DE102011079321A1 - Method for monitoring electrical components of e.g. electrically powered motor vehicle, involves avoiding usage of frequency band when change of frequency band used for communication of signal in charging line exists - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von elektrischen Komponenten eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs und/oder einer Ladestation, die zum Zwecke des Ladens eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs mit diesem über eine Ladeleitung elektrisch verbunden ist, wobei das Kraftfahrzeug und/oder die Ladestation für eine Kommunikation während des Ladevorganges eine Sende-/Empfangseinheit umfassen, welche dazu ausgebildet ist, Signale auf die Ladeleitung hochfrequent aufzuprägen und zu verarbeiten.The invention relates to a method for monitoring electrical components of an electrically operated motor vehicle and / or a charging station, which is electrically connected to the latter via a charging line for the purpose of charging an energy accumulator of the motor vehicle, wherein the motor vehicle and / or the charging station for communication during the charging process include a transmitting / receiving unit, which is adapted to impart signals on the charging line high-frequency and to process.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug sowohl ein rein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug als auch ein Hybridfahrzeug verstanden, wobei letzteres zusätzlich zu einer elektrischen Antriebsmaschine über eine Verbrennungskraftmaschine verfügt.In the context of the present description, an electrically operated motor vehicle is understood as meaning both a purely electrically operated motor vehicle and a hybrid vehicle, the latter having an internal combustion engine in addition to an electric drive machine.
Bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen kommen in dessen Bordnetz häufig Spannungen von mehr als 12 V zum Einsatz. Im Falle einer Leitungsunterbrechung kann ein Lichtbogen entstehen, über den der Strom ungehindert weiter fließen kann. Wird die Leitung mit einer Gleichspannung betrieben, so bleibt der Lichtbogen dauerhaft bestehen. Dabei wird der Lichtbogen umso stabiler und kann umso weitere Strecken überbrücken, je höher die an der Leitung anliegende Spannung ist. Durch einen Lichtbogen kann nicht nur die Leitung selbst, sondern auch umliegende Infrastruktur geschädigt werden. Das beschriebene Problem kann nicht nur während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftreten, sondern auch dann, wenn dieses zwecks Ladung seines Energiespeichers mit einer Ladestation verbunden ist. Eine Leitungsunterbrechung kann bspw. durch eine defekte Ladeleitung oder eine nicht korrekte Steckverbindung der Ladeleitung zu der Ladestation und/oder des Kraftfahrzeugs auftreten.In electrically powered vehicles often voltages of more than 12 V are used in the electrical system. In the event of a line interruption, an arc can occur over which the current can continue to flow unhindered. If the line is operated with a DC voltage, the arc remains permanently. In this case, the arc becomes more stable and can bridge more distances, the higher the voltage applied to the line. An electric arc can damage not only the line itself but also the surrounding infrastructure. The described problem can not only occur during operation of the motor vehicle, but also when it is connected to a charging station for the purpose of charging its energy store. A line interruption can occur, for example, by a defective charging cable or an incorrect plug connection of the charging cable to the charging station and / or the motor vehicle.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Problem beim Laden und beim Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs einfach und sicher erkannt werden kann. Es ist werter Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der ein Problem beim Laden und beim Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs einfach und sicher erkannt werden kann.It is an object of the invention to provide a method by which a problem during charging and during operation of an electrically operated motor vehicle can be detected easily and reliably. It is worth object of the invention to provide a device with which a problem when loading and operating an electrically powered motor vehicle can be detected easily and safely.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Sende-/Empfangseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.These objects are achieved by a method according to the features of
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Überwachen von elektrischen Komponenten eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs und/oder einer Ladestation, die zum Zwecke des Ladens eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs mit diesem über eine Ladeleitung elektrisch verbunden ist. Das Kraftfahrzeug und/oder die Ladestation umfassen für eine Kommunikation während des Ladevorganges eine Sende-/Empfangseinheit, welche dazu ausgebildet ist, Signale auf die Ladeleitung hochfrequent aufzuprägen und zu verarbeiten. Bei dem Verfahren werden durch die Sende-/Empfangseinheit des Kraftfahrzeugs und/oder der Ladestation mehrere für eine Kommunikation genutzte oder nutzbare Frequenzbänder darauf überwacht, ob eine von einer jeweils bestimmungsgemäßen Kommunikation abweichende Frequenzpegeländerung auftritt. Beim Auftreten der Frequenzpegeländerung auf mehreren der Frequenzbänder wird auf eine Gefährdungssituation geschlossen.The invention provides a method for monitoring electrical components of an electrically operated motor vehicle and / or a charging station, which is electrically connected thereto for the purpose of charging an energy store of the motor vehicle via a charging line. For communication during the charging process, the motor vehicle and / or the charging station comprise a transmitting / receiving unit which is designed to impart high-frequency signals to the charging line and process them. In the method, several frequency bands used or usable for a communication are monitored by the transmitting / receiving unit of the motor vehicle and / or the charging station as to whether a frequency level change deviating from a respective intended communication occurs. When the frequency level change occurs on several of the frequency bands, a hazard situation is concluded.
