CN110780218A - 用于对机动车中的传感器的测量参量进行可信度检查的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对机动车中的传感器的测量参量进行可信度检查的方法，其中，至少一个传感器(34)检测能量存储器(32)的至少一个测量参量(Ubatt，Ibatt)，其中，设有至少一个负载分配装置(52)，通过所述能量存储器(32)向所述至少一个负载分配装置供给能量以对多个用电器(36，46)进行能量供给，其中，求取所述负载分配装置(52)的至少一个测量参量(Ilvo，Ulvo)，其中，设有至少一个可信度检查装置(11)，所述至少一个可信度检查装置由所述负载分配装置(52)的测量参量(Ilvo，Ulvo)确定所述能量存储器(32)的所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)并且将所述能量存储器的所求取的特征参量与所述能量存储器(32)的测量参量(Ubatt，Ibatt)进行比较。

Description

用于对机动车中的传感器的测量参量进行可信度检查的方法
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求所述类型的用于对机动车中的传感器的测量参量进行可信度检查的方法。
背景技术
由EP 1271170 B1已知用于电池状态识别的一种方法和一种设备。借助第一电池状态识别系统来获得关于电池状态的结论，其中，在第一电池状态识别系统有故障地运行或失效的情况下借助第二电池状态识别系统来获得关于电池状态的结论，其中，第一电池状态识别系统在使用电流测量装置的情况下并且在附加地使用温度测量装置的情况下求取关于电池状态的结论。
车辆车载电网具有以下任务：给用电器供给能量。如果在当今的车辆中能量供给由于车载电网或车载电网部件中的故障或老化而失效，则重要功能例如伺服转向失灵。因为车辆的转向能力不受损害，而是仅仅变得难以活动，所以在当今的量产的车辆中通常接受车载电网的失效，因为驾驶员可以提供为回退级(Rückfallebene)。为了提高可用性，例如在WO 2015/135729 A1中已经提出双通道的车载电网结构。所述车载电网结构被需要用于容许故障地给用于高度自动化或完全自动化的驾驶运行的系统供电。
发明内容
本发明基于以下任务，进一步提高整个系统的可靠性。该任务通过根据本发明的特征来实现。
通过以由电子负载分配装置提供的另外的独立的测量参量对由传感器检测到的测量参量进行可信度检查，可以检验传感器的测量信号并且因此提高信号的诊断覆盖或可用性，而不引起附加的成本。电子负载分配装置包含可以一同用于可信度检查的电流与电压测量传感器，以描述该电子负载分配装置的其他的安全和诊断功能。因此，尤其能够根据更高的标准(例如根据ISO 26262 C的ASIL分解——例如：ASIL传感器：B，ASIL负载分配装置：A->组合的ASIL：C)实现对所提供的信号进行更高级的鉴定(Qualifizierung)。
在一种符合目的扩展方案中，在使用电缆束模型的情况下，由所述负载分配装置的测量参量确定所述能量存储器的所求取的特征参量。因此可以推断出，在由电缆束模型进行反计算的情况下出现近似地相应于能量存储器的测量参量的所求取的特征参量。由此，可以以简单的方式和方法实现用于提高所测量的参量的完整性的可信度检查。
在一种符合目的的扩展方案中，根据所述能量存储器的所求取的特征参量与所述能量存储器的测量参量的比较，所述可信度检查装置将所述能量存储器的所求取的特征参量或者所述测量参量尤其转发给所述能量存储器的状态识别装置和/或转发给分析处理装置。因此，仅仅进一步处理可信的参量，从而降低整个系统的容易故障率。此外，即使在传感器发生故障的情况下可以确保整个系统的功能有效性。
特别符合目的地，在所述能量存储器的所求取的特征参量与所述能量存储器的测量参量之间存在明显的偏差的情况下转发所求取的特征参量。在明显的偏差的情况下，传感器可能发生故障，从而可以使用以计算方式求取的特征参量。
在一种符合目的的扩展方案中，将所述能量存储器的测量参量输送给所述能量存储器的状态识别装置，以求取所推导出的特征参量，其中，将所述测量参量和/或所推导出的特征参量输送给分析处理装置。因此，还可以求取关于能量存储器的状态——例如充电状态或内阻——的对于另外功能所需的另外结论。
在一种符合目的的扩展方案中，将可信度检查装置的输出信号——能量存储器的测量参量或者所求取的特征参量——输送给能量存储器的另外的状态识别装置，以求取能量存储器的所推导出的特征参量。特别符合目的地，将能量存储器的测量参量和/或所推导出的特征参量和/或所求取的特征参量输送给分析处理装置。因此，即使不给其他的状态识别装置馈送正确的测量值时，也可以实现：冗余地求取能量存储器的其他特征参量。接下来，可以以正确的方式和方法来合并分散(auseinanderfallend)的传感器信号的相应的处理。这提高整个系统的准确性和可用性。
