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Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen, bei welchem eine Fahrzeugbatterie an ein Bordnetz gekoppelt ist, um elektrische Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. Der Pluspol und der Minuspol der Batterie sind dabei jeweils gesondert über eine Schalteinrichtung, beispielsweise ein Relais oder ein Schütz, mit dem Bordnetz verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft das Überwachen der Schaltzustände der beiden Schalteinrichtungen, um zu erkennen, ob eine der Schalteinrichtungen blockiert ist.
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In einem Kraftwagen kann eine Hochvoltbatterie bereitgestellt sein, die beispielsweise eine Gleichspannung von 400 V erzeugt. Um einen Strom aus der Hochvoltbatterie zu einzelnen elektrischen Verbrauchern des Kraftwagens zu führen, ist ein so genanntes Bordnetz bereitgestellt, das die zum Führen des Stroms benötigten Kabel und eventuelle weitere Komponenten, wie etwa Glättungskondensatoren, umfasst. Für Reparaturarbeiten oder im Falle eines Unfalls muss dafür gesorgt werden, dass das Bordnetz spannungsfrei ist. Aus diesem Grund kann die Hochvoltbatterie über ein Relais oder ein Schütz mit den Kabeln des Bordnetzes gekoppelt sein, sodass durch Öffnen einer solchen Schalteinrichtung der gewünschte spannungsfreie Zustand herbeigeführt wird. Sinnvollerweise werden hier sowohl der Pluspol als auch der Minuspol über eine solche Schalteinrichtung mit dem Bordnetz verbunden, sodass für den Fall, dass eine der Schalteinrichtungen blockiert ist und sich deshalb auf einen Schaltbefehl hin nicht öffnet, immer noch ein Stromfluss aus der Batterie durch die zweite Schalteinrichtung verhindert wird. Eine solche Blockade einer Schalteinrichtung kann beispielsweise durch ein Verschmelzen der Schaltkontakte verursacht werden, wie es bei einem großen Stromfluss geschehen kann. Grund für die Erhitzung der Schaltkontakte kann eine korrodierte Oberfläche mit einem zu hohen Kontaktwiderstand sein.
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Ein blockiertes Relais oder Schütz muss erkannt werden, damit eine Person gewarnt werden kann, wenn diese den Kraftwagen beispielsweise reparieren möchte. Aus der
DE 10 2006 054 294 A1 ist dazu ein System bekannt, welches jedes Fahrzeugabschaltereignis überwacht. Es wird bei einem einzelnen Schütz die an dem batterieseitigen Anschluss und dem bordnetzseitigen Anschluss abfallende Spannung gemessen. Eine Differenz aus den beiden gemessenen Spannungen wird berechnet und mit einer Schwellenspannung verglichen. Wenn die Differenz größer als die Schwellenspannung ist, bestimmt das System, dass das Relais offen ist und damit offensichtlich funktioniert. Nachteilig bei diesem Systemen ist allerdings, dass absolute Spannungen an den Anschlüssen des Relais gemessen werden müssen, also im Falle einer Hochvoltbatterie Spannungen im Bereich von 400 V. Die zum Bereitstellen dieses Systems benötigten Komponenten sind daher sehr kostspielig. Ein weiteres Problem kann entstehen, wenn zwei Relais verwendet werden, um beide Pole der Hochvoltbatterie elektrisch vom Bordnetz zu trennen. Hier kann eine Potentialdrift zwischen den Relais die Messung verfälschen.
