WO2011124456A1 - Energiesystem bzw. bordnetz mit messeinheit sowie messeinheit zur messung der impedanz eines energiespeichers im energiesystem bzw. bordnetz - Google Patents

Energiesystem bzw. bordnetz mit messeinheit sowie messeinheit zur messung der impedanz eines energiespeichers im energiesystem bzw. bordnetz Download PDF

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WO2011124456A1 PCT/EP2011/054039 EP2011054039W WO2011124456A1 WO 2011124456 A1 WO2011124456 A1 WO 2011124456A1 EP 2011054039 W EP2011054039 W EP 2011054039W WO 2011124456 A1 WO2011124456 A1 WO 2011124456A1
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measuring unit
energy
energy storage
generator
electrical system
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Markus Gilch
Sergio Perez Guillen
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables

Definitions

  • Energy system or electrical system with measuring unit and measuring unit for measuring the impedance of an energy storage in the energy system or electrical system
  • the present invention relates to a measuring unit for measuring the impedance of an energy store in the energy system or electrical system, for example, a vehicle. Furthermore, the invention relates to an energy system or a vehicle electrical system with a measuring unit according to the invention.
  • a monitoring of the battery voltage and the generator voltage can enable on-board diagnostics in systems for on-board system stabilization.
  • statements only statements such as "electrical connection to the energy storage in order” or “not in order” possible.
  • Wiring system stabilization components especially the connected, possibly switchable energy storage, the internal resistance, ie the impedance of a line branch of the energy storage, so the lead or the connection points to the energy storage must necessarily be checked by an electrical measurement method during vehicle operation.
  • connection quality namely one
  • the object of the present invention is therefore to provide a measuring unit for measuring the impedance of an energy storage of an energy system or vehicle electrical system, which enables a self-sufficient, intrinsic and on-board diagnosis of the energy storage device with high accuracy, and high reliability.
  • the object is achieved with a measuring unit with features of claim 1.
  • the measuring unit for an energy store in the energy system or.
  • Vehicle electrical system of a vehicle wherein the electrical system has a generator for power supply for at least one energy consumer in the electrical system is designed so that during the standstill of the generator (starter generator), namely in the time when the generator does not feed electricity into the electrical system or from withdraws the internal resistance (ESR: Eguivalent Serial Resistance: Spare series resistance, intrinsic resistance), ie the impedance of the energy storage determined.
  • ESR Eguivalent Serial Resistance: Spare series resistance, intrinsic resistance
  • the measuring unit preferably charges the energy store with a charging current having a predetermined current, the vehicle electrical system having, for example, a battery for providing the load current.
  • the measuring unit discharges the energy store with a discharge current having a predetermined current.
  • the measuring unit measures the charging voltage at the energy store.
  • the measuring unit according to the invention can be a regular functional test of electrical system stabilization components, especially the connected, possibly switchable
  • Branch line energy storage, supply line
  • Connecting points) by an electrical measuring method during operation of the electrical system are performed.
  • the disturbances can be easily bypassed by on-board electrical system current such as fluctuations in the operating voltage by Generatorström without additional Meßabgriffe.
  • the measuring unit measures the charging voltage on
  • the measuring unit can alternatively also the charging voltage to the energy storage only in a period from immediately before the start until immediately after the start of Ladeg. Discharge the energy storage, or in a period from immediately before the end to immediately after the end of the charging or discharging the energy storage measure.
  • the measuring unit advantageously has a high-pass filter which filters out a so-called voltage jump value from the measured values of the charging voltage by means of high-pass filtering which occurs (the voltage jump value) immediately after the beginning or after the end of the charging or discharging process.
  • the measuring unit draws the successive measured values of the charging voltage or the values recorded immediately after the start of the charging or discharging process
  • the measuring unit draws the successive measured values of the charging voltage or the measured values acquired immediately after the end of the charging or discharging process
  • the measuring unit calculates on the basis of the following equations: lAUll
  • the internal resistance R_ES is preferably determined by the following equation: AUl + AU2
  • the measuring unit determines the internal resistance of the
  • the on-board network preferably has a data bus a LIN bus, the measuring unit via the data bus queries the operating state of the generator and in the presence of a bus signal or .
  • LIN signal with a predetermined signal message, which a standstill of the generator or a transition of the
  • Operating state of the generator communicates to a standstill begins to charge the energy storage with the predetermined charging or discharging current or to discharge.
  • the measuring unit determines the internal resistance of the energy storage in a period where the stop phase of the generator is initiated by the automatic start / stop of the vehicle.
  • the measuring unit determines the internal resistance of the energy storage device in a period immediately after the vehicle internal combustion engine is switched off.
  • the measuring unit determines the internal resistance of the energy store in a period immediately after the ignition key has been pulled out of the ignition lock.
  • the measuring unit determines the internal resistance of the energy store in a period immediately after the vehicle has been unlocked, for example.
  • Vehicle combustion engine is started.
  • the time between Starting and starting the engine can be used to measure the internal resistance.
  • the measuring unit determines the internal resistance of the energy store in a period immediately after the ignition key has been inserted from the ignition and before starting the
  • the present invention further provides an energy system for power supply for at least one energy consumer, which has a generator and an energy store, wherein the generator and the energy storage the
  • the energy system comprises the above-described measuring unit according to the invention for measuring the impedance of an energy storage of the energy system.
  • the energy system according to the invention preferably has a data bus (preferably a LIN bus), wherein the
  • Inventive measuring unit of this energy system queries the operating state of the generator via this data bus and when there is a bus signal or LIN signal with a predetermined signal message, which indicates a standstill of the generator or a transition of the operating state of the generator to a service idle phase begins, to charge or discharge the energy store with the predetermined charge or discharge current I_M and the charging voltage on
  • the present invention provides an electrical system of a vehicle, wherein the electrical system has a generator and an energy storage for power supply for at least one energy consumer in the electrical system and the above-described inventive measuring unit.
  • the electrical system advantageously has a data bus (or LIN bus), wherein the measuring unit via the data or LIN bus the operating state of Generators queries and in the presence of a bus signal with a given signal message, which notifies a standstill of the generator or a transition of the operation state of the generator to start charging the energy storage with the predetermined charge or discharge current I_M or to discharge ,
  • Generator Run Mode (StallingHelp in English, an operating mode in which the generator is in braking mode to bring the engine to a faster halt), is when the starter generator additionally decelerates the engine shortly before the stop phase is activated. During this phase, there is a period of time when the generator current is also close to zero, thus allowing interference-free internal resistance measurement.
  • a third suitable time for trouble-free measurements is after receipt of a bus signal "sleep mode" (in English "sleep mode”), ie an operating mode where the generator is disabled and remains. After receiving this message, the internal resistance value is also determined with inactive generator, stored and sent by bus signal to the master.
  • the measuring unit or the control unit for the energy storage system goes in the electrical system in which the measuring unit is integrated in the "sleep mode", ie in the Operational rest state via. Similarly, activation is possible before the first start of the vehicle.
