Hvorfor kan en defekt IBS-sensor deaktivere start-stop-funktionen, selvom batteriet stadig leverer tilstrækkelig spænding?

Batterispændingen alene er ikke tilstrækkelig til at aktivere start-stop-funktionen. Energistyringen vurderer desuden opladningstilstand (SOC), batteritilstand (SOH) og tilgængelig startkapacitet (SOF). Hvis IBS leverer usandsynlige måleværdier, eller hvis kommunikationen afbrydes, arbejder systemet med erstatningsværdier og deaktiverer start-stop-funktionen som en sikkerhedsforanstaltning for at sikre, at motoren kan starte.

Hvorfor kan en defekt jordforbindelse forårsage de samme symptomer som en defekt batterisensor?

IBS måler alle opladnings- og afladningsstrømme via jordforbindelsen ved batteriets minuspol. Korroderede eller løse jordforbindelser påvirker strømmålingen og medfører fejlagtige beregninger af SOC, SOH og SOF. Dette kan føre til fejldiagnoser, nedsat komfort eller en forkert regulering af generatoren, selvom sensoren i sig selv fungerer teknisk set fejlfrit.

Hvorfor er det ofte nødvendigt at registrere batteriet efter et batteriskift?

Gennem batteriregistreringen modtager energistyringen oplysninger om batteritype, kapacitet og installation af et nyt batteri. Samtidig nulstilles de gemte ældningsparametre. Uden dette trin fortsætter styreenheden med at bruge dataene fra det gamle batteri, hvilket kan give forkerte ladestrategier og beregninger af batteriets tilstand og dermed forkorte det nye batteris levetid.

Hvilken betydning har batteritemperaturen for beregningen af batteriets tilstand?

Batteriets temperatur har stor indflydelse på kapaciteten, den indre modstand og opladningshastigheden. Derfor indgår temperaturværdien løbende i beregningen af SOC, SOH og SOF. Især ved lave temperaturer falder den tilgængelige startkapacitet markant, hvorfor energistyringen tilpasser generatorstyringen og forbrugsstyringen i overensstemmelse hermed.

Hvorfor bør du altid også kontrollere LIN-kommunikationen, når der opstår en IBS-fejl?

IBS stiller sine måleværdier til rådighed for energistyringen via LIN-bussen eller producentspecifikke grænseflader. Allerede kommunikationsfejl kan medføre, at aktuelle sensordata mangler, og at der anvendes erstatningsværdier. Dette medfører ofte fejlregistreringer i fejlhukommelsen, deaktiverede komfortfunktioner eller en begrænset generatorregulering, selvom sensoren i sig selv ikke har nogen intern fejl.

Hvorfor er det ofte ikke nok at slette en fejlregistrering efter en IBS-reparation?

Efter arbejde på batterisystemet kræver mange køretøjer yderligere initialiseringsforanstaltninger. Afhængigt af køretøjets konstruktion kan det være nødvendigt at registrere batteriet, nulstille energistyringen eller kalibrere IBS. Først derefter har styreenheden igen adgang til korrekte referenceværdier til beregning af batteriets tilstand og regulering af generatoren.

Hvorfor kan en forhøjet hvilestrøm medføre begrænsninger i komforten, selvom batteriet er i orden?

En vedvarende forhøjet hvilestrøm reducerer batteriets tilgængelige energikapacitet. Hvis energistyringssystemet registrerer denne tilstand via IBS, slukkes enkelte komfortforbrugere eller styreenheder afhængigt af driftsstrategien. Disse foranstaltninger har til formål at sikre, at systemet kan startes, og betyder ikke nødvendigvis, at de afbrudte forbrugere er defekte.

Hvilke realtidsdata er særligt informative ved diagnosticering af IBS?

