DE19750309A1 - Verfahren zur Bestimmung der Startfähigkeit der Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung der Startfähigkeit der Starterbatterie eines KraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Startfähigkeit der Starterbatterie eines
Kraftfahrzeugs.
Für die Fähigkeit einer Starterbatterie, ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotors zu
starten, sind der Ladezustand und der Fortschritt der Alterung bzw. der sich abzeichnende Ka
pazitätsverfall maßgeblich, da dadurch die der Starterbatterie entnehmbare Stromstärke bzw.
deren Leistungsabgabe begrenzt wird.
Bei einem modernen Kraftfahrzeug sind die Eigenschaften von Generator, Batterie und der
elektrischen Verbraucher technisch so aufeinander abgestimmt, daß es fast nur noch im Falle
einer massiven Fehlbedienung zu so niedrigen Batterieladezuständen kommen kann, daß die
Startfähigkeit oder andere Funktionen nicht mehr gewährleistet sind. Damit ist die Frage nach
einer zuverlässigen Anzeige für den Austausch der Batterie von großem Interesse. Insbeson
dere wenn sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher, wie zum Beispiel elektrische Bremsen
oder elektrisch unterstützte Lenkhilfen installiert sind, ist die Kenntnis über das voraussichtliche
Nutzungsende der Batterie sehr wichtig.
Aus dem Dokument DE-C 39 01 680 ist ein Verfahren zur Überwachung der Kaltstartfähigkeit
der Starterbatterie eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem der zeitliche Verlauf des beim
Anlassen eintretenden Spannungsabfalls beobachtet und ausgewertet wird. Die Auswertung
erfolgt dabei anhand von Grenzwerten einer aus Erfahrungswerten gewonnenen Kennlinie und
in Abhängigkeit von der Batterietemperatur.
Weiterhin ist aus dem Dokument DE-A 27 30 258 eine Vorrichtung zum Anzeigen des Ladezu
standes einer Fahrzeugbatterie bekannt, die neben der Batteriespannung und wenigstens eines
weiteren Batterieparameters die Motortemperatur erfaßt und eine Warnanzeige liefert, wenn ein
vorgegebener Grenzwert unterschritten wird.
Dokument DE-C 37 12 629 offenbart eine Meßvorrichtung für die verbleibende Lebensdauer
einer Kraftfahrzeugbatterie, die die Batteriespannung und den dazugehörigen Laststromwert
vor und nach dem erstmaligen Starten bei vollgeladenem Zustand der Batterie erfaßt, den tem
peraturkompensierten Innenwiderstand ermittelt und in einem Speicher ablegt sowie mit den
bei den späteren Startvorgängen der Verbrennungskraftmaschine ermittelten Innenwider
standswerten vergleicht. Die Anzeige erfolgt danach in Abhängigkeit von vorgegebenen, ab
gespeicherten Schwellwerten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die konkreten Eigenschaften
der eingesetzten Starterbatterie besser erfaßt und damit eine genauere Aussage über den
Nutzungsendpunkt gestattet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, wie es im Anspruch 1 angege
ben ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 dargelegt.
Die erfindungsgemäße Lösung ist im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Sie sieht
ein direktes Verfahren zur Beurteilung der Fähigkeit der wohl wichtigsten Funktion einer Fahr
zeugbatterie - der Startfähigkeit des Verbrennungsmotors - vor. Das Verfahren adaptiert sich
an das Fahrzeug mit seiner jeweiligen Motorisierung und der zum Einsatz kommenden Batterie
selbst, so daß die Angabe von Daten und Kennlinien überflüssig ist. Gemessen wird bei jedem
Anlassen des Verbrennungsmotors der Spannungseinbruch an den Batterieklemmen ΔUB
sowie die Motorkühlmittel - und die Batterie-Elektrolyttemperatur (TM bzw. TB). Bekanntlich ist
die Leistung zum Starten eines Verbrennungsmotors stark von der Kühlmittel- bzw. Öl
temperatur abhängig. Mit sinkender Motortemperatur TM nimmt die erforderliche Startleistung
PM aus Gründen der sich verstärkenden Haft- bzw. Gleitreibung überproportional zu. Diese
Verhalten des Motors ist in Fig. 1 in der Kurve M dargestellt. Die Startleistung muß aus
schließlich von der Batterie des Fahrzeuges erbracht werden, deren Leistungsvermögen mit
fallender Temperatur überproportional abnimmt. Auch dies ist aus Fig. 1 ersichtlich, in der die
mit 0%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% und 70% bezeichneten Entladekurven die Leistungs
abgabe der Batterie in Abhängigkeit vom Ladezustand (100%, 80%,70%, 60%, 50%, 40% und
30%) und der Batterietemperatur darstellen. Der Widerstand RI beim Starten des
Verbrennungsmotors, der die Summe aller Hemmnisse zur Bereitstellung des erforderlichen
Startstromes ist, steht zu der Leistung, die für das Starten des Verbrennungsmotors benötigt
wird, in folgender Beziehung:
P(TM) = ΔU2 B/RI(TB).
