DE19903082C2 - Batteriesystem und Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems - Google Patents

Batteriesystem und Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems

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Description

Die Erfindung betrifft ein Batterie-System, das vorzugsweise in Fahrzeugen ein­ setzbar ist.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, in einem Fahrzeug zwei Batterien für unterschiedliche Aufgaben einzusetzen. Die erste Batterie wird vorzugsweise zum Starten des Fahrzeugs verwendet (nachfolgend Starterbatterie genannt) und hat z. B. eine Nennspannung von 36 V. Die zweite Batterie (nachfolgend Netzbat­ terie genannt) dient vorzugsweise zur Versorgung von Verbrauchern, wie z. B. Beleuchtungsanlage, Radio, Telefon, Alarmanlage, Navigationssystem usw.
Eine solche Anordnung ist z. B. aus der DE 41 20 337 als eine zweikreisige Spannungsversorgungsschaltung für Fahrzeuge bekannt, die dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß die zweite Batterie über eine Leitung an die Erregerdioden der Lichtmaschine angeschlossen ist.
Es ist weiterhin bekannt, daß bestimmte Batterietypen, z. B. Flüssigelektrolyt- Batterien, die z. B. als Starterbatterien eingesetzt werden, bei tiefen Temperatu­ ren eine z. T. stark verringerte Stromabgabefähigkeit aufweisen, wodurch sich das Startverhalten des Motors verschlechtert.
Es ist daher naheliegend, tiefe Temperaturen durch die Beheizung der Batterie zu vermeiden. Dazu wird in der DE 26 43 903 A1 vorgeschlagen, unter der Batte­ rie eine Heizplatte anzuordnen, die von der Batterie selbst gespeist wird. Zur Ver­ meidung einer Überhitzung ist ein Thermoschalter vorgesehen.
Eine weitere Batterieheizeinrichtung ist in der DE 20 24 081 gezeigt, wobei die Heizelemente im Inneren der Batterie angeordnet sind, wodurch ein verbesserter Wärmeübergang zwischen den Heizelementen und dem Elektrolyten erzielt wird.
In der DE-Zeitschrift etz Bd. 106(1985), Heft 11, Seiten 552 bis 558 ist ebenfalls eine Batterieheizvorrichtung beschrieben, bei der die Batterie ebenfall von innen geheizt wird. Dazu wird von außen mittels einer Spule ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, durch das in den Gitterelektroden ein elektrischer Strom induziert wird, der über das Joulsche Gesetz Wärme entwickelt.
Diese Batterieheizsysteme sind für jeweils eine Batterie prinzipiell geeignet.
Für Zweibatteriesysteme - Starterbatterie und Netzbatterie - wurde bereits vor­ geschlagen, beim Starten die Netzbatterie zuzuschalten. Das setzt jedoch vor­ aus, daß beide Batterien die gleichen elektrischen Kennwerte aufweisen, d. h. gleiche Nennspannungen und Ladezustände. Falls die Batterien ungleiche Nennspannungen aufweisen, z. B. 36 V und 12 V, ist ein Zusammenschalten der Batterien nicht ohne zusätzliche Schaltungsmaßnahmen möglich, was den gerä­ tetechnischen Aufwand erhöht.
Es ist weiterhin bekannt, daß bei zu hohen oder zu niedrigen Außentemperaturen bestimmte Batterien, wie z. B. Blei-Säure-Batterien, besonders empfindlich rea­ gieren, denn bei großer Belastung, d. h. hoher Stromentnahme, kommt es bei niedrigen Temperaturen und bei einer geringen Ladung zu einer irreversiblen Schädigung der Zellen, so daß die Batterie schnell altert und an verfügbarer Ka­ pazität verliert. Bei hohen Außentemperaturen führen hohe Generatorspannun­ gen bzw. hohe Ladeströme zum Gasen des Elektrolyts und somit zu Wasserver­ lust, wodurch ebenfalls irreversible Schäden entstehen können.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Leistungsfähigkeit eines Zweibatteriesy­ stems zu erhöhen, wobei das Vermögen zur Stromabgabe, insbesondere beim Starten des Motors, zu verbessern ist. Weiterhin soll auch die Lebensdauer der Batterien erhöht werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Batteriesystem nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
Die Erfindung ist auf alle Batterietypen anwendbar, die ähnliche Eigenschaften aufweisen, wie eine Flüssig-Elektrolytbatterie vom Blei-Säure-Typ.
