CN112114277A - 用于确定至少一个连接组件的连接状态的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定至少一个连接组件的连接状态的方法，具体而言涉及用于确定在车辆(1)处的至少一个连接组件(40)的连接状态的方法，其中，连接组件(40)将用于监控电气网络电压的监控组件(20)与至少一根网络线(50)和测试元件(30)电气连接，其中，如下步骤被执行：‑初始化连接测试，以便于提供由监控组件(20)、连接组件(40)和测试元件(30)构成的电路，‑将测试电压(UTST)馈入到监控组件(20)中，以便于在监控组件(20)处提供用于电路的测试电压(UTST)和至少一个取决于此的测量电压(110)，‑借助测试元件(30)对测量电压(110)的影响确定连接状态。

Description

用于确定至少一个连接组件的连接状态的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定至少一个连接组件的连接状态的方法。此外，本发明涉及一种用于确定至少一个连接组件的连接状态的组件。
背景技术
牵引网络电池被用于运行车辆的电驱动器且为此相应地与车辆的牵引网络相连接。牵引网络电池的充电可经由车辆的充电网络实现。为了监控在牵引网络和/或充电网络中的电压通常设置有测量线，其提供用于传感器的电压量取(Spannungsabgriff)。
如下由现有技术已知，即，传感器的正确功能通过如下方式被确保，即，这些测量线冗余地设置。然而这造成更高的布线耗费、更复杂的装配且进而更高的成本以及增加的安装空间使用。
此外，由US 2005/0231217 A1已知一种该类型的组件。
发明内容
本发明的目的是至少部分消除上述缺点。尤其地如下是目的，即，以较少的技术耗费执行传感器诊断。
上述目的通过一种带有权利要求1的特征的方法且通过一种带有权利要求5的特征的组件来实现。本发明的另外的特征和细节由相应的从属权利要求、说明书和附图得出。在此，与根据本发明的方法相关联地所描述的特征和细节显然同样与根据本发明的组件相关联地适用，且相应地反之亦然，从而关于相对各个发明方面的公开内容始终可被相互参照。
该目的尤其通过一种用于确定在车辆处的至少一个(电气)连接组件的连接状态的方法来实现。该连接状态可例如作为错误的连接状态或作为完好的连接状态存在。在完好的连接状态中，连接组件可具有不受干扰的传导电流的连接。当连接状态与之相反被确定为错误的连接状态时，穿过连接组件的电流可至少被减少。这可归因于连接组件的中断。连接组件可具有至少一根电线，例如至少或刚好两根导线，其如有可能彼此绝缘，以便于提供不同的电流路径。导线可例如被理解为带有相同电势的电导体和/或导体通路和/或绞合线和/或电气电流路径。
其可作如下设置，即，连接组件将用于监控电气网络电压(Netzspannung，有时称为电源电压)的监控组件与至少一根网络线(Netzleitung，有时称为电源线)和(至少)一个测试元件(Prüfelement)电气连接。因此，连接组件的完好的连接状态可以是对于监控而言的安全相关的前提条件，以便于使得至少一根网络线的网络电压的电气量取成为可能。与之相反，错误的连接状态可能损害该监控。
其可作如下设置，即，用于至少一根网络线中的每个的连接组件具有将相应的网络线与监控组件电气连接的电线。这例如使得如下成为可能，即，监控组件提供用于传感器装置的相应的网络线的电压，例如作为经由至少一个电气接口的测量电压。传感器装置可接着执行电气网络电压的监控，例如通过测量这些测量电压(在多根网络线的情况中)的差。因此，连接组件常规用于与监控组件或者传感器装置的电气联接，即用于监控。然而如下可能是必要的，即，在监控之前且/或期间且/或之后测试连接组件的正确功能。为此于是连接组件的连接状态被确定。测试元件可选地可仅用于该确定(即功能测试)，且因此不用于监控。
在根据本发明的方法的情形中如下步骤可被执行，优选重复地且/或依次以所说明的顺序：
-初始化连接测试，以便于提供由监控组件、连接组件和测试元件构成的电路，
-将(电气)测试电压馈入到监控组件中，以便于在监控组件处提供用于电路的测试电压和(所述或者)至少一个取决于此的测量电压，