  • this third the latter time is used for the mecanical time, since it is assumed in this phase that prevail in most cases, thermally stable conditions in the electrical system. Thermally stable states increase the accuracy and reliability of the
  • Figure 1 shows the electrical system with a measuring unit according to the invention in a schematic representation
  • the on-board network BN of a vehicle has a generator G, a group of energy consumers, which can be collectively referred to as the system load LOAD, and a battery BAT and an energy storage ES as a secondary energy source to the generator G and to the battery BAT.
  • the generator G, the energy storage ES and the battery BAT are energy-generating components and therefore can summarized as energy system called (see Figure 1).
  • the generator G is eg. As a three-phase machine with
  • downstream rectifier circuit is formed and serves as an energy converter and supplied during operation of the vehicle, the electrical load LOAD in the electrical system BN with electric power.
  • the battery BAT is used to stabilize the mains voltage in the electrical system BN in nominal states.
  • the energy storage ES serves as a secondary energy source and is controlled by a control unit, not shown here by connecting an intermediate controllable
  • the energy store ES preferably consists of one or more series-connected or series-connected double-layer capacitors.
  • a data bus for example. CAN or LIN bus.
  • the generator G usually no
  • the energy storage device ES must be checked for functionality at regular intervals to ensure trouble-free operation
  • the internal resistance R_ES of the energy storage device ES must be measured at regular intervals and with
  • Reference resistance values or permissible limits are compared and checked for admissibility.
  • Reference resistance values can also be the internal resistance value measured during commissioning of the energy system
  • Energy storage ES serve. On the basis of the comparison results, a statement about the functionality of the energy storage ES can be made.
  • the measurement of the internal resistance R_ES of the energy store ES and the diagnosis of the functionality of the energy store ES is performed by a measuring unit ME according to the invention, which is preferably integrated in the energy system or in the control unit of the energy system.
  • the energy store ES is disconnected from the battery BAT via the switch SW, in order to avoid the falsification of the measurement results of the internal resistance R_ES by the battery current.
  • the measuring unit ME has a scanning unit AE for picking up the voltage values at the energy store ES during the measuring process, a high-pass filter HP for obtaining the voltage jump value AU relevant for the determination of the internal resistance R_ES, optionally an amplifier unit and a computing unit RE for calculating the internal resistance R_ES.
  • These components of the measuring unit ME can in an electronic component such. As printed circuit board or microchip or be executed distributed in various electronic components.
  • the measuring unit ME charges (or discharges) the energy store ES with a charging current (or discharge current) I_M at a predetermined current intensity I_M
  • the measuring unit ME sends a corresponding signal 130 to the recharging unit LE, which already charges the energy store ES in the electrical system
  • the internal resistance R_ES can be determined using the following equation: lAUll
  • the energy store ES can be discharged with a predetermined discharge current I_M.
  • I_M discharge current
  • the voltage jumps AU at the beginning and at the end of the discharging process are also determined here, and the internal resistance R_ES is then determined on the basis of the above two equations (1), (2).
  • the voltage jump AU is determined procedurally as follows. From shortly before the start of the charging process, the measuring unit ME, via a scanning unit AE, samples the charging voltage values, that is, the voltage potential at the energy store ES, wherein the
  • Measuring unit ME the voltage potential at the positive pole MPl of
  • Energy storage ES and the ground potential MP2 picks up on the electrical system BN and determined from differences of both voltage potentials, the current charging voltage at the energy storage ES.
  • the charging voltage values at the energy store ES are preferably sampled throughout the charging process until shortly after the end of the charging process. Alternatively, the voltage values may each be sampled in a period from shortly before the start until shortly after the start of the charging process Z1 or in a period from shortly before the end to shortly after the end of the charging process Z2, as illustrated by the signal diagram 250 in FIG ,
  • the sampled charging voltage values in the period Z1 or Z2 are selected and subjected to high-pass filtering by a high-pass filter HP connected downstream of the scanning unit AE and thus by the low-frequency or static
  • Voltage jump value AU is amplified by an amplifier unit having a predetermined amplification factor and used to calculate the internal resistance R_ES of the energy store ES to the
  • the arithmetic unit RE then calculates the internal resistance R_ES from the known charging current value I_M and the communicated
  • the second voltage jump value can be used for Checking the accuracy of the internal resistance R_ES to be determined or for checking possible measuring errors or defects in the measuring unit ME.
  • the amounts will be 1
  • Voltage jump values ⁇ , ⁇ 2 be determined even more accurately using the following equation, wherein the possible system-related measurement errors in determining the voltage jump values ⁇ , ⁇ 2 by using both voltage jump values ⁇ , ⁇ 2
  • the measuring unit ME monitors the operating state of the generator G by listening on the LIN bus LB, the LIN signal LIN and the LIN messages from the generator G (see signal diagram 210 in Figure 2).
  • the measuring unit ME monitors the operating state of the generator G by listening on the LIN bus LB, the LIN signal LIN and the LIN messages from the generator G (see
  • Signal diagram 220 in FIG. 2 If the generator G, for example, after the drive cycle of the vehicle or as a result of the stop phase of the automatic start-stop system of the vehicle in the standstill or in the idle phase, it sends a corresponding LIN message with a corresponding known to the measuring unit ME Information value (signal value) to the LIN bus (signal section 310 in the signal diagram 220).
  • the generator G for example, after the drive cycle of the vehicle or as a result of the stop phase of the automatic start-stop system of the vehicle in the standstill or in the idle phase, it sends a corresponding LIN message with a corresponding known to the measuring unit ME Information value (signal value) to the LIN bus (signal section 310 in the signal diagram 220).
  • the measuring unit ME If the measuring unit ME receives the LIN message with the previously defined information value, which indicates a standstill as a standstill phase of the generator G, the measuring unit ME starts scanning the voltage values U of the charging voltage at the energy store ES by means of the sampling unit AE (see signal diagram 250 in FIG Figure 2).
  • the measurement or the sampling t3 can last, for example, about 100 ms. Since the measurement or sampling starts immediately before the beginning of the charging process and ends immediately after the end of the charging process, the charging process lasts correspondingly shorter, ie t3-Z3-Z4, as shown by the signal diagram 250 in FIG.
  • the measuring unit After a predetermined time phase Z3 after the start of the sampling of the voltage values, the measuring unit starts the charging of the energy store ES with a charging current I_M with a predetermined current intensity.
  • the measuring unit ME causes the recharging unit LE by sending a control signal 130 to this recharging unit LE to charge the energy store ES with a predetermined constant charging current I_M from the battery BAT over a likewise predetermined charging time t2 (see signal diagram 230 in FIG. 2).
  • the charging time t2 may take a few 10 milliseconds or even 100 milliseconds. As long as the LIN message LN from the generator G describes the standstill or the operating idle phase of the generator G, the
  • Charging be continued and the voltage values of the charging voltage U can be further sampled and used to determine the internal resistance R_ES of the energy storage ES.
  • the charging process can be initiated by connecting a directly or indirectly controllable switch, also not shown in FIG. 1, arranged between the energy store ES and the battery BAT.
  • the charging voltage is sampled at the energy store ES over the entire charging period.
  • the charging voltage can also be sampled only in the periods between shortly before and shortly after the beginning of Z1 or shortly before until shortly after the end Z2 of the charging process, in order to save the storage capacity for the samples of the charging voltage, which is not used anyway to determine the charging voltage Internal resistance R_ES of the
  • a number of sufficiently sampled voltage values again presupposes the charging voltage with a sufficiently high sampling rate.