Daraus ergibt sich für den zu erwartenden Spannungseinbruch beim Starten des Verbren
nungsmotors ΔUB = √P(T). Da die erforderliche Startleistung bei der jeweiligen
Temperatur für einen Motor mit seinen Nebenaggregaten in etwa konstant ist, und die Größe
des Widerstandes RI bei der jeweiligen Temperatur sich in Abhängigkeit vom Verschleiß und
Ladezustand der Batterie ändert, ist die Abweichung E von ΔUB (t) nach der Gebrauchsdauer
(t) im Vergleich zum Spannungseinbruch bei einer neuen Batterie (ΔUB (t=0)) ein Maß für die
Startleistung bzw. die Alterung der Batterie E (t) = ΔUB (t) - ΔUB (t=0). Bei jedem Start in der
Batterieneuphase werden die Spannungseinbrüche der Klemmenspannung (ΔUB), die jeweilige
Motortemperatur (TM) und Batterietemperatur (TB) in einem Speicher in einem dreidimensiona
len Kennlinienfeld gemäß Fig. 2 abgelegt. Die ermittelten Werte können mittels eines
Regressionsverfahrens geglättet sowie durch Inter- und Extrapolation erweitert werden. Nach
Abschluß der Neuphase wird bei jedem weiteren Start abgefragt, ob der Spannungseinbruch
ΔUB (TM, TB) größer als der im Speicher abgelegte Wert ist, der bei den gleichen Temperaturen
TM und TB ermittelt wurde. Überschreitet die Differenz eine definierte Grenze E, so wird dies in
eine Anzeige oder gegebenenfalls in einen Alarm umgesetzt. Bekanntermaßen ist der Innen
widerstand einer Batterie nicht nur temperaturabhängig sondern auch vom Ladezustand der
Batterie abhängig. Eine hohe Differenz des Spannungseinbruchs (E < Emax) kann also nicht
nur auf eine stark fortgeschrittene Alterung zurückgeführt werden, sondern auch auf einen un
zureichenden Ladestatus. Beide Batteriezustände sind jedoch gleichermaßen unerwünscht. Zur
Unterscheidung zwischen den genannten Ursachen wird, neben dem Spannungseinbruch beim
Anlassen des Verbrennungsmotors unmittelbar vor dem Startvorgang auch die Ruhespannung
gemessen. Bewegt sich die Ruhespannung, die eine geringe Temperaturabhängigkeit besitzt,
über einem bestimmten Niveau Uomin, so ist eine Mangelladung nicht zu erwarten. Durch die
Kontrolle der Ruhespannung ist die Anzeige des Emax-Wertes eine zuverlässige Angabe der
Nutzungsdauer der Fahrzeugbatterie.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sich das Verfah
ren an das Ausrüstungsniveau des jeweiligen Fahrzeugs selbständig anpaßt. So werden durch
die erfaßten und abgespeicherten Meßwerte Unterschiede der jeweiligen Fahrzeuge hinsicht
lich ihrer Ausstattung mit z. B. Automatikgetriebe, Diesel- oder Benzinmotor mit unterschied
lichen Zylinderanzahlen, Klimaanlage oder anderen bedeutenden Stromverbrauchern bei der
Anzeige des Gebrauchsendes der Starterbatterie berücksichtigt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Bestimmung der Startfähigkeit der Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs, da
durch gekennzeichnet, daß der Spannungseinbruch (ΔUB) beim Starten des Fahrzeugs ge
messen und mit den Spannungswerten eines Kennlinienfeldes, welches aus dem Mittelwert
der beim Startvorgang gemessenen Spannungseinbrüchen (ΔUB) und zugehörigen Batterie-
(TM) sowie Motortemperaturen (TB) besteht, verglichen wird und daß die Abweichung des
aktuell ermittelten Spannungseinbruchs von dem im Kennlinienfeld abgelegten Span
nungseinbruch ermittelt wird und daß eine Anzeige oder Alarmfunktion ausgelöst wird, so
bald die Abweichung einen vorgegebenen Wert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwerte der Spannungs
einbrüche (ΔUB) und die zugehörigen Motortemperaturen (TM) und Batterietemperaturen
(TB) in einem Speicher über eine definierte Neuphase von 6 bis 18 Monaten abgelegt wer
den.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Werte
für den Vergleich mit den aktuell ermittelten Werten geglättet oder durch Interpolation oder
Extrapolationsverfahren ergänzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, neben dem
Spannungseinbruch die Ruhespannung vor dem Startvorgang gemessen und mit der Ruhe
spannung in der Neuphase verglichen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige der
Differenz des Spannungseinbruchs zu den abgespeicherten Werten in Form einer Tankuhr
erfolgt, bei der die entsprechenden zulässigen Werte markiert sind.
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