Stand der Technik Die Spannungsversorgung in Kraftfahrzeugbordnetzen wird üb- licherweise mit Hilfe eines Generators sichergestellt, der wenigstens eine Batterie auflädt. Die elektrischen Fahrzeug- komponenten sind üblicherweise an die Batterie anschließbar und werden von dieser mit elektrischer Energie versorgt. Da die Batterie mit dem Generator über eine Ladeleitung in Ver- bindung steht, kann auch bei schlechtem Batteriezustand und gleichzeitig ausreichend zur Verfügung stehender Generator- leistung eine Versorgung der elektrischen Verbraucher weit- gehend sichergestellt werden. Problematisch ist es jedoch, wenn die Batterie weitgehend entladen ist oder wenn die Batterie während des Fahrbetriebs zerstört wird oder wenn eine vollständige Unterbrechung zwischen der Batterie und dem Bordnetz auftritt.

Ein solcher batterieloser Betrieb stellt eine ungünstige Betriebsform eines Fahrzeugbordnetzes hinsichtlich der

Stabilität des Energiebordnetzes dar. Eine Erkennung eines solchen batterielosen Betriebs ist daher erforderlich, dies gilt insbesondere für Fahrzeuge mit sicherheitsrelevanten elektrischen Verbrauchern. Solche sicherheitsrelevante Verbraucher sind beispielsweise eine elektrische Lenkunterstützung oder ein elektrisches oder elektrohydraulisches Bremssystem. Bei Erkennung des batterielosen Betriebs ist es erforderlich, Gegenmaßnahmen einzuleiten und/oder Warnmeldungen auszugeben.

Es ist bekannt, zur Erkennung eines batterielosen Betriebs bzw. zur Ermittlung einer defekten Batterie eines Fahrzeug- bordnetzes den Innenwiderstand der Batterie zu erfassen und auszuwerten. Wenn der gemessene Innenwiderstand der Batterie von erwarteten Werten abweicht, wird auf eine fehlerhafte Batterie oder eine vollkommen defekte Batterie geschlossen.

Es kann dann beispielsweise ein batterieloser Bordnetzbe- trieb aufrechterhalten werden, sofern vom Generator genügend elektrische Energie erzeugt wird. Die Ermittlung des Innen- widerstandes der Batterie erfordert jedoch einen verhältnis- mäßig hohen messtechnischen Aufwand, da beispielsweise der Batteriestrom gemessen werden muss. Darüber hinaus ist die benötigte Rechenleistung für die Quotientenbildung Spannung/Strom erheblich.

Eine weitere Möglichkeit zur Erkennung des batterielosen Be- triebs bzw. zur Erkennung einer defekten Fahrzeugbatterie geht davon aus, bei laufendem Motor die Batterie vom Genera- tor auf einen gegenüber dem üblichen Spannungssollwert höhe- ren Wert aufzuladen und anschließend mit Hilfe einer elek- trischen Last wieder zu entladen. Durch Auswertung der Span- nungsdifferenz, die sich beim Auf-bzw. beim Entladen inner- halb eines Zeitintervalls ergibt oder durch Ermittlung des Zeitintervalls, das bis zum Erreichen von zwei Spannungs- schwellen abläuft, wird der Betriebszustand der Batterie

bzw. ihre Funktions-oder Speicherfähigkeit geprüft. Ein solches Verfahren zur Erkennung einer defekten Kraftfahr- zeugbatterie ist beispielsweise aus der DE-P 19 964 057.2 bekannt. Dieses Verfahren läuft beispielsweise in einem Steuergerät ab, das zusätzlich bei erkanntem Batteriedefekt eine Anzeige auslöst.

Aufgabe der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Erfassung eines batte- rielosen Zustandes bzw. eine Erkennung einer defekten Batte- rie oder einer unterbrochenen Verbindung zwischen Bordnetz und Batterie ohne zusätzliche Sensoren, ausschließlich unter Verwendung von im Fahrzeugbordnetz ohnehin vorliegenden In- formationen durchzuführen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den beiden unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen bzw. Vorrichtungen.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat den Vorteil, dass ein batterieloser Zustand oder ein Fehler in der Batterie oder eine Unterbrechung zwischen Batterie und Bordnetz sicher und zuverlässig erkannt wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass keine aufwändigen Messungen durchzuführen sind, so dass die Erkennung des batterielosen Zustandes ohne zusätzliche Sensoren möglich ist, aus- schließlich unter Verwendung von ohnehin vorliegenden Infor- mationen, die beispielsweise auf einem CAN-Bus als Informa- tionen bzw. Daten vorhanden sind. Erzielt werden diese Vor- teile durch Kombination der verwendeten Daten sowie durch die Art, in der sie verknüpft werden. Diese Daten umfassen dabei im wesentlichen Spannungen, die ohnehin bekannt sind, beispielsweise die Spannung am Eingang des Steuergerätes

oder die Batteriespannung. Diese bekannten Spannungen werden dann in vorteilhafter Weise so weiterverarbeitet, dass ein- deutige Kriterien zur Erkennung des batterielosen Zustandes erhalten werden.

Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Un- teransprüchen aufgeführten Maßnahmen bzw. Vorrichtungen erzielt. Dabei wird in besonders vorteilhafter Weise mit Hilfe eines Filters, beispielsweise eines Bandpass-oder Tiefpassfilters der Wechselspannungsanteil der auszuwertenden Spannungen herausgefiltert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Amplitude der Wechselspannung mit einem variablen Korrekturfaktor bewertet. In vorteilhafter Weise stellt das Bordnetzsteuergerät bzw. ein im Bordnetzsteuergerät vorhandener Mikroprozessor eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar, in der die Auswerteverfahren ablaufen.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgeden Beschreibung näher erläutert.

In der Figur ist ein Prinzipschaltbild einer erfindungsge- mäßen Vorrichtung, mit der eine Erkennung eines batterie- losen Betriebs eines Fahrzeugbordnetzes möglich ist, darge- stellt. Im einzelnen zeigt die Figur einen Generator 10, der von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben wird und eine Ausgangsspannung UG zur Versorgung der elek- trischen Komponenten eines Fahrzeugbordnetzes abgibt. Die Spannung UG wird in üblicher Weise mit Hilfe eines nicht dargestellten, mit dem Generator verbundenen Spannungsreglers auf vorgebbare Werte geregelt. Dazu wird der durch die Erregerwicklung 11 des Generators 10 fließende

Erregerstrom in bekannter Weise vom Spannungsregler geregelt. Der durch getaktete Ansteuerung des Regel- transistors des Spannungsreglers erhaltene getaktete Erregerstrom wird mit Hilfe eines sogenannten DF-Monitors 12 ausgewertet, d. h. es wird das Erregerstrom-Taktverhältnis ermittelt. Die Information, die vom DF-Monitor 12 erhalten wird, wird dem Motorsteuergerät 13 zur weiteren Auswertung, beispielsweise zur Erkennung der vom Bordnetz ausgeübten elektrischen Belastung, zugeführt.

Mit 14 ist im Prinzipschaltbild der Figur ein beliebiger Verbraucher dargestellt, der mit Hilfe eines Schalters 15 mit dem Generator bzw. mit der Batterie 16 verbindbar ist.

Mit 17 ist ein Bordrechner bezeichnet, in welchem die erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung eines batterielosen Betriebes ablaufen. Der Bordrechner 17 umfasst wenigstens ein Netzteil 18, ein oder mehrere Filter 19, einen Prozessor 20 sowie einen CAN-Controller 21 und eine Ansteuerung 22 für ein Display 27. Darüber hinaus umfasst der Bordrechner selbstverständlich einen Prozessor sowie zugehörige Speicher. Die Bestandteile bzw. Komponenten des Bordrechners 17 sind untereinander in bekannter Weise verbunden.

Zur Spannungsversorgung liegt der Bordrechner 17 über eine Verbindung 23 am Pluspol der Batterie 16. Zwischen dem Motorsteuergerät 13 und dem CAN-Controller 21 des Bordrechners 17 werden Daten bzw. Informationen über eine CAN-Verbindung 24 ausgetauscht. Diese CAN-Verbindung 24 (CAN-Bus) kann gegebenenfalls zusätzlich mit einem elektrischen Energiemanagement EEM 25, das z. B. ein eigenes Steuergerät oder ein Mikroprozessor sein kann und/oder Signalleistungsverteilern SLV 26 verbunden sein. Anstelle des DF-Monitors 12 kann auch eine bitsynchrone Schnittstelle BSS vorgesehen werden, die letztendlich ebenfalls das

Erregerstromtastverhältnis an das Motorsteuergerät 13 weiterleitet.

Mit der in der Figur als Prinzipschaltbild dargestellten Vorrichtung können die im Folgenden näher beschriebenen Verfahren zur Erkennung eines batterielosen Betriebes in einem Fahrzeugbordnetz durchgeführt werden, einschließlich der vorgeschlagenen möglichen Alternativen.

Bei üblichen Motorsteuersystemen wird die Spannung USG am Eingang des Steuergerätes 13 gemessen und vom Steuergerät bei der Berechnung von Ansteuergrößen für die Motorregelung berücksichtigt. Sofern bei einigen Systemen diese Spannung nicht ohnehin gemessen wird, wird dann zumindest die Spannung UB an der Batterie 16 erfasst und für die Bildung von Ansteuersignalen vom Steuergerät berücksichtigt.

Außerdem werden diese Spannungsinformationen aus den CAN-Bus gegeben und stehen damit allen Systemen zur Verfügung, die mit dem CAN-Bus verbunden sind, also auch dem Bordrechner 17.

Aus einer der beiden Spannungen USG oder UB oder aus beiden Spannungen wird im Bordrechner 17 über ein Filter 19, insbesondere ein Bandpass-oder Tiefpassfilter der Wechselspannungsanteil herausgefiltert. Die Amplitude des Wechselspannungsanteils wird dann über einen variablen Korrekturfaktor bewertet. Der aktuelle Korrekturfaktor bzw. eine entsprechende Kenngröße wird dabei aus der Größe Generatordrehzahl nG sowie weiteren Größen ermittelt, wobei die Generatordrehzahl nG entweder vom Steuergerät 13 selbst oder vom Bordrechner 17 aus der im Steuergerät 13 ohnehin vorliegenden Motordrehzahl und dem Genratorübersetzungsverhältnis berechnet wird. Die Zuführung der Drehzahlinformation erfolgt über den CAN-Bus.

