DE102016121630A1 - Verfahren und vorrichtung zur zustandsüberwachung einer starterbatterie eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur zustandsüberwachung einer starterbatterie eines kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Offenbart werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird eine dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs von dem Generator bereitgestellte Generatorspannung unterhalb einer Batteriespannung der Starterbatterie abgesenkt, wodurch die Starterbatterie die angeschlossenen Lasten versorgt und ein Bestimmen eines Innenwiderstands der Starterbatterie erfolgt. Der Innenwiderstand wird bewertet, um eine Zustandsinformation über die Starterbatterie zu erhalten. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung beschrieben.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs, sowie ein solches Kraftfahrzeug.
  • Stand der Technik
  • Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren benötigen für den Systemstart, bzw. zum Antreiben des Anlassers eine Starterbatterie. Ohne eine funktionstüchtige Starterbatterie ist ein Betrieb dieser Fahrzeuge deshalb nicht möglich. Die sogenannte Starterbatterie dient zusätzlich dazu, die Bordnetzspannung zu stützen, wenn die angeschlossenen und zugeschalteten Lasten mehr Strom benötigen, als der Generator bereitzustellen vermag. Durch die Start-Stopp-Automatik moderner Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor steigen gleichzeitig die Anforderungen an die Starterbatterie, da diese häufiger und in kurzen Abständen (ohne lange Ladephasen) ausreichend Energie bereitstellen muss. Dadurch bedingt sind Fehler der Starterbatterien oder allgemeiner Batterien (Akkus) auf Bleibasis, z.B. Blei-Säure, Blei-Gel, etc., einer der häufigsten Gründe für Fahrzeugausfälle (Liegenbleiber). Die frühzeitige Erkennung und Anzeige einer „schwachen“ Batterie, beziehungsweise einer nicht mehr leistungsfähigen würde solche Liegenbleiber im Vorfeld abfangen.
  • Eine einfache Messung der Batteriespannung im Ruhefall reicht jedoch nicht aus, da auch eine „schlechte“ Batterie eine ausreichend hohe Ausgangsspannung haben kann. Die Ausgangsspannung zeigt vor allem den Ladezustand der Batterie an.
  • Die die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2015 217 692 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie mit dem ein interner Kurzschluss der Batterie identifiziert wird. Das Verfahren lässt sich jedoch nicht während des Betriebs des Kraftfahrzeugs anwenden.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 046 500 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen des Innenwiderstands einer Batterie als eine Information über den Batteriezustand. Der Innenwiderstand kann durch das Mitteln eines oder mehrerer gewichteter Innenwiderstandswerte bestimmt werden, die aus einer Anzahl von abgetasteten Strom- und/oder Spannungsmessungen der Stromquelle berechnet werden. Auch dieses Verfahren lässt sich nicht während der Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs anwenden, wenn das Bordnetz über einen Generator versorgt wird.
  • Den bekannten Verfahren ist gemein, dass sie nur unter vorbestimmten Zuständen der Batterie eine Information über den Batteriezustand erlangen und während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs, in dem die Batterie als Starterbatterie eingesetzt wird, den Innenwiderstand als Größe für den Batteriezustand nicht oder nur ungenügend bestimmen können.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine Zustandsinformation über eine Starterbatterie während eines Betriebes eines Kraftfahrzeugs zu erlangen.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs umfasst die Schritte Absenken einer Generatorspannung, Bestimmen eines Innenwiderstands und Bewerten des Innenwiderstands. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einen mit diesem gekoppelten Generator zum Speisen eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug die Starterbatterie auf, die mit dem Bordnetz gekoppelt ist und ausgebildet ist, über das Bordnetz einen Anlasser für den Verbrennungsmotor mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Batterie weist eine (aktuelle) Batteriespannung auf. Im Schritt des Absenkens wird die Generatorspannung auf einen Wert unterhalb der Batteriespannung abgesenkt. Somit wird das Fahrzeug oder besser die (eingeschalteten) Lasten oder elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs von der Starterbatterie versorgt. Somit kann im Schritt des Bestimmens der Innenwiderstand der Starterbatterie bestimmt werden, beispielsweise durch Auswertung von gemessenen Strom- und/oder Spannungswerten. Im Schritt des Bewertens wird der Innenwiderstand bewertet, um eine Zustandsinformation über die Starterbatterie zu erhalten.
