Waarom kan een defecte IBS-sensor de start-stopfunctie uitschakelen, ook al levert de accu nog voldoende spanning?

De accuspanning alleen is niet voldoende om de start-stopfunctie te activeren. Het energiemanagement evalueert bovendien de laadtoestand (SOC), de accustatus (SOH) en het beschikbare startvermogen (SOF). Als de IBS niet-plausibele meetwaarden levert of als de communicatie uitvalt, werkt het systeem met vervangende waarden en schakelt het uit voorzorg de start-stopfunctie uit zodat de motor kan worden gestart.

Waarom kan een defecte massaverbinding dezelfde symptomen veroorzaken als een defecte accusensor?

De IBS meet alle laad- en ontlaadstromen via het massastroompad op de minpool van de accu. Gecorrodeerde of loszittende massaverbindingen beïnvloeden de stroommeting en leiden tot onjuiste berekeningen van SOC, SOH en SOF. Dit kan leiden tot foutieve diagnoses, beperkingen van comfortsystemen of een onjuiste dynamoregeling, hoewel de sensor zelf technisch gezien naar behoren functioneert.

Waarom moet na het vervangen van de accu vaak een accuregistratie worden uitgevoerd?

Door de accu te registreren, ontvangt het energiemanagement informatie over het type accu en de capaciteit ervan. Bovendien wordt energiemanagement geïnformeerd dat een nieuwe accu is geïnstalleerd. Tegelijkertijd worden de opgeslagen verouderingsparameters gereset. Zonder deze stap werkt de regeleenheid nog steeds met de gegevens van de oude accu, waardoor de laadstrategieën en berekeningen van de accustatus mogelijk niet correct zijn en de levensduur van de nieuwe accu wordt verkort.

Wat voor invloed heeft de accutemperatuur op de berekening van de accustatus?

De temperatuur van de accu heeft een aanzienlijke invloed op de capaciteit, de interne weerstand en het laadvermogen. Daarom wordt bij de berekening van SOC, SOH en SOF continu rekening gehouden met de temperatuurwaarde. Vooral bij lage temperaturen neemt het beschikbare startvermogen aanzienlijk af, waardoor het energiemanagement de dynamoregeling en de aansturing van de verbruikers hierop aanpast.

Waarom moet bij een IBS-fout altijd ook de LIN-communicatie worden gecontroleerd?

De IBS stelt zijn meetwaarden via de LIN-bus of fabrikantspecifieke interfaces ter beschikking aan het energiemanagement. Zelfs communicatiestoornissen kunnen er al toe leiden dat actuele sensorgegevens ontbreken en dat er vervangende waarden worden gebruikt. Dit leidt vaak tot vermeldingen in het foutgeheugen, uitgeschakelde comfortfuncties of een beperkte dynamoregeling, hoewel de sensor zelf geen interne storing vertoont.

Waarom is het wissen van een vermelding in het foutgeheugen na een IBS-reparatie vaak niet voldoende?

Na werkzaamheden aan het accusysteem moeten bij veel voertuigen aanvullende initialisatiemaatregelen worden uitgevoerd. Afhankelijk van het voertuigconcept kan een accuregistratie, het resetten van het energiemanagement of een kalibratie van de IBS nodig zijn. Pas daarna beschikt de regeleenheid weer over de juiste referentiewaarden voor de berekening van de accustatus en de dynamoregeling.

Waarom kan een verhoogde ruststroom, ondanks een intacte accu, tot comfortbeperkingen leiden?

Een blijvend verhoogde ruststroom vermindert de beschikbare energie van de accu. Als het energiemanagement deze toestand via de IBS herkent, worden – afhankelijk van de bedrijfsstrategie – afzonderlijke comfortverbruikers of regeleenheden uitgeschakeld. Deze maatregelen zorgen ervoor dat het voertuig kan starten en betekenen niet per se dat de uitgeschakelde verbruikers defect zijn.

Welke live-gegevens zijn bijzonder belangrijk bij de diagnose van IBS?

