DE10332625A1 - Diagnosegerät für das elektrische System von Kraftfahrzeugen - Google Patents

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Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Diagnosegerät für das elektrische System eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, mit: einer ersten und einer zweiten elektrischen Verbindung, die dazu geeignet sind, mit einem elektrischen System eines Kraftfahrzeugs verbunden zu werden, das eine Batterie aufweist. Während des Fahrzeugbetriebs werden mit dem System in Beziehung stehende, digitale Abtastwerte erhalten. Die digitalen Abtastwerte werden in einem Speicher gespeichert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Speicherbatterien oder Akkumulatoren und elektrische Systeme von Kraftfahrzeugen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere das Prüfen von Speicherbatterien oder Akkumulatoren und von elektrischen Systemen von Kraftfahrzeugen.
  • Speicherbatterien werden in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, einschließlich Hybridfahrzeugen, verwendet, sowie in Elektrofahrzeugen. Die Speicherbatterien und elektrischen Systeme solcher Kraftfahrzeuge können vollständig ausfallen oder versagen oder mit der Zeit schlechter werden. Es ist außerdem wünschenswert, eine bevorstehende Störung bzw. einen bevorstehenden Ausfall zu identifizieren oder die Ursache einer vorhandenen Störung zu diagnostizieren. Außerdem können Störungen oder mit solchen Störungen in Beziehung stehende Symptome intermittierend auftreten und schwierig identifizierbar sein.
  • Typische Diagnose- und Fehlersuchverfahren, die mit Speicherbatterien und elektrischen Systemen von Fahrzeugen in Beziehung stehen, werden ausgeführt, während das Fahrzeug sich z.B. in einer Werkstatt, einer Prüfanlage oder anderweitig im Normalbetrieb befindet. Außerdem treten intermittierende Symptome während eines solchen Prüfvorgangs möglicherweise nicht auf.
  • Ein Diagnosegerät für ein elektrisches System eines Kraftfahrzeugs weist eine erste elektrische Verbindung auf, die dazu geeignet ist, mit einem ersten Anschluß einer Batterie eines Kraftfahrzeugs verbunden zu werden, und eine zweite elektrische Verbindung, die dazu geeignet ist, mit einer elektrischen Schaltung des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden. Die erste und die zweite elektrische Verbindung sind dazu geeignet, mit der Batterie und dem elektrischen System des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden. Eine digitale Abtastschaltung ist mit den Verbindungen verbunden und dazu geeignet, während des Fahrzeugbetriebs mehrere digitale Abtastwerte bereitzustellen, die mit dem elektrischen System und/oder der Speicherbatterie in Beziehung stehen. Ein Speicher ist dazu geeignet, mehrere digitale Abtastwerte zu speichern. Ebenso wird ein Verfahren in Verbindung mit Techniken zum anschließenden Analysieren der erfaßten Abtastwerte bereitgestellt.
    •
  • 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm zum Darstellen einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterieüberwachungseinrichtung in einem Fahrzeug;
  • 2 zeigt ein detaillierteres schematisches Diagramm zum Darstellen der Batterieüberwachungseinrichtung von 1;
  • 3 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm zum Darstellen von zwei Schritten eines Diagnosevorgangs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 4 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm zum Darstellen von Schritten einer Datenerfassung zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung;
  • 5 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm zum Darstellen eines Diagnosevorgangs bezüglich eines Anlassermotors des Fahrzeugs von 1;
  • 6 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm zum Darstellen von Schritten, die mit der Einstellung des Ladungsprofils zum Laden der Batterie des Fahrzeugs von 1 in Beziehung stehen;
  • 7 zeigt einen Graphen zum Darstellen des Spannungsreglerausgangssignals als Funktion des Ladezustands der Batterie von 1;
  • 8 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit einem Diagnosegerät, das vorübergehend mit dem elektrischen System des Fahrzeugs verbunden wird; und
  • 9 zeigt ein Diagramm zum Darstellen der Verbindung des Diagnosegeräts von 8 mit dem elektrischen System des Fahrzeugs.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen einer Batterie und/oder eines elektrischen Systems eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines Diagnosegeräts, das vorübergehend mit dem elektrischen System des Fahrzeugs verbunden wird. Während das Gerät mit dem Fahrzeug verbunden ist, kann das Fahrzeug gefahren werden, so daß Daten erfaßt werden können, während das Fahrzeug sich im Normalbetrieb befindet. Das Diagnosegerät wird nach der Prüfzeitdauer und während des Normalbetriebs vom Fahrzeug entfernt. Während des Prüfvorgangs durch das Diagnosegerät erfaßte Daten können dann betrachtet oder anderweitig analysiert werden, um Fehler bzw. Störungen oder Symptome von Fehlern oder Störungen im elektrischen System und/oder der Fahrzeugbatterie zu identifizieren.
  • 1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterieüberwachungseinrichtung 12. Das Fahrzeug 10 weist Lasten oder Verbraucher 14 auf, die schematisch als elektrischer Widerstand dargestellt sind. Eine Batterie 18 ist mit dem Fahrzeugverbraucher 14 und einem Wechselstromgenerator 20 verbunden. Der Wechselstromgenerator 20 ist mit einem Motor des Fahrzeugs 10 verbunden und wird dazu verwendet, die Batterie 18 aufzuladen und den Verbrauchern 14 während des Betriebs Leistung zuzuführen.
  • Im allgemeinen weisen Kraftfahrzeuge elektrische Systeme auf, die mit Leistung versorgt werden können, wenn der Motor des Fahrzeugs einen Generator bzw. eine Lichtmaschine oder einen Wechselstromgenerator antreibt. Wenn der Motor nicht läuft, wird jedoch normalerweise eine im Fahrzeug installierte Batterie zum Versorgen des Systems mit Leistung verwendet. Daher dient das Standard-Generatorsystem in einem Fahrzeug zwei Zwecken. Der Generator wird verwendet, um Fahrzeugverbrauchern, z.B. Lampen, Computern, Radios, Entfrostern und anderen elektrischen Geräten, Leistung zuzuführen. Außerdem wird der Generator verwendet, um die Batterie aufzuladen, so daß die Batterie zum Starten des Fahrzeugs verwendet werden kann und die Batterie die elektrischen Ge räte oder Verbraucher mit Leistung versorgen kann, wenn der Motor nicht läuft. Einige Fahrzeuge weisen keine Verbrennungsmotoren auf und werden ausschließlich durch elektrische Leistung betrieben.
  • Ein Standard-Generatorsystem besteht typischerweise aus einem über einen Riemen oder eine Welle mit dem Motor verbundenen Dreiphasen-AC-Wechselstromgenerator, Gleichrichterdioden und einem Spannungsregler. Diese Komponenten können separat angeordnet oder Teil einer integralen Einheit sein und werden typischerweise etwas ungenau als "Wechselstromgenerator" bezeichnet. Der Spannungsregler ist so konfiguriert, daß durch das Ladesystem unabhängig vom Strom, den das elektrische System zieht, eine konstante Spannung zugeführt wird. Die auf das Generatorsystem tatsächlich ausgeübte Last ist von der Anzahl der aktivierten Geräte und dem zum Aufladen der Batterie erforderlichen Strom abhängig. Typische Werte für die Spannungsreglerausgangsspannung liegen in Abhängigkeit vom Fahrzeughersteller und von den spezifischen chemischen Eigenschaften der Batterie zwischen 13,5 und 15,5 Volt. Außerdem kann die Spannung eines spezifischen Fahrzeugs auch bezüglich der Umgebungstemperatur korrigiert werden.
  • Diese herkömmliche Vorgehensweise weist mehrere Nachteile auf. Die Ausgangsspannung des Generators muß ausreichend hoch gewählt werden, um die Batterie unter allen Bedingungen und unabhängig vom Ladezustand der Batterie schnell aufzuladen. Elektrische Verbraucher des Fahrzeugs sind so konstruiert, daß sie mit 12,6 Volt betrieben werden, was der durch die Batterie bereitgestellten Spannung entspricht, wenn der Motor ausgeschaltet ist. Diese elektrischen Verbraucher müssen jedoch auch bei der höheren Spannung betreibbar sein, die bereitgestellt wird, wenn das Generatorsystem eingeschaltet ist. Diese höhere Spannung, die dem elektrischen System eingeprägt wird, verursacht in den Verbrauchern aufgrund des erhöhten Spannungspegels jedoch höhere I2R- (Widerstands-Verluste). Dadurch wird Energie verschwendet und veranlaßt, daß Komponenten sich erwärmen. Da durch nimmt die Lebensdauer der elektrischen Schaltung ab, werden höhere Betriebstemperaturen erhalten und wird Energie verschwendet, die schließlich von der zum Betreiben des Motors verwendeten primären Kraftstoffquelle bereitgestellt werden muß.
  • Die hohe Spannung über die Batterie ist erforderlich, wenn der Batterieladezustand niedrig ist, um die Batterie schnell aufzuladen. Wenn der Batterieladezustand jedoch innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt (der meistens bei normalen Fahrgeschwindigkeiten vorliegt), führt die hohe Spannung über die Batterie jedoch zu hohen I2R- (Widerstandserwärmungs-)Verlusten in der Batterie, wodurch Energie verschwendet wird, die Batterie sich erwärmt, wodurch die Batterie frühzeitig versagt, die Batterie ausgast, was ebenfalls zu einem frühzeitigen Versagen der Batterie führt, und elektrische Komponenten erwärmt werden, wodurch die Komponenten frühzeitig ausfallen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die in Verbindung mit herkömmlichen Batterieladeverfahren auftretenden, vorstehend erwähnten Probleme berücksichtigt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batterieladesystemcontroller bereitgestellt, der den Batteriezustand während des Ladevorgangs überwacht und das Ladesystem in Antwort auf den Batteriezustand steuert. Gemäß diesen allgemeinen Aspekten der vorliegenden Erfindung kann die spezifische Implementierung der Batterieüberwachungseinrichtung und der Ladesteuerung geeignet ausgewählt werden.
