Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Mehrkreisbordnetz- systems in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, insbesondere eine Vorrichtung, um in einem Mehrkreisbordnetz- system unter schwankenden elektrischen Belastungen eine stabile Energiever¬ sorgung innerhalb jedes einzelnen Bordnetzes zu sichern und die in jedem der Bordnetze vorhandenen, z, T. unterschiedlichen Batterien, die alle eine inte¬ grierte Batteriezustandsüberwachungsvorrichtung aufweisen, optimal zu laden.

Unter einem Mehrkreisbordnetzsystem wird nachfolgend der Zusammenschluß einer Gruppe von Verbraucher mit je einer Batterie verstanden, wobei alle Bordnetzsysteme von einem einzigen Generator gespeist werden. Als Batterie- zustandsüberwachungsvorrichtung wird nachfolgend eine Vorrichtung verstan¬ den, die in der DE 199 03 082 C2 als Starterbatteriezustandserfassungseinrich- tung vollständig offenbart ist, so daß der Inhalt dieser Patentschrift in diese Anmeldung aufgenommen wird. Die Batteriezustandsüberwachungsvorrich- tung, von der in der vorliegenden Anmeldung ausgegangen wird, weist im we¬ sentlichen Sensoren zur Ermittlung batteriespezifischer Meßgrößen und elek¬ tronische Speicher auf, in denen Algorithmen abgelegt sind, nach denen der Betriebszustand der betreffenden Batterie ermittelt und/oder abgeschätzt wer¬ den kann. Zukünftig werden Fahrzeuge, die mit einer Brennkraftmaschine be- trieben werden, eine Vielzahl von sicherheitsrelevanten elektronischen Kompo¬ nenten enthalten, wie z. B. die elektronische Steuerung des Lenk- und Brems¬ systems. Weiterhin weisen bereits heute die Fahrzeuge häufig eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern auf. Aus dem Stand der Technik sind eine Rei- he von Steuerungsphilosophien bekannt die davon ausgehen, daß in einem Betriebszustand, in dem eine vollständige Energieversorgung aller Bordnetze nicht gewährleistet ist, die Bordnetze bevorzugt mit Energie versorgt werden, die sicherheitsrelevante Komponenten enthalten, und die Bordnetze, die weni- ger wichtige Komponenten enthalten, wie z. B. Sitzheizung, entsprechend ihrer Wichtigkeit hierarchisch abschaltbar sind. Um dieser Sicherheitsphilosophie zu entsprechen, ist es bekannt, die sicherheitsrelevanten Komponenten in beson¬ ders zuverlässige und sichere Bordnetze und ggf. sogar in zwei unterschiedli¬ che Bordnetze zu verteilen. So wird z. B. ein Bremssystem zweikreisig ausge- legt, wobei jeder Bremskreis von zwei verschiedenen Bordnetzen mit Energie versorgt wird. Von besonderer Bedeutung ist die Betriebssicherheit der in den einzelnen Bordnetzen vorgesehenen Batterien, insbesondere unter zwei Aspekten: Ersten muß die Batteriezustandsüberwachungsvorrichtung immer eine zuverlässige Statusinformation über die aktuelle Leistungsfähigkeit der Batterie zur Verfügung stellen, wobei unter Leistungsfähigkeit nicht nur der La¬ dezustand, sondern auch die aktuelle Kapazität, der Verschleiß usw. der Batte¬ rie verstanden wird. Diese Statusinformation informiert jedoch lediglich über den aktuellen Zustand der Batterie, ohne diesen zu verändern. Daher muß zweitens aus dem Statussignal ein betriebstechnisch optimales Laderegime abgeleitet werden, d. h. die Batterie des jeweiligen Bordnetzes muß optimal aufgeladen werden, wobei zu beachten ist, daß während des Betriebs des Fahrzeugs der Generator läuft, dieser jedoch aus