  • Unter einer Starterbatterie kann eine Batterie, ein Akku oder Akkumulator verstanden werden, die zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeignet ist. So kann es sich bei der Starterbatterie um eine 12-V-Batterie oder 48-V-Batterie handeln. In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich um eine Starterbatterie auf Bleibasis, insbesondere ohne komplexes Batteriemanagementsystem (BMS). Unter einer Starterbatterie kann auch eine Stützbatterie oder ein anderer Energiespeicher verstanden werden, der nicht wie eine Traktionsbatterie dauerhaft elektrische Leistung bereitstellt, d.h. das die daran angeschlossenen Verbraucher oder Lasten im Normalbetrieb über einen Generator oder einen anderen primären Energiespeicher versorgt werden und somit ohne Zusatzmaßnahmen keine Aussage über den Zustand der Starterbatterie getroffen werden kann. Durch Absenken der Generatorspannung unterhalb der Batteriespannung wird die Starterbatterie mit dem Gesamtstrom des Kraftfahrzeugs belastet. So wird eine Voraussetzung zur Bestimmung des Innenwiderstands der Batterie geschaffen. Unter dem Innenwiderstand wird dabei ein Widerstandswert des Innenwiderstands verstanden. Unter einem Innenwiderstand kann dabei auch ein Ausgangswiderstand oder Quellenwiderstand verstanden werden. Insbesondere wird dabei der statische Innenwiderstand betrachtet. Zum Bewerten des Innenwiderstands, insbesondere um eine Aussage über den Batteriezustand zu treffen, kann der bestimmte Innenwiderstand mit Schwellwerten verglichen werden und somit der aktuelle Batteriezustand in vorbestimmte Klassen eingeteilt werden.
  • Zum Ausgleich von Messungenauigkeiten kann vorteilhafterweise der Innenwiderstand zumindest dreimal „gemessen“ werden und ein Mittelwert bestimmt werden. Hierzu kann das Verfahren beispielsweise in Abständen von 15 Minuten bis 60 Minuten erneut ausgeführt werden. Nach dem Ausführen des Verfahrens wird die Generatorspannung wieder (auf einen Bordnetz-Sollspannungswert) angehoben, damit das Kraftfahrzeug wieder direkt über den Generator versorgt wird. Unter einem Generator kann hier auch eine Kombination eines Generators, insbesondere eines Drehstromgenerators oder Wechselstromgenerators, mit einem Gleichrichter verstanden werden, an dessen Ausgang eine Gleichspannung bereitgestellt wird. Dabei lässt sich das Verfahren sowohl in einem 12-V-Bordnetz als auch in einem 48-V-Bordnetz effizient betreiben.
  • Vorteilhafterweise wird im Schritt des Bewertens der Innenwiderstand mit einem Widerstandsollwert verglichen. So kann eine Differenz zwischen dem Innenwiderstand und dem Widerstandsollwert mit der Zustandsinformation korrelieren. Ein steigender Innenwiderstand bedeutet einen schlechteren Zustand der Starterbatterie, wobei bei Überschreiten eines Schwellwertes durch den Innenwiderstand (-swert) die Starterbatterie nicht mehr ihre Aufgaben im Fahrzeug erfüllen kann, da sie beispielsweise für den Anlasser zu wenig Strom bereitzustellen vermag. Dabei kann auch eine vorausschauende Betrachtung eine Warnung für einen rechtzeitigen Austausch der Starterbatterie oder ein Deaktivieren von Fahrzeugfunktionen, um den Fahrzustand länger zu halten, erzeugen.
  • Im Schritt des Bestimmens kann ein Gesamtstrom über die Starterbatterie sowie ein Spannungsabfall unter Belastung erfasst werden, um den Innenwiderstand der Starterbatterie zu bestimmen. Durch das Zuschalten einer Last, z.B. Heizung oder Einsatz des Generators als Last, fließt Strom. Der Stromfluß ΔI hat eine Spannungsänderung ΔU an der Batterie zur Folge. Durch die bekannte Gleichung R i = Δ U Δ I
    Figure DE102016121630A1_0001
    kann der Innenwiderstand der Batterie ermittelt werden.
