DE102009008177A1

DE102009008177A1 - Elektrische Systeme mit Doppelbatterie für Fahrzeuge

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Publication number: DE102009008177A1
Application number: DE102009008177A
Authority: DE
Inventors: Mark Conen; Daniel Benjamin Kok; Muhammad Siddiqui; Paul Taberham; Darren Lee Cousen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2009-10-01
Also published as: US7969040B2; US20090243387A1; JP2009234569A; CN101544196A; GB0805573D0; GB2458677A; JP5356086B2; CN101544196B; GB2458677B

Abstract

Die Erfindung sieht ein elektrisches System mit Doppelbatterie 2 für ein Fahrzeug mit einem Motor vor. Das System 2 umfasst einen primären Verbraucher 8 und einen sekundären Verbraucher 10 und ist zwischen einem EIN-Zustand, in dem der Motor läuft, einem AUS-Zustand, in dem der Motor nicht läuft, einem START-Zustand, in dem der primäre Verbraucher 8 elektrischen Strom benötigt, um den Motor zu starten, und einem PAUSE-Zustand, in dem der Motor nicht läuft, umschaltbar. Das System 2 umfasst weiterhin eine dafür ausgelegte erste Batterie 4, den primären Verbraucher 8 mit Strom zu versorgen, eine dafür ausgelegte zweite Batterie 6, den sekundären Verbraucher 10 mit Strom zu versorgen, einen Batterieschalter 12, der schließbar ist, um die erste Batterie 4 an die zweite Batterie 6 anzuschließen, so dass beide Batterien 4, 6 beide Verbraucher mit Strom versorgen können, wobei das Wechseln zu und von dem AUS-Zustand mittels eines von einem Nutzer aktivierten Mechanismus erfolgt und der Wechsel zu, von oder zu und von dem PAUSE-Zustand mittels eines nutzerunabhängigen Mechanismus erfolgt, wobei das System weiterhin ein dafür ausgelegtes Steuergerät umfasst, den Betrieb des Batterieschalters zu steuern, wenn das System in den PAUSE-Zustand wechselt, den PAUSE-Zustand verlässt oder beides.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Systeme mit Doppelbatterie für Fahrzeuge.
In modernen Fahrzeugen ist erforderlich, dass eine große Zahl elektrischer Verbraucher von einer oder mehreren Batterien des Fahrzeugs mit elektrischem Strom versorgt werden. Diese Verbraucher umfassen im Allgemeinen einen zum Anlassen des Motors verwendeten Anlasser und können andere Systeme umfassen, deren Arbeiten zum Starten des Fahrzeugs wesentlich ist, beispielsweise Sicherheitssysteme und das Motorsteuerungssystem. Es ist offensichtlich nicht wünschenswert, dass die Batterie bzw. Batterien entladen wird/werden, indem andere Verbraucher, wie zum Beispiel Radio, Beleuchtung, Telefonladegerät oder im Fahrzeug integrierte Unterhaltungssysteme mit elektrischem Strom versorgt werden, wenn die Zündung des Fahrzeugs aus ist, so dass, wenn das Fahrzeug gestartet werden soll, die Batterie nicht genügend Leistung hat, um den Anlassmechanismus anzutreiben. Um diese Situation zu vermeiden kennt man Doppelbatteriesysteme, in denen zwei Batterien verwendet werden, um ein Fahrzeug zu starten – wobei eine Batterie dem Anlassmechanismus zugeordnet ist. Die zugeordnete Anlassbatterie wird nach Verwendung ausgeschaltet, so dass sie nicht verwendet wird, sobald das Fahrzeug gestartet ist. Deshalb ist die Leistung der Batterie, die nur dem Anlassmechanismus zugeordnet ist, nicht verfügbar, um andere Verbraucher während des Fahrens mit elektrischem Strom zu versorgen.