Unter dem Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs werden sowohl der Fahrbetrieb als auch das abgestellte (parkende) Fahrzeug sowohl während eines Ladevorgangs als auch außerhalb davon verstanden.The operation of an electrically operated motor vehicle is understood to mean both the driving operation and the parked (parking) vehicle both during a charging operation and outside thereof.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass beim Auftreten einer Störung von elektrischen Komponenten, wie z. B. einem Lichtbogen oder einem Funken, eine breitbandige Hochfrequenzstrahlung auftritt. Der Hauptanteil der breitbandigen Hochfrequenzstrahlung liegt dabei im AM-Bereich von einigen kHz bis ca. 30 MHz. In neueren elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen sowie Ladestationen sind zur Erhöhung der Effizienz des Ladevorganges Sende-/Empfangseinheiten vorgesehen. Diese basieren auf dem Prinzip der sog. Powerline-Kommunikation (PLC) und sind dazu ausgebildet, hochfrequente Signale auf die für die Energieübertragung verwendete Ladeleitung aufzuprägen. Die hochfrequenten Signalanteile können durch die Sende-/Empfangseinheit im Rahmen einer Kommunikation verarbeitet werden. Bei einer aktiven (im Sinne von eingeschalteten) Sende-/Empfangseinheit führt ein elektrischer Funken oder Lichtbogen auf sämtlichen von den Sende-/Empfangseinheiten genutzten oder nutzbaren Frequenzbändern zu einer Frequenzpegeländerung, welche durch die Sende-/Empfangseinheiten detektiert werden können. Das Vorhandensein solcher Frequenzpegeländerungen auf wenigstens zwei Frequenzbändern kann als Indiz dafür gewertet werden, dass ein Fehler in einer der elektrischen Komponenten des elektrischen Kraftfahrzeugs und/oder der Ladestation einschließlich der Ladeleitung vorliegt.The invention is based on the idea that when a fault of electrical components such. As an arc or a spark, a broadband high frequency radiation occurs. The main part of the broadband high frequency radiation is in the AM range from a few kHz to about 30 MHz. In newer electrically powered vehicles and charging stations transmitting / receiving units are provided to increase the efficiency of the charging process. These are based on the principle of so-called powerline communication (PLC) and are designed to impose high-frequency signals on the charging line used for energy transmission. The high-frequency signal components can be processed by the transmitting / receiving unit as part of a communication. In the case of an active (in the sense of switched on) transceiver unit, an electrical spark or arc leads to a frequency level change on all frequency bands used or usable by the transceiver units, which can be detected by the transceiver units. The presence of such frequency level changes on at least two frequency bands can be interpreted as an indication that there is a fault in one of the electrical components of the electric motor vehicle and / or the charging station including the charging line.