Kostengründen keine beliebig große Leistung hat, um z. B. unter allen Betriebsbedingungen alle Bordnetze mit einer ausreichenden Leistung zu versorgen. Es kommt somit darauf an, trotz der begrenzten Leistung des Generators, die Bordnetze und deren Batte¬ rien betriebstechnisch optimal mit Energie zu versorgen. Aus dem gleichen Ko¬ stengrund, durch den die Leistung des Generators begrenzt wird, werden stän¬ dig Lösungen gesucht, um auch die Kosten für die anderen Elektronikkompo¬ nenten zu begrenzen, so daß einerseits sichere, andererseits aber auch ko- stengünstige Komponenten benötigt werden. Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige und trotzdem zu¬ verlässige Vorrichtung bereitzustellen, die in Verbindung mit einer vorstehend beschriebenen Batteriezustandserkennungsvorrichtung eine Batterie innerhalb eines Bordnetzes betriebstechnisch optimal auflädt, insbesondere auch solche Batterien, die unterschiedliche Kennwerte aufweisen und die unterschiedlichen statischen und dynamischen Betriebsbedingungen unterliegen, wobei sich die Merkmale kostengünstig und zuverlässig sowohl auf die elektrischen als auch auf die mechanischen Eigenschaften bezieht.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Zum Betreiben von Mehrkreisbordnetzsystemen in Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, wobei jedes Bordnetzsystem ei¬ ne Batterie mit einer integrierten Batteriezustandserkennungsvorrichtung auf- weist und alle Bordnetze von einem Generator gespeist werden, wird eine Vor¬ richtung mit nachfolgenden mechanischen und elektrischen Merkmale bereit¬ gestellt: Die Vorrichtung ist als Batteriedeckel ausgebildet, der auf die mit einer Batteriezustandserkennungsvorrichtung versehenen Batterie aufgesetzt wird, wobei der Deckel einen inneren Hohlraum zur Aufnahme von elektronischen Komponenten aufweist und die Größe des Hohlraums den geometrischen Ab¬ maßen der Komponenten anzupassen ist. Weiterhin weist der Batteriedeckel zwei Anschlußpole auf, die innerhalb des Deckels zu den Anschlußpolen der Batterie passen und außerhalb des Deckels, vorzugsweise von oben zugäng¬ lich sind. In dem Hohlraum des Batteriedeckels ist ein ansteuerbarer elektroni- scher Schalter vorgesehen. Die Steuerleitung ist signaltechnisch mit der Batte- riezustandserkennungsvorrichtung verbunden. Die erfindungsgemäße Vorrich¬ tung ist pro Bordnetz bzw. Batterie sehr kompakt und servicefreundlich aufge¬ baut. In dem Hohlraum des Batteriedeckels können noch weitere Bauelemente vorgesehen sein, die zur Batteriezustandserkennungsvorrichtung gehören. Wenn die Batterie in einem Wärmeisolationskasten steht, erfolgt durch den Batteriedeckel eine gute Wärmeisolation von oben, wenn der Deckel ebenfalls aus einem wärmeisolierenden Kunststoff besteht. Die Erfindung eignet sich besonders für Bordnetze mit unterschiedlichen Batteriegrößen und/oder Typen, da jede Batterie ihren Lademodus, ausgehend von dem Status ihres eigenen Lade- und Betriebszustandes selbst bestimmt, d. h. sich selbst optimal auflädt. Dadurch ist es möglich, die Batterie in einem guten Betriebszustand zu halten, was die Betriebssicherheit des betreffenden Bordnetzes erhöht. Dem Fach¬ mann ist klar, daß mittels einer übergeordneten Entscheidungsvorrichtung eine Rangfolge der Aufladung festgelegt werden muß, wenn z. B. alle Batterien gleichzeitig einen Bedarf an Aufladung anmelden.