  • In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist die Batterieüberwachungseinrichtung 12 einen mit einem Spannungssensor 24, einem Stromsensor 26 und einer Zwangsfunktion (Forcing Function) 28 verbundenen Mikroprozessor 22 auf. Der Mikroprozessor 22 kann außerdem einen oder mehrere durch I/O 30 dargestellte Ein- und Ausgänge aufweisen, die dazu geeignet sind, mit einem externen Datenbus oder einem dem Fahrzeug 10 zugeordneten, internen Datenbus verbunden zu werden. Außerdem wird eine Benutzer-Ein-/Ausgabeschnittstelle (I/O) 32 zum Ermöglichen einer Wechselwirkung mit ei nem Bediener oder Fahrer eines Fahrzeugs bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform ist der Mikroprozessor 22 mit einem Wechselstromgenerator 20 verbunden, um dem Wechselstromgenerator 20 in Antwort auf Eingangssignale alleine oder in verschiedenen Funktionskombinationen ein Steuerungsausgangssignal 23 vom Stromsensor 26, vom Spannungssensor 24 und von der Zwangsfunktion 28 zuzuführen. In einer Ausführungsform ist das Steuerungsausgangssignal 23 dazu geeignet, den Wechselstromgenerator 20 so zu steuern, daß eine vom Wechselstromgenerator 20 ausgegebene Nennspannung 12,6 Volt beträgt, was typischerweise der nominellen Arbeits- oder Leerlaufspannung der Batterie 18 entspricht. Außerdem kann der Mikroprozessor 22 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 20 gemäß einer inversen Beziehung zum Ladezustand der Batterie 18 erhöhen. Hierbei kann die Konfiguration derart sein, daß der Wechselstromgenerator 20 die Batterie 18 nur bei Bedarf und soviel wie nötig auflädt. Durch dieses Ladeverfahren kann die Batterielebensdauer erhöht, eine niedrigere Komponententemperatur der Verbraucher 14 erreicht, die Lebensdauer der Verbraucher 14 erhöht und Kraftstoff eingespart werden. Durch diese Konfiguration wird ein Rückkopplungsmechanismus bereitgestellt, gemäß dem der Ladezustand der Batterie 18 zum Steuern des Ladevorgangs der Batterie 18 verwendet wird. Die Batterieüberwachungseinrichtung 12 kann in einem elektrischen System eines Fahrzeugs leicht installiert werden. Es muß ein einziger Nebenschluß-Stromsensor 26 in einem der primären Batteriekabel eingefügt und eine Steuerleitung bereitgestellt werden, um eine Steuerung des Wechselstromgenerators 20 zu ermöglichen. Die Steuerung kann erfolgen, indem einfach die einem Spannungsregler des Wechselstromgenerators 20 zugeführte Spannung geregelt wird, um den Ladevorgang der Batterie 18 zu steuern. Die Batterieüberwachungseinrichtung 12 kann eine separate, eigenständige und unabhängige Überwachungseinrichtung sein, die ohne Wechselwirkung mit anderen Komponenten des Fahrzeugs arbeitet, außer, in einigen Ausführungsformen, mit dem Wechselstromgenerator 20.
  • 1 zeigt außerdem eine durch Verbindungen 36A und 36B mit der Batterie 18 gebildete Kelvinverbindung (Kelvin Connection). Durch eine solche Kelvinverbindung werden zwei Verbindungen mit dem positiven und dem negativen Anschluß der Batterie 18 bereitgestellt. Dadurch kann eine der elektrischen Verbindungen an jeder Seite der Batterie große Strommengen übertragen, während das andere Paar von Verbindungen verwendet werden kann, um exakte Spannungsmeßwerte zu erhalten. Weil im wesentlichen kein Strom durch den Spannungssensor 24 fließt, wird nur ein geringer Spannungsabfall über die elektrische Verbindung zwischen dem Sensor 24 und der Batterie 18 erhalten, wodurch exaktere Spannungsmeßwerte erhalten werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Zwangsfunktion 28 physisch in der Nähe der Batterie 18 angeordnet oder direkt mit der Batterie 18 verbunden sein. In anderen Ausführungsformen ist die Zwangsfunktion irgendwo im elektrischen System des Fahrzeugs 10 angeordnet. Gemäß einem Aspekt weist die vorliegende Erfindung eine im Fahrzeug installierte Batterieüberwachungseinrichtung 12 auf, die über eine Kelvinverbindung mit der Batterie 18 verbunden ist und optional einen Stromsensor 26 aufweisen kann und in der Lage sein kann, den Batteriezustand zu überwachen, während der Motor des Fahrzeugs 12 in Betrieb ist, Verbraucher 14 eingeschaltet sind und/oder der Wechselstromgenerator 20 ein Ladespannungssignal ausgibt, um die Batterie 18 aufzuladen. In einer spezifischen Ausführungsform wird eine Kombination aus der Kelvinverbindung, die durch Verbindungen 36A und 36B gebildet wird, und einem separaten Stromsensor bereitgestellt, der mit dem elektrischen System des Fahrzeugs 10 in Serie geschaltet ist und die Überwachung des Zustands der Batterie 18 während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ermöglicht. Der Stromsensor 26 wird verwendet, um den durch die Batterie 18 fließenden Gesamtstrom IT zu überwachen.
  • Im Betrieb ist der Mikroprozessor 22 in der Lage, einen dynamischen Parameter der Batterie 18 zu messen. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet ein dynamischer Parameter einen beliebigen Parameter der Batterie 18, der als Funktion eines Signals mit einer Wechselstrom- oder Übergangskomponente gemessen wird. Beispiele dynamischer Parameter sind ein dynamischer Widerstand, eine dynamische Konduktanz, Admittanz, Impedanz oder Kombinationen davon. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann diese Messung entweder alleine oder in Kombination mit anderen Messungen oder Eingangssignalen, die durch den Mikroprozessor 22 empfangen werden, mit dem Zustand oder Status der Batterie 18 korreliert werden. Diese Korrelation kann durch Prüfen verschiedener Batterien und durch Verwendung einer Lookup-Tabelle oder einer Funktionsbeziehung, z.B. einer Kennlinienkurve, bereitgestellt werden. Die Beziehung kann außerdem basierend auf der Konstruktion, dem Typ, der Größe oder anderen Parametern der Batterie 18 festgelegt werden. Beispiele verschiedener Prüfverfahren sind in den folgenden Referenzen beschrieben, die hierin durch Verweis aufgenommen sind: US-Patent Nr. 3873911, erteilt am 25. März 1975 für Champlin mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTING DEVICE; US-Patent Nr. 3909708, erteilt am 30. September 1975 für Champlin mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTING DEVICE; US-Patent Nr. 4816768, erteilt am 28. März 1989 für Champlin mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTING DEVICE; US-Patent Nr. 4825170, erteilt am 25. April 1989 für Champlin mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTING DEVICE WITH AUTOMATIC VOLTAGE SCALING; US-Patent Nr. 4881038, erteilt am 14. November 1989 für Champlin mit dem Titel ELECTRIONIC- BATTERY TESTING DEVICE WITH AUTOMATIC VOLTAGE SCALING TO DETERMINE DYNAMIC CONDUCTANCE; US-Patent Nr. 4912416, erteilt am 27. März 1990 für Champlin mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTING DEVICE WITH STATE-OF-CHARGE COMPENSATION; US-Patent Nr. 5140269, erteilt am 18. August 1982 für Champlin mit dem Titel ELECTRONIC TESTER FOR ASSESSING BATTERY/CELL CAPACITY; US-Patent Nr. 5343380, erteilt am 30. August 1994 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR SUPPRESSING TIME VARYING SIGNALS IN BATTERIES UNDERGOING CHARGING OR DISCHARGING; US-Patent Nr. 5572136, erteilt am 5. November 1996 mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTER WITH AUTOMATIC COMPENSATION FOR LOW STATE-OF-CHARGE; US-Patent Nr. 5574355, erteilt am 12. November 1996 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR DETECTION AND CONTROL OF THERMAL RUNAWAY IN A BATTERY UNDER CHARGE; US-Patent Nr. 5585728, erteilt am 17. Dezember 1996 mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTER WITH AUTOMATIC COMPENSATION FOR LOW STATE-OF-CHARGE; US-Patent Nr. 5592093, erteilt am 7. Januar 1997 mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTING DEVICE LOOSE TERMINAL CONNECTION DETECTION VIA A COMPARISON CIRCUIT; US-Patent Nr. 5598098, erteilt am 28. Januar 1997 mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTER WITH VERY HIGH NOISE IMMUNITY; US-Patent Nr. 5757192, erteilt am 26. Mai 1998 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A BAD CELL IN A STORAGE BATTERY; US-Patent Nr. 5821756, erteilt am 13. Oktober 1998 mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTER WITH TAILORED COMPENSATION FOR LOW STATE-OF-CHARGE; US-Patent Nr. 5831435, erteilt am 3. November 1998 mit dem Titel BATTERY TESTER FOR JIS STANDARD; US-Patent Nr. 5914605, erteilt am 22. Juni 1999 mit dem Titel ELECTRONIC BATTERY TESTER; US-Patent Nr. 5945829, erteilt am 31. August 1999 mit dem Titel MIDPOINT BATTERY MONITORING; US-Patent Nr. 6002238, erteilt am 14. Dezember 1999 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING COMPLEX IMPEDANCE OF CELLS AND BATTERIES; US-Patent Nr. 6037777, erteilt am 14. März 2000 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING BATTERY PROPERTIES FROM COMPLEX IMPEDANCE/ADMITTANCE; und US-Patent Nr. 6051976, erteilt am 18. April 2000 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR AUDITING A BATTERY TEST.