-借助测试元件对测量电压的影响确定连接状态。
这具有如下优点，即，连接组件的功能测试可非常可靠地且以减少的技术耗费(不带有冗余的导线引导)被执行，以便于确保按规定的监控。为此可利用例如在监控的执行之前且/或期间且/或之后被初始化的连接测试。连接测试的初始化可例如通过测试电压的接通实现，以便于以该方式将测试电压馈入到监控组件中。连接状态的确定可例如通过传感器装置和/或电子评估装置(例如微控制器)来执行。为此，例如测量电压被测量且按照值地评估。在此，测量电压可选地可由相同的接口来测量，如用于监控网络电压的测量电压。在连接测试的情形中，测量电压然而如有可能可独立于网络电压存在，因为在此牵引网络电池可与网络线分开。与之相反，在监控的情形中网络电压且进而可选地同样测量电压可取决于牵引网络电池的电压。
此外如下是有利的，当车辆构造成机动车、尤其无轨陆地机动车、例如构造成包括内燃机和用于牵引的电机的混合动力车辆或构造成优选带有高伏车载电气网络和/或电动机的(纯的)电动车或混合动力车辆时。尤其地，该车辆可构造成轿车。优选地，在混合动力车辆的实施形式的情形中该车辆构造成插电混合动力车辆(PHEV)。可选地，在电动车的实施形式的情形中未设置有在车辆处的内燃机，其于是仅通过电能来驱动。
此外如下是有利的，当连接测试的初始化通过如下方式实现时，即，测试电压被接通(接上)且/或至少一个开关元件被闭合，尤其当牵引网络电池与至少一根网络线被电气分开，以便于优选通过连接测试确保网络电压通过传感器装置的监控，在其中牵引网络电池与至少一根网络线电气连接。这具有如下优点，即，额外的功能测试被提供，在其中连接组件的用于传导网络电压(如有可能独立于网络电压)的正确功能可被测试。在此，网络电压且尤其测量电压在监控期间与牵引网络电池的电压相关。在连接测试的情形中，测量电压与之相反与测试电压相关。
此外在本发明的范围中可作如下设置，即，高伏电压形式的网络电压被监控，其中，至少一根网络线相应地是用于运行车辆的电驱动器的高伏牵引网络和/或用于牵引网络电池的充电的高伏充电网络的部分。为此，高伏牵引网络和/或高伏充电网络例如可提供在200V至1000V、优选300V至800V的范围中的电压。因此，车辆可被可靠地运行。
如下是进一步可能的，即，牵引网络、尤其高伏牵引网络在电流上与车辆的车载电气网络分开地实施。车载电气网络例如提供在12V的高度上的电压，其因此明显小于牵引网络的电压。以该方式可提高在运行中的安全性。
此外在本发明的范围中如下可能是有利的，即，(尤其电路组件形式的)监控组件实施成用于监控、尤其测量在至少一根网络线处的电气网络电压、优选至少一根网络线中的两个的(电压)的电压差的(至少部分已)现存的组件。为此，例如网络线中的第一根可构造成正极线而网络线中的第二根可构造成负极线。同样地可设置有直流电压形式的网络电压。通过测量电压差，因此网络线的正确功能可被可靠地感测。在此，监控组件已对于监控而言存在，且因此不额外地设置(例如如有可能测试元件)用于连接测试。因此，对于连接测试的布线耗费可被降低，因为可利用现存的组件。
用于确定在车辆处的至少一个连接组件的连接状态的组件、尤其电子电路组件同样是本发明的对象。在此作如下设置，即，连接组件将用于监控电气网络电压的监控组件与至少一根网络线和测试元件电气连接。为此可设置有至少一个用于初始化连接测试的开关元件，以便于提供由监控组件、连接组件和测试元件构成的电路。此外可设置有用于将测试电压馈入到监控组件中的测试电压源，以便于在监控组件处提供用于电路的测试电压和至少一个取决于此的测量电压。此外可设置有用于借助测试元件对测量电压的影响确定连接状态的评估装置。因此根据本发明的组件带来与其详细地参考根据本发明的方法所描述的相同的优点。此外，该组件可适合用于实施根据本发明的方法。
评估装置可例如构造成电子装置且/或构造成微控制器的(至少一部分)或类似物。例如，评估装置是可被用于监控、尤其测量网络电压的传感器装置的部分。为此，(尤其用于测量电压的测量的)传感器装置可与监控组件电气连接。测量电压在监控期间例如用于测量网络电压而在连接测试期间用于测量测试元件的影响。
