IBS: Intelligenter Batteriesensor

IBS: Intelligenter Batteriesensor

 

Diagnosehinweise: Nach dem Einbau einer neuen Batterie soll die Servicefunktion “Batteriewechsel registrieren” durchgeführt werden. Das Registrieren des Batteriewechsels ist notwendig, um das Powermanagement mitzuteilen, dass eine neue Batterie im Fahrzeug eingebaut wurde. Ohne Registrieren des Batteriewechsels funktioniert das Powermanagement nicht richtig und es kann zu Anzeige von Check-Control-Meldung und Funktionseinschränkungen führen, wie zum Beispiel Reduzierung oder Abschaltung einzelner Verbraucher.

Der IBS ist ein mechatronischer, intelligenter Batteriesensor mit eigenem Mikroprozessor. 

Der Mikroprozessor ist Bestandteil des Elektromoduls. Das Elektronikmodul dient zur Erfassung der Spannung, 
des fließenden Stroms und der Temperatur der Batterie. Die folgenden Komponenten sind im Elektronikmodul untergebracht: 

– ein Shunt (Widerstand für die Strommessung) 
– ein Temperatursensor 
– eine Auswerteelektronik auf einer Platine 

Der IBS misst ständig an der Batterie folgende Werte: 

– Klemmenspannung 
– Ladestrom 
– Entladestrom 
– Temperatur der Batterie 

Zur Datenübertragung ist der IBS über die bitserielle Datenschnittstelle (BSD) mit der Digitalen Motor Elektronik (DME) bzw. Digitalen Diesel Elektronik (DDE) verbunden. 

Systemfunktionen 
Folgende Systemfunktionen sind für das Powermanagement (“Advanced Power Management”) beschrieben: 

– Ermittlung des Batterieladezustandes 
– Ermittlung der Startfähigkeitsgrenze 
– Ermittlung des Batteriezustands 

Batterieladezustand 
Das APM mit dem intelligenten Batteriesensor ermittelt den Batterieladezustand im Fahrbetrieb und bei Fahrzeugstillstand anhand von den Messdaten: 

– Fahrbetrieb: 
” Bilanzierung des Lade- und Entladestroms der Batterie. 
” Berechnung des Stromverlaufs beim Motorstart, um den Batteriezustand zu bestimmen.

Im Fahrbetrieb übermittelt der IBS die Daten über die bitserielle Datenschnittstelle (BSD) an das Motorsteuergerät (DME/DDE). Die Software im IBS steuert die Kommunikation mit dem übergeordneten Motorsteuergerät (DME/DDE). 
– Fahrzeugstillstand 
Bei Fahrzeugstillstand werden die Messwerte (Ruhespannungsmessung) zyklisch abgefragt, um Energieverluste zu erkennen. 
Die Messwerte werden im IBS in den Speicher eingetragen und nach dem Neustart des Motors an der DME/DDE übermittelt. 
In der DME/DDE werden zur Historie des Batterieladezustandes folgende Werte abgespeichert: 
– Batterieladezustand der letzten 5 Tage. 
– Ladezustandhistogramm mit der Zeitdauer in den Bereichen 0 – 20 %, 20 – 40 %, 40 – 60 %, 60 – 80 % und 80 – 100 %. 
Das Ladezustandhistogramm wird in folgenden Fällen zurückgesetzt: Programmieren von DME/DDE oder Batteriewechsel registrieren.

Hinweis! Auswertung des Batterieladezustandes 
Die vom IBS gemessene Batteriespannung annähert sich nach Einschlafen des Fahrzeugs nur langsam der tatsächlichen Ruhespannung. So nimmt die Genauigkeit des gemessenen Werts mit der Dauer der Ruhephase zu: Der gemessene Ladezustand ist nach mindestens 3 Stunden Ruhephase zuverlässig. Wenn aber die Ruhephase nicht ausreichend lang ist oder eine Ruhestromverletzung vorliegt, kann der Batterieladezustand nicht richtig ermittelt werden: Ladezustand ist nicht plausibel. 

Startfähigkeitsgrenze 
Das APM berechnet eine untere und eine obere Startfähigkeitsgrenze für die Batterie: 
– Die untere Startfähigkeitsgrenze entspricht dem Mindestladezustand der Batterie, damit das Fahrzeug noch gestartet werden kann. 
– Um einer Entladung bis an die untere Startfähigkeitsgrenze entgegenzuwirken, wird eine gewisse Ladungsmenge als Reserve vorbehalten. Dazu wird die obere Startfähigkeitsgrenze berechnet. 