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Aus der
US 2006/0071618 A1 ist ein System zum Überwachen eines Relais bekannt, bei welchem eine Messeinrichtung zum Überwachen jeweils über einen Kondensator mit dem batterieseitigen bzw. dem bordnetzseitigen Anschluss des Relais gekoppelt ist. Hierdurch ist die Messeinrichtung galvanisch von dem Relais getrennt. Um eine Durchgangsprüfung an dem Relais durchführen zu können, weist das Messsystem eine Wechselspannungsquelle auf, die eine 10 Hz-Wechselspannung erzeugt. Das Signal der Wechselspannungsquelle wird über die Kondensatoren und das Relais geführt, sodass anschließend anhand des sich ergebenden Stromflusses erkannt werden kann, ob das Relais offen oder blockiert ist. Dieses Messsystem benötigt allerdings eine aktive Signalquelle, nämlich die Wechselspannungsquelle, um die Überprüfung der Relais zu ermöglichen. Dies macht das System zum einen teuer. Zum anderen ist es nicht immer erwünscht, ein Wechselspannungssignal in ein Bordnetz einzuspeisen, da nicht absehbar ist, wie dies die an dem Bordnetz angeschlossenen elektrischen Verbraucher beeinflussen kann.
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Die
WO 96/07 192 A2 beschreibt ein elektromechanisches Schaltgerät mit Sensoren zur Erkennung von Schaltzuständen. Die Sensoren sind innerhalb und/oder außerhalb eines Gerätegehäuses angeordnet und erfassen die mit den bestimmten Schaltzuständen verknüpften Magnetfeldwerte.
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Aus der
DE 10 2006 054 294 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Hochspannungs-Leistungsrelais während eines Fahrzeugabschalteereignisses bekannt. Dabei erkennt ein Controller einen niedrigen elektrischen Lastzustand. Eine Änderung der elektrischen Leistung, die zu der Last ein bekanntes Profil über die Zeit aufweist, wenn das elektrische Relais in eine offene Stellung gesteuert ist, weist auf die richtige Funktionsweise des Relais hin.
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Die
DE 101 60 106 B4 beschreibt eine Einrichtung zur Erfassung eines Verschweißens eines Relais. Bei der Erfassung des Verschweißens des Relais wird ein Wiederauflade- und Entladezustand der Sekundärbatterie gemessen.
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Ein Verfahren zum Detektieren von Hochspannungs-Fehlern in einem Fahrzeug, bei dem die elektrische Impedanz zwischen positiven und negativen Stromschienen eines Hochspannungsbusses und einer Erdung oder eines Fahrgestells gemessen wird, ist aus der
US 7 966 110 B2 bekannt. Dabei wird die elektrische Impedanz vor und nach Öffnen der Kontaktgeber gemessen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zuverlässig den Schaltzustand von Schalteinrichtungen einer Fahrzeugbatterie zu erkennen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie einen Kraftwagen gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die Erfindung ermöglicht es, die beiden Schalteinrichtungen, mit denen ein Pluspol und ein Minuspol einer Fahrzeugbatterie mit einem Bordnetz eines Kraftwagens verbunden sind, mittels einer galvanisch getrennten Messeinrichtung zu überwachen. Somit können zum Bereitstellen der Messeinrichtung Komponenten für einen Betrieb im Niedervoltbereich, wie etwa 12 V und weniger, verwendet werden. Dies macht die Messeinrichtung kostengünstig in der Herstellung.
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Dennoch ist keine Signalquelle nötig, um zu erkennen, ob die überwachten Schalteinrichtungen blockiert sind oder erfolgreich geöffnet werden konnten. Die Erfindung macht sich zunutze, dass die Kabel des Bordnetzes und die Anschlusskabel der Fahrzeugbatterie wie Antennen wirken, in welche durch magnetische und/oder elektromagnetische Wechselfelder der Umgebung des Kraftwagens Rauschsignale in Form von Wechselspannungen eingeprägt werden können. Wenn also ein Relais oder eine andere Schalteinrichtung geöffnet wird, so fällt zwischen dem Batterieanschluss dieser Schalteinrichtung und ihrem Bordnetzanschluss eine hochfrequente Wechselspannung ab, nämlich das aus der Umgebung empfangene Rauschsignal.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, an der ersten Schalteinrichtung, die beispielsweise den Pluspol der Fahrzeugbatterie mit dem Bordnetz verbindet, ein erstes Rauschsignal und an der zweiten Schalteinrichtung, die dann entsprechend den Minuspol der Fahrzeugbatterie mit dem Bordnetz verbindet, ein zweites Rauschsignal zu erfassen. Das erste und das zweite Rauschsignal werden dann in einem weiteren Schritt des Verfahrens miteinander und/oder mit einem jeweiligen, vorbestimmten Schwellwert verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird in einem dritten Schritt des Verfahrens einem aus mehreren möglichen vorbestimmten Schaltzuständen zugeordnet („beide geöffnet”, „Schalter 1 blockiert”, „Schalter zwei blockiert”, „beide Schalter blockiert”).