  • In der in 1 dargestellten, spezifischen Ausführungsform ist die Zwangsfunktion eine Funktion, gemäß der der Batterie 18 ein Signal mit einer Wechselspannungs- oder Übergangskomponente zugeführt wird. Die Zwangsfunktion kann durch Zuschalten einer Last bereitgestellt werden, die eine gewünschte Zwangsfunktion bereitstellt, gemäß der Strom von der Batterie 18 gezogen wird, oder durch eine aktive Schaltung, durch die der Batterie 18 ein Strom zugeführt wird. Dadurch wird ein in 1 durch IF bezeichneter Strom erhalten. Der Gesamtstrom IT durch die Batterie ergibt sich sowohl durch den Zwangsfunktionsstrom IF als auch durch den durch die Verbraucher 14 fließenden Strom IL. Der Stromsensor 26 ist so angeordnet, daß er den Gesamtstrom IL erfaßt. Ein Beispiel eines dynamischen Batterieparameters, die dynamische Konduktanz (oder der reziproke Batteriewiderstand), kann durch
    Figure 00100001
    berechnet werden, wobei ⎕V die Änderung der durch den Spannungssensor 24 über die Batterie 18 gemessenen Spannung und ⎕IT die Änderung des durch den Stromsensor 26 gemessenen, durch die Batterie 18 fließenden Gesamtstroms bezeichnen. Gleichung 1 verwendet Strom- und Spannungsdifferenzen. In einer Ausführungsform werden die Änderung der Spannung und die Änderung des Stroms über eine Zeitdauer von 12,5 Sekunden in einem Intervall von 50 ms gemessen, um insgesamt 20 Meßwerte für ⎕V und ⎕IT pro Sekunde zu erhalten. Die Zwangsfunktion 28 wird bereitgestellt, um zu gewährleisten, daß der durch die Batterie 18 fließende Strom sich mit der Zeit ändert. Gemäß einer Ausführungsform können jedoch durch die Verbraucher 14 oder das Ausgangssignal des Wechselstromgenerators 20 verursachte Änderungen von IL alleine verwendet werden, so daß ⎕IT = ⎕IL ist und die Zwangsfunktion 28 nicht erforderlich ist.
  • In einer Ausführungsform wird durch den Spannungs- und den Stromsensor ein synchronisierter Betrieb innerhalb einer Mikrosekunde bereitgestellt, und die Sensoren sind im we sentlichen unempfindlich bezüglich durch Netzwerklaufzeitverzögerungen oder Signalleitungsinduktanz verursachten Meßfehlern. Außerdem kann der Mikroprozessor 22 eine Störung des Spannungsreglers und des Wechselstromgenerators 20 erfassen, wenn die Ausgangsspannung vorgegebene Schwellenwerte über- oder unterschreitet. Diese Information kann einer Bedienungsperson über eine Benutzerschnittstelle 32 z.B. durch eine Meldung mit dem Inhalt "Regler demnächst instand setzen" mitgeteilt werden.
  • Es wird ein Temperatursensor 37 bereitgestellt, der direkt mit einem der Anschlüsse der Batterie 18 verbunden werden kann, um die Batterietemperatur zu messen. Der Temperatursensor 37 kann zum Bestimmen des Batteriezustands verwendet werden, weil der Batteriezustand eine Funktion der Temperatur ist, und kann zum Abschätzen der Leistungsmenge verwendet werden, die erforderlich sein wird, um den Fahrzeugmotor zu starten. Es kann ein beliebiger Temperatursensortyp verwendet werden, z.B. ein Thermistor, ein Thermoelement, ein RTD-, ein Halbleiter- oder ein anderer Temperatursensor.
  • In einer Ausführungsform weist der Stromsensor 26 einen Nebenschlußwiderstand von 250 ⎕Ω auf, und der Strom durch den Nebenschluß wird durch Messen des Spannungsabfalls über den Nebenschluß gemessen. Es können auch andersartige Strommeßverfahren verwendet werden, z.B. Hall-Effekt-Sensoren oder eine Strommessung über einen Induktivitätssensor. Die Änderung der Spannung über die Batterie und die entsprechende Änderung des Stroms durch die Batterie werden unter Verwendung z.B. eines oder mehrerer A/D-Wandler abgetastet. Diese Information kann korreliert werden, um die Gesamtkapazität zu bestimmen, z.B. die Gesamt-CCA- (Cold Cranking Amp) Kapazität der Batterie.
  • Während des Meßzyklus können Fahrzeugverbraucher 14 aktiviert werden, wodurch veranlaßt wird, daß in den Messungen unerwartet Rauschen auftritt. Ein Verfahren, das dazu geeignet sein könnte, das Rauschen zu reduzieren, besteht darin, jene Abtastwerte auszusondern, die außerhalb eines vorgegebenen oder einstellbaren Fensters oder außerhalb des dynamischen Bereichs des A/D-Wandlers liegen. Es hat sich jedoch völlig unerwartet gezeigt, daß die Meßgenauigkeit erhöht werden kann, indem der dynamische Bereich der A/D-Wandler auf Kosten der Genauigkeit der vom Wandler erhaltenen Abtastwerte vergrößert wird. Durch Mittelwertbildung aller Abtastwerte, auch jener Abtastwerte, die bezüglich anderen Abtastwerten statistisch groß oder klein sind, können erfindungsgemäß genaue Spannungs- und Strommeßwerte auch in einer verrauschten Umgebung bereitgestellt werden. Durch Mittelwertbildung von Abtastwerten und Bereitstellen eines ausreichenden dynamischen Bereichs für die A/D-Wandler werden keine Abtastwerte ausgesondert, und Meßfehler werden tendenziell bezüglich anderen Fehlern kompensiert.
  • Im allgemeinen verwendet die vorliegende Erfindung die direkte Beziehung zwischen der dynamischen Konduktanz der Batterie und dem Zustand der Batterie. Wenn beispielsweise eine Batterie mehr als 15% unter ihre Nennkapazität abfällt, kann der Mikroprozessor 22 ein Ausgangssignal bereitstellen, das anzeigt, daß die Batterie 18 ausgetauscht werden sollte. Außerdem kann die Konduktanz verwendet werden, um den Ladungspegel der Batterie zu bestimmen. Eine derartige Messung kann verbessert werden, um die Genauigkeit zu verbessern, indem der in die Batterie 18 oder aus der Batterie 18 fließende Strom unter Verwendung des Stromsensors 26 überwacht wird. Die Spannung über die Batterie 18 kann außerdem verwendet werden, um die bei der Bestimmung des Ladungspegels verwendete Ladung zu bestimmen. Im allgemeinen kann der Ladezustand als Funktion eines der folgenden Parameter oder verschiedener Kombinationen der folgenden Parameter bestimmt werde, nämlich des Batteriealterungsgrades, der Temperatur, des Ladungsgleichgewichts (der in die Batterie und aus der Batterie fließenden Ladung), des Ladungswirkungsgrads, und von Anfangsbedingungen, z.B. der Batteriekonstruktion, -herstellung, Plattenkonfiguration oder anderen Zuständen der Batterie. Die Funktionsbeziehung kann durch Chrakterisieren mehrerer Batterien oder unter Verwendung von KI-(künstliche Intelligenz) Techniken, z.B. neuronaler Netzwerke, bestimmt werden.
  • 2 zeigt ein detaillierteres schematisches Diagramm der Batterieüberwachungseinrichtung 12. 2 zeigt den Mikroprozessor 22, der einen Speicher 40 aufweist. 2 zeigt eine Ein-/Ausgabeschnittstelle (I/O) 32, die in spezifischen Beispielen eine Kommunikationsverbindung gemäß verschiedenen Standards sein kann, z.B. J1850, J1708, J1939, usw. Der Speicher 40 ist als interner Speicher dargestellt. Es kann jedoch auch ein externer Speicher oder ein optionaler externer Speicher 42 bereitgestellt werden. Im allgemeinen wird der Speicher zum Speichern von Programmfunktionen, Nennwerten, Variablen, usw. bereitgestellt. Der Mikroprozessor 22 kann ein Mikrocontroller oder eine beliebige digitale Schaltung sein und ist nicht spezifisch auf einen Mikroprozessor beschränkt. 2 zeigt die Zwangsfunktion 28 detaillierter, wobei die Zwangsfunktion einen Widerstand R1 44 und einen durch den Mikroprozessor 22 gesteuerten Schalter S1 46 aufweist. Der Schalter 46 kann beispielsweise ein Feldeffekttransistor sein. Der Spannungssensor 24 weist in der Darstellung einen Differenzverstärker 47 auf, der über einen DC-Sperrkondensator C1 48 mit der Batterie 18 verbunden ist. Der Nebenschluß 26 ist als Widerstand R2 50 und als ein Differenzverstärker 52 dargestellt. Schalter S2 54 und S3 56 sind so angeordnet, daß die Verstärker 52 bzw. 47 über eine Abtaststeuerungsleitung mit dem Mikroprozessor 22 verbunden und aktiviert werden, um dem Mikroprozessor 22 Abtastdaten zuzuführen. Ein A/D-Wandler kann ein integraler Teil des Mikroprozessors 22 oder eine separate Komponente zum Digitalisieren der Ausgangssignale der Verstärker 47 und 52 sein. Die Kondensatoren C2 und C3 bilden Abtast-Halte-Schaltungen.
  • Die Zwangsfunktion 28 kann durch einen Widerstand gebildet werden, wie in 2 dargestellt, oder durch eine Stromsenke oder durch einen vorhandenen Verbraucher des Fahrzeugs. Der Schalter S1 46 kann ein FET oder ein bipolarer Transistor oder ein mechanischer oder vorhandener Schalter im Kraftfahrzeug sein. Obwohl der Nebenschluß 26 durch einen Nebenschlußwiderstand dargestellt ist, können auch andersartige Stromsensoren verwendet werden, z.B. Hall-Effekt-Sensoren oder auf Kabel- oder Leitungswiderständen basierende Sensoren. An Stelle des Kondensators C1 48 können auch andersartige DC-Sperrtechniken verwendet werden, z.B. ein DC-gekoppelter Verstärker.