  • the required time periods Z1, Z2, Z3 and Z4 are a few milliseconds.
  • the measuring unit ME according to the invention or the determination according to the invention of the internal resistance or inherent resistance R_ES of an energy store ES can be applied not only to an energy store ES of a vehicle electrical system BN of a vehicle, but to all Energy systems are used, where a determination or monitoring of the internal resistance of an energy storage in these energy systems for maintaining the functionality of these systems is relevant.
  • Generator G transmits LIN message to the vehicle electrical system with operating state information of the generator G

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messeinheit zur Messung der Impedanz eines Energiespeichers im Energiesystem bzw. Bordnetz bspw. eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Energiesystem bzw. ein Bordnetz mit einer erfindungsgemäßen Messeinheit. Gattungsgemäße Messeinheiten finden ihre Anwendungen insb. in Bordnetzen von Fahrzeugen. Im Bordnetz eines Fahrzeugs eingebundene Energiespeicher müssen regelmäßig auf die zulässige Impedanz, also Innenwiderstand (in englisch Eguivalent Serial Resistance ESR genannt, auch Ersatzserienwiderstand, Eigenwiderstand genannt) geprüft werden. Ziel dieser Impedanzmessung ist die Diagnose der betreffenden Leitungszweige auf Kontaktprobleme, offene Verbindungen oder Überschreitung der zulässigen Grenzwerte vom Widerstand oder von der Kapazität der Energiespeicher selbst. Für Start-/Stop-Systeme eines Fahrzeugs und Bordnetzstabilisierungen hat diese Diagnose besondere Bedeutung, weil die Impedanz von Energiespeichern und deren Zuleitungen die Wiederstartfähigkeit beschreibt. Übersteigt die Impedanz optional zuschaltbarer Energiespeicher ein bestimmtes Maß, dann wird die Start-Stopp Funktion deaktiviert. In vielen Anwendungen trägt diese Diagnose der Impedanz sogar zur funktionalen Sicherheit des Fahrzeugs bei.

Description

Beschreibung
Energiesystem bzw. Bordnetz mit Messeinheit sowie Messeinheit zur Messung der Impedanz eines Energiespeichers im Energiesystem bzw. Bordnetz
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messeinheit zur Messung der Impedanz eines Energiespeichers im Energiesystem bzw. Bordnetz bspw. eines Fahrzeugs . Ferner betrifft die Erfindung ein Energiesystem bzw. ein Bordnetz mit einer erfindungsgemäßen Mes seinheit .
Gattungsgemäße Messeinheiten finden ihre Anwendungen insb. in Bordnetzen von Fahrzeugen. Im Bordnetz eines Fahrzeugs eingebundene Energiespeicher müssen regelmäßig auf die zulässige Impedanz, also auf den Innenwiderstand (auch
Ersatzserienwiderstand, Eigenwiderstand genannt, in englisch Eguivalent Serial Resistance ESR) geprüft werden. Ziel dieser Impedanzmessung ist die Diagnose der betreffenden Leitungszweige auf Kontaktprobleme, offene Verbindungen oder Überschreitung der zulässigen Grenzwerte vom Widerstand oder von der Kapazität der Energiespeicher selbst. Für Start-/Stop-Systeme eines Fahrzeugs und Bordnetzstabilisierungen hat diese Diagnose besondere Bedeutung, weil die Impedanz von Energiespeichern und deren Zuleitungen die Wiederstartfähigkeit beschreibt. Übersteigt die Impedanz optional zuschaltbarer Energiespeicher ein bestimmtes Maß, dann wird die Start-Stopp Funktion deaktiviert. In vielen Anwendungen trägt die Diagnose der Impedanz sogar zur funktionalen Sicherheit des Fahrzeugs bei.
Eine Überwachung der Batteriespannung und der GeneratorSpannung kann bei Systemen zur Bordnetzstabilisierung fahrzeugseitig weiterführende Diagnosen ermöglichen. Allerdings sind bei solcher Überwachung nur Aussagen wie„elektrische Verbindung zum Energiespeicher in Ordnung" oder „nicht in Ordnung" möglich.
Bei der regelmäßigen Funktionsprüfung von
Bordnetz Stabilisierungskomponenten, speziell der angeschlossenen, ggf. zuschaltbaren Energiespeicher, muss notwendigerweise auch der Innenwiderstand, also die Impedanz eines Leitungszweiges des Energiespeichers, also der Zuleitung bzw. der Verbindungsstellen zum Energiespeicher durch ein elektrisches Messverfahren während des Fahrzeugbetriebes geprüft werden.
Sehr hohe Ansprüche an die Genauigkeit der Diagnose stellt der extrem niederohmige Aufbau der Bordnetze. Große
Kabelguerschnitte und niedrige Innenwiderstände der
Systemkomponenten zwingen zu Analysen im MilliOhm-Bereich, wozu normalerweise kostenintensive und hochgenaue Messgeräte notwendig sind.
In diesen sicherheitskritischen Stromnetzen muss eine
Eigendiagnose durch ständige Prüfung des jeweils betriebenen Leitungs zweiges die Verbindungsgualität, nämlich eine
Verbindung besteht oder nicht, und den Innenwiderstand bzw. den Sollwert des Innenwiderstands ± Toleranz über Lebensdauer ermitteln .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, eine Messeinheit zur Messung der Impedanz eines Energiespeichers eines Energiesystems bzw. Bordnetzes bereitzustellen, welche eine autarke, systeminterne und bordnetzseitige Diagnose des Energiespeichers mit einer hohen Genauigkeit, und einer hohen Zuverlässigkeit ermöglicht.
Die Aufgabe wird mit einer Messeinheit mit Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Messeinheit für einen Energiespeicher im Energiesystem bzw . Bordnetz eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz einen Generator zur Stromversorgung für zumindest einen Energieverbraucher im Bordnetz aufweist, ist so ausgeführt, dass diese während des Stillstandes des Generators (Startergenerators) , nämlich in der Zeit, wo der Generator keinen Strom in das Bordnetz einspeist oder von dem Bordnetz abzieht, den Innenwiderstand (ESR: Eguivalent Serial Resistance: Ersatzserienwiderstand, Eigenwiderstand) , also die Impedanz des Energiespeichers ermittelt.
Hierzu lädt die Messeinheit während des Stillstandes des Generators vorzugsweise den Energiespeicher mit einem Ladestrom mit einer vorgegebenen Stromstärke auf, wobei das Bordnetz hierzu bspw. eine Batterie zur Bereitstellung des Laststroms aufweist. Alternativ entlädt Messeinheit den Energiespeicher mit einem Entladestrom mit einer vorgegebenen Stromstärke. Während des Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers misst die Messeinheit die Ladespannung am Energiespeicher.
Dank der erfindungsgemäßen Messeinheit kann eine regelmäßige Funktionsprüfung von Bordnetzstabilisierungskomponenten, speziell der angeschlossenen, ggf. zuschaltbaren
Energiespeicher durch Ermittlung der Impedanz des
Leitungs zweiges (Energiespeicher, Zuleitung,
Verbindungsstellen) durch ein elektrisches Messverfahren während des Betriebs des Bordnetzes durchgeführt werden.