Voor een gedegen diagnose moeten naast het foutgeheugen met name de accuspanning, de laad- en ontlaadstroom, de accutemperatuur en de berekende statuswaarden SOC, SOH en SOF worden geëvalueerd. Ook de controle van de LIN-communicatie en de dynamoregeling levert belangrijke aanwijzingen op over de vraag of de storing wordt veroorzaakt door de sensoren, de stroomvoorziening of de gegevensoverdracht.

Intelligente accusensor (IBS) – constructie, werking en diagnose

HELLA TECH WORLD – de vriend van de werkplaats

IBS als centrale meet- en regeleenheid:
De intelligente accusensor (IBS) controleert continu de stroom, spanning en temperatuur van de startaccu en levert de meetgegevens die als basis dienen voor het volledige energiemanagement van moderne voertuigen.
Nauwkeurige berekening van de accustatus:
Op basis van de meetwaarden berekent de IBS de parameters State of Charge (SOC), State of Health (SOH) en State of Function (SOF), die onder andere de dynamoregeling, het start-stopsysteem en het lastmanagement aansturen.
Systeemintegratie via voertuigcommunicatie:
De sensor verwerkt zijn meetgegevens met behulp van een ingebouwde microprocessor en stuurt deze meestal via de LIN-bus door naar het accubeheer, dat daaruit de laadstrategie en andere functies voor de energievoorziening afleidt.
Een systematische diagnose voorkomt onnodige vervanging:
Veelvoorkomende storingen worden vaak veroorzaakt door corrosie, losse massaverbindingen, defecte accu’s, storingen in de bedrading of op de LIN-bus en onjuiste accuregistraties, en moeten worden opgespoord door middel van een visuele inspectie, diagnosegegevens en een accutest.
Na het vervangen van de accu moet deze opnieuw worden geregistreerd:
Na het vervangen van de startaccu moeten bij veel voertuigen de accugegevens in het energiemanagement worden geregistreerd. Indien nodig moeten er initialisaties of kalibraties worden uitgevoerd om een correcte laadstrategie te garanderen.

De onderstaande technische informatie en praktische tips zijn door HELLA ontwikkeld om werkplaatsen professioneel te ondersteunen bij hun werkzaamheden. De informatie op deze website mag alleen worden gebruikt door vakmensen die op het betreffende gebied zijn opgeleid.

De intelligente accusensor in modern energiemanagement

Het energiemanagement van moderne voertuigen heeft de laatste jaren een aanzienlijke ontwikkeling doorgemaakt. Waar vroeger de accu uitsluitend werd gebruikt als energieopslag voor het starten van het voertuig, vervult deze tegenwoordig een centrale rol binnen een complex elektrisch voertuigsysteem. Talrijke elektrische verbruikers, start-stopsystemen, comfortfuncties en bestuurdersassistentiesystemen stellen hoge eisen aan de energievoorziening. Tegelijkertijd moet worden voldaan aan wettelijke voorschriften voor het terugdringen van het brandstofverbruik en de CO₂-uitstoot.

Om betrouwbaar aan deze eisen te voldoen, is alleen meten van de accuspanning niet langer toereikend. Moderne voertuigen maken daarom gebruik van een intelligente accusensor (IBS). Deze controleert continu de status van de startaccu en stelt alle relevante meetwaarden ter beschikking aan het energiemanagement.

De IBS vormt tegenwoordig de basis voor talrijke functies, zoals de start-stopfunctie, intelligente dynamoregeling, accudiagnose, lastmanagement en accuregistratie. Zelfs kleine meetafwijkingen kunnen ertoe leiden dat comfortfuncties worden beperkt of dat er foutcodes in het energiemanagement worden opgeslagen.

Taken van de IBS-sensor

Bij de meeste voertuigfabrikanten is de IBS-sensor direct op de minpool van de startaccu gemonteerd. Zijn functie beperkt zich niet alleen tot het bewaken van de status van de accu. Als centrale meeteenheid registreert hij de relevante elektrische parameters en vormt daarmee de basis voor het volledige energiemanagement van het voertuig.

