CN104428682A - 用于检查控制信号线的诊断设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对位于机动车(1)的控制器(4)与机动车侧的用于机动车(1)电池(3)的充电接口(5)之间的控制信号线(10)进行检查的诊断设备，其中，在控制器(4)中设有第一电阻(14)将控制信号线(10)接地(11)，在充电接口侧设有与第一电阻(14)并联的第二电阻(15)，其中，控制器(4)的评估设备具有用于在充电过程外供给电流的电流源和/或供给电压的电压源(18)并且被设计用于在使用第一和第二电阻(14、15)的情况下测量一指示出控制信号线故障的电流或者一指示控制信号线故障的电压。

Description

用于检查控制信号线的诊断设备
技术领域
本发明涉及一种用于对位于机动车的控制器与机动车侧的用于机动车电池的充电接口之间的控制信号线进行检查的诊断设备。同时本发明还涉及一种机动车以及一种用于检测控制信号线故障的方法。
背景技术
在现有技术中已经广泛公开了带有电机的机动车，尤其是电动车辆或者混合动力车辆(如果还额外具有内燃机的话)。为了使机动车的电机运行，在机动车中设有电池、通常是高压电池，该电池能够借助机动车外部的合适的充电设备(充电站)来充电。
因此，作为充电基础设施的一部分，机动车通常具有机动车侧的充电接口(充电插座)，充电设备的插头能够插入到该充电接口中。充电接口在此通过单相或三相线路与电池相应连接或可以与之连接，以便能够给电池充电；但通常还额外设有可以用于交换控制信号的控制信号线(“controlpilot(控制引导)”，缩写为CP)。通过控制信号线一方面可以将机动车的充电就绪状态通知给充电设备，但是附加地或替代地，还可以通过控制信号线将充电设备的供能就绪状态传递给机动车。为了交换信息，例如可以使用脉宽调制的控制信号。
在机动车侧，所述控制信号在控制器、例如充电控制器和/或电池控制器中得到评估和/或生成，该控制器具有相应的逻辑电路。
如果例如由于控制器与充电接口之间的控制信号线中的故障和/或充电线缆中或充电设备侧的故障而没有控制信号存在，那么通常就不能充电。但是迄今尤其仍不能确定：是在机动车本身中存在故障，还是在充电基础设施——具体来说例如充电线缆和/或充电设备——中存在故障。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种用于对位于机动车的控制器与机动车侧的充电接口之间的、机动车内部的控制信号线进行检查的技术方案，该技术方案可以特别简单地实现并且可以在坚持标准的情况下实施。
为实现所述目的，本发明提出一种开头所述类型的诊断设备，该诊断设备的突出之处是，在控制器中设有第一电阻，该第一电阻将控制信号线与地连接，在充电接口侧设有与第一电阻并联的第二电阻，其中，控制器的评估设备具有用于在充电过程之外供给电流和/或电压的电流源和/或电压源，并且该评估设备被设计用于在使用所述第一电阻和第二电阻的情况下测量一指示出控制信号线故障的电流或者一指示出控制信号线故障的电压。
本发明首次提出了一种诊断设备，该诊断设备能够用于检查从控制器直至充电接口(充电插座)的控制信号线，从而扩展了控制器中的诊断可能性。在此特别有利的是，可以在充电过程之外、尤其是也即可以在机动车运行期间，尤其定期地进行所述诊断(所谓的“open load(开路)”诊断)。因此可以随时确定机动车中控制信号线本身是否存在故障。
迄今为止已知了，尤其是已经在一些标准中规定了，在机动车侧在控制器中应在控制信号线与地线之间设有具有特定电阻值的特定电阻。这尤其适用于下述情况：要通过充电就绪开关接入与控制器中的电阻并联的充电就绪电阻来通知电池的充电就绪。所述充电就绪电阻也可以具有标准值。根据IEC 61851标准，在申请本发明的时间点上，根据现有技术，机动车中的电阻的值例如可以是2.74kΩ，充电就绪电阻的值是1.3kΩ或270Ω。从这种现有技术出发，可以这样理解本发明的构思，即：将迄今在控制器中所使用的唯一一个电阻分为两个电阻，根据本发明即为控制器侧的第一电阻和充电接口侧的与该第一电阻并联的第二电阻。然后可以再这样选择所述第一电阻和第二电阻的值，使得例如通过给所述第一电阻和所述第二电阻使用两倍大的电阻值来满足所述标准。