Um die Überwachung der elektrischen Komponenten auf eine von Funken oder Lichtbögen ausgehende Gefährdung realisieren zu können, werden über die Sende-/Empfangseinheiten hinaus keine weiteren Hardware-Komponenten benötigt. Es ist lediglich eine Software-seitige Anpassung der Signalverarbeitung der Sende-/Empfangseinheiten erforderlich. Hierdurch lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und kostengünstige Weise realisieren. Insbesondere können nach der Erkennung von Funken und/oder Lichtbogenstrecken Gegenmaßnahmen ergriffen werden, welche bspw. das Abschalten betroffener Stromkreise umfassen. Damit kann Schaden von dem Kraftfahrzeug und der Infrastruktur abgewendet werden.In order to be able to realize the monitoring of the electrical components for a danger emanating from sparks or electric arcs, these are transmitted beyond the transceiver units No further hardware components needed. Only a software-side adaptation of the signal processing of the transmitting / receiving units is required. As a result, the method according to the invention can be realized in a simple and cost-effective manner. In particular, countermeasures can be taken after the detection of sparks and / or arc paths, which include, for example, the switching off of affected circuits. Thus damage can be averted from the motor vehicle and the infrastructure.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf eine Gefährdungssituation geschlossen, wenn auf allen von der Sende-/Empfangseinheit des Kraftfahrzeugs und/oder der Ladestation für eine Kommunikation genutzten oder nutzbaren Frequenzbändern eine Frequenzpegeländerung detektiert wird. Wie bereits beschrieben, macht sich eine durch einen Funken oder einen Lichtbogen hervorgerufene Störung von elektrischen Komponenten durch eine breitbandige Hochfrequenzstrahlung bemerkbar, welches sich in praktisch allen Frequenzbändern der Sende-/Empfangseinheit bemerkbar macht. Je mehr solcher Frequenzbänder durch die in dem Kraftfahrzeug und/oder der Ladestation vorgesehenen Sende-/Empfangseinheiten überprüft werden, desto sicherer kann auf eine Gefährdung geschlossen werden.According to an expedient embodiment of the method according to the invention, a hazard situation is concluded when a frequency level change is detected on all frequency bands used or usable by the transmitting / receiving unit of the motor vehicle and / or the charging station for communication. As already described, a caused by a spark or an arc disturbance of electrical components by a broadband high frequency radiation is noticeable, which is noticeable in virtually all frequency bands of the transmitting / receiving unit. The more such frequency bands are checked by the transmission / reception units provided in the motor vehicle and / or the charging station, the more securely it can be concluded that a hazard exists.
Eine Frequenzpegeländerung im Sinne des vorliegenden Verfahrens ist eine Abweichung von einer bekannten Signatur, die im Rahmen einer Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladestation auftritt. Signaturen werden von den Sende-/Empfangseinheiten im Rahmen ihrer regulären Kommunikation verwendet. Eine Abweichung von den bekannten Signaturen kann daher bereits ein Indiz für das Vorliegen einer Störung bzw. Gefährdung sein.A frequency level change in the sense of the present method is a deviation from a known signature, which occurs in the context of a communication between the motor vehicle and the charging station. Signatures are used by the transceiver units as part of their regular communications. A deviation from the known signatures can therefore already be an indication of the existence of a fault or hazard.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird auf eine Gefährdungssituation geschlossen, wenn die auf den mehreren Frequenzbändern detektierten Frequenzpegeländerungen über eine vorgegebene Mindestzeitdauer hinaus ununterbrochen oder in zeitlichen Abständen detektiert werden. Eine ununterbrochene Frequenzpegeländerung deutet auf einen Lichtbogen in einem mit Gleichspannung betriebenen Bordnetz hin. Das Auftreten einer Frequenzpegeländerung im regelmäßigen oder unregelmäßigen zeitlichen Abstand könnte bspw. einen Wackelkontakt signalisieren, sofern die das Problem aufweisende Leitung mit einer Wechselspannung betrieben wird. Im Gegensatz zu einer mit Gleichspannung betriebenen Leitung kann bei einer mit Wechselspannung betriebenen Leitung der Lichtbogen beim Nullpunktdurchgang des Stromes abreißen. Ein mehrmaliges Auftreten einer hochfrequenten Frequenzpegeländerung signalisiert daher z. B. ein Problem in der Kontaktierung in