For at kunne stille en velunderbygget diagnose bør du ud over fejlhukommelsen især vurdere batterispændingen, opladnings- og afladningsstrømmen, batteritemperaturen samt de beregnede tilstandsvariabler SOC, SOH og SOF. Derudover giver en gennemgang af LIN-kommunikationen og generatorstyringen vigtige oplysninger om, hvorvidt fejlen skyldes sensorerne, strømforsyningen eller dataoverførslen.

Intelligent batterisensor (IBS) – Opbygning, funktion og fejlfinding

IBS som central måle- og styreenhed:
Den intelligente batterisensor (IBS) overvåger løbende strøm, spænding og temperatur i startbatteriet og leverer måledataene som grundlag for den samlede energistyring i moderne køretøjer.
Præcis beregning af batteriets tilstand:
IBS beregner ud fra måleværdierne nøgletallene State of Charge (SOC), State of Health (SOH) og State of Function (SOF), som blandt andet styrer generatorreguleringen, start-stop-systemet og belastningsstyringen.
Systemintegration via køretøjskommunikation:
Sensoren behandler sine måledata ved hjælp af en indbygget mikroprocessor og overfører dem som regel via LIN-bussen til batteristyringen, som på baggrund heraf fastlægger opladningsstrategien og andre strømforsyningsfunktioner.
Systematisk diagnose forhindrer forveksling:
Typiske fejl skyldes ofte korrosion, løse jordforbindelser, defekte batterier, lednings- eller LIN-bus-fejl samt fejlagtige batteriregistreringer og bør indkredses ved hjælp af visuel kontrol, diagnosedata og batteritest.
Batteriet skal registreres efter udskiftningen:
Efter udskiftning af startbatteriet skal der på mange køretøjer registreres batteridata i energistyringssystemet, og der skal om nødvendigt foretages initialiseringer eller kalibreringer for at sikre en korrekt opladningsstrategi.

De følgende tekniske informationer og praktiske tips er udarbejdet af HELLA for at hjælpe bilværkstederne professionelt i deres arbejde. De informationer, der gives på denne hjemmeside, må kun benyttes af brancheuddannede fagfolk.

Den intelligente batterisensor i moderne energistyring

Energistyringen i moderne køretøjer har udviklet sig betydeligt i de seneste år. Mens bilbatteriet tidligere udelukkende fungerede som energilager til startprocessen, spiller det i dag en central rolle i et komplekst elnet i bilen. Talrige elektriske forbrugere, start-stop-systemer, komfortfunktioner samt førerassistentsystemer stiller store krav til energiforsyningen. Samtidig skal de lovmæssige krav om reduktion af brændstofforbruget og CO₂-udledningen overholdes.

For at kunne opfylde disse krav på en pålidelig måde er det ikke længere tilstrækkeligt blot at måle batteriets spænding. Moderne køretøjer anvender derfor en intelligent batterisensor (IBS). Denne overvåger konstant startbatteriets tilstand og stiller alle relevante måleværdier til rådighed for energistyringen.

IBS danner i dag grundlaget for en lang række funktioner, såsom start-stop-drift, intelligent generatorstyring, batteridiagnose, belastningsstyring og batteriregistrering. Selv små måleafvigelser kan medføre, at komfortfunktioner begrænses, eller at der gemmes fejlkoder i energistyringen.

IBS-sensorens opgaver

Hos de fleste bilproducenter er IBS-sensoren monteret direkte på startbatteriets minuspol. Dens funktion begrænser sig ikke udelukkende til overvågning af batteriets tilstand. Som central måleenhed registrerer den de relevante elektriske parametre og danner dermed grundlaget for hele køretøjets energistyring.

Blandt dens vigtigste opgaver er:

Kontinuerlig måling af batterispændingen
Måling af opladnings- og afladningsstrømmen
Måling af batteritemperaturen
Beregning af opladningstilstand (State of Charge – SOC)
Beregning af batteriets tilstand (State of Health – SOH)
Bestemmelse af den tilgængelige startkapacitet (State of Function – SOF)
Overvågning af hvilestrømmen
Kommunikation med energistyringsenheden
Grundlaget for den intelligente generatorstyring

De registrerede værdier overføres løbende til batteristyringssystemet. På den måde kan du altid vurdere, hvilken elektrisk effekt der aktuelt er til rådighed.