  • 3 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm 100 zum Darstellen von durch den Mirkroprozessor 28 erfindungsgemäß ausgeführten Diagnoseschritten. In Blöcken 102 und 104 wird (werden) der (die) dynamische(n) Parameter für die Batterie 18 erhalten, und in einem Datenblock 104 werden Daten erfaßt. Der in Block 104 erfaßte Datentyp kann ein beliebiger Datentyp sein, der zum Bestimmen des Batteriezustands verwendet wird. Beispielsweise können die Daten Werte sein, die für ⎕V und ⎕IT verwendet werden, mit dem Batterietyp in Beziehung stehende Information, usw. Diese Information kann im Speicher 40 gespeichert und anschließend durch den Mikroprozessor 22 abgerufen werden. Die Daten können über eine beliebige Zeitdauer und während des Betriebs eines beliebigen Motor- oder Batterietyps erfaßt werden. In Block 106 führt der Mikroprozessor 22 Diagnosen basierend auf den im Speicher 40 gespeicherten Daten aus. Wenn eine Batteriestörung oder eine bevorstehende Störung bzw. ein bevorstehendes Versagen erfaßt wird, kann in Block 108 während der Fahrt des Fahrzeugs 10 eine Meldung z.B. mit dem Inhalt "Batterie demnächst instand setzen" bereitgestellt werden.
  • Verschiedene Aspekte der Erfindung beinhalten die durch den Block 106 ausgeführten, spezifischen Diagnosen. Die Diagnosen können einfache Diagnosen sein, z.B. eine einfache "If-Then"-Regel, gemäß der die erfaßten Daten mit verschiedenen Schwellenwerten verglichen werden, um das Diagnoseausgangssignal bereitzustellen. Für diesen Vergleich können Absolutwerte der Daten verwendet werden, oder es können verschiedene statistische Operationen bezüglich der Daten zur Verwendung in der Vergleichsoperation ausgeführt werden. Beispielsweise können Mittelwerte oder Standardabweichungen der Daten mit einem Schwellenwert verglichen werden. Die Schwellenwerte können durch Testen des Fahrzeugs bestimmt und während der Herstellung in den Speicher 40 eingegeben werden. Vorzugsweise werden, wenn die Batterie 18 ausgetauscht wird, die Schwellenwerte entsprechend aktualisiert.
  • In weiterentwickelten Ausführungsformen des Diagnoseblocks 106 kann der Mikroprozessor 22 Diagnosen unter Verwendung von Fuzzy-Logik, neuronalen Netzwerken oder KI-(künstliche Intelligenz) Techniken ausführen. Es können vorteilhaft neuronale Netzwerke verwendet werden, weil hierbei die Batterie, der Wechselstromgenerator und die Fahrzeugverbraucher nicht modelliert werden müssen. Statt dessen sind neuronale Netzwerke in der Lage, zu lernen, welche Werte die in Schritt 104 erfaßten "normalen" Daten haben sollten, und können eine Anzeige bereitstellen, wenn ein Muster der Daten aus dem normalen Betriebsbereich herausdriftet.
  • Außerdem können neuronale Netzwerke "trainiert" werden, um potenzielle Fehlerquellen zu erkennen, und bestimmen eine voraussichtliche Zeitdauer bis zum vollständigen Versagen des Systems. Diese Diagnosetechniken können so ausgewählt und implementiert werden, daß die Bedienungsperson vor einer bevorstehenden Störung gewarnt wird, bevor die Batterie 18 oder der Wechselstromgenerator 20 vollständig versagt.
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm 130 zum Darstellen beispielhafter erfindungsgemäßer Schritte bezüglich der Datenerfassung und der Berechnung eines dynamischen Parameters. Natürlich werden Fachleute bezüglich allen hierin dargestellten Ablaufdiagrammen erkennen, daß die spezifischen Funktionen der Blöcke und die Reihenfolge, in der die Blöcke ausgeführt werden, leicht geändert und umgeordnet werden können und die Erfindung nicht auf die hierin dargestellten, spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist.
  • Im Blockdiagramm 130 erhält der Mikroprozessor 22 in Block 132 einen Anfangsspannungswert V1 über die Batterie 18 unter Verwendung des Spannungssensors 24 und einen Anfangsstrom IT1 durch die Batterie 18 unter Verwendung des Stromsensors 26. Dann wird die Zwangsfunktion 28 in Schritt 133 auf die Batterie 18 angewendet. In Block 134 erhält der Mikroprozessor 22 Werte V2 und IT 2 mit der angewendeten Zwangsfunktion, und in Schritt 136 wird die Zwangsfunktion deaktiviert. In Schritt 138 werden Werte für ⎕V und ⎕IT berechnet. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Zwangsfunktion für eine Zeitdauer von 100 ⎕s 20-mal pro Sekunde angewendet. In Block 140 werden N Werte erhalten. In einem Beispiel beträgt N = 256. In Block 142 wird der Mittelwert für ⎕V und IT2 für die N Abtastwerte berechnet, und in Schritt 144 wird ein dynamischer Parameter für die Batterie 18 bestimmt. Dieser dynamische Parameter kann in Block 146 mit einem Zustand der Batterie korreliert und auf der Benutzer-Ein-/Ausgabeschnittstelle (I/O) 32 dargestellt, über den Ein-/Ausgang 30 ausgegeben oder verwendet werden, um den Wechselstromgenerator 20 über die Wechselstromgeneratorsteuerung 23 zu steuern.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung führt die Batterieüberwachungseinrichtung eine Ladezustandsmessung in Echtzeit und unabhängig von der Batteriepolarisation aus und führt eine automatische Korrektur bezüglich des Alterungsrades der Batterie und der Batterietemperatur aus. Im allgemeinen kann der Alterungsgrad der Batterie als Funktion der Batteriekonduktanz und der Leerlauf- oder Arbeitsspannung über die Batterie 18 bestimmt werden. Beispielsweise kann der Alterungsgrad (SOH) bestimmt werden durch: SOH = k1(G/RATING)*f(VOC)-k2 (Gl. 2) wobei k1 und k2 mit dem Batterietyp in Beziehung stehende Konstanten, G die gemessene Konduktanz der Batterie, RATING einen Nennwert der Batterie und f(VOC) eine Beziehung zwischen dem Ladezustand und der Leerlauf- oder Arbeitsspannung der Batterie bezeichnen, wie in den vorstehenden Patenten von Champlin und Midtronics, Inc. dargestellt ist. Der Alterungsgrad wird im Bereich zwischen 0 und 100% liegen. Unter Verwendung des durch Gleichung 2 bestimmten Alterungsgrades kann der Ladezustand (von 0 bis 100) gemäß Gleichung 3 bestimmt werden:
    Figure 00170001
    wobei t1 den Zeitpunkt, an dem der Ladezustand bekannt ist (d.h. z.B. bezüglich der Überladungszeitdauer), t2 die aktuelle Zeit, i den in die Batterie oder aus der Batterie fließenden Strom (A) zum Zeitpunkt t, T die Batterietemperatur, e(T) den Ladungsaufnahmegrad bei der Temperatur T und e(i) den Ladungsaufnahmegrad beim Strom i bezeichnen. Natürlich stellen die Gleichungen 2 und 3 einfache Beispiele von Alterungsgrad- und Ladezustandsmessungen dar, und erfindungsgemäß können andere Techniken verwendet werden.
  • Unter Verwendung des Ladezustands und des Alterungsgrades der Batterie kann die Batterieüberwachungseinrichtung 12 die Anlaß- oder Startleistungsfähigkeit für einen Anlassermotor des Fahrzeugs 10 bestimmen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 22 durch Vergleichen der durch den Stromsensor 20 gemessenen Strommenge, die zuvor zum Starten des Motors des Fahrzeugs 10 für eine bestimmte Temperatur erforderlich gewesen ist, bestimmen, ob der aktuelle Ladezustand der Batterie für einen aktuellen Alterungsgrad bei der aktuellen Temperatur ausreichen wird, um genügend Strom zum Starten des Motors bereitzustellen. Das Leistungsvermögen und jegliche Qualitätsabnahme des Anlassermotors können ebenfalls durch den Mikroprozessor 22 berücksichtigt werden. Wenn beispielsweise die zum Starten des Motors erforderliche Strommenge mit der Zeit zugenommen hat, kann der Mikroprozessor 22 eine Extrapolation vornehmen und vorausbestimmen, welche Strommenge zukünftig zum Anlassen des Motors erforderlich sein wird. 5 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm 200, das durch den Mikroprozessor 22 bei der Diagnose der Anlaßleistungsfähigkeit der Batterie 18 ausgeführt wird. In Block 202 bestimmt der Mikroprozessor 22 die Anlaßleistungsfähigkeit der Batterie 18. Beispielsweise kann die Anlaßleistungsfähigkeit durch Schätzen oder Messen der Strommenge erhalten werden, die die Batterie 18 über eine kurze Zeitdauer bereitstellen kann. In Block 204 schätzt der Mikroprozessor 22 den Anlaß-Leistungsbedarf des Anlassermotors des Motors des Fahrzeugs 10 ab. Beispielsweise können die vorangehenden Werte des Anlaß-Leistungbedarfs des Anlassermortors vom Speicher 40 abgerufen werden, und es kann gegebenenfalls ein Trend verwendet werden, um vorauszubestimmen, welcher Anlaß-Leistungsbedarf zum Anlassen des Motors erfüllt werden muß. Für diese Bestimmung können auch andere Eingangswerte verwendet werden, z.B. die aktuelle Temperatur. In Block 206 wird ein Anlasserdiagnoseausgangssignal bereitgestellt. Wenn es beispielsweise für die Batterie schwierig ist, den Anlassermotor für eine zum Anlassen des Fahrzeugmotors ausreichende Zeitdauer zu betätigen, können Fahrzeugverbraucher 14 durch den Mikroprozessor 22 über den Ein-/Ausgang 30 selektiv ausgeschaltet werden. Außerdem kann über die Benutzer-Ein-/Ausgabeschnittstelle (I/O) 32 eine Warnung über ein bevorstehendes Problem angezeigt werden, bevor es tatsächlich auftritt, z.B. eine Meldung darüber, daß die Batterie 18 ausgetauscht werden sollte.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Mikroprozessor 22 die Leistung des Motors und/oder der Verbraucher 14 basierend auf einer Anzahl verschiedener Parameter anpassen oder ändern, um einen optimalen Ladevorgang der Batterie 18 zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 22 über den Ein-/Ausgang 30 mit einem Datenbus eines Mikroprozessors des Fahrzeugs 10 verbunden werden, um den Motorbetrieb zu steuern. Alternativ kann der Mikroprozessor 22 der gleiche Mikroprozessor sein, der zum Steuern des Fahrzeugbetriebs verwendet wird. Der Mikroprozessor 22 kann basierend auf erwarteten Fahrmustern eines Fahrers die Leerlaufdrehzahl des Motors, Schaltpunkte des Getriebes und die durch einige der Verbraucher 14 auf das elektrische System ausgeübte Belastung einstellen, um die Batterieladege schwindigkeit zu erhöhen oder zu vermindern. Wenn der Mikroprozessor 22 beispielsweise bestimmt hat, daß das Fahrzeug normalerweise nur für eine kurze Zeitdauer betrieben wird, kann der Mikroprozessor 22 die Leerlaufdrehzahl des Motors erhöhen und versuchen, die auf die Batterie 18 ausgeübten Belastungen zu reduzieren, um die Ladegeschwindigkeit der Batterie 18 zu erhöhen. Außerdem kann der Mikroprozessor 22 die Schaltpunkte des Getriebes ändern, um zu veranlassen, daß der Motor bei einer höheren (oder niedrigeren) Drehzahl als normal betrieben wird. Die Vorausbestimmung des Motorbetriebs kann auch auf der Tageszeit und dem Wochentag basieren, so daß wiederholte Fahrmuster berücksichtigt werden können, z.B. Pendlerfahrten zur Arbeit. Außerdem kann der Mikroprozessor 22 in Fahrzeugen, in denen der Fahrer des Fahrzeugs erkannt werden kann, z.B. durch den Sitzpositionsspeicher in einem elektrisch verstellbaren Sitz des Fahrzeugs, das Lademuster basierend auf den Fahreigenschaften eines spezifischen Fahrers ändern.