此外如下是有利的，当测试元件实施成在网络线处的现存的电气结构元件时。因此，布线耗费被进一步降低。
如下可选地能够是可能的，即，测试元件构造成用于牵引网络的现存的中间电路电容器且/或构造成额外地设置用于连接测试的电容器。在此，电容器的使用使得如下成为可能，即，借助电容器的充电特性非常可靠地鉴别出在测量电压的情形中的影响。
优选地可作如下设置，即，测试元件构造成额外设置用于连接测试的电阻。这提供了一种在技术上简单的且进而低成本待实现的通过电阻确定影响的可行性方案。
如下能够是进一步可能的，即，测试元件构造成额外地设置用于连接测试的二极管和/或电阻。该二极管引起可测量的电压降，其在测量电压中可非常可靠地作为影响被识别出。
优选地，在本发明的范围中可作如下设置，即，测试元件将至少一根网络线的第一网络线与第二网络线电气连接。因此，测试元件可被集成到用于连接测试的电路中。
附图说明
本发明的另外的优点、特征和细节由下面的在其中在参照附图的情形下详细描述本发明的实施例的说明得出。在此，在权利要求书中且在说明书中所提及的特征可相应单独地或以任意的组合对于本发明而言是重要的。其中：
图1显示了根据本发明的组件的示意性的电路图，
图2显示了示意性的等效电路图，
图3显示了另一示意性的等效电路图，
图4显示了另一示意性的等效电路图，
图5显示了用于图解说明根据本发明的方法的示意性图示。
具体实施方式
在下面的图中，对于不同实施例的相同技术特征而言同样使用相同的附图标记。
在图1中显示了示例的根据本发明的组件10的示意性的电路图。组件10用于确定在车辆1处的至少一个连接组件40的连接状态。连接组件40可将用于监控电气网络电压的监控组件20与至少一根网络线50和测试元件30电气连接。因此，该通过连接组件40的连接同样可用于监控，测试元件30然而额外地同样用于确定连接状态。连接组件40例如包括至少两根电线，其将网络线50的不同网络线TNP,TNN与监控组件20电气连接。以该方式，借助网络线TNP,TNN的电压的差的测量可执行网络电压的监控。
在图1中可识别出如下，即，连接组件40在第一端部处与网络线50和测试元件30相连接，而在另外的第二端部处与监控组件20相连接。因此，连接状态涉及在该第一与第二端部之间的电气连接。连接状态可例如作为在其中该连接完好的或否则错误的(受干扰或中断)的状态存在。
其可作如下设置，即，借助连接状态通过连接测试的确定确保网络电压通过传感器装置5的监控。如下于是被确保，即，电气连接是完好的，且相应地监控按规定起作用。与之相反如果错误的连接应被感测出，例如错误信息可被发出且/或监控(或者传感器装置5)的结果不可被进一步使用。网络电压的监控尤其出于安全原因被执行，以便于探测故障或临界状态。这是特别重要的，当网络电压是通过牵引网络电池2被提供用于车辆1的电驱动器的高伏电压时，或当网络电压是被用于牵引电池2的充电的充电电压时。在监控的情形中，因此牵引网络电池2可与至少一根网络线50电气连接。与之相反，在连接测试的情形中牵引网络电池2可与网络线50分开。
监控组件20可实施成用于监控、尤其测量在至少一根网络线50处的电气网络电压、优选至少一根网络线50的两个(例如TNP和TNN或DCP和DCN)的电压的电压差的现存的组件。
根据本发明的组件10可具有至少一个用于初始化连接测试的开关元件60，以便于提供由监控组件20、连接组件40和测试元件30构成的电路。此外，测试电压源70可被用于将测试电压UTST馈入到监控组件20中，以便于在监控组件20处提供用于电路的测试电压UTST和至少一个取决于此的测量电压110。此外可设置有用于借助测试元件30对测量电压110的影响确定连接状态的评估装置80。
因为不仅牵引网络TN而且充电网络LN出于安全原因在未利用的情形中可被切断，于是除了牵引网络保护继电器S1,S2之外同样可安装DC充电保护继电器S3,S4。出于安全原因如下是有意义的，当这些网络TN,LN在切断状态中不具有相对牵引电池2的电流连接时。这引起如下，即，连接组件40在切断的保护继电器的情形中悬空或者被拉到相应的确定(或者测量)的参考电势上。由于该情况，连接组件40的按规定的功能能够在打开的保护继电器的情形中仅可有条件地被测试。