  • Für den Innenwiderstand Ri gelten die Beziehungen: R i = Δ U Δ I = U 0 − U l I l = ( U 0 − U l ) − R l U l = U 0 I k
    Figure DE102016121630A1_0002
    mit
    • Ri
    Innenwiderstand
    ΔI
    Stromfluß
    ΔU
    Spannungsänderung
    U0
    Leerlaufspannung
    Ul
    Klemmenspannung unter Last
    Il
    Laststrom (Quotient aus Klemmenspannung und Lastwiderstand)
    Ik
    Kurzschlussstrom
    Rl
    Lastwiderstand
  • Der Innenwiderstand stellt eine wesentliche Information über den Zustand der Starterbatterie bereit. Er kann als Funktion des Ladezustands, der Temperatur der Batteriezellen oder der Starterbatterie und deren Alterungszustand ermittelt werden.
  • Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Erfassens einer Batterietemperatur und ergänzend oder alternativ einer Umgebungstemperatur aufweisen. Dabei wird im Schritt des Bewertens neben dem Innenwiderstand die Batterietemperatur und ergänzend oder alternativ die Umgebungstemperatur bewertet, um die Zustandsinformation über die Starterbatterie zu erhalten.
  • In einem Schritt des Erfassens kann eine Ruhespannung der Starterbatterie im Ruhezustand der Starterbatterie erfasst werden, wobei die Zustandsinformation unter Verwendung der Ruhespannung bestimmt wird. Durch ein Erfassen der Ruhespannung der Starterbatterie kann eine Ladeschlussspannung der Starterbatterie bestimmt werden. Unter einer Ruhespannung kann eine Leerlaufspannung verstanden werden. Die Ladeschlussspannung kann ausgewertet werden, um eine Information über den Ladezustand der Starterbatterie zu erhalten. Unter einem Ruhezustand kann ein Zustand außerhalb des Betriebs des Kraftfahrzeugs, das heißt bei abgestelltem Verbrennungsmotor oder ein Ruhezustand der Starterbatterie verstanden werden. Ein Ruhezustand der Starterbatterie kann auch im Betrieb des Kraftfahrzeugs eintreten, wenn die Starterbatterie nicht belastet wird, beispielsweise, wenn die Energieversorgung ausschließlich über den Generator oder eine Sekundärbatterie erfolgt.
  • Im Schritt des Bewertens kann die Ruhespannung mit einem Ladeschlussspannungsschwellwert verglichen werden, um einen Ladezustand der Batterie zu ermitteln. Die Kombination der Information über den Ladezustand der Starterbatterie mit der Information über den Innenwiderstand ermöglicht eine umfassendere Bewertung über den Batteriezustand.
  • Die Vorteile des dargestellten Verfahrens ergeben sich im Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, in dem die Starterbatterie eingebaut und betrieben wird. In einer Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens kann das Verfahren die folgenden Schritte aufweisen, die auch wiederholt oder in ihrer Reihenfolge vertauscht werden können:
    • - Erfassen der Ruhespannung der Starterbatterie im Ruhezustand des Fahrzeugs und ergänzend oder alternativ im unbelasteten Zustand der Starterbatterie;
    • - Absenken der dem Bordnetz von dem Generator bereitgestellten Generatorspannung unterhalb der Batteriespannung der Starterbatterie, sodass die Starterbatterie die am Bordnetz angeschlossenen Lasten versorgt;
    • - Erfassen der Batterietemperatur und ergänzend oder alternativ der Umgebungstemperatur;
    • - Erfassen des Gesamtstroms über die Starterbatterie sowie des Spannungsabfalls der Starterbatterie unter Belastung;
    • - Bestimmen des Innenwiderstands der Starterbatterie unter Verwendung des Gesamtstroms und des Spannungsabfalls; und
    • - Bewerten von Innenwiderstand, Ruhespannung sowie Batterietemperatur und ergänzend oder alternativ Umgebungstemperatur, um die Zustandsinformation über die Starterbatterie zu erhalten.