  • 6 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ablaufdiagramms 250 zum Darstellen von durch den Mikroprozessor 22 ausgeführten Schritten zum Einstellen der Motordrehzahl oder von Verbrauchern zum Steuern des Ladevorgangs der Batterie 18. In Block 252 bestimmt der Mikroprozessor 22 die Ladung, die erforderlich ist, um die Batterie 18 vollständig aufzuladen, wobei diese Bestimmung auf einer Messung des aktuellen Ladungspegels der Batterie und einer Bestimmung der maximalen durch die Batterie speicherbaren Ladungsmenge z.B. als Funktion des Alterungsgrads der Batterie 18 basieren kann. In Block 254 bestimmt der Mikroprozessor 22 das erwartete Fahrmuster für den nächsten Motorbetrieb voraus. In Block 256 stellt der Mikroprozessor 22 den Motorbetrieb und/oder die Fahrzeugverbraucher 14 ein, um den Ladevorgang der Batterie 18 basierend auf der in Schritt 252 bestimmten erforderlichen Ladung und dem in Schritt 254 vorausbestimmten Fahrmuster zu optimieren. Während des Motorbetriebs überwacht der Mikroprozessor 22 den Ladezustand der Batterie in Block 258 kontinuierlich und stellt den Ladevorgang in Block 260 entsprechend ein. Nachdem die Batterie 18 vollständig aufgeladen ist, kann der Mikroprozessor 22 die Ladegeschwindigkeit oder -rate geeignet reduzieren.
  • Wenn der Fahrtzyklus unzureichend oder tendenziell unzureichend ist, um die Batterie 18 aufzuladen, kann der Mikroprozessor 22 über die Benutzer-Ein-/Ausgabeschnittstelle 32 ein Ausgangssignal bereitstellen, um anzuzeigen, daß das Fahrzeug für eine längere Zeitdauer gefahren werden muß oder ein anderes Ladeverfahren verwendet werden muß, um die Batterie 18 aufzuladen. Es kann auch eine Anzeige bezüglich einer Voraussage bereitgestellt werden, die darstellt, wie oft solche Fahrtzyklen weiterhin durch die Batterie 18 unterstützt werden, bevor sie eine unzureichende Restladung zum Starten oder Anlassen des Fahrzeugs aufweisen wird.
  • Wie vorstehend diskutiert wurde, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 20 basierend auf der Bestimmung des Ladezustands und/oder des Alterungsgrads eingestellt. 7 zeigt einen Graphen zum Darstellen der Reglerausgangsspannung des Wechselstromgenerators 20 als Funktion des Ladezustands der Batterie 18. Wie in 7 dargestellt ist, reduziert der Mikroprozessor 22 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 20, wenn der Ladezustand der Batterie 18 auf eine Ladung von 100% ansteigt. Das spezifische Profil kann für eine spezifische Batterie-, Wechselstromgenerator- und/oder Motorkonfiguration oder gemäß den Fahreigenschaften einer Bedienungsperson eingestellt werden. Durch ein derartiges System kann ein Überladen der Batterie 10 und die Erzeugung übermäßiger Wärme wesentlich reduziert oder elimi niert werden. Außerdem kann ein derartiges Verfahren verwendet werden, um ein Unterladen der Batterie 10 zu reduzieren oder zu eliminieren. Außerdem wird durch Einstellen der Spannung basierend auf dem Ladezustand, die Lebensdauer der Batterie 18 und von Systemkomponenten erhöht. Beispielsweise werden Fahrzeugverbraucher 14 für eine verminderte Zeitdauer Überspannungen ausgesetzt. Dadurch können die verschiedenartigen Systemkomponenten für bestimmte Ladeanforderungen oder Spannungspegel optimiert werden. Im allgemeinen kann die Ausgangspannung des Wechselstromgenerators 20 reduziert werden, und die für ein spezifisches Fahrzeug erforderliche Batteriekapazität kann reduziert werden, weil die Batterieladung effizienter aufrechterhalten wird. Dadurch kann das Gesamtgewicht des Fahrzeugs reduziert und die zurücklegbare Kilometerzahl des Fahrzeugs erhöht werden. Außerdem werden IR- (Strom-Widerstand) Verluste im elektrischen System und ein Überladen reduziert, wodurch die auf den Fahrzeugmotor ausgeübte Belastung reduziert und der Wirkungsgrad des Fahrzeugs verbessert wird. Im allgemeinen wird dieses Verfahren die Fahrzeugzuverlässigkeit erhöhen, indem durch übermäßige IR-Verluste erzeugte Wärme reduziert, die Batterielebensdauer erhöht, eine frühzeitige Erfassung eines bevorstehenden Versagens der Batterie ermöglicht und ein geeigneter Fahrzeugbetrieb gewährleistet werden, auch wenn After-Market-Batterien als Ersatz für die Originalbatterie verwendet werden.
  • Wenn ein solches System bei der ursprünglichen Fertigung des Fahrzeugs implementiert wird, ermöglicht die Überwachungseinrichtung 12 ein Batteriemanagement über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs. Dieses kann sich sowohl über die Zeitdauer der Montage und Auslieferung als auch über die gesamte Dauer des tatsächlichen Fahrzeugbetriebs erstrecken. Außerdem weist ein Aspekt eine Speicherbatterie 18 auf, wobei Nennwertinformation in einer Computerspeichervorrichtung, z.B. in einem Digitalspeicher, in einem Gehäuse der Batterie gespeichert ist. Diese Daten können über den Ein-/Ausgang 30 an die Überwachungseinrichtung 12 übertragen werden. Gemäß einem Aspekt werden die elektrischen Verbindungen zur Batterie auch als Datenübertragungsbus verwendet, so daß die Überwachungseinrichtung 12 mit der Speichervorrichtung in der Batterie 18 kommunizieren kann. Die Speichervorrichtung kann auch verwendet werden, um die Geschichte der Batterie 18 zu speichern, z.B. ihre Lade- und Gebrauchsgeschichte.
  • Die Batterieüberwachungseinrichtung 12 kann den Betrieb des Wechselstromgenerators 20 überwachen und diagnostizieren. Beispielsweise stellt ein typischer Wechselstromgenerator eine Mehrphasen-Ausgangsspannung bereit. Durch Überwachen der gesammelten und im Speicher 40 gespeicherten Datenpunkte kann der Mikroprozessor 22 den Verlust einer oder mehrerer Phasen in der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators erfassen. Ähnlicherweise kann durch den Mikroprozessor 22 ein Versagen einer Gleichrichterdiode im Wechselstromgenerator 20 durch Erfassen eines asymmetrischen Welligkeitsmusters erfaßt werden. Der Mikroprozessor 22 kann über die Ein-/Ausgabeschnittstelle 32 eine Information mit dem Inhalt "Wechselstromgenerator demnächst instand setzen" bereitstellen. Diese Information kann dem Fahrzeugmikroprozessor über den Ein-/Ausgang 30 zugeführt werden.