einer elektrischen Komponente.According to a further expedient embodiment, a hazard situation is concluded when the frequency level changes detected on the plurality of frequency bands are detected continuously or at intervals over a predetermined minimum period of time. An uninterrupted change in the frequency level indicates an arc in a DC powered vehicle electrical system. The occurrence of a frequency level change at a regular or irregular time interval could signal, for example, a loose contact, provided that the line having the problem is operated with an alternating voltage. In contrast to a line operated with DC voltage, in the case of a line operated with AC voltage, the arc can break off when the current passes through zero. A repeated occurrence of a high-frequency frequency level change therefore signals z. B. a problem in the contacting in an electrical component.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung erfolgt eine Auswertung der Frequenzpegeländerung eines jeweiligen Frequenzbands und umfasst einen Vergleich von Parametern der aktuell festgestellten Frequenzpegeländerung mit in einem Speicher hinterlegten Referenz-Parametern von für eine Gefährdung typischen Frequenzpegeländerungen. Beispielsweise können Grenzwerte für die Amplituden bei mehreren Frequenzen eines Frequenzbandes als Referenz-Parameter hinterlegt werden. Die entsprechenden Amplituden bei den vorgegebenen Frequenzen eines Frequenzbandes können beim Auftreten der Frequenzpegeländerungen aus dem Signal extrahiert und mit den Referenz-Parametern verglichen werden. Hierdurch kann die Sicherheit bei der Diagnose einer Gefährdung erhöht werden.According to a further expedient refinement, the frequency level change of a respective frequency band is evaluated and includes a comparison of parameters of the currently determined frequency level change with reference parameters stored in a memory of frequency level changes typical of a hazard. For example, limit values for the amplitudes at several frequencies of a frequency band can be stored as reference parameters. The corresponding amplitudes at the given frequencies of a frequency band can be extracted from the signal at the occurrence of the frequency level changes and compared with the reference parameters. As a result, the safety can be increased in the diagnosis of a hazard.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung erfolgt eine Auswertung der Frequenzpegeländerung eines jeweiligen Frequenzbands und umfasst die Verknüpfung mehrerer Kriterien mittels Fuzzy-Logik zu einem Ergebnis. Gemäß dieser Ausgestaltung wird nicht ein einzelnes Frequenzband, sondern eine Vielzahl an Frequenzbändern ausgewertet, um basierend auf deren Frequenzpegeln mit einer „unscharfen” Logik ein Auswerteergebis zu erhalten.According to a further expedient refinement, the frequency level change of a respective frequency band is evaluated and the combination of several criteria by means of fuzzy logic comprises a result. According to this embodiment, not a single frequency band, but a plurality of frequency bands is evaluated in order to obtain an evaluation result based on their frequency levels with a "fuzzy" logic.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erfolgt eine Auswertung der auf mehreren Frequenzbändern auftretenden Frequenzpegeländerungen und umfasst die Durchführung eines Plausibilitätstests, bevor auf eine Gefährdungssituation geschlossen wird. Die Durchführung des Plausibilitätstests umfasst einen oder mehrere der folgenden Schritte:
- – Durchführung einer Strommessung. Hier wird überprüft, ob in der überprüften Leitung ein Strom fließt oder nicht. Sofern ein Strom detektiert werden kann, wird dessen Höhe ermittelt.
- – Durchführung einer Spannungsmessung. Für die überprüfte Leitung wird ermittelt, ob an dieser eine Spannung anliegt. Falls ja, wird die Höhe der Spannung ermittelt.
- – Durchführung eines Funktionstests. Hiermit wird überprüft, ob eine entsprechende Komponente ihre bestimmungsgemäße Funktion aufweist oder nicht.
- – Überprüfung, ob die durchgeführten Messungen und/oder Tests eine Abweichung von bekannten und/oder erwarteten Werten oder einer erwarteten Funktion aufweisen.
- - Carrying out a current measurement. Here it is checked whether a current flows in the tested line or not. If a current can be detected, its height is determined.
- - Carrying out a voltage measurement. For the checked line, it is determined whether a voltage is applied to this. If so, the magnitude of the voltage is determined.
- - Perform a functional test. This checks whether a corresponding component has its intended function or not.