Die meisten bekannten Fahrzeuge haben einen Zündschalter in Form eines Zündschlüssels, der vom Fahrer betätigt wird und so ausgelegt ist, dass er einem Fahrer ermöglicht, das Fahrzeugsystem zwischen einem AUS-Zustand (in dem der Motor abgeschaltet ist und auch alle anderen Fahrzeugsysteme abgeschaltet sind), einem EIN-Zustand (in dem der Motor läuft und die Fahrzeugsysteme eingeschaltet sind) und einem START-Zustand (in dem der Zündschlüssel gedreht wird, um einen Motor anzulassen, um beispielsweise einem Anlasser elektrischen Strom zu liefern) umzuschalten. Einige neuere Fahrzeuge arbeiten auch in einem PAUSE-Zustand. Der PAUSE-Zustand wurde entwickelt, um kraftstoffsparendere Fahrzeugsysteme bereitzustellen. Der PAUSE-Zustand arbeitet normalerweise mit Hilfe eines Fahrzeugsteuergeräts, das erfasst, dass das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist (z. B. an einer Ampel angehalten hat), und als Reaktion den Fahrzeugmotor abstellt, bis der Fahrer das Fahrzeug wieder bewegen möchte. In einigen solcher Fahrzeuge müssen bestimmte vorbestimmte Bedingungen erfüllt sein, bevor das Fahrzeugsystem in den PAUSE-Zustand wechselt, zum Beispiel muss eventuell eine Kupplung ausgerückt und der Getriebemechanismus neutral sein. Es kann auch erforderlich sein, dass ein vorbestimmter Zeitraum verstreichen muss, während dessen das Fahrzeug stillsteht, bevor es in den PAUSE-Zustand wechselt. Auf jeden Fall können, da der Motor nicht in dem PAUSE-Zustand läuft, Fahrzeugemissionen, wie zum Beispiel Kohlendioxidemissionen, verringert werden, um pro Fahrt ein effizienteres System bereitzustellen.
Während der Motor nicht läuft, können in dem PAUSE-Zustand einige Fahrzeugsysteme weiter aktiv bleiben. Diese Fahrzeugsysteme wären normalerweise im AUS-Zustand nicht aktiv. Deshalb kommt es verglichen mit dem AUS-Zustand in dem PAUSE-Zustand zu einem zusätzlichen Stromverbrauch. Eine weitere Unterscheidung zwischen dem PAUSE-Zustand und dem AUS-Zustand ist, dass es normalerweise notwendig ist, dass ein Nutzer (Fahrer) den Zündschlüssel (oder einen anderen äquivalenten Mechanismus) aktiviert, um von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand oder von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand zu wechseln. Dies ist nicht der Fall beim Wechseln in den oder von dem PAUSE-Zustand – stattdessen trifft das Fahrzeugsteuergerät (oder ein anderer äquivalenter Mechanismus) eine Entscheidung, normalerweise auf der Grundlage vorstehend erläuterter vorbestimmter Faktoren, ob in den PAUSE-Zustand gewechselt werden soll oder nicht oder ob der PAUSE-Zustand verlassen werden soll. Diese Entscheidung erfolgt automatisch und erfordert keine Eingabe durch den Nutzer (z. B. Drehen eines Schlüssels, etc.).
Die vorliegende Erfindung sieht ein elektrisches System mit Doppelbatterie nach Anspruch 1 vor.
Das Verwenden eines Steuergeräts zum Vorsehen einer Batterieumschaltsteuerung bei Eintreten, Verlassen oder Eintreten und Verlassen des PAUSE-Zustands in einem Doppelbatteriesystem für ein Fahrzeug mit einem PAUSE-Zustand bietet viele Vorteile. Unter anderem kann eine wirksame Nutzung der Batterien für ihre spezifischen bestimmten Zwecke vorgesehen werden. Elektrische Fahrzeugsysteme (z. B. Radios, Klimaanlagen, Luftgebläse, etc.) erwarten einen Spannungseinbruch (oder eine Abnahme des elektrischen Stroms), wenn ein Motor angelassen oder gestartet wird. Auch ein Fahrer erwartet dies. Deshalb kann beispielsweise ein Radio kurz unterbrochen werden und nicht mehr zu hören sein oder nicht funktionieren, während ein Motor angelassen wird. Dies wird erwartet. Der Fahrer erwartet jedoch nicht, dass das gleiche Phänomen auftritt, wenn er losfährt, nachdem er an einer Ampel gewartet hat. Deshalb kann es bei einem Fahrzeug mit einem PAUSE-Zustand bei Neustarten eines Motor aus dem PAUSE-Zustand zu dem EIN-Zustand nicht wünschenswert sein, dass der vorstehend erwähnte Spannungseinbruch auftritt, wohingegen dessen Auftreten beim Wechseln von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand nicht besonders unerwünscht ist. Das Steuergerät dieser Erfindung ermöglicht die Steuerung der Batterieverwendung beim Wechseln zu oder aus dem PAUSE-Zustand.