  • Der Ein-/Ausgang 30 ist in schematischer Form dargestellt und kann ein beliebiger Eingangs- oder Ausgangstyp sein und stellt in einigen Ausführungsformen mehrere Eingänge und Ausgänge dar. Verschiedene Beispiele von Eingängen und Ausgängen sind eine Verbindung zu einem Datenbus des Fahrzeugs, eine Verbindung zu einem Datenbus, der dazu geeignet ist, mit einem Diagnosegerät verbunden zu werden, z.B. mit einem in einer Werkstatt bereitgestellten Diagnosegerät, eine Verbindung zu einem entfernten Fahrzeugüberwachungssystem, z.B. zu einem System, das in der Lage ist, über eine Mobiltelefonverbindung des Fahrzeugs verbunden zu werden. In einer solchen Ausführungsform ist das Fahrzeug in der Lage, Information aufzuzeichnen und einem entfernten Dienst mitzuteilen, z.B. einem Notfalldienst bzw. einem Pannendienst, oder einem Dienst, der bereitgestellt wird, um den Betrieb des Fahrzeugs zu überwachen, wobei basierend auf der Information auch darauf hingewiesen werden kann, daß eine Wartung erforderlich ist. Es können verschiedenartige Ein- und Ausgangstypen durch direkte Verbindungen oder durch nicht-physische Verbindungen bereitgestellt werden, z.B. durch HF- oder Infrarot-Übertragungstechniken. Das spezifische Format der Daten und des Standards, die für die Ein- und Ausgänge verwendet werden, können gemäß firmeneigenen oder gemäß Industrienormen ausgewählt werden. Der Mikroprozessor 22 kann auch in der Lage sein, weitere Informationsgabe- und Steuerfunktionen unter Verwendung genormter Schnittstellen bereitzustellen, die beispielsweise durch HTML, XML oder verschiedene bekannte oder vorgeschlagene Alternativen verfügbar sind. In einer solchen Ausführungsform kann durch den Mikroprozessor 22 gesammelte Information durch eine durch einen Browser bereitgestellte "Web Page"-Schnittstelle betrachtet werden. Eine solche Ausführungsform ist vorteilhaft, weil sie eine Benutzer-Ein-/Ausgabeschnittstelle, z.B. die Benutzer-Ein-/Ausgabeschnittstelle 32, in einer genormten Form bereitstellen kann, so daß sie durch viele verschienartige genormte Geräte betrachtet oder gesteuert werden kann. In einer solchen Ausführungsform kann Information an einen entfernten Ort übertragen werden, oder die Überwachungseinrichtung 12 kann von einem entfernten Ort gesteuert werden. Außerdem kann, wenn das Fahrzeug 10 eine in Verbindung mit einem Browser verwendbare Schnittstelle aufweist, die in Fahrzeugen allgemein bereitgestellt werden kann, der Mikroprozessor 22 durch den Browser des Fahrzeugs gesteuert werden und über den Browser kommunizieren. Gemäß einem Aspekt weist die Fahrzeugüberwachungseinrichtung eine IP- (Internet-Protokoll) Adresse auf, so daß sie in der Lage ist, gemäß dem Internet-Protokoll zu kommunizieren. Wenn die Batterieüberwachungseinrichtung 12 beispielsweise mit einer Mobiltelefonverbindung des Fahrzeugs verbunden ist, ist sie in der Lage, von einem mit dem Internet verbundenen, entfernten Ort überwacht und gesteuert zu werden. Durch eine solche Schnittstelle wird jedoch, wie vorstehend erwähnt, auch eine einfache Technik zum Verbinden der Überwachungseinrichtung 12 mit einem lokalen Computer im Fahrzeug und zum Darstellen von Information von der Überwachungseinrichtung 12 zur Verwendung oder zur Steuerung durch eine Bedienungsperson bereitgestellt.
  • Durch die Verwendung der durch den Mikroprozessor 22 gesammelten und im Speicher 40 gespeicherten Daten ist der Mikroprozessor 22 auch in der Lage, ein bevorstehendes Versagen des Anlassermotors des Fahrzeugs zu erfassen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 22 durch Überwachen des Spannungsabfalls über das System während des Anlaßvorgangs die mittlere Zeitdauer zum Anlassen des Motors und die während des Anlaßvorgangs erforderlichen mittleren und Spitzenströme bestimmen. Änderungen dieser oder anderer Meßwerte können eine Verschlechterung des Zustands des Anlassermotors anzeigen. Nachdem ein bevorstehendes Versagen erfaßt wurde, kann über die Benutzerschnittstelle 32 eine Meldung mit dem Inhalt "Anlassermotor demnächst instand setzen" bereitgestellt werden.
  • Der Mikroprozessor 22 kann eine Anzeige bereitstellen, die darstellt, daß die Batterie 18 eine unzureichende Kapa zität oder ein unter der Norm liegendes Leistungsvermögen besitzt, und eine Bedienungsperson dementsprechend warnen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 22 beim Einschalten, z.B. nach einem Wechsel der Batterie 18, die Kapazität der Batterie 18 messen und der Bedienungsperson anzeigen, ob die Kapazität kleiner ist als ein Schwellenwert, der durch den Fahrzeughersteller festgelegt wird und im Speicher des Fahrzeugcomputersystems gespeichert ist.
  • Der Mikroprozessor 22 kann in Antwort auf verschiedene Tests und gesammelte Daten einen Prüfcode (oder Gewährleistungscode) erzeugen. Solche Codes sind im US-Patent Nr. 6051976, erteilt am 18. April 2000, mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR AUDITING A BATTERY TEST, übertragen an den Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung, beschrieben, und dieses Patent wird hierin durch Verweis aufgenommen. In einer solchen Ausführungsform codiert der Mikroprozessor 22 während seines Betriebs gesammelte oder erhaltene Daten. Beispielsweise können mit einem Batterietest in Beziehung stehende Rohdaten und/oder das Endergebnis des Batterietests erhalten und anschließend durch den Mikroprozessor 22 codiert werden. Der Codiervorgang kann ein einfacher Umsetzungs- oder Umwandlungsschlüssel sein, in dem die Positionen und Werte verschiedenartiger Informationsbytes umgeordnet sind. Ein solcher Code kann so konstruiert sein, daß eine Fälschung von Daten verhindert wird, die auftreten kann, wenn skrupellose Personen versuchen, bei einem Hersteller einen gefälschten Garantieanspruch für eine fehlerhafte Komponente zu beantragen. Dieses Codierverfahren ermöglicht es dem Hersteller, Information zu verifizieren, wenn eine Garantie beantragt wird. Außerdem kann die Information verwendet werden, um einen Bedienungsfehler zu ermitteln und die Identifizierung und Isolierung von Komponentenfehlern zu un terstützen, um die Komponenten umzukonstruieren oder zu verbessern und solche Fehler zu reduzieren.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist der Mikroprozessor 22 in der Lage, die vom Spannungssensor 24 und vom Stromsensor 26 erhaltenen Meßwerte automatisch zu kalibrieren. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann der Mikroprozessor 22 automatische oder periodische Kalibrierungen ausführen, um die Genauigkeit über die Lebensdauer des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Eine automatische Kalibrierung kann durch selektives Einschalten kalibrierter Elemente mit bekannten Temperatur- und Zeit-Driftcharakteristiken und unter Verwendung der gemessenen Daten zum Korrigieren von Instrumentenverstärkungen und -Offsets bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine bekannte Widerstands- oder eine Spannungsquelle selektiv mit Verstärkern 47 oder 52 verbunden werden. Alle Offsetwerte von diesen bekannten Werten können im Speicher 40 gespeichert und durch den Mikroprozessor 22 zum Korrigieren von Fehlern in Meßwerten verwendet werden.
  • Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erzeugen jegliche Polarisationen der Batterie 18, z.B. Polarisationen, die bei Lade- oder Startvorgängen erhalten werden können, keine Fehler in den durch den Mikroprozessor 22 ausgeführten Messungen. Insbesondere werden alle diese Fehler unter Verwendung eines in Echtzeit ausgeführten Ladungsalgorithmus eliminiert, der von der Echtzeit-Batterieanschlußspannung unabhängig ist.
  • Wenn der Motor des Fahrzeugs 10 nicht in Betrieb ist, kann der Mikroprozessor 22 in einen Ruhe- oder Schlafmodus eintreten, um den gezogenen Strom und die entsprechende Entladung der Batterie 18 zu reduzieren. Gegebenenfalls kann der Mikroprozessor 22 periodisch "aufwachen", um Tests auszuführen oder einige Aspekte des elektrischen Systems des Fahrzeugs 10 zu überwachen.
  • Eine lockere oder korrodierte Verbindung zur Batterie 18 kann durch den Mikroprozessor 22 erfaßt werden, indem eine plötzliche Erhöhung des Widerstands über die Batterie 18 erfaßt wird. Ein Fehler kann über die Benutzerschnittstelle 32 angezeigt werden, um die Bedienungsperson vor dem verschlechterten Verbindungszustand zu warnen.
  • Der Mikroprozessor 22 kann außerdem Diagnosen bezüglich des elektrischen Systems des Fahrzeugs 12 ausführen, wenn der Motor nicht in Betrieb ist. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 22 den durch Verbraucher 14 gezogenen Strom unter Verwendung des Stromsensors 26 überwachen, wenn der Motor nicht läuft. Beispielsweise kann der Mikroprozessor den über eine auswählbare Erfassungsperiode gezogenen Strom mit einem im Speicher 40 gespeicherten Schwellenwert vergleichen. Wenn der gemessene Strom den Schwellenwert überschreitet, kann eine Störung im elektrischen System des Fahrzeugs vorliegen. Ähnlicherweise kann ein kleiner, jedoch konstanter Stromfluß ebenfalls eine Störung anzeigen, die zu einer Entladung der Batterie 18 führen könnte. Der Mikroprozessor 22 kann über die Benutzerschnittstelle 32 auch anzeigen, daß ein übermäßiger Stromfluß aufgetreten ist, während der Motor ausgeschaltet ist. Ein solcher Stromfluß kann zu einer schnellen Entladung der Batterie 18 führen und ein Anlassen des Motors verhindern.
  • Der Stromsensor 26 kann außerdem durch den Mikroprozessor 22 zum Überwachen des in und aus der Batterie 18 fließenden Stroms verwendet werden. Durch Aufsummieren dieses Stroms über eine Zeitperiode (d.h. Integration) kann angezeigt werden, daß die Batterie nicht genügend Ladung empfängt, oder kann die durch die Batterie 18 empfangene Gesamtladung angezeigt werden. Diese Information kann über die Benutzer-Ein-/Ausgabeschnittstelle 32 dargestellt werden. Wenn die Information anzeigt, daß die Batterie 18 nicht ge nügend Ladung empfängt, können die vorstehend diskutierten Schritte ausgeführt werden, um die Laderate der Batterie 18 zu erhöhen.
