystems (13) übersandt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Batteriesensor (4) der Strom im Bereich der Batterie (1) messbar ist und ein Signalausgang des Batteriesensors (4) über einen LIN-Bus (14) mit einem Energiemanagementsystem (13) verbunden ist und dass das Energiemanagementsystem (13) über einen Signalausgang ein Relais (8) als Schaltmittel steuert, über das dauerhaft versorgte Verbraucher (9), vorzugsweise elektronische Steuergeräte, zu- und abschaltbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als nichtschaltbar dauerhaft versorgte Verbraucher (6), vorzugsweise Zigarettenanzünder von der Batterie (1) versorgt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als nichtdauerhaft versorgte Verbraucher (9), vorzugsweise nur im Fahrbetrieb benötigte Verbraucher, wie ABS- oder ESP-Steuergeräte, von der Batterie (1) versorgt sind.
Computerprogrammmittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Computerprogrammmittel in einem Speicherbaustein für einen Mikrocomputer im Energiemanagementsystem (13) und/oder im Batteriesensor (4) hinterlegt sind.