- - Check whether the measurements and / or tests carried out have a deviation from known and / or expected values or an expected function.
Auch durch diese Ausgestaltung kann die Sicherheit der Prognose bezüglich einer Gefährdung erhöht werden.The security of the prognosis regarding a hazard can also be increased by this design.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung werden Frequenzbänder auf das Auftreten von Frequenzpegeländerungen überwacht, welche von den Sende-/Empfangseinheiten nicht für eine Kommunikation verwendet werden. Hierzu können bspw. ein oder mehrere dedizierte Frequenzbereiche während der normalen Datenübertragung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladestation während eines Ladevorganges freigehalten werden. Treten auf bzw. in diesen Frequenzbereichen während der Datenübertragung auswertbare Pegel und Signale auf, so kann auf eine kritische, eine Gefährdung hervorrufende, Situation geschlossen werden. Im Vergleich zur Überwachung solcher Frequenzbänder, welche auch für eine Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladestation während eines Ladevorganges verwendet werden, kann die Diagnose der Gefährdung in kürzerer Zeit erfolgen. According to another expedient embodiment, frequency bands are monitored for the occurrence of frequency level changes which are not used by the transceiver units for communication. For this purpose, for example, one or more dedicated frequency ranges can be kept free during the normal data transmission between the motor vehicle and the charging station during a charging process. If evaluable levels and signals appear on or in these frequency ranges during the data transmission, then a critical, hazardous situation can be inferred. In comparison to the monitoring of such frequency bands, which are also used for communication between the motor vehicle and the charging station during a charging process, the diagnosis of the hazard can take place in a shorter time.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung können die Frequenzpegeländerungen in mehreren Frequenzbändern parallel oder zeitlich nacheinander detektiert werden, um auf eine Gefährdung zu schließen. Ob die Detektion von Frequenzpegeländerungen in mehreren Frequenzbändern parallel oder zeitlich nacheinander erfolgt, hängt im Wesentlichen von der Signalverarbeitungslogik der verwendeten Sende-/Empfangseinheiten ab.According to a further expedient refinement, the frequency level changes in a plurality of frequency bands can be detected in parallel or chronologically one after the other in order to conclude a hazard. Whether the detection of frequency level changes in several frequency bands takes place in parallel or in succession depends essentially on the signal processing logic of the transceiver units used.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die zu detektierende Gefährdung ein Lichtbogen oder ein Fehler in der elektrischen Verbindung zwischen der Ladestation und dem Kraftfahrzeug oder innerhalb des Kraftfahrzeugs. Zweckmäßigerweise wird unabhängig von einem Ladevorgang die Sende-/Empfangseinheit des Kraftfahrzeugs aktiviert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann demgemäß nicht nur während eines Ladevorganges, bei dem das Kraftfahrzeug über die Ladeleitung mit der Ladestation verbunden ist und über die Ladeleitung kommunizieren kann, durchgeführt werden. Vielmehr kann auch eine Überwachung der elektrischen Komponenten im Betrieb des Kraftfahrzeugs erfolgen, solange die Sende-/Empfangseinheit des Kraftfahrzeugs in einem „Empfangsmodus” betrieben wird, obwohl diese mit keinem dedizierten Kommunikationspartner über eine Leitung verbunden ist. Die breitbandigen Hochfrequenzstrahlungen, die von einer Störung ausgehen, können dann über als Antennen wirkende elektrische Leitungen in die Sende-/Empfangseinheit des Kraftfahrzeugs eingekoppelt werden, sodass diese die beschriebene Auswertung durchführen kann.In a further expedient embodiment, the hazard to be detected is an arc or a fault in the electrical connection between the charging station and the motor vehicle or within the motor vehicle. Conveniently, the transmitting / receiving unit of the motor vehicle is activated independently of a charging process. Accordingly, the method according to the invention can be carried out not only during a charging process in which the motor vehicle is connected to the charging station via the charging cable and can communicate via the charging cable. Rather, a monitoring of the electrical components during operation of the motor vehicle can take place, as long as the transmitting / receiving unit of the motor vehicle is operated in a "reception mode", although this is not connected to any dedicated communication partner via a line. The broadband high frequency radiation emanating from a fault can then be coupled via electrical lines acting as antennas in the transmission / reception unit of the motor vehicle, so that they can perform the described evaluation.