Eine weitere Größe, die bei der Ermittlung des aktuellen Korrekturfaktor oder einer entsprechenden Kenngröße berücksichtigt wird, ist das Reglertastverhältnis bzw. das Erregerstrom-Tastverhältnis, das mit Hilfe des DF-Monitors bestimmt wird und ein Maß für die Erregung des Generators und damit für die elektrische Belastung des Generators ist.

Auch diese Größe ist üblicherweise im Motorsteuergerät 13 ohnehin vorhanden und wird über den CAN-Bus allgemein im Bordnetz zur Verfügung gestellt oder wird im Bordrechner 17 aus der Motordrehzahl bestimmt.

Der Grenzwert für den Korrekturfaktor bzw. für die Kenngröße, bei dessen Erreichen ein batterieloser Betrieb erkannt wird, ist fahrzeugspezifisch und wird für jeden Fahrzeugtyp appliziert. Die Erkennung des batterielosen Betriebs wird üblicherweise im Bordrechner 17 erfolgen, es könnte aber auch im Rechner des Motorsteuergeräts ablaufen oder in einem zentral vorhandenen Bordrechner über geeignete Software. Erkannt wird der batterielose Betrieb, wenn der Vergleich eines aktuell ermittelten Korrekturfaktor mit einem vorgebbaren Grenzwert wenigstens das Erreichen des Grenzwertes oder das übersteigen des Grenzwertes ergibt.

In einer weiteren Ausführungsalternative wird zur Bildung des Korrekturfaktors noch eine über den CAN-Bus verfügbare Information über zugeschaltete Verbraucher einbezogen. Diese Information wird über die sogenannten Signal- Leistungsverteiler SLV 26 auf den CAN-Bus gegeben. Ist eine bitsynchrone Schnittstelle zwischen dem Steuergerät und dem Generatorregler vorhanden, kann auch die vom Generatorregler ermittelte und über die bitsynchrone Schnittstelle weitergeleitete Information über die Generatortemperatur als Korrekturgröße herangezogen oder mitberücksichtigt werden, wobei diese Information dann ebenfalls in die Berechnung des Korrekturfaktors einfließt. Unter Berücksichtigung dieser

zusätzlichen Optionen ist eine noch bessere Aussage bezüglich eines batterielosen Betriebs möglich.

Durch Berücksichtigung dieser zusätzlichen Optionen kann eine derartige Zuverlässigkeit in der Erkennung des batterielosen Betriebs erreicht werden, dass ein einheit- licher Grenzwert unabhängig vom Fahrzeugtyp verwendet werden kann, wobei dann auf batterielosen Betrieb geschlossen wird, wenn der errechnete variable Korrekturfaktor diesen einheit- lichen Grenzwert um einen vorgebbaren Wert überschreitet.

Die Verfahren zur Erfassung des batterielosen Bordnetzbe- triebes lassen sich kontinuierlich durchführen oder zu vor- gebbaren Zeiten oder jeweils nach der Inbetriebnahme des Fahrzeugs. Sofern die kontinuierlich arbeitende Auswertung durchgeführt wird und einen batterielosen Zustand detek- tiert, kann eine weitere Absicherung der Entscheidung mittels Lastzuschaltung durchgeführt werden.

Dazu wird beim Zuschalten einer definierten und noch unkritischen Last bzw. eines Verbrauchers 14, beispielsweise beim Zuschalten einer Heckscheibenheizung, eine Spannungsüberwachung durchgeführt. Da die Spannung beim Zuschalten der definierten Last auf einen bekannten Wert einbricht, kann durch Vergleich des erwarteten Spannungswertes mit dem gemessenen Wert abgeschätzt werden, ob eine Batterie vorhanden bzw. noch funktionsfähig ist. Ist der Spannungseinbruch größer als ein erwarteter Wert, wird auf batterielosen Betrieb erkannt, insbesondere wenn auch die Korrekturfaktor-Auswertung einen solchen batterielosen Betrieb vermuten lässt.

Die Lastzuschaltung wird beispielsweise von einem Signal- Leistungsverteiler 26 veranlasst werden, ohne dass der Fahrer informiert wird. Tritt der Spannungseinbruch in den erwarteten Toleranzen auf, ist die Erkennung des

batterielosen Betriebs bestätigt. Die Zuschaltung einer Last für die Batteriezustandserkennung sollte jedoch nur gele- gentlich durchgeführt werden.

Nach Erkennung des batterielosen Betriebes wird vom Bord- rechner über die Ansteuerung 22 eine entsprechende Anzeige im Display 27 ausgelöst. Gleichzeitig oder zusätzlich werden Maßnahmen eingeleitet, die einen Fahrzeugbetrieb oder zumin- dest einen Notbetrieb noch ermöglichen.