Nach Anspruch 2 sind zur Messung des Bordnetzstromes und des Batterie¬ stromes je ein Stromsensor vorgesehen, die ebenfalls in dem Hohlraum des Deckels angeordnet sind. Mit diesen Sensoren werden die aktuellen Stromflüs¬ se überwacht.

Nach Anspruch 3 ist der elektronische Schalter durch ein Powerline-Signa! an¬ steuerbar, wodurch der Schaltungsaufwand noch weiter vereinfacht wird.

Es ist zu betonen, daß der Gesamtvorteil der Erfindung erst durch die Kombina¬ tion der konstruktiven und der elektrischen Merkmale entsteht, denn neben der rein elektronischen Funktionalität gewährleistet die Erfindung eine hohe Ser¬ vicefreundlichkeit und geringe Herstellungskosten.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbin¬ dung mit schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den konstruktiven Aufbau der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. Fig. 2 zeigt die Erfindung als elektrisches Blockschaltbild.

Fig. 1 zeigt einen Wärmeisolationskasten 1 , der aus einem Kunststoffschaum besteht. In dem Wärmeisolationskasten 1 steht eine Blei-Säure-Batterie mit einem Gehäuse 2, einer Abdeckung 3 und mit zwei Kontaktpolen 4 und 5. An der Außenseite des Gehäuses 2 ist eine Widerstandheizung (nicht gezeigt) zur Erwärmung der Batterie vorgesehen. In dem Gehäuses 2 sind weiterhin Ein¬ bauten vorgesehen, die dafür sorgen, daß bei Bewegungen der Batterie, wie sie typischerweise bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen in einem Kraft- fahrzeug entstehen, die Batteriesäure gut durchmischt wird. Unterhalb der Ab¬ deckung 3 ist ein Batteriemodul 6 angeordnet, das einen Temperatursensor aufweist, eine erste Auswerteelektronik und wenigsten einen Datenspeicher, um wenigstens eine Kennummer und einen Satz Sensordaten der Batterie zu speichern. Die Kennummer dient zur Identifizierung der Batterie und der Satz Sensordaten enthält Daten über den Betriebszustand der Batterie, wobei unter dem Betriebszustand eine Kenngröße verstanden wird, die den Lade- und Ver¬ schleißzustand der Batterie bezeichnet. Das Batteriemodul 6 bezieht seine Versorgungsspannung über die Batterie mittels der Leitungen 7, 8. Auf dem Wärmeisolationskasten 1 ist ein Deckel 9 angeordnet, der Polanschlüsse 10 und 11 aufweist, die zu den Polanschlüssen 4 und 5 der Batterie passen und die so ineinandergreifen, daß eine mechanisch und elektrisch ausreichend si¬ chere Verbindung hergestellt ist. Unterhalb des Deckels 7 ist das Deckelmodul 12 angeordnet, das seine Versorgungsspannung mittels der Leitungen 12, 14 ebenfalls von der Batterie bezieht. Der Datentransfer zwischen dem Batterie- modul 6 und der Deckelmodul 12 erfolgt über eine Powerline-Kommunikation, wie z. B. über einen CAN-BUS. Es ist besonders zu erwähnen, daß der Satz Sensordaten, der den aktuellen und vergangenen Betriebszustand der Batterie abbildet, nicht notwendigerweise allein in dem Batteriemodul gemessen und errechnet werden muß, sondern vielmehr auch in dem Deckelmodul oder von einem anderen externen Modul, wie z. B. vom Bordcomputer des Fahrzeugs und von dort aus über die Powerline wieder an das Batteriemodul zurück ge¬ schickt werden kann. Auf der Basis des ermittelten Betriebszustandes der Bat¬ terie ruft die Batterie die erforderliche Ladung vom Generator ab, was mit Fig. 2 erläutert wird.

Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild mit zwei Bordnetzen (BN1, BN2) und einem Generator (GEN). Wenn z. B. im Bordnetz 1 von der Batteriezustanderfas- sungsvorrichtung festgestellt wird, daß die Batterie 1 einen zu geringen Lade¬ zustand aufweist, dann wird nach dem Verfahren der Pulsbreitenmodulation der Schalter S1 häufiger geschlossen als der Schalter S2. Die Taktfrequenz bei der vorliegenden Schaltung beträgt z. B. 100 Hz. Nach diesem Verfahren kann eine sehr präzise, auf die individuellen Eigenschaften und Parameter der Batte¬ rie abgestimmte Ladung erfolgen, wodurch die Batterie einerseits immer in ei¬ nem optimalen Betriebszustand gehalten wird, was die Betriebssicherheit des betreffenden Bordnetzkreises erhöht, andererseits wird durch die individuelle Aufladung auch die Lebensdauer der einzelnen Batterien deutlich erhöht.