Nach Anspruch 1 weist ein Batteriesystem für ein eine Brennkraftmaschine auf­ weisendes Fahrzeug eine Starterbatterie und eine Netzbatterie auf, wobei wenig­ stens die Starterbatterie eine Starterbatterie-Heizeinrichtung zum Erwärmen der Starterbatterie aufweist. Weiterhin sind Schaltmittel vorgesehen, um die Starter­ batterie-Heizeinrichtung mit der Netzbatterie elektrisch zu verbinden.
Weiterhin ist eine Starterbatteriezustand-Erfassungseinrichtung vorgesehen, die den Betriebszustand der Starterbatterie erfaßt, wobei die Belastung der Starter­ batterie innerhalb eines vorbestimmten, vorhergehenden Zeitraums erfaßt wird und aktuelle Betriebs- und Umgebungskenngrößen ermittelt werden, z. B. die Anzahl und die Dauer der Anlaßvorgänge in den letzten 5 Stunden, der Tempera­ turverlauf während der letzten 5 Stunden und der Stromverbrauch durch die ständig oder zeitweise zugeschalteten Verbraucher. Mittels einer Entscheidungs­ einrichtung wird anhand der ermittelten Belastung und der Betriebs- und Umge­ bungskenngrößen entschieden, nach welchem Algorithmus die Starterbatterie geheizt und/oder geladen werden muß, damit sie möglichst schnell in einen Be­ triebszustand gelangt, der ein zuverlässiges Anlaufen des Motors gewährleistet. Mittels einer Steuereinrichtung wird der Heiz- und/oder Ladevorgang nach den Entscheidungen der Entscheidungseinrichtung gesteuert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden mit den Ansprüchen 2 bis 5 beansprucht. Eine besondere Weiterentwicklung der Erfindung betrifft den An­ spruch 6. Bei diesem Batteriesystem weist auch die Netzbatterie eine Starterbat­ teriezustand-Erfassungseinrichtung, eine Entscheidungseinrichtung und eine Steuereinrichtung, analog zur Starterbatterie auf. Diese Anordnung ermöglicht, im Bedarfsfall auch die Netzbatterie in einen betriebstechnisch erforderlichen Ladezustand zu versetzen.
Bereits eine Erhöhung der Elektrolyttemperatur um wenige Grad Celsius reicht aus, um die Stromabgabe- und Stromaufnahmefähigkeit der Batterie wesentlich zu verbessern. Es ist möglich, nahezu die gesamte Ladung der Netzbatterie zum Erwärmen der Starterbatterie zu nutzen, weil nach dem Starten des Motors die Netzbatterie und auch die Starterbatterie durch die Lichtmaschine wieder aufge­ laden werden.
Nach Anspruch 7 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems mit einer Starterbatterie und einer Netzbatterie bereitgestellt, wobei je nach betriebli­ cher Anforderung die Energie der einen Batterie zum Erwärmen und/oder zum Laden der anderen Batterie verwendet wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind mit den Ansprüchen 8 und 9 beansprucht.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist im Anspruch 10 beansprucht. Danach weist das Fahrzeug eine Vorrichtung zum elektrischen Bremsen auf, wobei mittels einer Regelelektronik, die über eine Datenleitung an den Batteriezustand-Erfassungseinrichtungen angeschlossen ist, eine geregelte Energierückspeisung vorgenommen wird, um die Batterien betriebstechnisch op­ timal zu laden und/oder zu erwärmen, so daß eine Über- oder Unterladung bzw. eine Überhitzung der Batterien vermieden wird.
Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist im An­ spruch 11 beansprucht. Danach wird von einem Fahrzeug mit einem Anlasser ausgegangen, der als Elektromotor betrieben werden kann. Wenn z. B. der Verbrennungsmotor stark beschleunigen soll, wird der Anlasser kurzzeitig zuge­ schaltet. Um in dieser Phase die Starterbatterie nicht zu überlasten, ist eine elek­ tronische Regelvorrichtung vorgesehen, die die Stromentnahme aus der Starter­ batterie so begrenzt oder regelt, daß die Starterbatterie nicht in einen betriebs­ technisch unerwünschten Zustand gelangt. Diese Weiterbildung des Verfahrens ist dann besonders effektiv, wenn der Anlasser und die Lichtmaschine über eine Welle direkt oder über ein Getriebe mit der Kurbelwelle verbunden sind.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß aufgrund des verbesserten Ladezustands die sogenannten Tiefentladungen verringert oder vermieden werden können. Unter Tiefentladung wird die Entladung verstan­ den, die bei einer kalten und/oder fast leeren Batterie nach mehreren Startversu­ chen eintritt. Durch diese Tiefentladungen wird die Batterie stark belastet und ggf. geschädigt, so daß bei häufigen Tiefentladungen die Lebensdauer der Batte­ rie erheblich verkürzt wird. Insofern wird durch die Erfindung die Lebensdauer der Batterien wesentlich verlängert.
Es ist dem Fachmann klar, daß die Erfindung nicht nur für einen bestimmten Bat­ terietyp anwendbar ist. Die Erfindung ist auf jedes Batteriesystem anwendbar, das die gleichen oder ähnliche Eigenschaften wie das vorstehend beschriebene Batteriesystem aufweist. Dem Fachmann ist ebenfalls klar, daß das Batteriesy­ stem auch aus mehr als zwei Batterien bestehen kann, die ggf. in Gruppen zu­ sammengeschaltet sind, wie es bei Elektrofahrzeugen üblich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine siebente Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 8 zeigt einen Algorithmus, der die Erfindung näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Starterbat­ terie 1 Energie in Form von Wärmeenergie von einer Netzbatterie 2 erhält, indem eine Starterbatterie-Heizeinrichtung 3 zum Erwärmen der Starterbatterie 1 vorge­ sehen ist. Mittels der Schaltmittel 4a wird die Starterbatterie-Heizeinrichtung 3 an die Netzbatterie 2 angeschlossen. Die Schaltmittel 4a können von Hand oder automatisch geschaltet werden. Wenn die Temperatur der Starterbatterie 1 nied­ rig ist und ein ordnungsgemäßes Anlassen des Motors (nicht gezeigt; in Frage steht, wird mittels der Starterbatterie-Heizeinrichtung 3 die Starterbatterie 1 er­ wärmt. Je nach Ausführungsform der Starterbatterie-Heizeinrichtung 3 und der Größe der Starterbatterie 1 kann dieser Vorgang einige Minuten dauern. Gegen­ über den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, nach denen ein Hei­ zen der Starterbatterie durch sie selbst erfolgt, wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Starterbatterie nicht belastet. Die Netzbatterie kann in dieser Phase stark entladen werden, da es darauf ankommt, den Motor sicher zu star­ ten. Wenn der Motor läuft, werden beide Batterien wieder geladen.
Die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei die Starterbat­ terie 1 eine zusätzliche, separate Starterbatterie-Heizeinrichtung 5 aufweist, die an die elektrischen Kennwerte der Starterbatterie angepaßt ist. Diese Ausfüh­ rungsform ermöglicht eine schnellere Erwärmung der Starterbatterie, jedoch wird dafür der Starterbatterie Energie entzogen. Die Heizleistungen und die Heizdauer müssen fachmännisch dem Batteriesystem angepaßt werden.
Die Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, wobei ebenfalls die Starterbatterie zusätzlich durch sich selbst erwärmt wird. Da die Starterbatterie und die Netzbatterie unterschiedliche elektrische Kennwerte aufweisen, muß durch Schaltmittel 4c eine Anpassung vorgenommen werden.
Es hängt von gerätetechnischen Randbedingungen ab, ob die Ausführungsform nach Fig. 2 oder Fig. 3 eingesetzt wird.
Die Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, wobei auch die Netz­ batterie eine Heizeinrichtung 6 aufweist. Es ist somit möglich, die Netzbatterie ebenfalls aus sich selbst heraus zu beheizen, was dazu führt, daß deren Strom­ abgabefähigkeit verbessert wird, wodurch auch die Heizdauer für die Starterbat­ terie verkürzt wird. Mittels der Schaltmittel 4d werden die Heizeinrichtung 3 und die Heizeinrichtung 6 an die Batterien elektrisch angepaßt.