  • In einer Ausführungsform speichert der Mikroprozessor 22 mit der Modellnummer und/oder der Seriennummer oder mit der Kapazität in Beziehung stehende Information oder andere, mit der Batterie 18 in Beziehung stehende Information im Speicher 40. In dieser Ausführungsform kann die Batterieüberwachungseinrichtung 12 ein physischer Teil der Batterie 18 sein, so daß die spezifische Batterieinformation während der Herstellung in den Speicher programmiert werden kann. Die Batterieüberwachungseinrichtung 12 kann über ein Display oder eine andersartige Ausgabeeinrichtung, die physisch auf der Batterie 18 angeordnet ist, eine Anzeige bereitstellen. Außerdem kann das Display oder die Benutzer-Ein-/Ausgabeschnittstelle 32 im Fahrzeug angeordnet sein. Der Ein-/Ausgang 30 kann so konfiguriert sein, daß er mit dem Datenbus des Fahrzeugs verbunden ist. Beispielsweise kann die Batterie 18 einen Datenstecker aufweisen, der dazu geeignet ist, am Datenbus des Fahrzeugs angeschlossen zu werden, so daß die Überwachungseinrichtung 12 Information über den Datenbus austauschen kann. Der Mikroprozessor 22 kann dann diese Information unter Verwendung des Ein-/Ausgangs 30 über den Datenbus des Fahrzeugs übertragen. Dadurch kann der Mikroprozessor des Fahrzeugs erweiterte Diagnose- und Überwachungsfunktionen ausführen, wenn der spezifische Batterietyp bekannt ist.
  • 8 zeigt ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 300 mit einem Diagnosegerät 302 gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung. Das Gerät 302 arbeitet unter Verwendung von Batterietestprinzipien, z.B. der vorstehend dargestellten oder anderer Testprinzipien. Das Gerät 302 ist über eine Verbindung 306 mit dem elektrischen System 304 des Fahrzeugs 300 verbunden. Das elektrische System 304 ist als Verbindung zwischen dem Fahrzeugmotor 308 und einer Speicherbatterie 310 dargestellt.
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Diagnosegerät 302 so konfiguriert, daß es über eine vorübergehende Verbindung 306 vorübergehend mit dem elektrischen System 304 verbunden wird. Wie hierin diskutiert wird, kann die Verbindung 306 eine Kelvinverbindung und/oder eine Inline-Verbindung sein, wobei das Diagnosegerät 302 optional mit dem elektrischen System 304 elektrisch in Serie geschaltet ist. Das Diagnosegerät 302 weist einen Prozessor 316, eine Abtastschaltung 318 und einen Speicher 320 auf. Die Abtastschaltung 318 sammelt Datenabtastwerte über die Verbindung 306. Mit den Datenabtastwerten in Beziehung stehende Information, die die Datenabtastwerte selbst, Zeitstempel, als Funktion der Datenabtastwerte erzeugte Daten, usw. beinhalten kann, wird im Speicher 320 gespeichert. Der Prozessor 316 steuert die Operation des Diagnosegeräts 302.
  • Das Diagnosegerät 302 wird verwendet, um einen In-Situ-Test der Batterie 310 und des elektrischen Systems 304 des Fahrzeugs auszuführen. Das Gerät 302 wird über die Verbindung 306 vorübergehend mit dem elektrischen System 304 verbunden. Während das Gerät 302 vorübergehend mit dem elektrischen System 304 verbunden ist, kann das Fahrzeug 300 in einem normalen Zustand oder in einem beliebigen gewünschten Zustand betrieben werden, so daß Daten über den tatsächlichen Gebrauch und den tatsächlichen Betrieb des Fahrzeugs 300 im Speicher 320 gesammelt und gespeichert werden. Dies kann für einen Techniker sehr nützlich sein, um intermittierende Probleme oder die Quelle einer Störung oder Verschlechterung einer Komponente zu erfassen. Außerdem wird dadurch ein wertvolles Untersuchungswerkzeug zum Verstehen der Eigenschaften und des Betriebs des elektrischen Systems 304 des Fahrzeugs und der Batterie 310 in Verbindung mit der Wechselwirkung zwischen der Batterie 310 und einem Wechselstromgenerator und dem Ladesystem zur Verfügung gestellt, das durch den Motor 308 bereitgestellt wird. Die Verbindung 306 kann eine elektrische Verbindung mit einem Datenbus des Fahrzeugs 300 sein, so daß auf dem Bus übertragene Daten auch im Speicher 320 gespeichert werden. Diese Daten können nützliche Information für eine anschließende Analyse bereitstellen, z.B. über die Betriebsparameter des Motors, den Zustand verschiedener Sensoren, die Motordrehzahl, usw.
  • Nachdem der In-Situ-Test abgeschlossen ist, kann das Gerät 302 durch Lösen der Verbindung 306 vom Fahrzeug 300 entfernt werden. Während das Diagnosegerät mit dem Fahrzeug 300 verbunden ist, oder nachdem es vom Fahrzeug 300 entfernt ist, können im Speicher 320 gespeicherte Daten über einen Ausgang 326 vom Diagnosegerät 302 abgerufen werden.
  • 9 zeigt ein vereinfachtes Diagramm zum ausführlicheren Darstellen der Verbindung 306. Die Verbindung 306 kann Kelvinverbindungen 330 und 332 aufweisen, die so konfiguriert sind, daß sie mit Anschlüssen 334 bzw. 336 der Batterie 310 verbunden sind. Eine Inline-Serienverbindung 340 ist ebenfalls dargestellt. Wenn die Serienverbindung 340 verwendet wird, muß in der Verbindung zwischen der Batterie 310 und dem elektrischen System 304 eine Unterbrechung 342 bereitgestellt werden. In verschiedenen Aspekten verwendet das Diagnosegerät 302 nur Kelvinverbindungen 330 und 332 oder eine Inline-Serienverbindung 340. In einer anderen Ausführungsform werden Kelvinverbindungen 330 und 332 zusammen mit Inline-Serienverbindungen 340 verwendet.
  • Die Inline-Verbindung 340 weist eine erste elektrische Verbindung 370 und eine zweite elektrische Verbindung 372 auf, die zwischen der Batterie 310 und dem elektrischen System 304 des Fahrzeugs in Serie geschaltet sind. Zwischen den Verbindungen 370 und 372 wird ein Niedrigwiderstandspfad 374 bereitgestellt. Der durch den Niedrigwiderstandspfad 374 fließende elektrische Strom kann unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Technik und der in der Inline-Verbindung 340 gespeicherten Daten gemessen oder anderweitig verwendeten werden, um Diagnosen auszuführen.
  • Das Diagnosegerät 302 kann durch eine Halterung 352 mechanisch z.B. an einem stabilen oder festen Element 350 des Fahrzeugs 300 montiert werden. Beispielsweise kann die Halterung 352 eine Klemme oder eine andere Befestigungseinrichtung mit einem Magneten sein, der dazu geeignet ist, das Gerät 302 am Rahmen, am Motor oder an einer anderen stabilen Komponente des Fahrzeugs 300 zu sichern. Die Kelvinverbindungen 330 und 332 können durch Klemmen bereitgestellt werden. In Abhängigkeit von der Dauer des Tests oder physischen Schwingungen oder anderen Stößen, denen das Fahrzeug während des Betriebs ausgesetzt sein kann, können die Verbindungen 300 und 332 durch Klemmen oder andere, eher permanente Befestigungsverfahren hergestellt werden. Die Klemmen können beispielsweise unter Federspannung stehende Verbindungen oder Schraubverbindungen sein. Die Inline-Serienverbindung 340 kann durch Entfernen einer Verbindung zur Batterie 310 hergestellt werden. Die entfernte Verbindung wird dann elektrisch mit dem Diagnosegerät 302 verbunden, und es wird eine andere Verbindung zum Anschluß 334 der Batterie 310 durch eine mit dem Gerät 302 verbundene Batterieklemme bereitgestellt. In einer Ausführungsform ist für die Serienverbindung 340 keine Unterbrechung im elektrischen System erforderlich, sondern sie wird unter Verwendung einer Induktionsklemme, eines Hall-Effekt-Sensors usw. hergestellt.
  • Das Diagnosegerät 302 sammelt mit einem dynamischen Parameter der Batterie 310 in Beziehung stehende Daten. Es wird eine Zwangsfunktion auf die Batterie angewendet, die eine aktive oder passive Signalquelle im Gerät 302 aufweisen kann und auch durch das elektrische System 304 des Fahrzeugs in die Batterie 310 injizierte Signale aufweisen kann. Die Abtastrate sollte ausreichend hoch sein, um zu gewährleisten, daß genügend Daten für eine Diagnose der Batterie 310 gesammelt werden. Beim Speichern von Abtastwerten können Datenkomprimierungsverfahren verwendet werden.
  • Es wird eine Ein-/Ausgangsverbindung 360 für das Diagnosegerät 302 bereitgestellt. Die Ein-/Ausgangsverbindung 360 kann verwendet werden, um die Datenerfassung zu aktivieren. In einer Ausführungsform erfaßt das Diagnosegerät 302 nur dann Daten, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist, was durch eine Kommunikation mit dem Datenbus des Fahrzeugs oder durch Überwachen der Spannung oder des Stroms, die/der der Batterie 310 zugeführt wird, oder auf andere Weise bestimmt wird.
  • Ein Datentyp, der erfaßt und im Speicher gespeichert werden kann, sind über die Batterie 310 gemessene Spannungsmeßwerte. In einer Ausführungsform sind die in 9 dargestellten Verbindungen 330 und 332 keine Kelvinverbindungen, sondern einzelne Drahtverbindungen zu Anschlüssen 334 bzw. 336. Es können weitere Daten erfaßt werden, so daß im elektrischen System 304 oder in der Batterie 310 beobachtete, unter Verwendung des Datenbusses des Fahrzeugs überwachte spezifische Ereignisse mit dem Betrieb des Fahrzeugs korreliert werden können. In einer Ausführungsform analysiert das Diagnosegerät 302 die erfaßten Daten und stellt eine Anzeige bereit, die verwendet werden kann, um eine spezifische Störung der Batterie 310 oder des elektrischen Systems 308 zu identifizieren. Wie vorstehend beschrieben wurde, können die erfaßten Daten gemäß einem anderen Aspekt für eine anschließende Analyse zu einem Computer oder einer Datenbank gedownloadet werden.