Die Erfindung kann auch eine erste Überwachungsvorrichtung vorsehen, um den Alterungszustand der ersten Batterie zu überwachen, wobei das Steuergerät so ausgelegt ist, dass es die Informationen über den Batteriealterungszustand von der ersten Überwachungsvorrichtung empfängt und berücksichtigt, um den Betrieb des Batterieschalters zu steuern. Die Informationen über den Batteriealterungszustand können Informationen über die elektrische Spannung der Batterie umfassen. Die Erfindung kann auch eine zweite Überwachungsvorrichtung vorsehen, um den Batteriealterungszustand der zweiten Batterie zu überwachen, wobei das Steuergerät so ausgelegt ist, dass es die Informationen über den Batteriealterungszustand von der zweiten Überwachungsvorrichtung empfängt und berücksichtigt, um den Betrieb des Batterieschalters zu steuern. Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung solcher Batteriealterungszustandsinformationen beim Ermitteln, ob der Batterieschalter vor dem Wechseln in den oder aus dem PAUSE-Zustand geschlossen oder geöffnet werden soll, dass von dem Steuergerät eine auf ausreichender Information beruhende Entscheidung getroffen werden kann, wobei verschiedene Prioritäten berücksichtigt werden (z. B. das Halten der ersten Batterie in einem bestmöglichen Alterungszustand, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass nicht genügend elektrischer Strom vorhanden ist, um den Motor zu starten, minimiert wird, oder Halten der zweiten Batterie in einem bestmöglichen Alterungszustand, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass nicht genügend elektrischer Strom vorhanden ist, um volle Kundenverbraucher vorzusehen, wie zum Beispiel ein Radio oder ein Unterhaltungssystem, minimiert wird). Alternativ kann die Priorität darin bestehen, ein vorbestimmtes Gleichgewicht des Alterungszustands zwischen den Batterien aufrechtzuerhalten.
Der primäre Verbraucher kann ein Anlasser, ein Sicherheitssystem, ein Kraftstoffsystem oder ein beliebiges System, das den Zugriff auf das Fahrzeug oder das Anlassen des Fahrzeugs steuert, sein.
Wenn der primäre Verbraucher ein Anlasser ist, kann der START-Zustand ein Motoranlasszustand sein, in dem der Motor von einem Anlasser angelassen wird. Wenn der primäre Verbraucher ein anderer Verbraucher ist, der für das Starten des Fahrzeugs wesentlich ist, wie zum Beispiel das Fahrzeugsicherheits-, Kraftstoffzufuhr- oder Motorsteuersystem, muss der START-Zustand alternativ kein Anlassen des Motors umfassen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
1 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Doppelbatteriesystems und
2 eine Tabelle, die mögliche Fahrzeugsystemzustände in verschiedenen Beispielen der Erfindung zeigt.
Unter Bezug auf 1 umfasst ein elektrisches System mit Doppelbatterie 2 für einen Fahrzeugmotor eine erste Batterie 4 zum Versorgen von primären Verbrauchern 8 mit elektrischem Strom und eine zweite Batterie 6 zum Versorgen von sekundären Verbrauchern 10 mit elektrischem Strom. Die Batterien 4, 6 sind elektrisch an ihre entsprechenden Verbraucher 8, 10 angeschlossen. Die primären Verbraucher 8 sind wesentlich zum Starten des Fahrzeugs und umfassen ein Kraftstoffsystem, ein Motorsteuersystem und ein Sicherheitssystem. Die sekundären Verbraucher 10 umfassen Beleuchtung (innen und außen), einen DVD-Spieler, ein im Fahrzeug integriertes Unterhaltungssystem und ein Mobiltelefonladegerät. Das elektrische System ist deshalb wirksam in einen die erste Batterie 4 und die primären Verbraucher 8 umfassenden primären Schaltkreis und einen die zweite Batterie 6 und die sekundären Verbraucher 10 umfassenden sekundären Schaltkreis unterteilt.