Tot zijn belangrijkste taken behoren:

Continu meten van de accuspanning
Registratie van de laad- en ontlaadstroom
Meten van de accutemperatuur
Berekening van de laadtoestand (State of Charge – SOC)
Berekening van de accustatus (State of Health – SOH)
Bepaling van het beschikbare startvermogen (State of Function – SOF)
Controle van de ruststroom
Communicatie met de regeleenheid voor energiemanagement
Basis voor de intelligente dynamoregeling

De gemeten waarden worden continu naar het accubeheer verzonden. Zo kan op elk moment worden vastgesteld hoeveel elektrisch vermogen er op dat moment beschikbaar is.

1. Bevestigingsbout massakabel 2. Poolklem 3. Sensormodule in behuizing 4. Stekkerverbinding databus 5. Shunt aan de sensor

Printplaat met microprocessor en temperatuursensor

Constructie en werking van de intelligente accusensor

De accusensor is een mechatronisch onderdeel dat de status van de accu bewaakt.

De term ”intelligent” verwijst bij de accusensor naar een ingebouwde microprocessor met software. De sensor kan worden onderverdeeld in de onderdelen mechanica, elektronicamodule en software.

MECHANICA

De mechanica van de sensor bestaat uit de accuklem met de massakabel voor aansluiting op de accu.

Deze vervult daarbij de volgende taken:

Elektrische verbinding tussen de carrosserie en de minpool van de accu
Bevestiging van het sensorelement voor stroommeting
Montage van de elektronische module
Het tot stand brengen van het thermische contact tussen de minpool van de accu en de temperatuursensor
Massaverbinding van de IBS (de spanningsvoorziening verloopt via een aparte voedingskabel)
Bescherming van de elektronische componenten

Elektronicamodule

De elektronicamodule registreert de spanning en meet de stroomsterkte en de temperatuur van de accu.

De elektronicamodule bestaat uit de volgende onderdelen:

Printplaat met de analyse-elektronica
Meetweerstand voor stroommeting (shunt)
Temperatuursensor

De stroom wordt gemeten met behulp van een uiterst nauwkeurige shuntweerstand. Alle laad- en ontlaadstromen lopen door deze meetweerstand. Op basis van de spanningsval die hierdoor ontstaat, berekent de elektronica de actuele stroomsterkte van de accu. Afhankelijk van het voertuig kunnen meetbereiken van meer dan ±1000 A worden geregistreerd. Naast de stroommeting controleert de sensor ook continu de accuspanning. Zelfs minimale spanningsveranderingen leveren belangrijke informatie op over de laadtoestand en geven inzicht in de toestand van de accu. Een geïntegreerde temperatuursensor meet continu de temperatuur van de accu. Aangezien de accucapaciteit sterk afhankelijk is van de temperatuur, wordt bij alle berekeningen van het energiemanagement rekening gehouden met de actuele accutemperatuur. Bij lage temperaturen neemt bijvoorbeeld het beschikbare startvermogen aanzienlijk af. De elektronicamodule verwerkt alle meetwaarden en voert complexe berekeningen uit.

Dit zijn onder andere:

Stroomintegratie
Plausibiliteitscontroles
Verouderingsmodellen
Temperatuurcompensatie
Zelfdiagnose

De gegevens worden vervolgens digitaal naar de regeleenheid van het elektrische systeem verzonden.

Software

Aangezien de intelligente accusensor als een volwaardige regeleenheid kan worden beschouwd, beschikt hij over een eigen programma. De precieze uitvoering verschilt per fabrikant, maar het basisprincipe is bij de meeste systemen vergelijkbaar. Het hart van software is het accumodel.

Hier worden de gemeten waarden gekoppeld aan opgeslagen karakteristieken en wiskundige modellen.

Daarbij wordt bijvoorbeeld rekening gehouden met:

Type accu (AGM, EFB, natte accu)
Temperatuur
Veroudering
Laad- en ontlaadgeschiedenis

Het accumodel bootst het werkelijke gedrag van de accu zo nauwkeurig mogelijk na.

Schematische weergave van een IBS-sensor. De ASIC is de centrale elektronica van de intelligente accusensor. Hij registreert de waarden voor stroom, spanning en temperatuur en verwerkt de verzamelde meetgegevens verder.

Communicatie en systeemkoppeling

De actuele meetwaarden van de IBS-sensor worden via een communicatieverbinding doorgegeven aan de bovenliggende regeleenheid, bijvoorbeeld de motorbesturing.