Die Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausfüh­ rungsform wird der Starterbatterie 1 ebenfalls Energie von der Netzbatterie zuge­ führt. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen erfolgt die Energiezuführung in Form von elektrischer Energie. Dazu sind eine Ladeelektro­ nik 7 mit einem DC/DC-Wandler und Schaltmittel 4e vorgesehen. Die Schaltmittel 4e sind so ausgelegt, daß mittels der Netzbatterie 2 die Starterbatterie 1 geladen werden kann.
Die Fig. 6 zeigt in einer sechsten Ausführungsform der Erfindung eine Kombina­ tion der zwei Arten der Energiezuführung, so daß die Starterbatterie 1 sowohl erwärmt als auch elektrisch geladen werden kann. Die Schaltmittel 4e und die Ladeelektronik 7 sind so ausgelegt, daß je nach betriebstechnischen Anforde­ rungen vorwiegend die Starterbatterie 1 in einen betriebstechnisch günstigen Zustand bringbar ist. Die Schaltmittel 4e können jedoch auch so ausgelegt sein, daß es durch eine Umschaltung möglich ist, mittels der Starterbatterie 1 durch Erwärmen und/oder Laden der Netzbatterie 1 deren Ladezustand zu verbessern.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 werden die Schaltmittel durch den Fahrzeugführer betätigt. In den Schaltmitteln sind Erwärmungs- und/oder Ladealgorithmen gespeichert, die vom Fahrzeugführer nach Einschätzung der aktuellen Umgebungsbedingungen und ggf. unter Kenntnis der zeitlichen Vorge­ schichte aktiviert werden. Unter der zeitlichen Vorgeschichte ist z. B. zu verste­ hen, daß der Fahrzeugführer weiß, daß das Fahrzeug z. B. 2 Tage nicht gefah­ ren wurde. Es ist ihm weiterhin bekannt, daß es während dieser Zeit sehr kalt war. Er muß also davon ausgehen, daß die Batterien ausgekühlt sind. Er weiß ferner, daß die Batterien bereits relativ alt sind. Er hat daher erfahrungsgemäß davon auszugehen, daß zur Aktivierung der Starterbatterie z. B. mindestens 10 Minuten nötig sind. In den Schaltmitteln sind verschiedene Algorithmen für unter­ schiedlichste Randbedingungen gespeichert. Der Fahrer wählt daher bei Kennt­ nis der vorstehend beschriebenen Randbedingungen einen Algorithmus aus, der vom Hersteller, z. B. vom Hersteller des Batteriesystems, für diese Situation emp­ fohlen wird.
Im Gegensatz dazu zeigt die Ausführungsform nach Fig. 7 ein Batteriesystem, bei dem der optimale Algorithmus automatisch ausgewählt wird. Dazu ist jeweils eine Batteriezustand-Erfassungseinrichtung 8a, 9a vorgesehen, die die Vorgeschichte der entsprechenden Batterie erfaßt und speichert hat. Weiterhin erfassen die Batteriezustand-Erfassungseinrichtungen 8a, 9a auch die aktuellen Umgebungs- und Betriebsbedingungen. Zur Auswertung der erfaßten Daten sind Auswerte- und Entscheidungseinrichtungen 8b, 9b vorgesehen, die anhand der von der Bat­ teriezustand-Erfassungseinrichtung 8a, 9a erfaßten und übertragenen Daten über den Verlauf der zurückliegenden Umgebungs- und Betriebsbedingungen und anhand der aktuellen Umgebungs- und Betriebsbedingungen entscheiden, nach welchem Aktivierungsalgorithmus die Starterbatterie 1 und/oder die Netz­ batterie 2 aktiviert wird.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Batteriesystems wird mit Hilfe des Algo­ rithmus der Fig. 8 näher erläutert.
Es wird folgende Situation A angenommen: Ein Fahrzeug, in dem die erfindungs­ gemäße Einrichtung eingebaut ist, befindet sich 8 Stunden bei einer Temperatur von -20 Grad Celsius im Stillstand. Der Fahrzeugführer steckt den Zündschlüssel ein und versucht, den Motor zu starten, wodurch der Algorithmus nach Fig. 8 ak­ tiviert wird und abläuft.
In einem 1. Schritt wird der Betriebszustand der Starterbatterie 1 und der Netz­ batterie 2 ermittelt. Dazu werden die Batteriezustand-Erfassungseinrichtungen 8a und 9a abgefragt.