即本发明提出，在任何情况下都使用在机动车内部在控制信号线两侧并联的电阻的组合，即：控制器中的第一电阻和充电接口中的第二电阻。如果现在评估设备使用一评估电路，该评估电路根据第二电阻是否可用来提供不同的测量值，那么则可以在不必存在充电过程的情况下以简单的、不复杂的方式检测控制信号线故障，根据本发明，这既可以通过电流流量也可以借助于电压流量来进行，为此，所述控制器具有电流源或电压源，该电流源或电压源可以在充电过程之外为诊断过程激活并且可以产生与第二电阻的“可见度”有关的测量电压或相应的测量电流。该测量电压或测量电流可以以简单的方式通过例如原本就存在于控制器中的逻辑电路来进行评估。例如可以设置对控制信号线中的故障进行指示的位(Bit)，可以在故障存储器中存储一记录和/或为驾驶员激活相应的报警灯。
正是在遵守标准方面有利的是，所述第一电阻和第二电阻可以具有相同的值。因为第一电阻和第二电阻处于一并联电路中，所以如果按照标准必须达到特定的电阻值，那么可以例如给第一电阻和第二电阻分别使用标准值的两倍的电阻值，从而由于并联电路在外部“看来”又是标准值。
所述充电接口可以如所述那样设计为充电插座，从而使所述第二电阻布置在充电插座中。该第二电阻在那里同样使控制信号线与地相连。
所述两个电阻都可以与一相连的共同的地线相连。通常还将一地线从充电接口引至控制器(还有电池)，从而可以使用该本来就存在的地线，以便通过这些电阻使控制信号线不仅在充电接口侧而且在控制器侧都与地连接。但是还可以利用任意其他方案来建立与地连接，例如可以与机动车车身或类似物相连。
在本发明的第一种特别优选的实施方案中可以提出，所述评估设备具有这样连接在电压源下游的测量电阻，使得其与所述第一电阻和第二电阻一起形成分压器。这意味着，产生了由所述第一、第二电阻的并联电路和测量电阻所构成的串联电路，通过该串联电路将电压源与地连接。这是一种典型的分压器。如果现在在测量电阻和并联电路之间截取测量电压，那么如当然已知的那样，测量电压与并联电路的有效电阻的值有关，最终也与控制信号线是否功能正常从而第二电阻也对并联电路的总电阻做出贡献有关。如果所述控制信号线有故障，那么第二电阻最终会被一个无穷大的电阻取代，从而在并联电路中实际仅看到第一电阻。这导致测量电压发生改变。
因此可以规定，所述评估设备被设计用于当在第一电阻和第二电阻的并联电路上仅测出与第一电阻相应的电压时检测到控制信号线故障。在此可以使用或者相应扩展本来就存在的、控制器中的逻辑电路，该逻辑电路能够检测不同的、在并联电路上的电压。例如还可以设想，在模拟数字转换器的输入端上量取测量电压、也就是指示出控制信号线故障的电压，然而在此还可以使用本领域技术人员原理上已知的其他类型的测量设备和测量电路。
总之，在第一种实施方案中使用分压器的理念，以便通过电压源来在所述并联电路上产生与所述控制信号线的功能是否正常有关的不同的测量电压。
在较少优选的第二种实施方案中还可以设想，使用第一电阻和第二电阻来产生一评估电路，在该评估电路中通过电流源供给电流，该电流根据第二电阻的可到达性而导致不同的测量电流值。在此可以规定，所述电流源被设计用于施加一确定的、通过由第一电阻和第二电阻构成的并联电路的电流，其中所述评估设备包括用于测量流过第一电阻的电流的电流测量设备。通过这种方式，所述并联电路亦即作为分流器使用。如果两个电阻值相同，那么就存在一半的电流通过两个电阻。如果控制信号线有故障，那么就不会有电流流过第二电阻，而是所有电流都流过第一电阻。因此，作为测量电流，可以测量通过第一电阻的电流，据此示出控制信号线故障是否存在。但该实施方案需要使用电流测量设备，所以不能使用原本存在于逻辑电路中的部件。
在本发明的另一种实施形式中，所述评估设备还可以具有用于在充电过程之外选择性地接通电压源和/或电流源以执行诊断过程的开关装置。通过这种方式可以在充电过程之外通过闭合该开关装置来开启诊断过程，然后在该诊断过程中测得所述测量电压或测量电流。这种诊断过程可以通过控制器本身尤其以周期性的方式发起或者也可以通过其他控制器——例如在机动车的大多数诊断过程的范围内——发起，其也能够周期性进行。