Ein Schalter 12 ist zwischen den positiven Batteriepolen der ersten 4 und zweiten 6 Batterie verbunden. Ein Batteriesystemsteuergerät 14 ist dafür ausgelegt, den Betrieb des Schalters 12 zu steuern. Ein (nicht gezeigter) durch einen Schlüssel betriebener Zündschalter ist vorgesehen, um das Fahrzeugzündsystem zu steuern, und ist an das Batteriesystemsteuergerät 14 angeschlossen. Das System 2 umfasst weiterhin eine Reihe von an den sekundären Schaltkreis angeschlossenen Kundenanschlusspunkten 16 und einen an den positiven Batteriepol der ersten Batterie 4 angeschlossenen und zum Laden der Batterien 4, 6 ausgelegten Generator 18, wie nachstehend näher beschrieben ist.
Die Kundenanschlusspunkte 16 sind dafür ausgelegt, Verbraucher mit Strom zu versorgen, die von dem Kunden nach dem Kauf des Fahrzeugs hinzugefügt werden. Viele Nutzer verändern zum Beispiel Fahrzeuge, indem sie elektrische Verbraucher hinzufügen oder anpassen, wie zum Beispiel Beleuchtungsverbraucher, Unterhaltungssysteme, zusätzliche Strompunkte, anschließbare Kühlgeräte, etc.
Die negativen Batteriepole der ersten Batterie 4 und der zweiten Batterie 6 werden an eine gemeinsame elektrische Masse angeschlossen. Der Zündschalter wird über den Schlüssel nutzerbetrieben, der von einem Nutzer des Fahrzeugs manuell betrieben werden kann, um den Motor zu starten. Der Zündschalter kann sich in einer von drei bekannten Stellungen befinden, die einem EIN-Zustand, einem AUS-Zustand und einem START-Zustand entsprechen, der verwendet wird, wenn ein Nutzer das System von seinem AUS-Zustand zu seinem EIN-Zustand bringen und den Fahrzeugmotor starten muss.
Das System 2 umfasst auch einen elektrisch an die erste Batterie 4 angeschlossenen Anlasser 20, der mit Strom versorgt werden muss, wenn das Fahrzeug sich in dem START-Zustand befindet und in den EIN-Zustand wechseln soll.
Das System 2 umfasst auch eine erste Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung 22, die elektrisch mit der ersten Batterie 4 verbunden und so ausgelegt ist, dass sie den Batteriealterungszustand (z. B. elektrische Spannung) der ersten Batterie 4 überwacht. Die Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung 22 ist so ausgelegt, dass sie mit dem Steuergerät 14 kommuniziert, um dem Steuergerät 14 Batteriealterungszustandsinformationen bezüglich der ersten Batterie zu liefern. Eine ähnliche zweite Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung 24 ist an die zweite Batterie 6 elektrisch angeschlossen vorgesehen, um den Batteriealterungszustand der zweiten Batterie 6 zu überwachen und dem Steuergerät 14 Batteriealterungszustandsinformationen bezüglich der zweiten Batterie 6 zu liefern.
In anderen Ausführungsformen können keine Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtungen vorhanden sein. In weiteren Ausführungsformen kann eine beliebige geeignete Verbindung zwischen der Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung und der Batterie vorgesehen werden.
Unter Bezug auf 2 sind gemäß dieser Erfindung eine Reihe verschiedener Betriebsarten des Fahrzeugsystems möglich. Die verschiedenen Betriebsarten A, B, C sehen verschiedene Schaltereignisse bei Wechseln in den oder aus dem PAUSE-Zustand vor. Bei den meisten Fahrzeugen gibt es drei Schlüsselstellungen:
In Schlüsselstellung 0 ist das Fahrzeug vollständig abgeschaltet und der Motor läuft nicht.
Schlüsselstellung 1 – in 2 ist dies als „Nebenaggregat” Betriebsart gezeigt, da der Motor aus ist, aber die Fahrzeugnebenaggregate (z. B. sekundäre Verbraucher wie das Radio) betrieben werden können.
Schlüsselstellung 2 – in dieser Schlüsselstellung befindet sich das Fahrzeug im EIN-Zustand oder im PAUSE-Zustand. Der Fahrer fährt, und während der Weiterfahrt wird nicht erwartet, dass der Schlüssel gedreht werden muss.
Schlüsselstellung 3 – dies ist der Anlassmodus, der verwendet wird, um das Fahrzeug anfangs in den EIN-Zustand zu bringen.