Es wird in einem 2. Schritt festgestellt, ob die Starterbatterie startfähig ist. Dazu werden die abgefragten Daten mit vorgegebenen Daten verglichen, die in einer Entscheidungstabelle abgespeichert sind. Wenn der Vergleich ergibt, daß die Starterbatterie einen Betriebszustand aufweist, um unter den aktuellen Tempera­ turbedingungen zu starten, wird der Startvorgang eingeleitet. Ist der Betriebszu­ stand der Starterbatterie unzureichend, wird der Startvorgang nicht ausgelöst.
Wenn der Startvorgang nicht ausgelöst wird, erfolgt in einem 3. Schritt die Aus­ wahl oder die Ermittlung eines Algorithmus zum Erwärmen und/oder zum Laden, um die Starterbatterie in einer möglichst kurzen Zeitspanne tStart in einen be­ triebsbereiten Zustand zu bringen. Dabei wird jedoch ein solcher Algorithmus ausgewählt, der eine Beschädigung der Batterien durch Überlastung vermeidet.
In einem 4. Schritt wird ermittelt, wie groß diese Zeitspanne tStart voraussichtlich ist. Die Zeitspanne tStart wird dem Fahrzeugführer auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt. Der Fahrer kann dann selbst entscheiden, ob er diese Zeitspanne tStart abwarten will oder ob er andere Maßnahmen einleitet, z. B. den Motor mit einer Fremdbatterie zu starten.
Die Ermittlung der Zeitspanne tStart erfolgt über einen abgespeicherten Algorith­ mus, in dem z. B. die Wärmekapazität des Batteriekörpers, die Heizleistung der Heizeinrichtungen und Wärmeleitkoeffizienten gespeichert sind. Eine rechen­ technische Nachbildung der Erwärmung und des Temperaturverlaufs an einem Festkörper bei vorbestimmten Randbedingungen ist eine fachännisch zu Iösende Aufgabe und bedarf daher keiner näheren Erläuterung.
Falls der Fahrzeugführer die Selbstaktivierung des Batteriesystems abwarten will, wird in einem 5. Schritt ein Schaltvorgang ausgelöst, um die Heizeinrichtung der Starterbatterie an die Netzbatterie anzuschließen. Gleichzeitig werden die Star­ terbatterie und die Netzbatterie jeweils mit der eigenen Heizeinrichtung verbun­ den. Somit heizt sich jede Batterie selbst auf, und zusätzlich heizt die Netzbatte­ rie die Starterbatterie. Wenn vorbestimmte Batterietemperaturen erreicht sind, wird die Starterbatterie über einen zugeschalteten DC/DC-Wandler von der Netzbatterie aufgeladen. Je nach den aktuellen Temperaturverhältnissen und den aktuellen Betriebszuständen der Batterien wird entschieden, ob die Erwär­ mung während der Aufladung fortgesetzt wird oder nicht.
Nach einer vorbestimmten Zeitdauer, z. B. 3 Minuten, wird in einem 6. Schritt überprüft, ob die Aktivierung der Batterien gemäß der Abschätzung im 4. Schritt erfolgt. Wenn die Überprüfung ergibt, daß die Aktivierung der Batterien wie vor­ ausberechnet abläuft, wird die Aktivierung fortgesetzt, und die noch bis zum Ein­ leiten des Startvorgangs des Motors verbleibende Restzeit wird angezeigt. Falls nach der vorbestimmten Zeitdauer von 3 Minuten der vorausberechnete Aktivie­ rungszustand nicht erreicht worden ist, wird dem Fahrer z. B. über die Anzeige­ einrichtung mitgeteilt, daß der Aktivierungsvorgang abgebrochen werden kann, da die Startbereitschaft auch nach längerer Aktivierungszeit voraussichtlich nicht hergestellt werden kann.
Falls der vorausberechnete Aktivierungszustand erreicht ist, wird die Starterbat­ terie weiter geladen und/oder erwärmt. Die Steuerung der optimalen Aktivierung der Starterbatterie erfolgt z. B. über eine Fuzzy-Logik.
Wenn die Startfähigkeit erkannt ist, wird die Aktivierung beendet und dem Fahr­ zeugführer mitgeteilt, daß er den Motor starten kann.