在一种符合目的的扩展方案中，在所求取的特征参量与所述能量存储器的测量参量之间存在明显偏差的情况下产生故障信息。特别符合目的地，在存在故障信息的情况下，自动驾驶功能——尤其将车辆转变到安全状态中或启用自动驾驶功能——受影响。因此，在传感器发生故障的情况下可以快速地采取对应措施，从而进一步提高尤其在自主的驾驶运行的情况下的安全性。
在一种符合目的的扩展方案中，使用在分离元件上、尤其在直流电压转换器上的测量值以确定所求取的特征参量。尤其在其特征在于给安全相关的用电器可靠地供电的车载电网架构中设有多个部分车载电网支路，所述多个部分车载电网支路又必须在故障情况下被彼此分离，以便故障蔓延到还功能正常的车载电网支路。恰好这样的分离元件——例如直流电压转换器提供合适的测量参量，例如电流和电压，所述测量参量可以特别简单地用于可信度检查。
在一种符合目的的扩展方案中，使用能量存储器与负载分配装置和/或地之间的接触电阻以确定所求取的特征参量。这些接触电阻是电缆束模型的一部分并且适用于所求取的特征参量的精确确定。
在一种符合目的的扩展方案中，使用由在分离元件、尤其直流电压转换器上的电流和在负载分配装置上的电流构成的总和以确定所求取的特征参量。因此，可预期的电池电流可以特别简单地确定为所求取的特征参量。
另外的符合目的的扩展方案由另外的构型以及由说明书得出。
附图说明
图1示出用于处理和求取所期望的特征参量的框图；
图2示出所使用的部件的概览；以及
图3示出用于可信度检查的电缆束模型。
具体实施方式
根据附图中的实施方式示意性地描述本发明并且下面将参照附图详细地描述本发明。
在该实施例中，示例性地，电池或蓄电池描述为可能的能量存储器。然而替代地，同样可以使用适用于该任务的其他的能量存储器，例如基于电感或电容的能量存储器、燃料电池、电容器等。
传感器34、尤其电池传感器检测能量存储器32上的电压Ubatt和/或能量存储器32的电流Ibatt。将所测量的参量(Ubatt、Ibatt)转发到状态识别装置13、尤其电池状态识别装置13上。在使用所输送的测量参量(Ubatt、Ibatt)和能量存储器32的所存储的模型的情况下确定能量存储器32的重要相关的所求取的特征参量，例如内阻Ri(尤其电池内阻)、充电状态(SOC)和必要时另外的参量。将状态识别装置13的输出参量(例如内阻Ri、电池电压Ubatt、电池电流Ibatt和充电状态SOC)输送给分析处理装置21、尤其所谓的融合(其根据确定的标准来合并多个所输送的参量)。
设有用于控制和/或保护不同的用电器的负载分配装置52和电流分配器。负载分配装置52由能量存储器32供电。负载分配装置52检测同样可供使用的典型的负载参量，例如由图3进一步可看出的相应的负载电流Ilv或电压Ulv。连接在负载分配装置52上的用电器的相应的典型的负载参量(尤其负载电流)在负载分配装置52中通过相应的测量装置总归可供使用，因为负载分配装置52通常根据负载状态确保可靠地保护用电器，以便保护用电器例如免于过电流。为此，在负载分配装置52中设置在过载情况下断开的相应的开关装置，尤其电子半导体开关。因此，负载分配装置52的测量参量Ilvo、Ulvo可供使用。
负载分配装置52的测量参量(Ulvo、Ilvo)可供可信度检查装置11使用。此外，分离元件26——例如直流电压转换器——的典型的测量参量(例如电流Idc、电压Udc)到达可信度检查装置11。尤其为了给机动车的车载电网可靠地供电、尤其为了给对于自主的驾驶运行所需的功能(尤其转向、制动、周围环境感测、轨迹规划等)供电，可以设置多个部分车载电网，所述多个部分车载电网在故障情况下可以通过分离元件26彼此分离。这可以例如通过直流电压转换器来实现，如示例性地示出的那样。这些部分车载电网给在功能技术上冗余地设计的部件供电，所述部件可以冗余地实现示例性地提及的功能。在部分车载电网失效的情况下例如可以通过还无故障地工作的其他的部分车载电网的部件来执行车辆的安全的停车(驶向最近的停车场，立即停在路肩等)。
将由传感器34求取的测量参量Ubatt、Ibatt也输送给可信度检查装置11。可信度检查装置11包括比较装置15和选择装置17，该选择装置仅仅转发能量存储器32的可信的测量参量。因此，可信度检查装置11仅仅转发可信的测量参量Ubatt、Ibatt，否则转发所求取的特征参量Ubatt*、Ibatt*。能量存储器32的可信的测量参量Ubatt、Ibatt或所求取的特征参量Ubatt*、Ibatt*(在传感器34存在故障的情况下)到达另外的状态识别装置19、尤其电池装置识别装置。另外的状态识别装置19也确定能量存储器32的所谓的推导出的特征参量，例如内阻Ri或充电状态SOC。这又在使用能量存储器32的合适的模型的情况下实现。能量存储器32的由另外的状态识别装置19推导出的特征参量或所求取的测量参量Ubatt、Ibatt或所求取的测量参量Ubatt*、Ibatt*同样到达分析处理装置21。
分析处理装置21由状态识别装置13的和另外的状态识别装置19的所输送的参量来求取(和/或转发)能量存储器33的可信的测量参量(电池电压Ubatt、电池电流Ibatt)或可信的推导出的特征参量(Ri、SOC)。如果发生由状态求取装置13传送的值和由另外的状态求取装置19求取的参量的明显的偏差，则可能存在故障。这种可能的故障情况例如通过输出信号S(安全状态)从分析处理装置21转交到上级的控制设备。上级的控制设备例如可以涉及负责自主的驾驶运行的控制设备。向该上级的控制设备通告可能的故障情况，紧接着，采取合适的措施，例如车辆的紧急停车等。