1. Skruebolte jordkabel 2. Polklemme 3. Sensormodul i kabinet 4. Stikforbindelse til databus 5. Shunt ved sensoren

Kredsløbskort med mikroprocessor og temperatursensor

Opbygning og funktion af den intelligente batterisensor

Batterisensoren er en mekatronisk komponent, der overvåger batteriets tilstand.

Betegnelsen ”intelligent” henviser i forbindelse med batterisensoren til en indbygget mikroprocessor med en vis mængde software. Det kan opdeles i områderne mekanik, elektronikmodul og software.

Mekanik

Med ”mekanik” menes batteriklemmen med jordkablet til tilslutning til batteriet.

Den løser følgende opgaver:

Elektrisk forbindelse mellem karosseriet og batteriets minuspol
Montering af sensorelementet til strømmåling
Montering af elektronikmodulet
Etablering af termisk kontakt mellem batteriets minuspol og temperatursensoren
Jordforbindelse til IBS (strømforsyningen sker via en separat ledning)
Beskyttelse af elektronikkomponenterne

Elektronikmodul

Elektronikmodulet har til opgave at registrere spændingen, måle strømmen og batteritemperaturen.

Elektronikmodulet består af følgende komponenter:

Kredsløbskort med analyseelektronik
Målemodstand til strømmåling (shunt)
temperatursensor

Strømmålingen foretages via en højpræcis shunt-modstand. Alle opladnings- og afladningsstrømme løber gennem denne målemodstand. Ud fra det deraf følgende spændingsfald beregner elektronikken den aktuelle batteristrøm. Afhængigt af køretøjet kan der måles i måleområder på over ±1000 A. Samtidig med strømmålingen overvåger sensoren løbende batterispændingen. Selv små spændingsændringer giver vigtige oplysninger om opladningstilstanden og gør det muligt at drage konklusioner om batteriets tilstand. En indbygget temperatursensor måler løbende batteriets temperatur. Da batterikapaciteten i høj grad afhænger af temperaturen, indgår denne værdi direkte i alle beregninger i forbindelse med energistyringen. Ved lave temperaturer falder den tilgængelige startkraft for eksempel betydeligt. Elektronikmodulet behandler alle måleværdier og udfører komplekse beregninger.

Dette omfatter blandt andet:

Strømintegration
Plausibilitetskontroller
Aldringsmodeller
Temperaturkompensation
Selvdiagnose

Dataene overføres derefter digitalt til styreenheden for bilens elektriske system.

Software

Da den intelligente batterisensor kan betragtes som en fuldgyldig styreenhed, har den sit eget program. Den konkrete implementering afhænger af producenten, men grundprincippet er det samme for de fleste systemer. Softwarens centrale element er batterimodellen.

Her tilknyttes de målte størrelser lagrede karakteristikkurver og matematiske modeller.

Der tages f.eks. højde for:

Batteritype (AGM, EFB, vådbatteri)
Temperatur
Ældning
Opladnings- og afladningshistorik

Batterimodellen gengiver batteriets faktiske adfærd så nøjagtigt som muligt.

Skematisk fremstilling af en IBS-sensor. ASIC’en udgør den centrale elektronik i den intelligente batterisensor. Den måler de fysiske størrelser strøm, spænding og temperatur og behandler de indsamlede måledata yderligere.

Kommunikation og systemintegration

De aktuelle måleværdier fra IBS-sensoren overføres via en kommunikationsledning til den overordnede styreenhed, for eksempel motorstyringen.

Måleværdierne aflæses både under kørsel og når køretøjet står stille.

