Die Kundenwünsche hinsichtlich Komfort und Sicherheit sowie der Wettbewerbsdruck bei den Herstellern lassen die Zahl der elektrischen Verbraucher in Fahrzeugen weiterhin ansteigen. Der kontinuierliche elektrische Energiebedarf beim Mittelklassefahrzeug liegt heute bei etwa 1 kW; Prognosen besagen, dass dieser Wert in zehn Jahren auf 2 kW bis 3 kW oder noch höher ansteigen wird. Die Voraussetzung für die Umsetzung dieser Entwicklungen ist ein verlässliches Bordnetz, das die vom einzelnen Verbraucher benötigte elektrische Energie zu jeder Zeit sicher zur Verfügung stellt. Das wiederum kann nur mit einem fahrzeugübergreifenden Energiemanagement realisiert werden, in dem Energiequellen (Batterie, Generator, Fahrmotor, Supercaps) und Verbraucher (Licht, Lenkung, Audioanlage, elektrische Heizung) überwacht, geregelt und optimal eingesetzt werden. Hieraus ergibt sich zwingend die Notwendigkeit für eine hierarchische Einteilung der Verbraucher mit einem zeit- oder situationsbedingten Abwurf des einzelnen Verbrauchers durch die Elektronik. Für ein Batteriemanagement müssen für die Berechnung der Batteriedaten wie Ladezustand (SOC) und Lebensdauerzustand (SOH) müssen Strom, Spannung und Temperatur der Batterie mit relativ hoher Genauigkeit gemessen werden. Die auf der Shunt-Technik basierende Strommessung hat sich dank der Verfügbarkeit hochwertiger Shunts und Auswerteschaltkreisen in Batteriesensoren bewährt. Die Firma BMW entwickelte als erster Automobilhersteller zusammen mit der Firma Hella einen intelligenten Batteriesensor. Im Redesign ist der Sensor dabei als spezielle Batterieklemme in der Masseleitung geschaltet und kommuniziert mit der Bordelektronik und dem übergeordneten Steuergerät (EPM) über den LIN-Bus. Er misst damit den gesamten Lade- und Entladestrom der Batterie, der bei nicht aktiviertem Generator dem Fahrzeugruhestrom oder dem Verbrauchsstrom eines einzelnen Geräts oder Aggregats zugeordnet werden kann. Für das mittelfristig sicher notwendige vollständige und korrekte Energiemanagement ist jedoch die Erfassung des Batteriestroms allein nicht ausreichend, denn es fehlt die Information über den im Fahrzeug verbrauchten und im Generator erzeugten Strom. Eine Lösung wäre hier die gleichzeitige Erfassung von Batterie- und Fahrzeugstrom an einem geeigneten Sternpunkt auf der High-Side, in dem alle Ströme zusammenlaufen in einer Energieverteilerbox, die auch Funktionen wie Sicherheitsabschalter und elektronische Sicherungen sowie weitere Messfunktionen für einzelne Hauptstromkreise enthalten könnte.
Batterie- und Energiemanagement in Pkw und Lkw
Battery and energy management in cars and trucks
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 108 , 2 ; 102-105
2006
4 Seiten, 6 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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