Es ist ersichtlich, dass in den in 2 gezeigten beispielhaften Betriebsarten A, B, C im AUS-Zustand der Schalter 12 so ausgelegt ist, dass er von dem Steuergerät 14 geöffnet wird. Dies dient dazu, dass elektrischer Strom für die primären Verbraucher (die zum Starten des Fahrzeugs erforderlich sind) in der ersten Batterie 4 gehalten wird, während sich das Fahrzeug im AUS-Zustand befindet. Wenn bei Schlüsselstellung 1 beispielsweise das Radio an ist, läuft das Radio ausschließlich auf elektrischem Strom von der zweiten Batterie 6 und nicht von der ersten Batterie 4, so dass, wenn die zweite Batterie 6 durch längere Verwendung des Radios schwach wird, das Fahrzeug dann noch immer gestartet werden kann, da die erste Batterie sich immer noch in einem guten Alterungszustand befindet. Deshalb wird beim Wechseln in den AUS-Zustand (z. B. von dem EIN-Zustand) der Schalter 12 geöffnet. In einigen Ausführungsformen kann der Schalter 12 für eine vorbestimmte Zeit vor dem Öffnen geschlossen bleiben und kann geschlossen bleiben, während der Alterungszustand der ersten Batterie 4 über einem vorab festgelegten Schwellwert liegt.
Bei Schlüsselstellung 3, während des Anlassens, ist das Steuergerät 14 in allen in 2 gezeigten Beispielen so ausgelegt, dass es den Schalter 12 schließt, da der elektrische Strom von der ersten Batterie 4 und der zweiten Batterie 6 kombiniert werden kann, um das Starten des Fahrzeugs zu unterstützen, um sicherzustellen, dass ein erfolgreiches Starten erreicht wird.
In anderen Ausführungsformen können andere Prioritäten vorgesehen sein, und das Steuergerät 14 kann so ausgelegt sein, dass es den Schalter 12 gemäß dieser verschiedenen Prioritäten öffnet oder schließt – beispielsweise kann der Schalter 12 in Schlüsselstellung 1 durch das Steuergerät 14 geschlossen werden, so dass die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass die zweite Batterie 6 leer wird und nicht verfügbar ist, um die sekundären Verbraucher mit Strom zu versorgen, wenn eine Priorität darin besteht, mehr elektrischen Strom für die sekundären Verbraucher zur Verfügung zu haben. In einem weiteren Beispiel kann das Steuergerät 14 so ausgelegt sein, dass es den Schlüssel 12 in Schlüsselstellung 1 schließt, bis die erste Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung 22 die Information liefert, dass der Alterungszustand der ersten Batterie 4 unter einen bestimmten Schwellwert gefallen ist. Sobald er unter diesen Schwellwert fällt, kann das Steuergerät dafür ausgelegt sein, den Schalter 12 zu öffnen, um eine bestimmte Menge an Ladung in der ersten Batterie 4 zu halten, um sicherzustellen, dass für die primären Verbraucher 8 und den Anlasser 20 vor dem Starten des Fahrzeugs ausreichend elektrischer Strom verfügbar ist.
Auch ist das Steuergerät 14 in allen drei in 2 gezeigten Betriebsarten A, B, C so ausgelegt, dass es den Schalter 12 in Schlüsselstellung 2 schließt, wenn der Motor sich in dem AUS-Zustand bereit zum Starten des Motors befindet. Wenn der Motor nicht innerhalb von zwei Minuten gestartet wird, dann ist das Steuergerät 14 so ausgelegt, dass es den Schalter 12 wieder öffnet, so dass das Risiko, dass die erste Batterie 4 elektrischen Strom verliert und nicht genügend elektrischen Strom behält, um den Startmechanismus mit Strom zu versorgen, minimiert wird. In anderen Ausführungsformen kann der Zeitraum von zwei Minuten jeder andere geeignete Zeitraum sein, beispielsweise eineinhalb Minuten oder fünf Minuten oder eine Stunde oder dreißig Sekunden. Der Zeitraum kann von dem Alterungszustand einer der beiden Batterien abhängig sein.