Das vorbestimmte Erwärmen und/oder Laden dient jedoch nicht nur zur Überwin­ dung der Notsituation, in der ein sofortiger Start nicht möglich ist. Durch die stän­ dige Überwachung der Batterien mittels der Batteriezustand- Erfassungseinrichtungen und mittels der Lichtmaschine, die eine spezielle Re­ gelelektronik aufweist, werden zumindest während der Fahrt die Batterien immer bis zum Erreichen des optimalen Betriebszustands geladen und/oder erwärmt. Dadurch wird die Lebensdauer der Batterien wesentlich erhöht.
Zur weiteren Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung werden nachfolgend andere Betriebssituationen beschrieben.
In einer Situation B, bei einer Außentemperatur von z. B. +25 Grad Celsius und bei ungünstigem Ladezustand der Starterbatterie, würde eine zusätzliche Erwär­ mung der Starterbatterie eher schaden. Daher wird in diesem Fall auf die Erwär­ mung verzichtet und sofort mit der Aufladung der Starterbatterie mittels der Netz­ batterie über den DC/DC-Wandler begonnen.
Die Erfindung ermöglicht noch weitere vorteilhafte Anwendungen. Wenn z. B. das Fahrzeug mit einer elektronischen Bremsvorrichtung ausgestattet ist, die beim Bremsen Strom erzeugt, so kann dieser Strom der Batterie zugeführt werden. Da der aktuelle Betriebszustand der Batterien bekannt ist, kann die Aufladung und/oder Erwärmung der Batterie (bzw. der Batterien) so erfolgen, daß keine Schädigungen verursacht werden.
Bei einer weiteren Anwendung besitzt das Fahrzeug einen Anlasser, der zusätz­ lich auch als Elektromotor betrieben werden kann, wenn z. B. das Fahrzeug stark beschleunigen soll. Der Anlasser wirkt dann als ein Hilfsmotor und wird z. B. von der Starterbatterie gespeist. Um in dieser Phase die Starterbatterie nicht zu über­ lasten, ist eine elektronische Regelvorrichtung vorgesehen, die die Stroment­ nahme aus der Starterbatterie so begrenzt oder regelt, daß die Starterbatterie nicht in einen betriebstechnisch unerwünschten Zustand gelangt. Diese Weiter­ bildung des Verfahrens ist dann besonders effektiv, wenn der Anlasser und die Lichtmaschine über eine Welle direkt oder über ein Getriebe mit der Kurbelwelle verbunden sind.

Claims (11)

1. Batteriesystem für ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Fahrzeug mit einer Starterbatterie (1) und einer Netzbatterie (2), wobei
wenigstens die Starterbatterie (1) eine Starterbatterie-Heizeinrichtung (3) zum Erwärmen der Starterbatterie (1) aufweist,
Schaltmittel (4a) vorgesehen sind, um die Starterbatterie-Heizeinrichtung (3) mit der Netzbatterie (2) elektrisch zu verbinden,
eine Starterbatteriezustand-Erfassungseinrichtung (8a) vorgesehen ist, die der Betriebszustand der Starterbatterie (1) erfaßt, wobei
die Belastung der Starterbatterie innerhalb eines vorbestimmten, vorher­ gehenden Zeitraums erfaßt wird und
aktuelle Betriebs- und Umgebungskenngrößen ermittelt werden,
eine Auswerte- und Entscheidungseinrichtung (8b) vorgesehen ist, die an Hand der ermittelten Belastung und der Betriebs- und Umgebungskenngrößen ent­ scheidet, nach welchem Algorithmus die Starterbatterie (1) geheizt und/oder ge­ laden werden muß, um die Starterbatterie (1) in einen betriebsbereiten Zustand zu bringen, und
eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Heizvorgang und/oder den La­ devorgang nach den Entscheidungen der Entscheidungseinrichtung (8b) steuert.
2. Batteriesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Star­ terbatterie (1) eine weitere Heizeinrichtung (5) aufweist, die mittels der Schaltmit­ tel (4b) mit der Starterbatterie (1) elektrisch verbindbar ist.
3. Batteriesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schalt­ mittel (4c) vorgesehen sind, um die Starterbatterie-Heizeinrichtung (3) zusätzlich mit der Starterbatterie (1) elektrisch zu verbinden.
4. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Netzbatterie (2) eine Netzbatterie-Heizeinrichtung (6) aufweist und Schaltmittel (4d) vorgesehen sind, um die Netzbatterie- Heizeinrichtung (6) mit der Starterbatterie (1) elektrisch zu verbinden.
5. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Ladeelektronik (7) und Schaltmittel (4e) vorgesehen sind, um
die Starterbatterie (1) mittels der Netzbatterie (2) zu laden oder
die Netzbatterie (2) mittels der Starterbatterie (1) zu laden.
6. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
eine Netzbatteriezustand-Erfassungseinrichtung (9a) vorgesehen ist, die den Betriebszustand der Netzbatterie (2) erfaßt, wobei
die Belastung der Netzbatterie (2) innerhalb eines vorbestimmten, vor­ hergehenden Zeitraums erfaßt wird und
aktuelle Betriebs- und Umgebungskenngrößen ermittelt werden,
eine Auswerte- und Entscheidungseinrichtung (9b) vorgesehen ist, die an Hand der ermittelten Belastung und der Betriebs- und Umgebungskenngrößen ent­ scheidet, nach welchem Algorithmus die Netzbatterie (2) geheizt und/oder gela­ den werden muß, um die Netzbatterie (2) in einen betriebsbereiten Zustand zu bringen, und
eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Heiz- und/oder Ladevorgang nach den Entscheidungen der Auswerte- und Entscheidungseinrichtung (9b) steuert.
7. Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems für ein eine Brennkraftma­ schine aufweisendes Fahrzeug mit einer Starterbatterie (1) und einer Netzbatte­ rie (2), wobei
wenigstens die Starterbatterie (1) eine Starterbatterie-Heizeinrichtung (3) zum Erwärmen der Starterbatterie (1) aufweist,
Schaltmittel (4a) vorgesehen sind, um die Starterbatterie-Heizeinrichtung (3) mit der Netzbatterie (2) elektrisch zu verbinden,
eine Starterbatteriezustand-Erfassungseinrichtung (8a) vorgesehen ist, die den Betriebszustand der Starterbatterie (1) erfaßt, wobei
die Belastung der Starterbatterie innerhalb eines vorbestimmten, vorher­ gehenden Zeitraums erfaßt wird und
aktuelle Betriebs- und Umgebungskenngrößen ermittelt werden,
eine Auswerte- und Entscheidungseinrichtung (8b) vorgesehen ist, die an Hand der ermittelten Belastung und der Betriebs- und Umgebungskenngrößen ent­ scheidet, nach welchem Algorithmus die Starterbatterie (1) geheizt und/oder ge­ laden werden muß, um die Starterbatterie (1) in einen betriebsbereiten Zustand zu bringen, und
eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Heiz- und/oder Ladevorgang nach den Entscheidungen der Entscheidungseinrichtung (8b) steuert, wobei
je nach betrieblicher Anforderung die Energie der einen Batterie zum Erwärmen und/oder zum Laden der anderen Batterie verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der einen Batterie mittels Widerstandserwärmung in Wärme umgesetzt wird und die Widerstandserwärmung an der Gehäusewandung oder im Gehäuse der zu er­ wärmenden Batterie erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der einen Batterie mittels Widerstandserwärmung in Wärme umgesetzt wird, wobei mittels der Widerstandserwärmung eine Wärmetauscherflüssigkeit erwärmt wird und die Wärmetauscherflüssigkeit zu der zu erwärmenden Batterie geleitet wird, um diese zu erwärmen.
10. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahr­ zeug eine Vorrichtung zum elektrischen Bremsen mit geregelter Energierückspei­ sung aufweist, wobei die Batterien (1, 2) in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Betriebszustand, der mit den Batteriezustand-Erfassungseinrichtungen (8a, 9a) ermittelt ist, mit der zurückgewonnenen Energie geregelt geladen und/oder er­ wärmt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit­ tels der Starterbatterie (1) als Elektromotor betreibbare Anlasser des Fahrzeugs dem laufenden Verbrennungsmotor zu dessen Unterstützung zeitweise zuge­ schaltet wird, wobei mittels einer elektronischen Regelvorrichtung die Stroment­ nahme aus der Starterbatterie (1) so begrenzt oder regelt wird, daß die Starter­ batterie (1) nicht in einen betriebstechnisch unerwünschten Ladezustand gelangt.
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