Die Startfähigkeitsgrenze wird durch Auswertung folgender Messgröße berechnet: 
– Durchschnittliche Umgebungstemperatur bei abgestelltem Fahrzeug. 
– Umgebungstemperatur der letzten Fahrt. 
– Aktueller Ladezustand. 
– Spannungseinbruch der letzten Motorstarts (Trend für die Alterung der Batterie). 
Die Startfähigkeitsgrenze ist daher abhängig der Umgebungstemperatur: Je kälter die Umgebungstemperatur, desto höher ist die notwendige Energie für den Motorstart. Daher ist die Startfähigkeitsgrenze höher bei kalten Umgebungstemperaturen:
– Startfähigkeitsgrenze ist gleich ca. 30 % Ladezustand bei 15 °C. 
– Startfähigkeitsgrenze ist gleich ca. 50 % Ladezustand bei -15 °C. 

Batteriezustand 
Der Batteriezustand kann nicht allein anhand des Batterieladezustandes ermittelt werden. 
Alle Batterien unterliegen einem natürlichen Verschleiß durch normalen Alterungsprozess: 
Durch die chemischen Vorgänge in der Batterie, bestehend aus den Ladezyklen mit Batterieladen und -entladen, bilden sich Ablagerungen in der Batterie, die verhindern, dass die Batterie die volle Kapazität behält. 

Jede Batterietiefentladung führt zu einem Verlust an der Batteriekapazität: 
Je länger die Batterie in einem tiefentladenen Zustand bleibt, desto höher wird der Verlust an der Batteriekapazität. Die bei BMW und MINI verbauten Batterien können jedoch mehrere kurzen Tiefentladungen oder bis zu zwei langen Tiefentladungen verkraften, in dem sie nach der Tiefentladung mit einer konstanten Ladespannung von 14,8 V wieder vollgeladen werden.

Das Diagnosesystem ermittelt den Batteriezustand anhand von folgenden Kriterien: 
– Alterung: Der Energiedurchsatz (kumulierte Entladung) und die Auswertung des Spannungseinbruches von den letzten Motorstarts werden als Messgröße ausgewertet. 
– Schädigung durch Tiefentladungen oder Betrieb mit niedrigem Ladezustand: Fehlerspeichereintrag und Zeit in Ladezustand kleiner 20 % werden als Messgröße ausgewertet. 

Hinweis! Fehlerspeichereintrag: Batterie stark gealtert oder defekt 
Wenn die Überwachung des Batteriezustands eine stark gealterte oder defekte Batterie erkennt, wird ein Fehlerspeichereintrag im Motorsteuergerät gespeichert. Der Fehlerspeichereintrag kann dann erst gelöscht werden, nachdem die Batterie erneuert und der Batteriewechsel registriert wurde. 

Allgemeine Hinweise 
Hinweis! Ladung und Erhaltungsladung der Batterie
Die Batterie darf nur mit den von BMW frei gegebenen Ladegeräten bei einer konstanten Ladespannung von 14,8 V geladen werden. Wenn möglich solltedie Batterietemperatur während der Ladung zwischen 15 °C und 25 °C liegen. Unter diesen Bedingungen ist die Batterie ausreichend geladen, wenn der Ladestrom unter 2,5 A abgefallen ist. Wird der Ladevorgang bei niedrigen Temperaturen durchgeführt, so ist dieser erst nach dem Unterschreiten eines Ladestroms von 1,5 A beenden. 

Wird bei Fahrzeugen mit IBS die Batterie direkt an den Batteriepolen geladen, kann es zu Fehlinterpretationen des Batteriezustandes und unter Umständen auch zu ungewünschten Check-Control-Meldungen oder Fehlerspeichereinträgen kommen. 
Wird die Batterie in eingebautem Zustand geladen, muss der Ladevorgang, sofern Fremdstartstützpunkte im Motorraum vorhanden sind, über die Fremdstartstützpunkte erfolgen. Nur so wird sichergestellt, dass der Ladevorgang bei Fahrzeugen mit intelligentem Batteriesensor (IBS) von der Fahrzeugelektronik korrekt erkannt wird. 
Ausnahme MINI ab R55: Diese Fahrzeuge besitzen keine Fremdstartstützpunkte im Motorraum. Bei diesen Fahrzeugen muss der Pluspol des Ladegeräts direkt an der Batterie angeklemmt werden. Der Minuspol kann bei Fahrzeugen mit Benzinmotor an der Heißöse (Aufhängeöse) getriebeseitig und bei Fahrzeugen mit Dieselmotor an einem Flansch am Motorlagerbock motorseitig angeklemmt werden. 

Hinweis! Erhaltungsladung der Batterie bei Lager- bzw. Standfahrzeuge 
Bei Lager- bzw. Standfahrzeugen muss die Batterie regelmäßig nachgeladen werden, um Batterietiefentladung und dadurch Beschädigung zu vermeiden. Siehe folgendes Dokument: Batterienachladeintervalle für Standfahrzeuge. Hinweis! Ermittlung des Batterieladezustands nach Erneuerung des IBS oder der Batterie Nach Erneuerung der Batterie und Registrieren des Batteriewechsels, oder nach Erneuerung des intelligenten Batteriesensors (IBS) muss das Fahrzeug mindestens 3 Stunden im Ruhezustand legen: Erst dann kann der neue Batterieladezustand durch Ruhespannungsmessung ermittelt werden. 

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