Während das System sich in Schlüsselstellung 2 im EIN-Zustand befindet, ist das Steuergerät 14 so ausgelegt, dass es den Schalter 12 schließt, so dass der Generator 18 (über die Bewegung des Fahrzeugs) elektrischen Strom erzeugt und sowohl die erste Batterie 4 als auch die zweite Batterie 6 lädt. In anderen Ausführungsformen ist das Steuergerät 14 so ausgelegt, dass es den Schalter 12 nach einer vorbestimmten Zeit in Schlüsselstellung 2 oder nachdem der Alterungszustand der ersten Batterie 4 einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, schließt (um sicherzustellen, dass die erste Batterie auf den vorab festgelegten Wert wieder aufgeladen wird, bevor die zweite Batterie geladen wird).
Wenn das Fahrzeugsystem 2 von dem EIN-Zustand zu dem PAUSE-Zustand wechselt, ist das Steuergerät 14 in Betriebszustand A und B so ausgelegt, dass es den Schalter 12 geschlossen hält. In Betriebsart C ist das Steuergerät 14 so ausgelegt, dass es den Schalter öffnet. Vorteilhafterweise wird die erste Batterie 4 in Betriebsart C nicht verwendet, um sekundäre Verbraucher, die möglicherweise laufen, während sich das Fahrzeug im PAUSE-Zustand befindet, mit Strom zu versorgen. Deshalb verliert die erste Batterie 4 keinen signifikanten elektrischen Strom, während sich das Fahrzeug in dem PAUSE-Zustand befindet, und die Wahrscheinlichkeit, dass sie so viel elektrischen Strom verliert, dass der Startmechanismus nicht erfolgreich betrieben werden kann, wird minimiert. Wenn in den Betriebszuständen A und B die zweite Batterie 6 zu schwach ist, um die sekundären Verbraucher, die laufen, mit Strom zu versorgen, bietet das Schließen des Schalters 12 im Verhältnis zu Betriebsart C eine verbesserte Leistung der sekundären Verbraucher. In den normalen Betriebsarten A, B, C berücksichtigt das Steuergerät 14 den Alterungszustand der Batterien 4, 6 nicht. In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 14 jedoch die Alterungszustandsinformationen von entweder der ersten Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung 22, der zweiten Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung oder beiden 22, 24 berücksichtigen. Beispielsweise kann das Steuergerät 14, wenn es in Betriebsart B von dem EIN- zu dem PAUSE-Zustand wechselt, den Schalter 12 nicht schließen, wenn ermittelt wird, dass dies den Alterungszustand der ersten Batterie 4 unter einen vorbestimmten Schwellwert bringen würde (z. B. einen Schwellwert, der anzeigen würde, dass nachfolgende Startmechanismen nicht erfolgreich wären). Als weiteres Beispiel kann das Steuergerät 14 in Betriebsart C den Schalter 12 nicht öffnen, wenn festgestellt wird, dass der Alterungszustand der zweiten Batterie 6 zu schwach ist, um die sekundäre Verbraucher alleine mit Strom zu versorgen, und der Alterungszustand der ersten Batterie 4 darauf hinweist, dass ihr Alterungszustand gut genug ist, um dazu beizutragen, die sekundären Verbraucher mit elektrischem Strom zu versorgen, während das Fahrzeug sich in dem PAUSE-Zustand befindet, und auch noch über genügend Strom verfügt, um die primären Verbraucher während eines nachfolgenden Startvorgangs mit Strom zu versorgen.
Wenn in Betriebsart A das System von dem PAUSE-Zustand zu dem EIN-Zustand wechselt, ist das Steuergerät 14 so ausgelegt, dass es den Schalter 12 schließt. In den Betriebsarten B und C ist das Steuergerät so ausgelegt, dass es den Schalter 12 öffnet, wenn das System von dem PAUSE-Zustand in den EIN-Zustand wechselt. Vorteilhafterweise versorgt in Betriebsart B und C der elektrische Strom der ersten Batterie 4 beim erneuten Starten des Motors die sekundären Verbraucher nicht.