De meetwaarden worden zowel tijdens het rijden als tijdens stilstand van het voertuig opgevraagd.

Afhankelijk van de fabrikant verloopt de communicatie via:

LIN-bus (het meest voorkomend)
BSD-interface (bijv. BMW)
CAN-bus (minder vaak rechtstreeks)

Bij de huidige voertuiggeneraties communiceert de IBS-sensor vrijwel uitsluitend via de LIN-bus (Local Interconnect Network). De LIN-bus is een kostenefficiënte seriële communicatieverbinding tussen sensoren en regeleenheden. De regeleenheid voor accubeheer fungeert daarbij als LIN-master, terwijl de IBS als slave werkt.

Via de LIN-bus wordt onder andere de volgende informatie verzonden:

Accuspanning
Accustroom
Accutemperatuur
Laadtoestand van de accu
Foutmeldingen
Diagnose-informatie

Als de LIN-communicatie uitvalt, werkt het energiemanagement vaak met vervangende waarden. Dit kan leiden tot beperkingen bij verschillende comfortfuncties.

Berekening van de accustatus

De IBS meet niet alleen elektrische waarden, maar gebruikt deze ook om verschillende statusparameters te berekenen.

State of Charge (SOC)

De SOC geeft de huidige laadtoestand van de accu weer.
De SOC wordt berekend op basis van het stroomverbruik, de laadcycli, de accuspanning en de temperatuur.
De waarde wordt in procenten weergegeven.

State of Health (SOH)

De SOH geeft de veroudering van de accu weer.
Naarmate de accu ouder wordt, neemt de bruikbare capaciteit af.
Het energiemanagement houdt rekening met deze waarde bij de regeling van de dynamo en bij start-stopfuncties.

State of Function (SOF)

De SOF geeft het momenteel beschikbare startvermogen aan.

Daarbij wordt onder andere rekening gehouden met de volgende factoren:

Temperatuur
Interne weerstand
Laadtoestand
Veroudering

Als de SOF onder een bepaalde drempelwaarde daalt, wordt bijvoorbeeld de start-stopfunctie uitgeschakeld.

Intelligente dynamoregeling

De IBS vormt de basis van moderne dynamoregelingen. Terwijl bij oudere generaties voertuigen de dynamo continu een vrijwel constante spanning leverde, wordt de dynamospanning in moderne systemen afgestemd op de belasting, de accustatus en de bedrijfsstrategie. Het energiemanagement beslist op basis van de door de IBS geleverde gegevens wanneer en met welk vermogen er wordt geladen.

Typische strategieën zijn:

Intensiever laden tijdens afremmen op de motor
Lager dynamovermogen bij het accelereren
Hoger dynamovermogen voor start-stop-cycli
Bijladen op basis van behoefte

Hierdoor kunnen het brandstofverbruik en de CO₂-uitstoot worden verminderd.

Bewaking van de ruststroom

Nadat het voertuig is geparkeerd en vergrendeld, blijft het boordnet in eerste instantie actief. Regeleenheden slaan bedrijfsgegevens op, comfortsystemen schakelen hun functies uit en communicatienetwerken gaan geleidelijk over naar de slaapstand. Pas nadat alle relevante regeleenheden hun naloopfase hebben beëindigd, bevindt het voertuig zich in volledige busrust.

De accusensor controleert gedurende deze tijd continu de stroom die uit de accu wordt onttrokken. Hierdoor kan het energiemanagement vaststellen of het stroomverbruik na het uitschakelen correct afneemt, of dat een verbruiker of een regeleenheid actief blijft.

Als het energiemanagement een te hoge ruststroom detecteert, kunnen verschillende maatregelen worden genomen.

Dit zijn bijvoorbeeld:

Uitschakelen van afzonderlijke comfortapparaten
Beperking van de binnenverlichting
Uitschakelen van regeleenheden
Uitschakelen van de standverwarming
Opslaan van een diagnosevermelding

Het uitschakelen van een verbruiker betekent niet per se dat deze verbruiker defect is. Vaak gaat het om een beschermende maatregel als gevolg van een lage laadtoestand van de accu.

Het doel is om voldoende energiereserve over te houden voor de volgende motorstart.