Afhængigt af producenten foregår kommunikationen via:

LIN-bus (mest almindelig)
BSD-grænseflade (f.eks. BMW)
CAN-bus (sjældnere direkte)

I de nuværende generationer af køretøjer kommunikerer IBS-sensoren næsten udelukkende via LIN-bussen (Local Interconnect Network). LIN-bussen udgør en omkostningseffektiv seriel kommunikationsforbindelse mellem sensorer og styreenheder. Batteristyringsenheden fungerer her som LIN-master, mens IBS fungerer som slave.

Der overføres blandt andet følgende oplysninger via LIN-bussen:

Batterispænding
Strøm fra batteriet
Batteritemperatur
Batteri, opladningsstatus
Fejlmeddelelser
Diagnoseoplysninger

Hvis LIN-kommunikationen svigter, arbejder energistyringen ofte med erstatningsværdier. Dette kan medføre begrænsninger i visse komfortfunktioner.

Beregning af batteriets tilstand

IBS måler ikke blot elektriske størrelser, men beregner også forskellige tilstandsparametre ud fra disse.

State of Charge (SOC)

SOC angiver batteriets aktuelle opladningsniveau.
Den beregnes ud fra strømforbrug, opladninger, batterispænding og temperatur.
Værdien angives i procent.

State of Health (SOH)

SOH angiver batteriets aldersstatus.
Med alderen falder den anvendelige kapacitet.
Energistyringen tager højde for denne værdi ved reguleringen af generatoren og ved start-stop-funktionerne.

State of Function (SOF)

SOF angiver den aktuelt tilgængelige startkraft.

Her indgår blandt andet følgende faktorer:

Temperatur
Indre modstand
Opladningsstatus
Ældning

Hvis SOF falder ned under en fastsat grænseværdi, deaktiveres f.eks. start-stop-funktionen.

Intelligent generatorstyring

IBS udgør grundlaget for moderne generatorstyringer. Mens ældre generationer af køretøjer drev generatoren kontinuerligt med en næsten konstant spænding, reguleres generatorspændingen i moderne systemer afhængigt af belastningstilstand, batteritilstand og driftsstrategi. Energistyringen beslutter på baggrund af de data, der leveres af IBS, hvornår og med hvilken effekt der skal oplades.

Typiske strategier er:

Øget opladning under fremdrivningsfaser
Reduceret generatorydelse ved acceleration
Forøgelse af generatorens effekt før start-stop-cyklusser
Genopladning efter behov

Dette gør det muligt at reducere brændstofforbruget og CO₂-udledningen.

Overvågning af hvilestrøm

Når køretøjet er parkeret og låst, forbliver det indbyggede elektriske system i første omgang aktivt. Styreenheder gemmer driftsdata, komfortfunktioner afslutter deres funktioner, og kommunikationsnetværk skifter gradvist til dvaletilstand. Først når alle relevante styreenheder har afsluttet deres efterløbsfase, er køretøjet i fuldstændig bus-hvile.

I denne periode overvåger batterisensoren løbende den strøm, der trækkes fra batteriet. På den måde kan energistyringssystemet registrere, om strømforbruget falder som det skal, efter at udstyret er slukket, eller om en forbruger eller en styreenhed fortsat er aktiv.

Hvis energistyringssystemet registrerer en uacceptabelt høj hvilestrøm, kan der iværksættes forskellige foranstaltninger.

Disse omfatter for eksempel:

Slukning af enkelte komfortforbrugere
Begrænsning af indvendig belysning
Slukning af styreenheder
Deaktivering af standvarmeren
Lagring af en diagnosepost

Hvis en forbruger slukkes, betyder det ikke nødvendigvis, at den pågældende forbruger er defekt. Ofte drejer det sig om en beskyttelsesreaktion som følge af, at batteriet er lavt opladet.

Målet er at opretholde en tilstrækkelig energireserve til den næste motorstart.

AGM- og EFB-batterier i samspil med IBS

Moderne start-stop-systemer anvender hovedsageligt AGM-batterier (Absorbent Glass Mat) eller EFB-batterier (Enhanced Flooded Battery).