In einigen Ausführungsformen berücksichtigt das Steuergerät 14 den Alterungszustand der ersten Batterie 4 und der zweiten Batterie 6 ständig und öffnet und schließt den Schalter dynamisch, um eine vorbestimmte Liste von Prioritäten zu erfüllen. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform dem Halten der ersten Batterie 4 auf einem sehr hohen Alterungszustand die höchste Priorität gegeben werden, so dass ein Startvorgang nie beeinträchtigt wird. In einem solchen Beispiel kann eine niedrigere Priorität darin bestehen, für eine zweite Batterie 6 einen guten Alterungszustand vorzusehen, um genügend Leistung für den Betrieb sekundärer Verbraucher vorzusehen. In einem solchen System öffnet und schließt das Steuergerät 14 den Schalter 12, wenn der Alterungszustand jeder Batterie 4, 6 über einen bestimmten Schwellwert ansteigt oder unter einen bestimmten Schwellwert fällt, möglicherweise im Vergleich zu der anderen Batterie oder möglicherweise absolut, wenn die Hauptpriorität beispielsweise darin besteht, eine bestimmte Batterie über einem absoluten Alterungszustandsgrenzwert (z. B. einer vorbestimmten elektrischen Spannung) zu halten.
In einigen Ausführungsformen sind die Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtungen nicht vorhanden, und das Steuergerät 14 ist so ausgelegt, dass es den Betrieb des Schalters 12 mit vorbestimmten Öffnungs-/Schließvorgängen steuert, wenn das System von einem Zustand zu einem anderen wechselt.
Es können verschiedene Abwandlungen an der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, ohne von deren Schutzumfang abzuweichen. Beispielsweise können viele verschiedene Arten von Verbrauchern von der ersten Batterie und der zweiten Batterie mit Strom versorgt werden. Beispielsweise können die primären Verbraucher Kraftstoffsystemverbraucher, Diebstahlsicherungsvorrichtungen und andere bekannte Energieverbraucher umfassen. Die sekundären Verbraucher können Radio, Nebelscheinwerfer, Getränkekühlvorrichtungen und alle anderen bekannten ähnlichen Verbraucher umfassen. In dieser Anordnung können mehr als zwei Batterien vorgesehen sein, so lange eine Batterie für die Verwendung mit dem Anlasserverbraucher vorbehalten ist und nicht signifikant geleert wird, wenn der Motor des Fahrzeugs aus ist.
In einigen Ausführungsformen kann auch eine Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung für die erste Batterie vorgesehen sein. In anderen Ausführungsformen kann nur für die zweite Batterie eine Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung vorgesehen sein. In anderen Ausführungsformen kann nur eine Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung vorhanden sein, die den Alterungszustand beider Batterien überwacht.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber Fahrzeugen mit einem PAUSE-Zustand ohne einen Steuermechanismus zum Betreiben eines Batterieschalters, dass in einigen Beispielen der Alterungszustand der ersten Batterie nicht unter einen vorab festgelegten Schwellwert sinken darf, so dass immer elektrischer Strom zur Verfügung steht, um wieder in den EIN-Zustand zu wechseln, bei dem der Motor läuft.
In einigen Ausführungsformen wird der Alterungszustand der oder jeder Batterie oder beider Batterien gefolgert statt direkt gemessen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem der elektrische Strom von dem Generator geschätzt wird, während das Fahrzeug läuft. Es kann eine Batteriealterungszustandsüberwachungsvorrichtung für eine der Batterien vorgesehen sein, währen der Alterungszustand der anderen gefolgert wird. Der Alterungszustand kann auch durch Messen der elektrischen Spannung der relevanten Batterie oder Batterien gefolgert werden. Es kann jede Standardmethode der Batteriealterungszustandsüberwachung alleine oder kombiniert mit einer der vorstehend beschriebenen Methoden oder mit anderen bekannten Methoden verwendet werden.

Claims

Elektrisches System mit Doppelbatterie für ein Fahrzeug mit einem Motor, wobei das System einen primären Verbraucher und einen sekundären Verbraucher umfasst und schaltbar ist zwischen einem EIN-Zustand, in dem der Motor läuft, einem AUS-Zustand, in dem der Motor nicht läuft, einem START-Zustand, in dem der primäre Verbraucher elektrischen Strom zum Starten des Motors benötigt, und einem PAUSE-Zustand, in dem der Motor nicht läuft, wobei das System umfasst: eine dafür ausgelegte erste Batterie, den primären Verbraucher mit Strom zu versorgen, eine dafür ausgelegte zweite Batterie, den sekundären Verbraucher mit Strom zu versorgen, einen Batterieschalter, der schließbar ist, um die erste Batterie an die zweite Batterie anzuschließen, so dass beide Batterien beide Verbraucher mit Strom versorgen können, wobei der Wechsel zu und von dem AUS-Zustand über einen von einem Nutzer betätigten Mechanismus erfolgt und der Wechsel zu, von oder zu und von dem PAUSE-Zustand über einen nutzerunabhängigen Mechanismus erfolgt, wobei das System weiterhin ein dafür ausgelegtes Steuergerät umfasst, den Betrieb des Batterieschalters zu steuern, wenn das System in den PAUSE-Zustand wechselt, den PAUSE-Zustand verlässt oder beides.