除了诊断设备外，本发明还涉及一种机动车，该机动车具有根据本发明的诊断设备。这种机动车由于具有根据本发明的诊断设备，所以自然能够检测位于充电接口与控制器之间的控制信号线的故障。关于本发明的诊断设备的所有的实施方案都可以类似转用于根据本发明的机动车，从而利用该机动车也能实现上述的优点。
本发明最后还涉及一种用于检测位于机动车的控制器与机动车侧的用于机动车电池的充电接口之间的控制信号线的故障的方法，该方法的突出之处在于，在控制器中使用第一电阻将控制信号线与地连接，在充电接口侧使用与第一电阻并联的第二电阻，其中，在充电过程之外向包括第一电阻和第二电阻的电路馈入电压和/或电流，在该电路的另一位置上在使用第一电阻和第二电阻的并联电路的情况下测量与第二电阻的可用性有关的电流或者与第二电阻的可用性有关的电压，并对控制信号线故障进行评估。根据本发明的诊断设备的所有的实施方案也可以转用于根据本发明的方法，该方法因而有利地可以在使用根据本发明的诊断设备的条件下被实施。因此在根据本发明的方法中也检查是否可以到达第二电阻，进而检查是否存在控制信号线故障。
附图说明
本发明的其他优点和细节由下面所述的实施例以及借助附图得出。其中示出：
图1示出根据本发明的机动车的原理图，和
图2示出根据本发明的诊断设备的作用原理/工作方式。
具体实施方式
图1示出根据本发明的机动车1的原理图。由于所述机动车1涉及的是电动车辆，所以该电动车辆具有电机2，该电机由电池3(高压电池)供电。电池控制器4控制电池3的运行、尤其是充电运行。为了能给电池3充电，机动车1具有充电插座6形式的充电接口5，在此，向控制器4传递控制信号，而向电池3传递能量。
通过在此仅示意示出的充电线缆8的插头7，机动车1可以与充电设备9(充电站)相连，从而然后能够进行充电过程。
所述充电过程还由可在控制器4和充电设备9之间进行交换的控制信号来一起决定。为此设有专门的控制信号连接(control pilot)。
图2详细示出了机动车1内部的与控制器4与充电接口5之间的连接有关的实现方案。为清楚起见，在此未示出供能线路和类似装置。从充电插座6至控制器4设有控制信号线10和地线11，该控制信号线和该地线与相应的插脚12相连。显然，控制信号线10的信号被传递给控制器4的逻辑电路13，以便在那里如在现有技术中已知的那样被评估。
如下面详细所述，控制器4设计用于执行根据本发明的方法；为此在充电接口5中和控制器4中都分别实现有根据本发明的诊断设备的组成部分。
控制信号线10在控制器4中通过第一电阻14与地线11相连。在充电插座6中设有与所述第一电阻14并联的第二电阻15，该第二电阻同样将控制信号线10与地线11相连。所述第一电阻14的值R1在此与所述第二电阻15的值R2一致，从而使得由第一电阻14和第二电阻15所构成的并联电路在总体上所起的作用就如具有R1或R2一半值的单个电阻那样。在此，选择R1＝R2＝5.48kΩ，从而通过并联电路有效地存在2.74kΩ的电阻，以便满足与具有值R3＝1.3kΩ的充电就绪电阻16有关的标准。该充电就绪电阻16配设有充电就绪开关17，当要示出电池3的充电就绪时，该充电就绪开关被闭合，从而在此情况下能够从充电设备侧检测电阻变化。
但是由于根据本发明所提出的诊断过程是在充电过程外进行的，所以所述充电就绪开关17原本是打开的，从而因此仅并联的电阻14和15是重要的。由于第二电阻15设置在充电接口侧，所以如下面要详细所述的那样，可以在使用评估设备的情况下对控制信号线10进行诊断。
作为评估设备的一部分，在控制器4内部设有电压源18。如果闭合用于开启诊断过程的开关装置19，那么所述电压源18通过具有值Rx的测量电阻20耦联到由电阻14和15构成的并联电路上，也就是说，测量电阻20与由电阻14和15构成的并联电路关于电压源串联连接，从而形成一分压器，这意味着，在点21处截取的测量电压与由电阻14和15构成的并联电路的电阻值有关。
通过在必要时相应扩展的逻辑电路13，可以在在充电过程之外进行的诊断过程中测量所述测量电压21的值，其中，所测得的电压值与第二电阻15的可到达性有关，并进而与控制信号线10的功能是否正常/完好性有关。