Da die Messung der Impedanz zu Zeiten durchgeführt wird, wo der Bordnetz ström gleich Null oder vernachlässigbar niedrig ist, können die Störungen durch Bordnetzstrom wie die Schwankungen bei der Betriebsspannung durch Generatorström ohne zusätzliche Messabgriffe einfach umgangen werden.
Vorzugsweise misst die Messeinheit die Ladespannung am
Energiespeicher in einem Zeitraum von unmittelbar vor Beginn des Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers bis unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs des
Energiespeichers .
Um die Messzeit zu sparen, kann die Messeinheit alternativ auch die Ladespannung am Energiespeicher nur in einem Zeitraum von unmittelbar vor Beginn bis unmittelbar nach dem Beginn des Ladebzw. Entladevorgangs des Energiespeichers, oder in einem Zeitraum von unmittelbar vor dem Ende bis unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers messen. Die Messeinheit weist vorteilhafterweise einen Hochpassfllter auf, welcher aus den Messwerten der Ladespannung durch eine Hochpassfilterung einen sogenannten Spannungssprungwert herausfiltert, welcher (der Spannungssprungwert) unmittelbar nach dem Beginn bzw. nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs auftritt .
Dabei zieht die Messeinheit die aufeinanderfolgenden, unmittelbar nach dem Beginn des Lade- bzw. Entladevorgangs erfassten Messwerte der Ladespannung oder die
aufeinanderfolgenden, unmittelbar vor dem Beginn bis unmittelbar nach dem Beginn des Lade- bzw. Entladevorgangs erfassten Messwerte der Ladespannung zur Hochpassfilterung heran und ermittelt durch entsprechende Hochpassfilterung den ersten Spannungssprungwert AUl aus diesen Messwerten.
Alternativ zieht die Messeinheit die aufeinanderfolgenden, unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs erfassten Messwerte der Ladespannung bzw. die
aufeinanderfolgenden, unmittelbar vor dem Ende bis unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs erfassten Messwerte der Ladespannung zur Hochpassfilterung heran und ermittelt durch entsprechende Hochpassfilterung den ersten Spannungs sprungwert AU2.
Aus einem dieser beiden Spannungssprungwerte AUl, AU2 und dem vorgegebenen Lade- bzw. Entladestromwert I_M berechnet die Messeinheit anhand folgender Gleichungen: lAUll |AU2| |AUl| |AU2|
R ES = - L R ES = J L R ES :
I M I M bzw . I M I M den Innenwiderstand R_ES also die Impedanz des Energiespeichers. Zum Kompensieren von restlichen Messungenauigkeiten wird der Innenwiderstand R_ES vorzugsweise anhand folgender Gleichung ermittelt : AUl + AU2
|AUl|+ |AU2|
R ES=-
I M 2x1 M
Die Messeinheit ermittelt den Innenwiderstand des
Energiespeichers in einem Zeitraum, wo der Generator keinen Strom in das Bordnetz einspeist oder vom Bordnetz abzieht, wobei das Bordnetz einen Datenbus vorzugsweise einen LIN-Bus aufweist, wobei die Messeinheit über den Datenbus den Betriebszustand des Generators erfragt und beim Vorliegen eines Bus-Signals bzw. LIN-Signals mit einer vorgegebenen Signalbotschaft, welche einen Stillstand des Generators bzw. einen Übergang des
Betriebs zustande des Generators zum Stillstand mitteilt, beginnt, den Energiespeicher mit dem vorgegebenen Lade- bzw. Entladestrom aufzuladen bzw. zu entladen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Messeinheit den Innenwiderstand des Energiespeichers in einem Zeitraum, wo der Stopp-Phase des Generators durch die Start-/Stopp-Automatik des Fahrzeugs eingeleitet ist.
Alternativ ermittelt die Messeinheit den Innenwiderstand des Energiespeichers in einem Zeitraum unmittelbar nach dem Ausschalten des Fahrzeugverbrennungsmotors.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Messeinheit den Innenwiderstand des Energiespeichers in einem Zeitraum unmittelbar nachdem der Zündschlüssel vom Zündschloss herausgezogen wurde.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Messeinheit den Innenwiderstand des Energiespeichers in einem Zeitraum unmittelbar nachdem das Fahrzeug bspw. mit einem schlüssellosen Fahrzeugentriegelungssystem (in englisch "Keyless-Entry"-System) entriegelt wurde und bevor der
Fahrzeugverbrennungsmotor gestartet wird. Die Zeit zwischen Einsteigen und Starten des Motors kann für eine Messung des Innenwiderstands genutzt werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Messeinheit den Innenwiderstand des Energiespeichers in einem Zeitraum unmittelbar nachdem der Zündschlüssel vom Zündschloss hineingesteckt wurde und vor dem Starten des
Fahrzeugverbrennungsmotors .
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Energiesystem zur Stromversorgung für zumindest einen Energieverbraucher bereit, welches einen Generator und einen Energiespeicher aufweist, wobei der Generator und der Energiespeicher den
Energieverbraucher mit Strom versorgt, wobei das Energiesystem die oben beschriebene erfindungsgemäße Messeinheit zur Messung der Impedanz eines Energiespeichers des Energiesystems aufweist.
Das erfindungsgemäße Energiesystem weist vorzugsweise einen Datenbus (vorzugsweise einen LIN-Bus) auf, wobei die
erfindungsgemäße Messeinheit dieses Energiesystems über diesen Datenbus den Betriebszustand des Generators abfragt und beim Vorliegen eines Bus-Signals bzw. LIN-Signals mit einer vorgegebenen Signalbotschaft, welche einen Stillstand des Generators bzw. einen Übergang des Betriebs zustande des Generators zu einer Betriebsruhephase mitteilt, beginnt, den Energiespeicher mit dem vorgegebenen Lade- bzw. Entladestrom I_M aufzuladen bzw. zu entladen und die Ladespannung am
Energiespeicher zu messen.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung stellt ein Bordnetz eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz einen Generator und einen Energiespeicher zur Stromversorgung für zumindest einen Energieverbraucher im Bordnetz sowie die oben beschriebene erfindungsgemäße Messeinheit aufweist.
Wie beim oben genannten Energiesystem weist das Bordnetz vorteilhafterweise einen Datenbus (bzw. LIN-Bus) auf, wobei die Messeinheit über den Daten- bzw. LIN-Bus den Betriebszustand des Generators abfragt und beim Vorliegen eines Bus-Signals mit einer vorgegebenen Signalbotschaft, welche einen Stillstand des Generators bzw. einen Übergang des Betriebs zustande des Generators zum Stillstand mitteilt, beginnt, den Energiespeicher mit dem vorgegebenen Lade- bzw. Entladestrom I_M aufzuladen bzw. zu entladen.
Die besten Zeitpunkte für eine Innenwiderstandmessung sind unmittelbar nach Stillstand des Generators / Starter-Generators - also in der Stopp-Phase, z. B. beim Ampelhalt. Generell sind die Generatorruhephasen zu Beginn, während der Stopp-Phasen und am Ende eines Fahrzyklus nach dem Ausschalten der Zündung am Besten für eine Innenwiderstandmessung geeignet. Dann werden alle noch vorhandenen Bordnetzströme durch die Kapazität der Batterie stark geglättet und wirken sich nur noch in
vernachlässigbarer Weise auf die Qualität der
Innenwiderstandmessung aus.