Die Erfindung schafft weiter eine Sende-/Empfangseinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder einer Ladestation, die dazu ausgebildet ist, Signale auf eine für die Energieübertragung genutzte Leitung hochfrequent aufzuprägen und zu verarbeiten und ein wie oben beschriebenes Verfahren auszuführen.The invention further provides a transmitting / receiving device, in particular a motor vehicle or a charging station, which is designed to high-frequency impose signals on a line used for energy transmission and process and execute a method as described above.
Die Erfindung umfasst ferner ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Sende-/Empfangseinrichtung.The invention further comprises a motor vehicle with a transmitting / receiving device according to the invention.
Ferner ist von der Erfindung eine Ladestation zum Aufladen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs umfasst, welche eine erfindungsgemäße Sende-/Empfangseinrichtung umfasst.Furthermore, the invention comprises a charging station for charging an energy store of a motor vehicle, which comprises a transmitting / receiving device according to the invention.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment in the drawing. Show it:
Auf Seiten des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs
Die Ladestation
Die in dem Kraftfahrzeug
Der Ladevorgang des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs
Mit dem Bezugszeichen
Beträgt die zwischen den beiden Leitern der Ladeleitung
Die Sende-/Empfangseinheiten
Die Recheneinheiten
Die durch einen Lichtbogen oder auch einen Funken hervorgerufenen Frequenzpegeländerungen führen zu einer signifikanten Abweichung der durch die jeweiligen Recheneinheiten
Insbesondere werden die Recheneinheiten
Es kann dabei vorgesehen sein, die typische Signatur oder Signaturen eines stehenden Lichtbogens zur besseren und sicheren Auswertung in einem Speicher der Sende-/Empfangseinheiten als Referenzkurve zu hinterlegen. Dann kann ein Vergleich von Parametern der aktuell festgestellten Frequenzpegeländerung mit in dem Speicher hinterlegten Referenz-Parametern von für eine Gefährdung typischen Frequenzpegeländerungen durchgeführt werden. Beispielsweise können hierzu Grenzwerte für Amplituden bei mehreren Frequenzen eines Frequenzbands herangezogen werden.It may be provided to deposit the typical signature or signatures of a stationary arc for better and more secure evaluation in a memory of the transmitting / receiving units as a reference curve. Then, a comparison of parameters of the currently detected frequency level change with stored in the memory reference parameters of hazardous for a frequency level changes can be performed. For example, limit values for amplitudes at several frequencies of a frequency band can be used for this purpose.
Eine besonders einfache und schnelle Erkennung eines Funkens oder Lichtbogens ergibt sich dann, wenn mehrere dedizierte Frequenzbereiche während der normalen Datenübertragung von einer Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladestation freigehalten werden. Treten dort während der Datenübertragung auswertbare Frequenzpegeländerungen auf, so kann auf eine kritische Situation geschlossen werden.A particularly simple and rapid detection of a spark or arc occurs when several dedicated frequency ranges are kept free of communication between the motor vehicle and the charging station during normal data transmission. If there are evaluable frequency level changes during data transmission, then a critical situation can be deduced.
Die vorhandene Signalverarbeitung in den Recheneinheiten
In einer anderen Ausgestaltung erfolgt eine Auswertung der Frequenzpegeländerung einer Mehrzahl an Frequenzbändern, wobei eine Verknüpfung mehrerer Kriterien mittels Fuzzy-Logik zu einem Ergebnis erfolgt. Ein mögliches Vorgehen wird nachfolgend anhand der
Es werden nun nicht einzelne Frequenzbänder alleine zu einer absoluten Auswertung herangezogen, sondern es wird eine ”unscharfe” Logik zur Auswertung verwendet. Hierzu werden folgende Schritte durchgeführt:
- a) Festlegen eines einfachen Kriteriums, z. B. Frequenzpegel pro Frequenzband;
- b) Normieren des Kriteriums, hier der Frequenzpegel (z. B. „hoch”, „mittel”, „niedrig”)
- c) Gruppieren der Frequenzänder FB1, ..., FB12 in Bewertungsgruppen, d. h. in die Segmente „Low Freq”, „Mid Freq” oder „High Freq”;
- d) In Bezug setzen der Bewertungsgruppen, d. h. Überprüfung, wieviele Frequenzbänder pro Segment („Low Freq”, „Mid Freq” oder „High Freq”) ein vorgegebenes Kriterium erfüllen;
- e) Entscheidungsfindung, d. h. Ermittlung, ob z. B. alle Segmente einen Wert „hoch” aufweisen, was auf einen Problemfall deutet.