因此，为了连接测试根据本发明可在分压器(Spannungsteiler)的下端部处创造地(通过开关元件S9-S12的开关初始化)实现电压UTST的馈入。
借助图2，连接组件40的连接测试借助作为测试元件30的电容来考虑。为了该目的，电容器C1和C2可相应地被用作测试元件30。C2例如是在车辆中存在的中间电路电容器(X电容器)。C1如有可能在车辆1中可尚未存在且因此可被补充。作为C1的替代可选地同样可利用电阻RDC(参见图3)或二极管(参加图4)。根据图1的开关S10和S12是可选的且因此在图2中未被明确示出。
如果开关S5,S6和S9被闭合，在第一时刻电阻R1和R2通过C1被跨接。这可被理解为测试元件30的影响。因此在接通时刻得出由R3,R5和R6构成的分压器。在该时刻，在UM1处根据如下公式测量电压(测量电压110)：
UM1-0Tau＝UTST*R6/(R3+R5+R6)
电容器C2根据如下公式来充电：
Tau_C1＝R*C1，其中，
R＝(R1+R2)||(R3+R5+R6)
在5×Tau之后，C1充电至99.3％，从而在UM1处测量大约如下电压：
UM1-5Tau＝UTST*R6/(R1+R2+R3+R5+R6)
通过可测量的电压的该变化可明确确定有缺陷的接线，即错误的连接状态。换而言之，连接状态可借助测试元件30对测量电压110的影响来确定。
此外，上述公式可转用到图2中的所显示的TN等效电路图上。
为了在将电阻用作测试元件30的情形中感测连接组件40的连接状态得出根据图3的等效电路图。如果开关S5,S6和S9被闭合，如下电压在UM1处可被测量：
在完好的连接组件40的情形中：
UM1-i.0.＝UTST*R6/(([R1+R2]||RDC)+R3+R5+R6)
在错误的连接组件40的情形中(例如在中断的情形中)：
UM1-n.i.0.＝UTST*R6/(R1+R2+R3+R5+R6)
因此，测试元件30的电阻值RDC构成测试元件30的影响。通过可测量的电压的变化，连接状态可明确地借助测试元件30的影响(即在故障情形中在测试元件30的缺乏影响的情形中)被鉴别出。
上述公式同样可转用到图3中的TN等效电路图上。
为了在利用二极管作为测试元件30的情形中感测连接组件40的连接状态得出根据图4的等效电路图。经由开关S10和S12的诊断能够在该变体方案的情形中是不可能的。如果开关S5,S6和S9被闭合，如下电压可在UM1处测量：
在完好的连接的情形中：
UM1-i.0.＝(UTST-U_DDC)*R6/(R3+R5+R6)
在错误的连接状态的情形中：
UM1-n.i.0.＝UTST*R6/(R1+R2+R3+R5+R6)
在此，U_DDC是在测试元件30上、即在二极管DDC上的电压(U_DDC)，且由此构成测试元件30的影响。通过可测量的电压的变化，连接状态可明确地借助测试元件30的影响(即在故障情形中在测试元件30的缺乏影响的情形中)被鉴别出。
上述公式同样可转用到在图4中的TN等效电路图上。
在图5中示意性地显示了一种根据本发明的方法。根据第一方法步骤101实现连接测试的初始化，以便于提供由监控组件20、连接组件40和测试元件30构成的电路。根据第二方法步骤102实现测试电压UTST到监控组件20中的馈入，以便于在监控组件20处提供用于电路的测试电压UTST和至少一个取决于此的测量电压110。紧接着，根据第三方法步骤103实现连接状态借助测试元件30对测量电压110的影响的确定。
实施形式的上述说明仅在示例的范围中描述本发明。显然，实施形式的各个特征只要在技术上有意义可被彼此自由组合，而不离开本发明的范围。
附图标记列表
1 车辆
2 牵引网络电池
5 传感器装置
10 组件、电路组件
20 监控组件
30 测试元件
40 连接组件
50 网络线
60 开关元件
70 测试电压源
80 评估装置
110 测量电压
LN 充电网络
UM1-UM4 测量电压
R1-R12 电阻
S1-S12 保护继电器
UTST 测试电压
TN 牵引网络
C1-C2 电容器
RTN 电阻
RDC 电阻
TNP 第一网络线、正极线
TNN 第二网络线、负极线
DTN 二极管
DDC 二极管

Claims (11)