  • Vorteilhafterweise kann im Schritt des Erfassens durch das Absenken der Generatorspannung sowohl die Klemmenspannung der Starterbatterie unter Last als auch der Laststrom der Starterbatterie erfasst werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Starterbatterie um eine Bleibatterie oder eine Batterie ohne eigenes Batteriemanagementsystem. Beispielsweise weisen Lithium-Ionen-Batterien für Kraftfahrzeuge in der Regel ein Batteriemanagementsystem (BMS) auf. Das Verfahren lässt sich zwar auch problemlos bei Systemen mit Batteriemanagementsystem nutzen, jedoch weisen diese oft bereits Systeme zum Bestimmen des Batteriezustands auf, sodass der Einsatz des Verfahrens eine Redundanz erzeugen würde, die nicht immer benötigt wird.
  • Eine Variante des vorgestellten Verfahrens lässt sich auch effizient in einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs einsetzen. Eine derartige Vorrichtung umfasst Einrichtungen, die dazu eingerichtet sind, Schritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen auszuführen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, welches neben der Starterbatterie zumindest einen Verbrennungsmotor und einen mit diesem gekoppelten Generator zum Speisen eines Bordnetzes aufweist. Der Generator ist dazu eingerichtet, die Starterbatterie zu laden. Die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Einrichtung zum Absenken einer dem Bordnetz von dem Generator bereitgestellten Generatorspannung unterhalb einer Batteriespannung der Starterbatterie, eine Einrichtung zum Bestimmen eines Innenwiderstands der Starterbatterie, sowie eine Einrichtung zum Bewerten des Innenwiderstands, um eine Zustandsinformation über die Starterbatterie zu erhalten.
  • Es wird vorgestellt ein Kraftfahrzeug mit einer Starterbatterie, einem Verbrennungsmotor und einen mit diesem gekoppelten Generator zum Speisen eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug weiterhin eine Variante einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs aufweist.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    • 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
    • 4 einen Ablaufplan eines Verfahrens zur Zustandsüberwachung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Verbrennungsmotor 102. Der Verbrennungsmotor 102 ist dazu eingerichtet, sowohl das Kraftfahrzeug 100 anzutreiben als auch über einen Generator 104 und einen DC-Gleichrichter 106 ein Bordnetz 108 des Kraftfahrzeugs 100 mit elektrischer Energie zu versorgen. Der DC-Gleichrichter 106 wird auch als Gleichspannungswandler 106 bezeichnet. Das Bordnetz 108 umfasst unter anderem einen Stromverteiler 110 sowie Lasten 112. Bei den Lasten 112 handelt es sich um verschiedene elektrischer Verbraucher, wie beispielsweise Heizung, Klimaanlage, Beleuchtung, .... Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 100 eine Starterbatterie 114 auf. Eine Vorrichtung 116 zur Zustandsüberwachung der Starterbatterie 114 ist mit dieser funktional verbunden.
  • Die Vorrichtung 116 zur Zustandsüberwachung der Starterbatterie 114 umfasst zumindest eine Einrichtung zum Absenken einer dem Bordnetz 108 von dem Generator 104 - eventuell im Zusammenspiel mit dem Gleichspannungswandler 106 - bereitgestellten Generatorspannung UGenerator unterhalb einer Batteriespannung UBatterie der Starterbatterie 114, eine Einrichtung zum Bestimmen eines Innenwiderstands Ri der Starterbatterie 114 sowie eine Einrichtung zum Bewerten des Innenwiderstands Ri , um eine Zustandsinformation über die Starterbatterie 114 zu erhalten.
  • Je nach Systemzustand handelt es sich bei der Batteriespannung UBatterie um eine Leerlaufspannung U0 oder um eine Klemmenspannung unter Last Ul .
  • Die Vorrichtung 116 zur Zustandsüberwachung ist dazu eingerichtet, den Generator 104 und ergänzend oder alternativ den Gleichspannungswandler 106 direkt oder indirekt anzusteuern, um die Generatorspannung UGenerator unterhalb die Batteriespannung UBatterie abzusenken. Dadurch wird die Starterbatterie 114 mit den angeschlossenen lasten 112 belastet, und Laststrom Il und Klemmenspannung Ul sind erfassbar oder bestimmbar.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Starterbatterie um eine Bleibatterie.