System nach Anspruch 1, welches eine erste Überwachungsvorrichtung zum Überwachen des Alterungszustands der ersten Batterie umfasst, wobei das Steuergerät dafür ausgelegt ist, Alterungszustandsinformationen von der ersten Überwachungsvorrichtung zu empfangen und zu berücksichtigen, um den Betrieb des Batterieschalters zu steuern.
System nach Anspruch 1 oder 2, welches eine zweite Überwachungsvorrichtung zum Überwachen des Alterungszustands der zweiten Batterie umfasst, wobei das Steuergerät dafür ausgelegt ist, Alterungszustandsinformationen für die zweiten Überwachungsvorrichtung zu empfangen und zu berücksichtigen, um den Betrieb des Batterieschalters zu steuern.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, den Batterieschalter zu öffnen, wenn das System den PAUSE-Zustand verlässt und in den EIN-Zustand wechselt.
System nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, den Batterieschalter zu schließen, wenn das System den PAUSE-Zustand verlässt und in den EIN-Zustand wechselt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, den Batterieschalter zu öffnen, wenn das System den EIN-Zustand verlässt und in den PAUSE-Zustand wechselt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, den Batterieschalter zu schließen, wenn das System den EIN-Zustand verlässt und in den PAUSE-Zustand wechselt.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, den Betrieb des Batterieschalters gemäß einer Liste von Prioritäten bezüglich des Alterungszustands der oder jeder Batterie zu steuern.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches einen dafür ausgelegten Generator umfasst, die erste und die zweite Batterie zu laden, wenn sich das System in dem EIN-Zustand befindet.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der primäre Verbraucher einen dafür ausgelegten Anlasser umfasst, zum Starten des Fahrzeugs mit Strom versorgt zu werden, wenn sich das System in dem START-Zustand befindet.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, den Batterieschalter zu schließen, den Batterieschalter zu öffnen oder zu ermitteln, ob der Batterieschalter geöffnet oder geschlossen werden sollte, bevor es den Betrieb des Anlassers beginnt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von einem Nutzer aktivierte Mechanismus einen in Verbindung mit dem Steuergerät stehenden nutzerbetätigten Zündschalter umfasst, um das System zwischen dem EIN-, AUS- und START-Zustand umzuschalten.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batterie an den ersten Verbraucher angeschlossen ist, um einen primären Schaltkreis zu bilden, und die zweite Batterie an den sekundären Verbraucher angeschlossen ist, um einen sekundären Schaltkreis zu bilden, so dass das Öffnen des Schaltmittels die Schaltkreise elektrisch voneinander trennt.
System eines beliebigen primären Verbrauchers umfasst eines oder mehrere von: einem Motorsteuergerät, einem Sicherheitsverbraucher und einem Kraftstoffsystem.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem PAUSE-Zustand ein beliebiger oder mehrere der primären Verbraucher aktiv bleiben.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem PAUSE-Zustand mehr der primären Verbraucher aktiv bleiben als in dem AUS-Zustand.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Verbraucher einen Verbraucher mit niedrigem Verbrauch umfasst, so dass die erste Batterie genügend elektrischen Strom behält, um den primären Verbraucher zu betreiben, wenn sich das System in dem START-Zustand befindet.
System nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Verbraucher eines oder mehrere von: einer Innenraumbeleuchtung, einem Radio, einer Außenbeleuchtung, Kundenverbraucherverbindungspunkten, einem Zigarettenanzünder, einem Mobiltelefonladegerät, Rücklichtern, einem DVD-Spieler, einem im Fahrzeug integrierten Unterhaltungssystem, einem Getränkekühler und anderen Nebenaggregaten umfasst.
Batteriesystem im Wesentlichen wie hierin beschrieben, unter Bezug auf eine beliebige oder mehrere der Begleitzeichnungen.