Alternativer ebenfalls gut geeigneter Messzeitpunkt ist der Zeitpunkt, wo der Startergenerator in den
Generatorbetriebsruhemodus (in englisch StallingHelp, ein Betriebsmodus, wo der Generator im Bremsbetrieb ist, um den Verbrennungsmotor schneller zum Stillstand zu bringen) geht, also wenn der Startergenerator kurz vor nach Aktivierung der Stopp-Phase den Motor zusätzlich abbremst. Während dieser Phase gibt es eine Zeitspanne, wo der Generatorstrom ebenfalls nahe Null ist und somit eine störungsfreie Innenwiderstandmessung erlaubt . Ein dritter geeigneter Zeitpunkt für störungsfreie Messungen besteht nach Eingang eines Bus-Signals „Ruhemodus" (in englisch „Sleep-Mode" ) , also ein Betriebsmodus, wo der Generator deaktiviert ist und bleibt. Nach Empfang dieser Nachricht wird ebenfalls bei inaktivem Generator noch der Innenwiderstandswert ermittelt, gespeichert und per Bussignal an den Master gesendet. Anschließend geht die Messeinheit bzw. die Steuereinheit für das EnergiespeicherSystem im Bordnetz, in der die Messeinheit integriert ist in den „Ruhemodus", also in den Betriebsruhezustand über. Analog dazu ist eine Aktivierung vor dem Erststart des Fahrzeugs möglich.
Vorzugsweise wird dieser dritte, letztgenannte Zeitpunkt für die Innenwiderstandmes sung verwendet, da in dieser Phase davon auszugehen ist, dass in den meisten Fällen auch thermisch stabile Zustände im Bordnetz herrschen. Thermisch stabile Zustände steigern die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der
Innenwiderstandmes sung . Damit entfallen zusätzliche Streuungen der Innenwiderstandswerte zwischen Kaltstart und Warmstart . Die Wahl dieses Zeitpunktes erspart in jedem Fall einen zusätzlichen Messpfad, der für die von Bordnetzschwankungen, wie z. B. Spannungsschwankungen im Bordnetz, unabhängige Durchführung einer Messung notwendig wäre.
Eine Durchführung der Messung in absoluten
Fahrzeugstillstandsphasen wäre ebenfalls denkbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutet. Als Beispiel dient dabei ein Bordnetz eines Fahrzeugs. Es zeigen,
Figur 1 das Bordnetz mit einer erfindungsgemäßen Messeinheit in schematischer Darstellung, und
Figur 2 den erfindungsgemäßen Messvorgang in einem
Signalablaufdiagram . Das Bordnetz BN eines Fahrzeugs weist einen Generator G, eine Gruppe von Energieverbrauchern, welche zusammengefasst als Systemlast LOAD bezeichnet werden können, und eine Batterie BAT sowie einen Energiespeicher ES als sekundäre Energiequelle zum Generator G und zur Batterie BAT auf. Der Generator G, der Energiespeicher ES und die Batterie BAT sind energieerzeugende Komponenten und können daher zusammengefas st als Energiesystem bezeichnet werden (siehe Figur 1) . Der Generator G ist bspw. als Drehstrommaschine mit
nachgeschalteter GleichrichterSchaltung ausgebildet und dient als Energiewandler und versorgt beim Betrieb des Fahrzeugs die elektrischen Verbraucher LOAD im Bordnetz BN mit elektrischem Strom. Die Batterie BAT dient zur Stabilisierung der Netzspannung im Bordnetz BN in nominalen Zuständen.
Der Energiespeicher ES dient als sekundäre Energieguelle und wird von einer hier nicht dargestellten Steuereinheit angesteuert durch Zuschalten eines zwischengeschalteten steuerbaren
Schalters SW bei Bedarf ins Bordnetz BN eingeschaltet, wenn der Generator G und die Batterie BAT allein die Stromversorgung für die Systemlast LOAD nicht bewältigen können. Der Energiespeicher ES besteht vorzugsweise aus einem oder mehreren reihen- oder serienbeschalteten Doppelschichtkondensatoren.
Die Überwachung und Regelung der elektrischen Energieversorgung der Systemlast LOAD durch den Generator G, die Batterie BAT und den Energiespeicher ES erfolgt über einen Datenbus bspw. CAN- oder LIN-Bus . Da der Generator G in der Regel keine
CAN-Schnittstelle besitzt, wird die Datenkommunikation zwischen dem Generator G und der Steuereinheit bzw. die Regelung des Generators G über einen LIN-Bus LB am Bordnetz BN durchgeführt. Über diesen LIN-Bus LB werden Informationen bzgl . des
Betriebs zustande des Generators G an die Steuereinheit übertragen .
Wie die anderen Komponenten des Energiesystems muss der Energiespeicher ES in regelmäßigen Zeitabständen auf dessen Funktionalität überprüft werden, um eine störungsfreie
Energieversorgung der Systemlast LOAD während des
Fahrzeugbetriebs zu garantieren.
Zur Beurteilung der Funktionalität des Energiespeichers ES muss unter anderem der Innenwiderstand R_ES des Energiespeichers ES in regelmäßigen Zeitabständen gemessen und mit
Referenzwiderstandswerten bzw. zulässigen Grenzwerten verglichen und so auf die Zulässigkeit hin geprüft werden. Als Referenzwiderstandswerte kann auch der bei der Inbetriebnahme des Energiesystems gemessene Innenwiderstandswert des
Energiespeichers ES dienen. Anhand der Vergleichsergebnisse kann eine Aussage über die Funktionalität des Energiespeichers ES getroffen werden.
Die Messung des Innenwiderstands R_ES des Energiespeichers ES und die Diagnose der Funktionalität des Energiespeichers ES erfolgt durch eine erfindungsgemäße Messeinheit ME, welche vorzugsweise im Energiesystem bzw. in der Steuereinheit des Energiesystems integriert ist . Zum Zeitpunkt der Messung ist der Energiespeicher ES von der Batterie BAT über den Schalter SW abgetrennt, um die Verfälschung der Messergebnisse des Innenwiderstands R_ES durch den Batteriestrom zu vermeiden.
Die Messeinheit ME weist eine Abtasteinheit AE zum Abgreifen der Spannungswerte am Energiespeicher ES während des Messvorgangs, einen Hochpassfilter HP zur Gewinnung des für die Bestimmung des Innenwiderstands R_ES relevanten Spannungssprungwertes AU, optional eine Verstärkereinheit und eine Recheneinheit RE zur Berechnung des Innenwiderstands R_ES auf. Diese Komponenten der Messeinheit ME können in einem Elektronikbauteil wie z. B. Leiterplatte oder Mikrochip implementiert sein oder in verschiedenen Elektronikbauteilen verteilt ausgeführt sein.
Zur Messung des Innenwiderstands R_ES lädt (oder entlädt) die Messeinheit ME den Energiespeicher ES mit einem Ladestrom (bzw. Entladestrom) I_M mit einer vorgegebenen Stromstärke | I_M | . Zum Aufladen des Energiespeichers ES sendet die Messeinheit ME ein entsprechendes Signal 130 an die Nachladeeinheit LE, welche zum Aufladen des Energiespeichers ES bereits im Bordnetz
implementiert ist, und veranlasst diese, den Energiespeicher ES mit einem vorgegebenen vorzugsweise konstanten Ladestrom I_M aufzuladen .