  • 2 zeigt eine weitere Darstellung der Vorrichtung 116 im Zusammenspiel mit einer Starterbatterie 114, einem Generator 104 und einem Stromverteiler 110 als Repräsentant für ein Bordnetz 108. Die Vorrichtung 116 ist eingerichtet, eine Spannungsmessung und eine Strommessung durchzuführen sowie ein Steuersignal für den Generator 104 bereitzustellen. Optional kann noch eine Temperaturmessung der Umgebungstemperatur oder bevorzugt der Batterietemperatur erfolgen.
  • Mit anderen Worten wird eine Messung der Batteriespannung mit bekannter Last zur Bestimmung des Innenwiderstandes durchgeführt und damit der Batteriezustand bestimmt. Aktuelle Bordnetze werden über einen Generator 104 („Lichtmaschine“, RSG) und eine Batterie 114 versorgt. Im Normalfall liefert der Generator 104 ausreichend Energie um das (Kraft-) Fahrzeug zu versorgen und die Batterie 114 zu laden, beziehungsweise geladen zu halten. Damit ist im Fahrbetrieb keine Aussage über die Batterie 114 möglich, außer es sind komplexe Batteriemanagementsysteme (siehe LiIon-Akku) im Einsatz. Die hier dargestellte Lösung sieht nun eine Absenkung der Generatorspannung vor, bis die Batteriespannung höher ist als die Generatorspannung. Das Fahrzeug wird somit von der Batterie 114 versorgt. Diese Messung kann kombiniert werden mit:
    • - Spannungsmessung der Batterie im Ruhezustand
    • - Messung der Batterietemperatur
  • Durch die Belastung der Batterie 114 mit dem Gesamtstrom kann über die Spannungsdifferenz ΔU der Innenwiderstand Ri der Batterie 114 berechnet werden. Nötig hierzu sind die Kenntnisse des Gesamtstromes über die Batterie 114 und den Spannungsabfall ΔU bei Belastung.
  • Durch die Messung der Umgebungstemperatur TU kann der Batteriezustand 326 exakter definiert werden, da der Innenwiderstand Ri einer Bleibatterie bei niedrigen Temperaturen steigt. Bei geeigneter Sensorik kann auch die Batterietemperatur TB direkt eingesetzt werden, was eine weitere Verbesserung der Zustandsaussage erlaubt. In Kombination mit der Spannungsmessung der Batterie im Ruhezustand kann eine zusätzliche Aussage über den Ladezustand der Batterie getroffen werden. So hat eine vollgeladene Bleibatterie beispielsweise eine Ladeschlussspannung im Bereich 13,8V - 14,4V im Temperaturbereich 15°C - 25°C, eine Klemmenspannung von > 12,8 V wird als „voll geladen“, eine Klemmenspannung von ca. 11,9 V wird als „normal entladen“ und eine Klemmenspannung < 10,7 V als „tief entladen“ bezeichnet.
  • Vorteilhafterweise liefern in modernen Systemen elektronische Batterieschalter oder Batteriesensoren die aktuellen Strom- und Spannungswerte über die (Starter-) Batterie 114. Es sind somit keine zusätzlichen Komponenten erforderlich. Die Berechnung erfolgt im Prozessor (Vorrichtung 116) des elektronischen Schalters oder in einer anderen Komponente 116, welche die Informationen vom elektronischen Schalter und/oder vom Batteriesensor erhält. Die Analyse der Batterie 114 kann vor jedem Startvorgang, im Stand und während der Fahrt durchgeführt werden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 116 zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie 114. Eine Einrichtung 320 zum Absenken ist eingerichtet, eine dem Bordnetz 108 von dem Generator 104 bereitgestellte Generatorspannung UGenerator unterhalb einer Batteriespannung UBatterie der Starterbatterie 114 abzusenken. Eine Einrichtung 322 zum Bestimmen eines Innenwiderstands Ri ist eingerichtet, den Innenwiderstand Ri der Starterbatterie zu berechnen unter Verwendung von gemessenen Strom- und Spannungswerten. Eine Einrichtung 324 zum Bewerten ist eingerichtet, den Innenwiderstand derart zu bewerten, um eine Zustandsinformation 326 über die Starterbatterie zu erhalten.