  • In einer Ausführungsform enthält der Speicher 300 keine individuellen Abtastwerte, sondern statt dessen das Ergebnis eines Diagnosetests. Dieses Ergebnis wird dann später durch eine Bedienungsperson direkt oder über ein entferntes Computersystem abgerufen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist für Fachleute ersichtlich, daß innerhalb des Erfindungsgeists und des Schutzumfangs der Erfindung Änderungen in den Ausführungsformen und im Detail vorgenommen werden können.
    •

Claims (49)

  1. Diagnosevorrichtung für ein elektrisches System eines Kraftfahrzeugs, mit: einem ersten elektrischen Anschluß, der dazu geeignet ist, mit einem ersten Anschluß einer Batterie eines Kraftfahrzeugs verbunden zu werden; einem zweiten elektrischen Anschluß, der dazu geeignet ist, mit einer elektrischen Schaltung des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden, wobei der erste und der zweite elektrische Anschluß dazu geeignet sind, mit der Batterie und dem elektrischen System des Kraftfahrzeugs in Serie geschaltet zu werden; einem elektrischen Niedrigwiderstandspfad zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluß, der dazu geeignet ist, einen elektrischen Strom zum Betreiben des Fahrzeugs zu übertragen; einer mit dem elektrischen Niedrigwiderstandspfad verbundenen digitalen Abtastschaltung, die während des Fahrzeugbetriebs mehrere digitale Abtastwerte bereitstellt, die mit dem durch den elektrischen Niedrigwiderstandspfad fließenden Strom in Beziehung stehen; und einem Speicher, der dazu geeignet ist, mehrere digitale Abtastwerte zu speichern:
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer elektrischen Verbindung, die dazu geeignet ist, eine Spannung über die Batterie zu messen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zum Messen der Spannung über die Batterie verwendete elektrische Verbindung Kelvinverbindungen aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Datenbusverbindung, die dazu geeignet ist, mit einem Datenbus des Fahrzeugs verbunden zu werden, wobei der Speicher ferner dazu geeignet ist, vom Datenbus empfangene Daten zu speichern.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Ausgang, der dazu geeignet ist, ein mit dem Batteriezustand in Beziehung stehendes Ausgangssignal bereitzustellen.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gespeicherten digitalen Abtastwerte eine Funktion einer der Batterie zugeführten Zwangsfunktion sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Ausgang, der dazu geeignet ist, die gespeicherten digitalen Abtastwerte auszugeben.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Halterung, die dazu geeignet ist, die Vorrichtung am Fahrzeug zu halten.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Halterung eine magnetische Halterung ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste elektrische Verbindung eine Batterieklemme aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die digitalen Abtastwerte während des Fahrzeugbetriebs gespeichert werden.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Fahrzeugbetrieb basierend auf einer der Batterie zugeführten Spannung erfaßt wird,
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Fahrzeugbetrieb basierend auf einer Überwachung eines Datenbusses des Fahrzeugs erfaßt wird.
  14. Diagnosevorrichtung für ein elektrisches System eines Kraftfahrzeugs, mit: einer ersten Kelvinverbindung, die dazu geeignet ist, mit einem ersten Anschluß einer Batterie eines Kraftfahrzeugs verbunden zu werden; einer zweiten Kelvinverbindung, die dazu geeignet ist, mit einer elektrischen Schaltung des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden; einer mit der ersten und der zweiten Kelvinverbindung verbundenen digitalen Abtastschaltung, die dazu geeignet ist, während des Fahrzeugbetriebs mehrere digitale Abtastwerte bereitzustellen, die mit einem dynamischen Umfang der Batterie in Beziehung stehen, der durch die erste und die zweite Kelvinverbindung gemessen wird; einem Speicher, der dazu geeignet ist, die mehreren digitalen Abtastwerte zu speichern; und einem Prozessor, der dazu geeignet ist, die digitalen Abtastwerte im Speicher zu speichern, wenn der Motorbetrieb erfaßt wird.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14 mit einer ersten und einer zweiten elektrischen Serienverbindung, die dazu geeignet sind, einen elektrischen Strom durch die Batterie zu messen.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15 mit einer Datenbusverbindung, die dazu geeignet ist, mit einem Datenbus des Fahrzeugs verbunden zu werden, wobei der Speicher ferner dazu geeignet ist, vom Datenbus empfangene Daten zu speichern.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16 mit einem Ausgang, der dazu geeignet ist, ein mit einem Batteriezustand in Beziehung stehendes Ausgangssignal bereitzustellen.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die gespeicherten digitalen Abtastwerte eine Funktion einer der Batterie zugeführten Zwangsfunktion sind.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, mit einem Ausgang, der dazu geeignet ist, die gespeicherten digitalen Abtastwerte auszugeben.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19 mit einer Halterung, die dazu geeignet ist, die Vorrichtung am Fahrzeug zu halten.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Halterung eine magnetische Halterung ist.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei die erste elektrische Verbindung eine Batterieklemme aufweist.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei der Fahrzeugbetrieb basierend auf einer der Batterie zugeführten Spannung erfaßt wird.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei der Fahrzeugbetrieb basierend auf einer Überwachung eines Datenbusses des Fahrzeugs erfaßt wird.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24 mit einem Stromsensor, der dazu geeignet ist, einen elektrischen Strom durch die Batterie zu erfassen.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Stromsensor dazu geeignet ist, mit einem mit der Batterie verbundenen Leiter nicht-invasiv gekoppelt zu werden.
  27. Verfahren zum Diagnostizieren des Betriebs eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs mit den Schritten: vorübergehendes elektrisches Verbinden eines Diagnosegeräts in Serie mit einer Batterie eines Fahrzeugs; Betreiben des Fahrzeugs; digitales Abtasten eines elektrischen Signals über die Serienverbindung mit der Batterie während des Fahrzeugbetriebs, um mehrere digitale Abtastwerte zu erhalten; und Speichern der mehreren digitalen Abtastwerte in einem Speicher.
  28. Verfahren nach Anspruch 27 mit dem Schritt zum Verbinden einer ersten und einer zweiten elektrischen Batterieverbindung mit der Batterie und Messen einer Spannung über die Batterie.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Batterieverbindungen Kelvinverbindungen sind.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29 mit den Schritten zum Herstellen einer Verbindung mit einem Datenbus des Fahrzeugs und zum Speichern von vom Datenbus abgerufenen Daten.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30 mit dem Schritt zum Bereitstellen eines mit einem Batteriezustand in Beziehung stehenden Ausgangssignals für eine Bedienungsperson.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31 mit dem Schritt zum Zuführen einer Korrekturfunktion zur Batterie, wobei die gespeicherten digitalen Abtastwerte eine Funktion der der Batterie zugeführten Zwangsfunktion sind.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32 mit dem Schritt zum Ausgeben der gespeicherten digitalen Abtastwerte.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33 mit dem Schritt zum Montieren eines Diagnosegeräts am Fahrzeug.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Montieren magnetisches Montieren aufweist.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35 mit dem Schritt zum Erfassen des Fahrzeugbetriebs basierend auf einer der Batterie zugeführten Spannung.
  37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 36 mit dem Schritt zum Überwachen des Fahrzeugbetriebs basierend auf einer Überwachung eines Datenbusses des Fahrzeugs.
  38. Verfahren zum Diagnostizieren des Betriebs eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs mit den Schritten: vorübergehendes elektrisches Verbinden einer ersten Kelvinverbindung mit einem ersten Anschluß einer Batterie eines Fahrzeugs; vorübergehendes elektrisches Verbinden einer zweiten Kelvinverbindung mit einem zweiten Anschluß einer Batterie eines Fahrzeugs; Erfassen des Betriebs eines Motors des Fahrzeugs; digitales Abtasten eines von der ersten und der zweiten Kelvinverbindung empfangenen elektrischen Signals während des Fahrzeugbetriebs, wobei die digitalen Abtastwerte mit einem dynamischen Umfang der Batterie in Beziehung stehen; und Speichern der mehreren digitalen Abtastwerte in einem Speicher.
  39. Verfahren nach Anspruch 38 mit dem Schritt zum Messen eines vom elektrischen System des Fahrzeugs durch die Batterie fließenden elektrischen Stroms.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 oder 39 mit den Schritten zum Verbinden einer ersten und einer zweiten elektrischen Batterieverbindung mit der Batterie und Messen einer Spannung über die Batterie.
  41. Verfahren nach Anspruch 40, wobei die Batterieverbindungen Kelvinverbindungen sind.
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 41 mit den Schritten zum Herstellen einer Verbindung mit einem Datenbus des Fahrzeugs und zum Speichern von vom Datenbus abgerufenen Daten.
  43. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 42 mit dem Schritt zum Ausgeben eines mit einem Batteriezustand in Beziehung stehenden Ausgangssignals an eine Bedienungsperson.
  44. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 43 mit dem Schritt zum Zuführen einer Korrekturfunktion zur Batterie, wobei die gespeicherten digitalen Abtastwerte eine Funktion der der Batterie zugeführten Zwangsfunktion sind.
  45. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 44 mit dem Schritt zum Ausgeben der gespeicherten digitalen Abtastwerte.
  46. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 45 mit dem Schritt zum Montieren eines Diagnosegeräts am Fahrzeug.
  47. Verfahren nach Anspruch 46, wobei das Montieren magnetisches Monieren aufweist.
  48. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 47 mit dem Schritt zum Erfassen des Fahrzeugbetriebs basierend auf einer der Batterie zugeführten Spannung.
  49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 48 mit dem Schritt zum Überwachen des Fahrzeugbetriebs basierend auf einer Überwachung eines Datenbusses des Fahrzeugs.
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