1.用于确定在车辆(1)处的至少一个连接组件(40)的连接状态的方法，其中，所述连接组件(40)将用于监控电气网络电压的监控组件(20)与至少一根网络线(50)和测试元件(30)电气连接，
其中，如下步骤被执行：
- 初始化连接测试，以便于提供由所述监控组件(20)、所述连接组件(40)和所述测试元件(30)构成的电路，
- 将测试电压(UTST)馈入到所述监控组件(20)中，以便于在所述监控组件(20)处提供用于所述电路的测试电压(UTST)和至少一个取决于此的测量电压(10)，
- 借助所述测试元件(30)对所述测量电压(110)的影响确定所述连接状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接测试的初始化通过如下方式实现，即，所述测试电压被接通且/或至少一个开关元件(60)被闭合，尤其当牵引网络电池(2)与所述至少一根网络线(50)被电气分开时，以便于优选通过所述连接测试确保所述网络电压通过传感器装置(5)的监控，在其中所述牵引网络电池(2)与所述至少一根网络线(50)电气连接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，高伏电压形式的网络电压被监控，其中，所述至少一根网络线(50)相应地是用于运行所述车辆(1)的电驱动器的高伏牵引网络(TN)和/或用于所述牵引网络电池(2)的充电的高伏充电网络(LN)的部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述监控组件(20)实施成用于监控、尤其测量在所述至少一根网络线(50)处的电气网络电压、优选所述至少一根网络线(50)中的两个(TNP,TNN)的电压差的现存的组件。
5.用于确定在车辆(1)处的至少一个连接组件(40)的连接状态的组件(10)，其中，所述连接组件(40)将用于监控电气网络电压的监控组件(20)与至少一根网络线(50)和测试元件(30)电气连接，
具有：
- 至少一个用于初始化连接测试的开关元件(60)，以便于提供由所述监控组件(20)、所述连接组件(40)和所述测试元件(30)构成的电路，
- 用于将测试电压(UTST)馈入到所述监控组件(20)中的测试电压源(70)，以便于在所述监控组件(20)处提供用于所述电路的测试电压(UTST)和至少一个取决于此的测量电压(110)，
- 用于借助所述测试元件(30)对所述测量电压(110)的影响确定所述连接状态的评估装置(80)。
6.根据权利要求5所述的组件(10)，其特征在于，所述测试元件(30)实施成在所述网络线(50)处的现存的电气结构元件。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的组件(10)，其特征在于，所述测试元件(30)构造成用于牵引网络(TN)的现存的中间电路电容器(C2)且/或构造成额外地设置用于所述连接测试的电容器(C1)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的组件(10)，其特征在于，所述测试元件(30)构造成额外地设置用于所述连接测试的电阻(RTN,RDC)。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的组件(10)，其特征在于，所述测试元件(30)构造成额外地设置用于所述连接测试的二极管(DTN,DDC)。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的组件(10)，其特征在于，所述测试元件(30)将所述至少一根网络线(50)的第一网络线(TNP)与第二网络线(TNN)电气连接。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的组件(10)，其特征在于，所述组件(10)实施用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法。
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