- a) Setting a simple criterion, eg. B. frequency level per frequency band;
- b) normalizing the criterion, here the frequency level (eg "high", "medium", "low")
- c) Grouping the frequency edges FB1, ..., FB12 in evaluation groups, ie in the segments "Low Freq", "Mid Freq" or "High Freq";
- d) related to the evaluation groups, ie checking how many frequency bands per segment ("Low Freq", "Mid Freq" or "High Freq") meet a given criterion;
- e) decision-making, ie determination of whether z. B. all segments have a value "high", indicating a problem case.
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Der Unterschied der unscharfen Logik zu einer rein digitalen Logik ist, dass bei der unscharfen Logik auch der mittlere Bereich („es liegt vielleicht ein Problem vor”) vorhanden ist, der eine Entscheidung noch nicht definitiv festlegt. So kann eine Gewichtung nach einem Segment mit dem Wert „hoch” auch dann erfolgen, wenn alle Frequenzpegel mindesten auf „mittel” oder „hoch” sind, jedoch keine einziges „niedrig”. Dieses Verhalten ist im Detail davon abhängig, wie viele Frequenzbänder pro Segment vorgesehen sind. In der Praxis ist die Gruppierung und Auswahl der Klassen von der realen Implementierung abhängig.The difference between the fuzzy logic and the purely digital logic is that the fuzzy logic also contains the middle range ("maybe there is a problem") that does not yet definitively determine a decision. Thus, a weighting after a segment with the value "high" can also take place if all frequency levels are at least "medium" or "high", but not one "low". This behavior depends in detail on how many frequency bands are scheduled per segment. In practice, the grouping and selection of classes depends on the real implementation.
Das Beispiel in den
Das erfindungsgemäße Vorgehen basiert somit darauf, von einer normalen Signalübertragung im Rahmen einer Kommunikation bekannte Signaturen erkannte Abweichungen festzustellen und als Störung zu interpretieren. Gerade bei solchen Kommunikationsverfahren wie OFDM, die mehrere Frequenzbänder auswerten und Kommunikationskanäle benutzen, kann die massive, gleichzeitige Störung des Frequenzbands bzw. Kanals als Indikator für einen Funken oder Lichtbogen herangezogen werden.The procedure according to the invention is thus based on detecting deviations recognized by a normal signal transmission in the context of a communication and of interpreting them as a fault. Especially in such communication methods as OFDM, which evaluate multiple frequency bands and use communication channels, the massive, simultaneous disturbance of the frequency band or channel can be used as an indicator of a spark or arc.
Vorteilhaft an dem Verfahren ist, dass die unter Nutzung herkömmlicher Powerline Kommunikationstechnik verwendete Elektronik entweder direkt das kritische, zu überwachende Kabel und den Stecker benutzt und dadurch notwendige Verbindungen direkt in Kontakt mit dem Kommunikationssystem, das nunmehr als Überwachungssystem fungiert, steht. Ein Umweg über eine Antenne und ggf. eine fehlerhafte Einkopplung von anderen Störungen ist nicht erforderlich.An advantage of the method is that the electronics used using conventional powerline communication technology either directly the critical cable to be monitored and the plug used and thereby necessary connections directly in contact with the communication system, which now acts as a monitoring system stands. A detour via an antenna and possibly a faulty coupling of other disturbances is not required.
Das erfindungsgemäße Vorgehen kann auch im reinen Fahrbetrieb des elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs
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