根据图2示出车载电网的所基于的拓扑的一部分。接地连接的直流电压转换器26作为可能的耦合装置(可能借助未示出的另外的部分车载电网)与能量存储器32连接，该能量存储器又给负载分配装置52供给能量。此外，设置电缆束诊断装置23，其可以提供能量存储器32的基于电缆束模型25由输入参量(直流电压转换器上的电压Udc、直流电压转换器上的电流Idc、负载分配装置52上的电压Ulv、负载分配装置上的电流Ilv)求取的特征参量，即基于电缆束模型25的电池电压Ubatt*和基于电缆束模型25的电池电流Ibatt*。所求取的特征参量Ubatt*、Ibatt*到达比较装置15。比较装置15同样接收到能量存储器32的由传感器34检测到的测量参量，即电池电压Ubatt以及电池电流Ibatt。
在图3中示例性地示出基于典型的部分车载电网的电缆束模型25。在给安全相关地、功能冗余地设计的用电器36、46冗余地供电的情况下可以在车辆中例如设置两个这样的部分车载电网。在此，可以在另外的部分车载电网中设有另外的能量存储器42，所述另外的能量存储器具有用于检测另外的能量存储器42的特征参量的另外的传感器44。设置具有重要相关的车载电网部件的部分车载电网，其由直流电压转换器(分离元件26、28)、具有传感器34、44的能量存储器32、42、具有相应的线路和触点电阻(Kontaktwiderstand)51(正极侧的电阻(索引1)Rx1：R11、R21、R31)和55(接地侧的电阻(索引2)Rx2：R12、R22、R32)以及多种多样的安全相关重要的用电器36、46的电缆束支路组成，其特征在于示例性地三个用电器36、46的所属的负载电流Iv1、Iv2、Iv3和端电压Uv1、Uv2、Uv3。用电器36、46由负载分配装置52进行控制。可选地，也可以设置两个或更多个负载分配装置52。该结构形成电缆束模型25的基础。以合适的方式求取或估计电缆束电阻(线路和触点电阻51、55)。
在第一步骤中，接收来自传感器36的测量参量Ubatt和Ibatt、来自直流/直流转换器或分离元件26的电压Udc和电流Idc，以及来自负载分配装置52的测量参量Ulvo和Ilvo。
直接通过关系Ibatt*＝Ilv-Idc对电流Ibatt进行可信度检查。为此，评估Ibatt与Ibatt*之间的差并且在超过最大差或极限值的情况下产生故障标志。
通过关系Ubatt*＝Ulv+Ibatt*(Rbl+Rb2)对电压Ubatt进行可信度检查，其中，(Rbl+Rb2)或者在最简单的情况下假设为常数，或者可以通过未进一步描述的方法来确定。
如果测量参量Ibatt/Ubatt是可信的，则直接转交所述测量参量。在可信度检查问题的情况下，Ubatt或Ibatt的值通过在负载分配装置52中计算的值Ubatt*和Ibatt*(所谓的所求取的特征参量)来取代。此外，提供以下故障标志：该故障标志在上级的能量管理装置中用于采取紧急措施。所描述的块作为可信度检查装置11中的选择装置17示出。
后续的功能由经可信度检查的并且因此根据确定的标准(例如ASIL C)鉴定的测量值计算出电池状态识别装置13、19的冗余信号。在上级的能量管理装置或上级的分析处理装置21或两者的融合中将冗余信号与来自传感器34或电池传感器的原始信号关联。
通过根据独立的测量点——其可供用作负载分配装置52的测量参量——的可信度检查，可以检验传感器34的测量参量Ubatt、Ibatt并且因此提高信号的诊断覆盖或可用性，而不引起附加的成本。因此，相比这通过在没有可信度检查的情况下的测量所能够实现的，信号的完整性等级(根据ISO 26262的ASIL)的更高级的鉴定是可能的。
通常，可以使用附加地与能量存储器32连接的部件的另外的电压值和/或电流值以确定所求取的特征参量Ubatt*、Ibatt*。如所描述的那样，可以涉及分离元件26、另外的一个(多个)负载分配装置52等，但是也可以涉及以下部件：其同样检测在其中也布置有能量存储器32的部分车载电网的同样合适的特征参量。
所描述的方法尤其适用于提高尤其用于自主驾驶的整个系统的可靠性，对该整个系统通常提出特别严格的安全性要求。然而，本发明的应用不限于此。

Claims (13)