Wird der Energiespeicher ES mit einem Ladestrom I_M aufgeladen, so entsteht zum Beginn des Ladevorgangs ein Spannungs sprung AUl am Energiespeicher ES. Dieser Spannungssprung AUl resultiert daraus, dass am Innenwiderstand R_ES des Energiespeichers ES nur dann eine Spannung abfällt, wenn er von Strom durchflössen wird.
Fließt durch den zuvor unbelasteten Energiespeicher ES nun ein Ladestrom I_M, so steigt die Spannung am Energiespeicher ES sprungartig um einen Betrag:
|AUl| =I_Mx R_ES Durch Bestimmung des Spannungssprungs AUl bei bekanntem
Ladestrom I_M kann der Innenwiderstand R_ES anhand folgender Gleichung bestimmt werden: lAUll
R ES =
I_M
(2)
Unmittelbar nach dem Ende des Ladevorgangs, also unmittelbar nachdem der Ladestrom I_M abgeschaltet ist, sinkt die Spannung U_ES am Energiespeicher ES sprungartig um einen Sprungwert AU2 mit dem nahezu gleichen Betrag wie beim Anfang des Ladevorgangs: |AUl| =|AU2| ^ Damj_|- kann der Spannungsabfall AU2 am Ende des Ladevorgangs unmittelbar nach dem Ende des Ladevorgangs ebenfalls zur Bestimmung vom Innenwiderstand R_ES herangezogen werden .
Analog kann der Energiespeicher ES mit einem vorgegebenen Entladestrom I_M entladen werden. Hierzu kann der
Energiespeicher ES von der Messeinheit ME gesteuert kurzzeitig mit einer elektrischen in der Figur nicht dargestellten Last bspw. einem Widerstand verbunden werden . Wie beim Aufladevorgang werden hier auch die Spannungssprünge AU zu Beginn und zum Ende des Entladevorgangs ermittelt und anhand der beiden obigen Gleichungen (1), (2) wird dann der Innenwiderstand R_ES ermittelt . Der Spannungssprung AU wird verfahrensmäßig wie folgt ermittelt. Von kurz vor Beginn des Ladevorgangs an tastet die Messeinheit ME über eine Abtasteinheit AE die Ladespannungswerte also das Spannungspotential am Energiespeicher ES ab, wobei die
Messeinheit ME das Spannungspotential am Pluspol MPl des
Energiespeichers ES und das Massepotential MP2 am Bordnetz BN abgreift und aus Differenzen beider Spannungspotentiale die aktuelle Ladespannung am Energiespeicher ES ermittelt. Die Ladespannungswerte am Energiespeicher ES werden vorzugsweise über den gesamten Ladevorgang hindurch bis kurz nach dem Ende des Ladevorgangs abgetastet. Alternativ können die Spannungswerte jeweils in einem Zeitraum von kurz vor Beginn bis kurz nach dem Beginn des Ladevorgangs Zl bzw. in einem Zeitraum von kurz vor dem Ende bis kurz nach dem Ende des Ladevorgangs Z2 abgetastet, wie es das Signaldiagramm 250 in der Figur 2 darstellt.
Die abgetasteten Ladespannungswerte in dem Zeitraum Zl bzw. Z2 werden ausgewählt und einer Hochpassfilterung durch einen der Abtasteinheit AE nachgeschalteten Hochpassfilter HP unterzogen und so von den niederfreguenten oder statischen
Spannungsanteilen herausgefiltert .
Nach Hochpassfilterung erhält man als Ergebnis den
Spannungssprungwert AU, wie es das Signaldiagramm 260 in der Figur 2 veranschaulicht. Optional wird der so ermittelte Spannungssprungwert AU von einer Verstärkereinheit mit einem vorgegebenen Verstärkungsfaktor verstärkt und zur Berechnung des Innenwiderstands R_ES des Energiespeichers ES an die
Recheneinheit RE weitergeleitet.
Die Recheneinheit RE berechnet dann den Innenwiderstand R_ES aus dem bekannten Ladestromwert I_M und dem mitgeteilten
|AU|
R ES = -
Spannungssprungwert AU anhand der Gleichung: l_M
Wird jeweils ein Spannungssprungwert AUl, AU2 zu Beginn und zum Ende des Ladevorgangs ermittelt wie es das Signaldiagramm 260 in der Figur 2 zeigt, so kann der zweite Spannungssprungwert zur Überprüfung der Genauigkeit des zu ermittelten Innenwiderstands R_ES bzw. zur Überprüfung von möglichen Messfehlern oder Defekten bei der Messeinheit ME dienen. Dabei werden die Betrage 1
1 1 der beiden Spannungssprungwerte Δυΐ, Δυ2 zueinander verglichen. Aus einer Wertabweichung, welche eine vorgegebene Schwelle übersteigt, lässt sich dann Rückschluss auf Vorliegen eines Messfehlers bzw. eines Fehlers in der Messeinheit ziehen.
AUl \AJ2\
Liegt die Wertabweichung der Beträge der beiden Spannungssprungwerte Δυΐ, Δυ2 unter der vorgegebenen Schwelle, so kann der Innenwiderstand R_ES aus den beiden
Spannungssprungwerten Δυΐ, Δυ2 anhand folgender Gleichung noch genauer ermittelt werden, wobei durch das Heranziehen beider Spannungssprungwerte Δυΐ, Δυ2 die eventuellen systembedingten Messfehler bei der Ermittlung der Spannungs sprungwerte Δυΐ, Δυ2
AU1 + AU2
2|
R ES =
kompensiert werden können: 1_M 2xI_M
Während der Betriebsphase speist der Generator G das Bordnetz BN mit dem Strom bzw. zieht vom Bordnetz BN Strom ab und produziert so im Bordnetz BN eine Welligkeit der Bordnetzspannung
(Schwankungen der Bordnetzspannung) , die sich auf die Messung der Ladespannung des Energiespeichers ES und somit des
Innenwiderstands R_ES störend auswirkt. Schnelle Änderungen der Bordnetzspannung infolge der Welligkeit bewirken also
Verschiebungen von Massepotenzialen, die bei einer gleichzeitig durchgeführten Ladespannungsmessung und somit
Innenwiderstandsmessung zu großen Verfälschungen führt. Zudem entstehen durch die Überlagerung des Bordnetzstroms und des Messstroms Spannungsabfälle am Bordnetz BN, die das Messergebnis der Ladespannung signifikant verfälschen.