Disse batterityper adskiller sig markant fra konventionelle vådbatterier med hensyn til opladningsadfærd, indre modstand og cyklisk stabilitet.

IBS tager højde for disse egenskaber ved beregningen af opladningstilstanden.

Hvis der monteres et forkert batteri, eller hvis batteriet ikke registreres, kan energistyringen beregne forkerte opladningstilstande.

Mulige konsekvenser er:

begrænset start-stop-funktion
kortere batterilevetid
ufuldstændig batteriopladning
Fejl i energistyringen

Tekniske data

Driftsspændingsområde	Singlevolt (6 – 16,5 V)
Mærkespænding	12 V
Omvendt spænding	– 16,5 V / 60 s
Prøvespænding	13,8 – 14,2 V
Driftsstrøm	10 mA
Hvilestrøm	≤ 200 μA
Nominel modstand (shunt)	68 μΩ
Vedvarende belastningsstrøm	± 175 A
Maksimal strøm	1.500 A
Temperaturområde	-40 °C til +105 °C
Efteropvarmningstemperatur	+105 °C til +120 °C
Opbevaringstemperatur	-20 °C til +55 °C
Protokol	LIN 2.0 eller nyere
Kapslingsklasse	IP 6K9K
Tilladt tilspændingsmoment for polklemmen	5 Nm ± 1 Nm
Maks. batterikapacitet	500 Ah
Testet	ECE-R10

* Uddrag fra de tekniske data

De tekniske data kan variere afhængigt af versionen.

Stikben 1: Batterispænding B+ og stikben 2: LIN-bus — Stikben 1: Batterispænding B+; stikben 2: LIN-bus

Service- og reparationsanvisninger

Registrering af batteriet med diagnoseværktøjet

Batteriskift og batteriregistrering

Hos mange bilproducenter skal der foretages en batteriregistrering efter udskiftning af startbatteriet.

I den forbindelse gemmes blandt andet følgende data i energistyringssystemet:

Batterikapacitet
Batteritype
Producentkode
Serienummer

Ved registreringen nulstilles alle ældningsparametre. Hvis denne handling ikke udføres, fortsætter energistyringen med at bruge dataene fra det gamle batteri. Dette kan føre til en forkert opladningsstrategi og en kortere levetid for det nye batteri. Batteriet registreres, afhængigt af bilproducenten, ved hjælp af et egnet diagnoseværktøj.

Typiske årsager til fejl

Fejl på IBS-sensoren skyldes ofte ikke selve sensoren.

Blandt de hyppigste årsager er:

Korrosion på batteripolen
løse polklemmer
beskadigede masseledninger
Underspænding
defekt batteri
Fugt i sensoren
Brud på ledninger
LIN-bus-fejl
Fejl i batteriregistreringen
mekaniske beskadigelser

En systematisk diagnose forhindrer unødvendige udskiftninger af dele.

Typiske OBD-fejlmeldinger

Fejl i forbindelse med IBS eller energistyringen medfører ofte, at der registreres fejl i fejlhukommelsen. Fejlkoder og betegnelser varierer afhængigt af bilproducenten. Typiske OBD-fejl omfatter kommunikationsfejl, usandsynlige sensorsignaler eller en fejlagtig vurdering af batteriets tilstand.

Blandt de hyppigt forekommende fejl er:

Kommunikationsfejl mellem IBS og styreenheden (LIN-bus)
Batterisensor – signalet er usandsynligt
Batterisensor – kortslutning eller afbrydelse
Batteristatus kan ikke beregnes
Hvilestrømmen er for høj
Batteriniveauet er for lavt
Start-stop-systemet er deaktiveret på grund af batteriets tilstand

I den daglige drift på værkstedet opstår disse fejl ofte sammen med begrænsninger i komforten. Dette omfatter for eksempel en deaktiveret start-stop-funktion, reduceret generatorydelse eller meddelelser som ”Opladning af batteri” eller ”Energibesparelsestilstand aktiveret”.