1.一种用于对机动车中的传感器的测量参量进行可信度检查的方法，其中，至少一个传感器(34)检测能量存储器(32)的至少一个测量参量(Ubatt，Ibatt)，其中，设有至少一个负载分配装置(52)，通过所述能量存储器(32)向所述至少一个负载分配装置供给能量以对多个用电器(36，46)进行能量供给，其中，求取所述负载分配装置(52)的至少一个测量参量(Ilvo，Ulvo)，其特征在于，设有至少一个可信度检查装置(11)，所述至少一个可信度检查装置由所述负载分配装置(52)的测量参量(Ilvo，Ulvo)确定所述能量存储器(32)的所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)并且将所述能量存储器的所求取的特征参量与所述能量存储器(32)的测量参量(Ubatt，Ibatt)进行比较。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在使用电缆束模型(25)的情况下，由所述负载分配装置(52)的测量参量(Ilvo，Ulvo)确定所述能量存储器(32)的所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述能量存储器(32)的所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)与所述能量存储器(32)的测量参量(Ubatt，Ibatt)的比较，所述可信度检查装置(11)将所述能量存储器(32)的所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)或者所述测量参量(Ubatt，Ibatt)尤其转发给所述能量存储器(32)的状态识别装置(19)和/或转发给分析处理装置(21)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述能量存储器(32)的所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)与所述能量存储器(32)的测量参量(Ubatt，Ibatt)之间存在明显的偏差的情况下转发所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述能量存储器(32)的测量参量(Ubatt，Ibatt)输送给所述能量存储器(32)的状态识别装置(13)，以求取所推导出的特征参量(Ri，SOC)，其中，将所述测量参量(Ubatt，Ibatt)和/或所推导出的特征参量(Ri，SOC)输送给分析处理装置(21)。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述可信度检查装置(11)的输出信号——所述能量存储器(32)的测量参量(Ubatt，Ibatt)或者所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)——输送给所述能量存储器(32)的另外的状态识别装置(19)，以求取所述能量存储器(32)的所推导出的特征参量(Ri，SOC)，其中，将所述能量存储器(32)的测量参量(Ubatt，Ibatt)和/或所推导出的特征参量(Ri，SOC)和/或所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)输送给分析处理装置(21)。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)与所述能量存储器(32)的测量参量(Ubatt，Ibatt)之间存在明显的偏差的情况下产生故障信息。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在由所述状态识别装置(13)推导出的特征参量(Ri，SOC)与由所述能量存储器(32)的另外的状态识别装置(19)推导出的特征参量(Ri，SOC)之间存在明显的偏差的情况下产生故障信息。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在存在所述故障信息的情况下，尤其通过将所述车辆转变到安全状态中或影响所述自动驾驶功能的启用来影响自动驾驶功能。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用在分离元件(26)、尤其直流电压转换器上的测量值(Udc，Idc)以确定所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)。
11.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用与所述能量存储器(32)附加地连接的部件的另外的电压值和/或电流值以确定所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)。
12.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用所述能量存储器(32)与所述负载分配装置(52)和/或地之间的接触电阻(Rb1，Rb2)以确定所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)。
13.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用由在所述分离元件(26)、尤其直流电压转换器上的电流(Idc)和在所述负载分配装置(52)上的电流(Ilo)构成的总和以确定所求取的特征参量(Ubatt*，Ibatt*)。
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