  • In optionalen Ausführungsbeispielen oder Varianten der dargestellten Vorrichtung 116 ist diese eingerichtet, einen Stromfluss ΔI, eine Spannungsänderung ΔU, eine Leerlaufspannung U0 , eine Klemmenspannung unter Last Ul , einen Laststrom Il (Quotient aus Klemmenspannung und Lastwiderstand), einen Kurzschlussstrom Ik und ergänzend oder alternativ einen Lastwiderstand RI einzulesen oder zu erfassen, um den Innenwiderstand Ri zu bestimmen.
  • Weiterhin ist in optionalen Ausführungsbeispielen oder Varianten der dargestellten Vorrichtung 116 diese eingerichtet, den Innenwiderstand Ri mit einem Widerstandsollwert 328 zu vergleichen, wobei eine Differenz zwischen dem Innenwiderstand Ri und dem Widerstandsollwert 328 mit der Zustandsinformation invers korreliert.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 116 eingerichtet die Umgebungstemperatur TU oder bevorzugt die Batterietemperatur TB zu erfassen oder einzulesen und in der Einrichtung 322 zum Bestimmen oder in der Einrichtung 324 zum Bewerten zu nutzen, um den Innenwiderstand zu bestimmen oder den Zustand der Starterbatterie zu bewerten.
  • Optional ist die Vorrichtung 116 dazu eingerichtet, eine Ruhespannung U0 oder eine Leerlaufspannung U0 zu erfassen und für die Bestimmung der Zustandsinformation 326 zu nutzen. Dabei kann die Ruhespannung U0 mit einem Ladeschlussspannungsschwellwert 330 verglichen werden.
  • 4 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten Absenken S1 einer dem Bordnetz von dem Generator bereitgestellten Generatorspannung unterhalb einer Batteriespannung der Starterbatterie, Bestimmen S2 eines Innenwiderstands der Starterbatterie und Bewerten S3 des Innenwiderstands, um eine Zustandsinformation über die Starterbatterie zu erhalten.
  • Optional wird das Verfahren noch um den Schritt S4 des Erfassens einer Temperatur oder eine Ruhespannung erweitert. Der Schritt des Erfassens kann mehrfach ausgeführt werden, um Mittelwerte zu bilden oder zu unterschiedlichen Zeiten im Ablauf des Verfahrens unterschiedliche Messwerte bereitstellen zu können.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Kraftfahrzeug
    102
    Verbrennungsmotor
    104
    Generator
    106
    Gleichspannungswandler
    108
    Bordnetz
    110
    Stromverteiler
    112
    Last, elektrischer Verbraucher
    114
    Starterbatterie
    116
    Vorrichtung zur Zustandsüberwachung
    320
    Einrichtung zum Absenken
    322
    Einrichtung zum Bestimme
    324
    Einrichtung zum Bewerten
    326
    Zustandsinformation
    328
    Widerstandsollwert
    330
    Ladeschlussspannungsschwellwert
    Ri
    Innenwiderstand
    ΔI
    Stromfluß
    ΔU
    Spannungsänderung
    U0
    Leerlaufspannung, Ruhespannung
    Ul
    Klemmenspannung unter Last
    Il
    Laststrom (Quotient aus Klemmenspannung und Lastwiderstand)
    Ik
    Kurzschlussstrom
    RI
    Lastwiderstand
    TU
    Umgebungstemperatur
    TB
    Batterietemperatur
    S1
    Schritt des Absenkens
    S2
    Schritt des Bestimmens
    S3
    Schritt des Bewertens
    S4
    Schritt des Erfassens
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015217692 A1 [0004]
    • DE 102009046500 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie (114) eines Kraftfahrzeugs (110), das neben der Starterbatterie (114) zumindest einen Verbrennungsmotor (102) und einen mit diesem gekoppelten Generator (106) zum Speisen eines Bordnetzes (108) aufweist, mit den Schritten: - Absenken (S1) einer dem Bordnetz (108) von dem Generator (104) bereitgestellten Generatorspannung (UGenerator) unterhalb einer Batteriespannung (UBatterie) der Starterbatterie (114); - Bestimmen (S2) eines Innenwiderstands (Ri) der Starterbatterie (114); und - Bewerten (S3) des Innenwiderstands (Ri), um eine Zustandsinformation (326) über die Starterbatterie (114) zu erhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Schritt (S3) des Bewertens der Innenwiderstand (Ri) mit einem Widerstandsollwert (328) verglichen wird und eine Differenz zwischen dem Innenwiderstand (Ri) und dem Widerstandsollwert (328) mit der Zustandsinformation (326) korreliert.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (S2) des Bestimmens ein Gesamtstrom (Il) über die Starterbatterie (114) sowie ein Spannungsabfall (ΔU) unter Belastung erfasst werden, um den Innenwiderstand (Ri) der Starterbatterie (114) zu bestimmen.