Diagnose

Diagnosen af batterisensoren bør altid indledes med en visuel kontrol. I den forbindelse skal især følgende punkter kontrolleres for skader eller korrosion:

Batteripoler
Masseforbindelser
IBS’ stikforbindelser
Kabelføring

Derefter foretages en diagnose af styreenheden ved hjælp af et egnet diagnoseværktøj. Afhængigt af køretøjet, systemet eller diagnoseudstyret kan følgende oplysninger inddrages i fejlsøgningen:

Fejlregister
Live-data fra IBS
LIN-kommunikation
Batterispænding
Opladnings- og afladningsstrøm
Batteritemperatur
Opladningsstatus
Generatorstyring

Dataene fra styreenhedskommunikationen er grundlaget for den egentlige fejlfinding og en vellykket reparation.  Derudover anbefales det at kontrollere batteriet med en egnet batteritester.

Ved udskiftning af IBS-sensoren skal producentens anvisninger overholdes.

Sensoren må ikke ændres mekanisk eller åbnes.

Efter arbejde på batteriet eller IBS kan følgende foranstaltninger være nødvendige, afhængigt af bilproducenten:

Registrering af batterier
Nulstilling af energistyringen
Kalibrering af batterisensoren
Sletning af fejlhukommelsen
Funktionskontrol af generatorstyringen

Manglende initialisering kan føre til fejlagtige beregninger af batteriets tilstand.

IBS sensor - kontrol og udskiftning

Vi viser dig ved hjælp af et eksempel, hvordan IBS-sensoren kontrolleres og udskiftes, og hvad man skal være opmærksom på i den forbindelse. Oversigt over de rigtige trin.

Facit

IBS-sensoren har udviklet sig fra at være en simpel målesensor til at blive en central komponent i energistyringen. Gennem kontinuerlig måling af strøm, spænding og temperatur samt beregning af tilstandsvariabler som State of Charge, State of Health og State of Function danner IBS grundlaget for en behovstilpasset energiforsyning til moderne køretøjer.

Med den stigende udbredelse af start-stop-systemer, AGM- og EFB-batterier, softwarestyrede energistyringsstrategier og 48-volts-elsystem bliver en korrekt diagnose af IBS stadig vigtigere. En systematisk kontrol af sensorsystemet, LIN-kommunikationen og batteriregistreringen muliggør en målrettet fejlfinding og bidrager til at undgå unødvendige udskiftninger af komponenter. En korrekt diagnose og reparation af energistyringssystemet udgør derfor en væsentlig del af den daglige drift i et moderne værksted.

Oplysningerne i denne fagartikel skal udelukkende give generel teknisk information om opbygning, funktion og fejlfinding af intelligente batterisensorer (IBS) samt moderne energistyringssystemer. De beskrevne systemer, diagnostiske procedurer og reparationsforanstaltninger kan variere afhængigt af bilproducent, model, produktionsår og styreenhedsgeneration.

Ved diagnose-, kontrol- og reparationsarbejde skal man altid følge de køretøjsspecifikke oplysninger fra producenten, reparationsvejledningerne samt de gældende service- og sikkerhedsforskrifter. Især arbejde på 48-volt-elsystem må udelukkende udføres i overensstemmelse med producentens anvisninger og under overholdelse af de nødvendige sikkerhedsforanstaltninger.

De viste OBD-fejlmeddelelser og diagnosehenvisninger er typiske eksempler fra værkstedspraksis og kan variere afhængigt af bilproducenten og diagnosesystemet. En entydig fejldiagnose er kun mulig på baggrund af producentens specifikke diagnosedata og en systematisk gennemgang af hele systemet.

Vi forbeholder os ret til at foretage tekniske ændringer samt videreudviklinger af køretøjs- og diagnoseteknologien.