AGM- en EFB-accu’s in combinatie met de IBS

Moderne start-stopsystemen maken voornamelijk gebruik van AGM- (Absorbent Glass Mat) of EFB-accu’s (Enhanced Flooded Battery).

Deze accutypen verschillen aanzienlijk van conventionele natte accu’s wat betreft laadgedrag, interne weerstand en cyclusbestendigheid.

De IBS houdt bij de berekening van de laadtoestand rekening met deze eigenschappen.

Als er een verkeerde accu wordt geplaatst of als de accu niet wordt geregistreerd, kan het energiemanagement laadtoestanden verkeerd berekenen.

Dat kan de volgende gevolgen hebben:

Beperking van de start-stopfunctie
Kortere levensduur van de accu
Onvolledige acculading
Onjuiste gegevens in het energiemanagement

Technische specificaties

Bedrijfsspanningsbereik	Enkelvolt (6 – 16,5 V)
Nominale spanning	12 V
Omgekeerde polariteit spanning	– 16,5 V / 60 s
Testspanning	13,8 – 14,2 V
Bedrijfsstroom	10mA
Ruststroom	≤ 200 μA
Nominale weerstand (shunt)	68 μΩ
Duurstroom	± 175 A
Maximale stroom	1.500A
Temperatuurbereik	-40 °C tot +105 °C
Naverwarmtemperatuur	+105 °C tot +120 °C
Opslagtemperatuur	-20 °C tot +55 °C
Protocol	LIN 2.0 of hoger
Beschermingsklasse	IP 6K9K
Toegestaan aanhaalmoment van de poolklem	5 Nm ± 1 Nm
Max. accucapaciteit	500 Ah
Getest	ECE-R10

* Uittreksel uit de technische specificaties

De technische specificaties kunnen per uitvoering verschillen.

Pin 1: Accuspanning B+ en pen 2: LIN-bus — Pin 1: Accuspanning B+; pen 2: LIN-bus

Onderhouds- en reparatie-instructies

Accu vervangen en registreren

Bij veel voertuigfabrikanten moet na het vervangen van de startaccu een accuregistratie worden uitgevoerd.

Daarbij worden onder andere de volgende gegevens opgeslagen in het energiemanagement:

Accucapaciteit
Type accu
Fabrikantcode
Serienummer

Door de registratie worden alle verouderingsparameters gereset. Als dit niet gebeurt, blijft het energiemanagement werken met de gegevens van de oude accu. Dit kan leiden tot een onjuiste laadstrategie en een kortere levensduur van de nieuwe accu. Afhankelijk van de voertuigfabrikant gebeurt de registratie van de accu via een geschikt diagnoseapparaat.

Veelvoorkomende foutoorzaken

Storingen aan de IBS-sensor liggen vaak niet bij de sensor zelf.

De meest voorkomende oorzaken zijn onder meer:

Corrosie van de accupool
Losse poolklemmen
Beschadigde massakabels
Te lage spanning
Defecte accu
Vocht in de sensor
Kabelonderbrekingen
LIN-busstoringen
Onjuiste registratie van de accu
Mechanische beschadigingen

Een systematische diagnose voorkomt dat onderdelen onnodig worden vervangen.

Veelvoorkomende OBD-foutmeldingen

Storingen op het gebied van de IBS of het energiemanagement leiden vaak tot vermeldingen in het foutgeheugen. De foutcodes en aanduidingen verschillen per voertuigfabrikant. Veelvoorkomende OBD-foutmeldingen hebben betrekking op communicatiestoringen, niet-plausibele sensorsignalen of een onjuiste bepaling van de accustatus.

Voorbeelden van veelvoorkomende storingsverschijnselen zijn:

Communicatiefout tussen IBS en de regeleenheid (LIN-bus)
Accusensor – niet-plausibel signaal
Accusensor – kortsluiting of onderbreking
Accustatus kan niet worden berekend
Ruststroom te hoog
Accu is onvoldoende geladen
Start-stopsysteem uitgeschakeld vanwege de accustatus

In de dagelijkse praktijk van de werkplaats gaan deze storingen vaak gepaard met beperkingen van comfortsystemen. Hieronder vallen bijvoorbeeld een uitgeschakelde start-stopfunctie, een lager dynamovermogen of meldingen zoals “Accu opladen” of “Energiebesparingsmodus actief”.