如果控制信号线10功能正常/完好，那么就意味着所述并联电路具有所述两个并联的电阻14和15的有效电阻，因而如上面所述的那样，
R p = R 1 · R 2 R 1 + R 2 = R 1 2 ,
但是如果控制信号线10出现故障，那么取代第二电阻15所呈现出的是无穷大的电阻，从而在并联电路中仅第一电阻14的R1是可以被认为有效的。因此得到了不同的电压，其中的一个与控制信号线10的故障相配属。
如所述那样，借助于原本就对尤其以脉宽调制方式传递的控制信号进行评估的逻辑电路13，所述测量电压的相应故障可以——例如在模拟数字转换器的或其他电压测量设备的输入端上——容易地测量。根据测量电压的值，进而根据控制信号线是否存在故障这一信息，可以设置故障位，在故障存储器中存储一记录和/或为驾驶员触发报警灯。当然也可以设想其他措施。这里所述的诊断过程——在该诊断过程持续期间所述开关装置19一直是闭合的——可以例如周期式进行。在测量结束后然后再次打开所述开关装置19。在正好存在充电过程时并不进行诊断过程。该开关装置19因此原则上是打开的。
因此在本发明的图2所示的实施例中形成分压器作为评估电路，该分压器由电压源18供电。但在备选实施例中，也可以设想使用电流源，在相应修改了的评估电路的另一位置处，该电流源——例如以分流器的方式——产生相应可变的输出电流。

Claims (10)

1.一种用于对位于机动车(1)的控制器(4)与机动车侧的用于机动车(1)电池(3)的充电接口(5)之间的控制信号线(10)进行检查的诊断设备，其特征在于，在控制器(4)中设有将控制信号线(10)与地(11)连接的第一电阻(14)，在充电接口侧设有与第一电阻(14)并联的第二电阻(15)，其中，控制器(4)的评估设备具有用于在充电过程外供给电流的电流源和/或供给电压的电压源(18)，并且该评估设备被设计用于在使用第一电阻(14)和第二电阻(15)的情况下测量一指示出控制信号线故障的电流或者一指示出控制信号线故障的电压。
2.根据权利要求1所述的诊断设备，其特征在于，所述第一电阻(14)和所述第二电阻(15)具有相同的电阻值。
3.根据权利要求1或2所述的诊断设备，其特征在于，所述第二电阻(15)布置在充电插座(6)中。
4.根据上述权利要求之一所述的诊断设备，其特征在于，所述两个电阻(14、15)都与一相连的共同的地线(11)相连接。
5.根据上述权利要求之一所述的诊断设备，其特征在于，所述评估设备具有以与第一电阻(14)和第二电阻(15)一起形成分压器的方式连接在电压源(18)下游的测量电阻(20)。
6.根据权利要求5所述的诊断设备，其特征在于，所述评估设备被设计用于，当在由第一电阻(14)和第二电阻(15)构成的并联电路上仅测出与第一电阻(14)相对应的电压时检测到控制信号线故障。
7.根据上述权利要求之一所述的诊断设备，其特征在于，电流源被设计用于施加一预先规定的、流过由第一电阻和第二电阻构成的并联电路的电流，其中，所述评估设备包括用于测量流过第一电阻(14)的电流的电流测量设备。
8.根据上述权利要求之一所述的诊断设备，其特征在于，所述评估设备还包括用于在充电过程外选择性地接通电压源(18)和/或电流源以执行诊断过程的开关装置(19)。
9.一种机动车(1)，具有根据上述权利要求之一所述的诊断设备。
10.一种用于对位于机动车(1)的控制器(4)与机动车侧的用于机动车(1)电池(3)的充电接口(5)之间的控制信号线(10)的控制信号线故障进行检测的方法，其特征在于，在控制器(4)中使用将控制信号线(10)与地连接的第一电阻(14)，在充电接口侧使用与第一电阻(14)并联的第二电阻(15)，其中，在充电过程外向包括第一电阻(14)和第二电阻(15)的电路供给电压和/或电流，在该电路的另一位置上，测量与第二电阻(15)的可用性有关的电流或测量与第二电阻(15)的可用性有关的电压，并对控制信号线故障作出评估。
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