Daher ist es erforderlich, die Messung des Innenwiderstands R_ES während der Betriebsruhephase des Generators G, also während des Zeitraums tl, wo der Generator keinen Strom ins Bordnetz BN einspeist bzw. vom Bordnetz BN abzieht, durchzuführen, um die Störung bzw. Verfälschung des Messergebnis durch den
Generatorström I_G zu vermeiden bzw. zu minimieren (siehe Signaldiagramm 210 in der Figur 2) . Hierzu überwacht die Messeinheit ME den Betriebs zustand des Generators G, indem diese am LIN-Bus LB das LIN-Signal LIN bzw. die LIN-Botschaften aus dem Generator G abhört (siehe
Signaldiagramm 220 in der Figur 2) . Geht der Generator G bspw. nach dem Fahrtzyklus des Fahrzeugs oder infolge der Stopp-Phase der Start-Stopp-Automatik des Fahrzeugs in den Stillstand bzw. in die Betriebsruhephase über, so sendet dieser eine entsprechende LIN-Botschaft mit einem entsprechenden der Messeinheit ME bekannten Informationswert (Signalwert) an den LIN-Bus (Signalabschnitt 310 im Signaldiagramm 220).
Empfängt die Messeinheit ME die LIN-Botschaft mit dem vorab definierten Informationswert, der auf einen Stillstand als eine Betriebsruhephase des Generators G hindeutet, so startet die Messeinheit ME mithilfe der Abtasteinheit AE die Abtastung der Spannungswerte U der Ladespannung am Energiespeicher ES (siehe Signaldiagramm 250 in der Figur 2) . Die Messung bzw. die Abtastung t3 kann bspw. ca. 100ms andauern. Da die Messung bzw. Abtastung unmittelbar vor dem Anfang des Ladevorgangs startet und unmittelbar nach dem Ende des Ladevorgangs endet, dauert der Ladevorgang entsprechend kürzer, also t3-Z3-Z4, wie es das Signaldiagramm 250 in der Figur 2 zeigt.
Nach einer vorgegebenen Zeitphase Z3 nach dem Start der Abtastung der Spannungswerte startet die Messeinheit das Aufladen des Energiespeichers ES mit einem Ladestrom I_M mit einer vorgegebenen Stromstärke. Dabei veranlasst die Messeinheit ME die Nachladeinheit LE durch Aussenden eines Steuersignals 130 an diese Nachladeinheit LE, den Energiespeicher ES mit einem vorgegebenen konstanten Ladestrom I_M von der Batterie BAT über eine ebenfalls vorgegebene Ladezeit t2 aufzuladen (siehe Signaldiagramm 230 in der Figur 2) . Je nach Ausführung und abhängig vom Ladezustand oder der Ladekapazität des Energiespeichers ES kann die Ladezeit t2 einige 10 Millisekunden oder gar 100 Millisekunden dauern. Solange die LIN-Botschaft LN aus dem Generator G den Stillstand bzw. die Betriebsruhephase des Generators G beschreibt, kann der
Ladevorgang fortgesetzt werden und können die Spannungswerte der Ladespannung U weiter abgetastet und zur Ermittlung des Innenwiderstands R_ES des Energiespeichers ES herangezogen werden .
Alternativ kann der Ladevorgang durch Zuschalten eines ebenfalls in der Figur 1 nicht dargestellten, zwischen dem Energiespeicher ES und der Batterie BAT angeordneten, unmittelbar oder mittelbar steuerbaren Schalter veranlasst werden.
In der Regel wird die Ladespannung am Energiespeicher ES über die gesamte Ladedauer hindurch abgetastet. Vorteilhafterweise kann die Ladespannung aber auch nur in den Zeiträumen zwischen kurz vor bis kurz nach Beginn Zl bzw. kurz vor bis kurz nach dem Ende Z2 des Ladevorgangs abgetastet werden, um die Speicherkapazität für die Abtastwerte der Ladespannung zu sparen, welche sowieso nicht zur Ermittlung des Innenwiderstands R_ES des
Energiespeichers ES herangezogen werden. Die Auswahl der passenden Abtastzeitdauer Zl, Z2, Z3 und Z4 hängt von der Abtastrate der Abtasteinheit AE ab. Eine erfolgreiche Ermittlung des Spannungssprungswertes AU zu Beginn bzw.
unmittelbar nach dem Ende des Ladevorgangs setzt wiederum eine Anzahl von ausreichend vielen abgetasteten Spannungswerten der Ladespannung mit ausreichend hoher Abtastrate voraus. In Abhängigkeit der Ausführung der Messeinheit ME bzw. des Energiesystems betragen die erforderlichen Zeitdauer Zl, Z2, Z3 und Z4 einige Millisekunden. Die erfindungsgemäße Messeinheit ME bzw. das erfindungsgemäße Ermitteln des Innenwiderstands bzw. Eigenwiderstands R_ES eines Energiespeichers ES kann nicht nur bei einem Energiespeicher ES eines Bordnetzes BN eines Fahrzeugs, sondern bei allen Energiesystemen angewendet werden, wo eine Ermittlung bzw. Überwachung des Innenwiderstands eines Energiespeichers in diesen Energiesystemen für die Aufrechterhaltung der Funktionalität dieser Systeme relevant ist.
Bezugszeichenliste
Abtasteinheit
Batterie
Bordnetz
Energiespeieher
Generator
Masseanschluss
Hochpassfilter
LIN-Bus
Nachladeeinheit
Systemlast
Messeinheit
Pluspol des Energiespeichers ES
Massepotential am Bordnetz BN
Recheneinheit
Generator G sendet LIN-Botschaft ins Bordnetz mit Betriebszustandinformation des Generators G
Messeinheit ME hört LIN-Botschaft vom
Generator G ab
Steuersignal

Claims

Patentansprüche
Messeinheit (ME) für einen Energiespeicher (ES) im Bordnetz eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz
— einen Generator (G) zur Stromversorgung für zumindest einen Energieverbraucher (LOAD) im Bordnetz aufweist,
- wobei die Messeinheit (ME) während der Zeit, wo der Generator (G) weder einen Strom (I_G) in das Bordnetz einspeist noch einen Strom (I_G) von dem Bordnetz abzieht, den Innenwiderstand (R_ES) des Energiespeichers (ES) ermittelt.
Messeinheit (ME) nach dem Anspruch 1, wobei die Messeinheit (ME) während des Stillstandes des Generators (G) den Energiespeicher (ES) mit einem Ladestrom (I_M) mit einer vorgegebenen Stromstärke auflädt, wobei das Bordnetz vorzugsweise eine Batterie (BAT) zur Bereitstellung des Laststroms (I_M) aufweist. 3. Messeinheit (ME) nach dem Anspruch 1, wobei die Messeinheit
(ME) den Energiespeicher (ES) mit einem Entladestrom I_M mit einer vorgegebenen Stromstärke entlädt .
4. Messeinheit (ME) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die
Messeinheit (ME) die Ladespannung (U_ES) am Energiespeicher
(ES) während des Lade- bzw. Entladevorgangs des
Energiespeichers (ES) misst.
5. Messeinheit (ME) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die
Messeinheit (ME) die Ladespannung (U_ES) am Energiespeicher
(ES) in einem Zeitraum von unmittelbar vor Beginn des Ladebzw. Entladevorgangs des Energiespeichers (ES) bis unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers (ES) misst.
Messeinheit (ME) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Messeinheit (ME) die Ladespannung (U_ES) am Energiespeicher (ES) in einem Zeitraum von unmittelbar vor Beginn bis unmittelbar nach dem Beginn des Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers (ES) misst.