Diagnose

De diagnose van de accusensor moet in principe beginnen met een visuele inspectie. Hierbij moeten met name de volgende punten worden gecontroleerd op beschadigingen of corrosie:

Accupolen
Massaverbindingen
Stekkerverbindingen van de IBS
Kabelgeleiding

Daarna volgt de diagnose van de regeleenheden met een geschikt diagnoseapparaat. Afhankelijk van het voertuig, het systeem of het diagnoseapparaat wordt bij de foutopsporing rekening gehouden met de volgende informatie:

Foutgeheugen
Live-gegevens van de IBS
LIN-communicatie
Accuspanning
Laad- en ontlaadstroom
Accutemperatuur
Laadtoestand
Dynamoregeling

De gegevens van de ECU-communicatie vormen de basis voor de eigenlijke probleemoplossing en een succesvolle reparatie.  Daarnaast wordt een accucontrole met een geschikte accutester aanbevolen.

Bij het vervangen van de IBS-sensor moeten de specificaties van de fabrikant worden nageleefd.

De sensor mag niet mechanisch worden gewijzigd of geopend.

Na werkzaamheden aan de accu of de IBS kunnen, afhankelijk van de voertuigfabrikant, de volgende maatregelen nodig zijn:

Accuregistratie
Resetten van het energiemanagement
Kalibratie van de accusensor
Foutgeheugen wissen
Functietest van de dynamoregeling

Als de initialisatie niet wordt uitgevoerd, leidt dit tot onjuiste berekeningen van de accustatus.

IBS-sensor - controleren en vervangen

We laten u aan de hand van een voorbeeld zien hoe de IBS-sensor wordt gecontroleerd en vervangen en waar u daarbij op moet letten. De juiste stappen in één oogopslag.

Conclusie

De IBS-sensor is uitgegroeid van een eenvoudige meetsensor tot een centraal onderdeel van het energiemanagement. Door continu stroom, spanning en temperatuur te meten en statusgegevens zoals State of Charge, State of Health en State of Function te berekenen, vormt de IBS de basis voor een op de behoefte afgestemde energievoorziening van moderne voertuigen.

Met het toenemende gebruik van start-stopsystemen, AGM- en EFB-accu’s, softwaregestuurde strategieën voor energiemanagement en 48-volt-boordnetten wordt een juiste diagnose van de IBS steeds belangrijker. Een systematische controle van de sensoren, de LIN-communicatie en de accuregistratie maakt een gerichte foutopsporing mogelijk en helpt onnodige vervanging van onderdelen te voorkomen. Daarmee zijn een deskundige diagnose en vakkundige reparatie van het energiemanagement essentiële onderdelen van de dagelijkse werkplaatspraktijk.

De informatie in dit vakartikel is uitsluitend bedoeld als algemene technische informatie over de constructie, werking en diagnose van intelligente accusensoren (IBS) en moderne energiemanagementsystemen. De beschreven systemen, diagnoseprocedures en reparatiemaatregelen kunnen per voertuigfabrikant, model, bouwjaar en regeleenheidgeneratie verschillen.

Bij diagnoses, controles en reparaties moeten altijd de voertuigspecifieke informatie van de fabrikant, de reparatiehandleidingen en de actuele onderhouds- en veiligheidsvoorschriften in acht worden genomen. Vooral werkzaamheden aan 48-volt-boordnetten mogen uitsluitend worden uitgevoerd volgens de voorschriften van de fabrikant en met inachtneming van de vereiste veiligheidsmaatregelen.

De weergegeven OBD-foutmeldingen en diagnose-informatie zijn veelvoorkomende voorbeelden uit de werkplaatspraktijk en kunnen per voertuigfabrikant en diagnosesysteem verschillen. Een eenduidige foutdiagnose is uitsluitend mogelijk op basis van de specifieke diagnosegegevens van de fabrikant en een systematische controle van het hele systeem.

Wij behouden ons het recht voor om technische wijzigingen en verdere ontwikkelingen op het gebied van voertuig- en diagnosetechniek door te voeren.