  4. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (S4) des Erfassens einer Batterietemperatur (TB) und/oder einer Umgebungstemperatur (TU), wobei im Schritt (S3) des Bewertens neben dem Innenwiderstand (Ri) die Batterietemperatur (TB) und/oder die Umgebungstemperatur (TU) bewertet werden, um die Zustandsinformation (326) zu erhalten.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt (S4) des Erfassens einer Ruhespannung (U0) der Starterbatterie (114) im Ruhezustand, wobei die Zustandsinformation (326) unter Verwendung der Ruhespannung (U0) bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem im Schritt (S3) des Bewertens die Ruhespannung (U0) mit einem Ladeschlussspannungsschwellwert (330) verglichen wird, um einen Ladezustand der Starterbatterie (114) zu ermitteln.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug (100) im Fahrbetrieb ist, mit den Schritten: - Erfassen (S4) der Ruhespannung (U0) der Starterbatterie (114) im Ruhezustand des Kraftfahrzeugs (100) und/oder im unbelasteten Zustand der Starterbatterie (114); - Absenken (S1) der dem Bordnetz (108) von dem Generator (104) bereitgestellten Generatorspannung (UGenerator) unterhalb der Batteriespannung (UBatterie) der Starterbatterie (114); - Erfassen (S4) der Batterietemperatur (TB) und/oder der Umgebungstemperatur (TU); - Erfassen (S4) des Gesamtstroms (Il)über die Starterbatterie (114) sowie den Spannungsabfall (ΔU) der Starterbatterie (114) unter Belastung; - Bestimmen (S2) des Innenwiderstands (Ri) der Starterbatterie (114) unter Verwendung des Gesamtstroms (Il)und des Spannungsabfalls (ΔU); und - Bewerten (S3) von Innenwiderstand (Ri), Ruhespannung (U0) sowie Batterietemperatur (TB) und/oder Umgebungstemperatur (TU), um die Zustandsinformation (326) über die Starterbatterie (114) zu erhalten.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei es sich bei der Starterbatterie (114) um Bleibatterie oder eine Batterie ohne Batteriemanagementsystem handelt.
  9. Vorrichtung (116) zur Zustandsüberwachung einer Starterbatterie (114) eines Kraftfahrzeugs (100), das neben der Starterbatterie (114) zumindest einen Verbrennungsmotor (102) und einen mit diesem gekoppelten Generator (104) zum Speisen eines Bordnetzes (108) aufweist, mit den Einrichtungen: - Einrichtung (320) zum Absenken einer dem Bordnetz (108) von dem Generator (104) bereitgestellten Generatorspannung (UGenerator) unterhalb einer Batteriespannung (UBatterie) der Starterbatterie (114); - Einrichtung (322) zum Bestimmen eines Innenwiderstands (Ri) der Starterbatterie (114); und - Einrichtung (324) zum Bewerten des Innenwiderstands (Ri), um eine Zustandsinformation (326) über die Starterbatterie (114) zu erhalten.
  10. Kraftfahrzeug (100) mit einer Starterbatterie (114), einem Verbrennungsmotor (102) und einen mit diesem gekoppelten Generator (104) zum Speisen eines Bordnetzes (108) des Kraftfahrzeugs (100), gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (116) gemäß Anspruch 9 oder eine Vorrichtung (116) die eingerichtet ist, Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem oder mehrerer Ansprüche gemäß der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
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