7. Messeinheit (ME) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die
Messeinheit (ME) die Ladespannung (U_ES) am Energiespeicher
(ES) in einem Zeitraum von unmittelbar vor dem Ende bis unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers (ES) misst. 8. Messeinheit (ME) nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
- wobei die Messeinheit (ME) einen Hochpassfilter (HP) aufweist,
- wobei der Hochpassfilter (HP) aus den Messwerten der Ladespannung (U_ES) durch eine Hochpassfilterung den Spannungssprungwert (AUl) herausfiltert, wobei der
Spannungssprungwert (AUl) unmittelbar nach dem Beginn des Lade- bzw. Entladevorgangs auftritt,
- wobei die Messeinheit (ME) die aufeinanderfolgenden, unmittelbar nach dem Beginn des Lade- bzw.
Entladevorgangs erfassten Messwerte der Ladespannung
(U_ES) zur Hochpassfilterung heranzieht, bzw.
- die aufeinanderfolgenden, unmittelbar vor dem Beginn bis unmittelbar nach dem Beginn des Lade- bzw.
Entladevorgangs erfassten Messwerte der Ladespannung (U_ES) zur Hochpassfilterung heranzieht.
9. Messeinheit (ME) nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 7, - wobei die Messeinheit (ME) einen Hochpassfilter (HP) aufweist,
- wobei der Hochpassfilter (HP) aus den Messwerten der
Ladespannung (U_ES) durch eine Hochpassfilterung den Spannungssprungwert (AU2) herausfiltert, wobei der Spannungssprungwert (AU2) unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs auftritt,
- wobei die Messeinheit (ME) die aufeinanderfolgenden, unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs erfassten Messwerte der Ladespannung (U_ES) zur
Hochpassfilterung heranzieht, oder - die aufeinanderfolgenden, unmittelbar vor dem Ende bis unmittelbar nach dem Ende des Lade- bzw. Entladevorgangs erfassten Messwerte der Ladespannung (U_ES) zur
Hochpassfilterung heranzieht.
Messeinheit (ME) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Messeinheit (ME) mithilfe des vorgegebenen Lade- bzw. Entladestroms (I_M) und des Spannungssprungwerts (AUl, AU2 ) den Innenwiderstand (R_ES) des Energiespeichers ES lAUll |AU2|
R ES =J L R ES
berechnet, wobei gilt: l_M ^ I_M TQZW _
|AUl| |AU2|
R ES = J
I M I M
11. Messeinheit (ME) nach Anspruch 10, wobei die
Messeinheit (ME) den Innenwiderstand (R_ES) des
Energiespeichers (ES) anhand folgender Gleichung
|AUI| + |AU2|
R ES
ermittelt : 2x1 M
12. Messeinheit (ME) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei die Messeinheit (ME) den Innenwiderstand (R_ES) des Energiespeichers (ES) in einem Zeitraum ermittelt, wo der Generator (G) keinen Strom in das Bordnetz einspeist oder vom Bordnetz abzieht, wobei das Bordnetz einen Datenbus (LIN-Bus) aufweist und die Messeinheit (ME) über den Datenbus (LIN-Bus) den Betriebszustand des Generators (G) erfragt und beim Vorliegen eines Bus-Signals mit einer vorgegebenen Signalbotschaft, welche einen Stillstand des Generators (G) bzw. einen Übergang des Betriebs zustande des Generators (G) zum Stillstand mitteilt, beginnt, den Energiespeicher (ES) mit dem vorgegebenen Lade- bzw. Entladestrom (I_M) zu laden bzw. entladen .
13. Messeinheit (ME) nach Anspruch 12, wobei der Datenbus ein LIN-Bus ist und das Bus-Signal ein LIN-Signal ist.
14. Messeinheit (ME) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei die Messeinheit (ME) den Innenwiderstand (R_ES) des Energiespeichers (ES) in einem Zeitraum ermittelt, wo der Stopp-Phase des Generators (G) durch die
Start-/Stopp-Automatik des Fahrzeugs eingeleitet ist.
15. Messeinheit (ME) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Messeinheit (ME) den Innenwiderstand (R_ES) des Energiespeichers (ES) in einem Zeitraum unmittelbar nach dem Ausschalten des Fahrzeugverbrennungsmotors ermittelt.
16. Messeinheit (ME) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Messeinheit (ME) den Innenwiderstand (R_ES) des Energiespeichers (ES) in einem Zeitraum unmittelbar nachdem der Zündschlüssel vom Zündschloss herausgezogen wurde, ermittelt .
17. Messeinheit (ME) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Messeinheit (ME) den Innenwiderstand (R_ES) des
Energiespeichers (ES) in einem Zeitraum unmittelbar nach dem Entriegeln des Fahrzeugs und vor dem Starten des Fahrzeugverbrennungsmotors ermittelt . 18. Messeinheit (ME) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Messeinheit (ME) den Innenwiderstand (R_ES) des Energiespeichers (ES) in einem Zeitraum unmittelbar nach dem Einstecken des Zündschlüssels in den Zündschloss und vor dem Starten des Fahrzeugverbrennungsmotors ermittelt.
19. Energiesystem zur Stromversorgung für zumindest einen
Energieverbraucher (LOAD),
- wobei das Energiesystem einen Generator (G) und einen Energiespeicher (ES) aufweist,
- wobei der Generator (G) und der Energiespeicher (ES) den
Energieverbraucher (LOAD) mit Strom versorgt,
- wobei das Energiesystem eine Messeinheit (ME) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
20. Energiesystem nach Anspruch 18, wobei das
Energiesystem einen Datenbus (LIN-Bus) aufweist, wobei die Messeinheit (ME) über den Datenbus (LIN-Bus) den
Betriebs zustand des Generators (G) erfragt und beim
Vorliegen eines Bus-Signals mit einer vorgegebenen Signalbotschaft, welche einen Stillstand des Generators (G) bzw. einen Übergang des Betriebszustands des Generators (G) zum Stillstand mitteilt, beginnt, den Energiespeicher (ES) mit dem vorgegebenen Lade- bzw. Entladestrom I_M zu laden bzw. entladen.
21. Energiesystem nach Anspruch 19, wobei der Datenbus ein LIN-Bus ist und das Bus-Signal ein LIN-Signal ist.
22. Bordnetz eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz
- einen Generator (G) und einen Energiespeicher (ES) zur Stromversorgung für zumindest einen Energieverbraucher (LOAD) im Bordnetz aufweist,
- wobei das Bordnetz eine Messeinheit (ME) nach einem der
Ansprüche 1 bis 18 aufweist.
23. Bordnetz nach Anspruch 22, wobei das Bordnetz einen
Datenbus (LIN-Bus) aufweist, wobei die Messeinheit (ME) über den Datenbus (LIN-Bus) den Betriebszustand des
Generators (G) erfragt und beim Vorliegen eines Bus-Signals mit einer vorgegebenen Signalbotschaft, welche einen Stillstand des Generators (G) bzw. einen Übergang des Betriebs zustande des Generators (G) zum Stillstand mitteilt, beginnt, den Energiespeicher (ES) mit dem vorgegebenen Lade- bzw. Entladestrom I_M zu laden bzw. entladen .
24. Bordnetz nach Anspruch 23, wobei der Datenbus ein LIN-Bus ist und das Bus-Signal ein LIN-Signal ist.
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