Untersuchungen von Automobilclubs und Herstellern haben ergeben, dass einer der Hauptgründe für Liegenbleiber von Kraftfahrzeugen in der mangelnden elektrischen Energieversorgung liegt, meistens hervorgerufen durch eine entladene Batterie. Auch wenn die Batterie nur in den seltensten Fällen die tatsächliche Ursache für den Fahrzeugausfall darstellt, hat der vermehrte Einbau von zusätzlichen Verbrauchern, wie zum Beispiel Infotainmentsystemen, zu einem erhöhten Energiebedarf während der Fahrt als auch in den Ruhephasen des Fahrzeugs geführt. Kann die benötigte Energie nicht zeitgleich vom Generator erzeugt werden, sind Laden und Stromentnahme nicht mehr im Gleichgewicht. Ein elektrisches Energiemanagement kann hier für Abhilfe sorgen. Dafür ist wiederum die Erfassung des Batteriezustandes durch einen Batteriesensor eine Voraussetzung. Eine präzise Vorhersage des Verhaltens und des Ausfalls der Batterie ist aufgrund der vielfältigen Einflussgrößen kompliziert und schwierig umzusetzen. Durch die Kombination unterschiedlicher Methoden und Verfahren der Batteriediagnose kann die Aussage über das Batterieverhalten deutlich verbessert werden. Auch Impedanzmessungen der Batterie haben sich als viel versprechender Lösungsansatz bewährt. In jedem Fall wird jedoch ein Batteriesensor benötigt, der die physikalischen Batteriegrößen Spannung, Strom und Temperatur erfasst und auswertet. Der intelligente Batteriesensor ist somit ein wesentlicher Teil des elektrischen Energiemanagements, dessen Integration in die Batteriepolklemme eine Reihe von Vorteilen bringt. Basierend auf den Informationen des Batteriesensors und der Batteriediagnose kann nun das elektrische Energiemanagement den Zustand und die Verfügbarkeit des Bordnetzes optimal beeinflussen. Das oberste Ziel hierbei ist eine im Durchschnitt positive Energiebilanz zur Sicherstellung der Startfähigkeit und der Versorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher bei größtmöglicher Verfügbarkeit von Komfortfunktionen. In einem weiteren Entwicklungsschritt besteht die Option, das elektrische Energiemanagement in die Betriebsstrategie des Kraftfahrzeuges einzubinden, um die Möglichkeiten sowohl zur Reduktion des Kraftstoffverbrauches im Bereich bis zu 4% als auch zur Steigerung der Fahrdynamik zu erschließen. Dies geschieht im Wesentlichen durch die Verlagerung von elektrischen Energiewandlungsanteilen aus Fahrzeugbeschleunigungs- bzw. Zugphasen in entsprechende Verzögerungs- bzw. Bremsphasen. Voraussetzung hierfür ist ein robustes, bewährtes elektrisches Energiemanagement, das zum einen die Anforderungen aller elektrischen Verbraucher und zum anderen den Lade- und Alterungszustand des elektrischen Speichers mit ausreichender Genauigkeit erfassen und bestimmen kann.
Investigations by automobile associations and manufacturers show that the main reason for vehicle break-downs is the electrical power supply, most of them caused by a discharged battery. Even if the battery is not the root cause, the growing number of electrical functions, such as infotainment as an example, results in an increasing demand for electrical power during the vehicle operation as well as at standstill. If the required amount of energy could not be delivered by the alternator, charging and discharging is no longer balanced. In that case, an electrical energy management is able to support the power network. In order to achieve this task, the battery state has to be monitored and evaluated by a battery sensor. Precise prediction of battery behavior and failure is extremely complicated and difficult to put into practice on account of the multitude of parameters influencing the battery. Significant improvements in prediction accuracy have been achieved by combining various methods of battery diagnosis. Additionally, the measurement of battery impedance is a promising approach, too. However, the battery sensor is the key component for measuring and evaluating the physical battery variables voltage, current and temperature. Consequently, the intelligent battery sensor is an important part of energy management and brings a whole range of advantages through its integration in the battery pole clamp. Based on the information provided by the battery sensor and the battery diagnosis, the energy management can optimally influence the battery state and the availability of the vehicle electrical power network. The main objective of electrical energy management is to achieve a positive mean energy balance in order to provide reliable power supply for safety-related consumers and ensure cranking capability. Both tasks have to be fulfilled with minimal impact to the driver's demands. A further development step offers the option of integrating the electrical energy management into the operation strategy of the vehicle, which gives the opportunity for fuel savings up to 4% as well as increased driving dynamics. Both improvements are achieved basically by shifting the electrical energy generation from vehicle acceleration to braking phases. Therefore, a robust well-tried electrical energy management is required which is able to determine the consumers' needs on one hand and to evaluate the state of charge and state of health of the electrical storage on the other hand.
Optimiertes Batteriemanagement mit dem Intelligenten Batteriesensor
Optimized battery management with the intelligent battery sensor
2006
17 Seiten, 12 Bilder, 5 Quellen
Conference paper
German
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