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Es wird also durch die Erfindung ermöglicht, auf eine eigene Signalquelle zu verzichten und dennoch zuverlässig die Schaltzustände der beiden Schalteinrichtungen zu erkennen. Der Pegel der Rauschsignale und ihr statistisches Verhalten (Stationarität, Varianz) sind natürlich davon abhängig, wo sich das Fahrzeug gerade befindet. Indem die beiden Rauschsignale miteinander verglichen werden, ist man aber von den absoluten Werten dieser Kenngrößen unabhängig.
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Um ein Rauschsignal an jeder der Schalteinrichtungen zu erfassen, weist der erfindungsgemäße Kraftwagen zwei Adaptereinrichtungen auf, von denen jede mit einer der Schalteinrichtungen gekoppelt ist. Jede Adaptereinrichtung weist dazu zwei Anschlüsse auf, von denen der eine mit dem Bordnetzanschluss der zugehörigen Schalteinrichtung und der andere mit dem Batterieanschluss dieser Schalteinrichtung gekoppelt ist. An einem Signalausgang der Adaptereinrichtung ist das zwischen den beiden Anschlüssen der Schalteinrichtung abfallende Wechselspannungssignal abgreifbar. In dem Kraftwagen ist des Weiteren eine Auswerteeinrichtung bereitgestellt, die beispielsweise einen Mikrocontroller umfassen kann. Die Auswerteeinrichtung ist mit den Signalausgängen der beiden Adaptereinrichtungen gekoppelt und dazu ausgelegt, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Durch die Auswerteeinrichtung kann also auf Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden, ob eine der Schalteinrichtungen blockiert ist.
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Zweckmäßigerweise werden die Rauschsignale in einem Hochfrequenzbereich erfasst, der nur Frequenzen umfasst, die größer als 30 Hz, insbesondere größer als 1000 Hz sind. Messungen haben gezeigt, dass Rauschsignale in einem solchen Hochfrequenzbereich in den Leitungen des Bordnetzes in den meisten Fällen vorhanden sind, unabhängig davon, wo sich das Fahrzeug gerade befindet. Die Erkennung ist damit besonders zuverlässig.
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Um die Überwachung besonders robust gegen Fehlerkennungen zu machen, sieht eine Weiterbildung des Verfahrens vor, in zumindest einem der Rauschsignale mittels einer Filtereinrichtung Signalanteile mit einer Frequenz oberhalb einer vorbestimmten Höchstfrequenz zu dämpfen. Insbesondere in Zusammenhang mit einer digitalen Verarbeitung der Rauschsignale kann eine solche Dämpfung zur Vermeidung von Alias-Effekten wichtig sein.
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Die Dämpfung kann mittels einer Filtereinrichtung realisiert werden. In diesem Zusammenhang sieht eine andere Weiterbildung auch vor, mittels einer Filtereinrichtung einen Gleichanteil der Rauschsignale und bevorzugt auch niederfrequente Signalanteile, die Frequenzen unterhalb von 30 Hz aufweisen, zu dämpfen. Hierzu können die Adaptereinrichtungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens Kondensatoren aufweisen, über welche in den Adaptereinrichtungen die Anschlüsse der Relais (oder der anderen Schalteinrichtungen) mit den Signalausgängen der Adaptereinrichtungen gekoppelt sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Signalausgänge der Adaptereinrichtungen galvanisch von dem Hochvoltbereich des Bordnetzes entkoppelt sind. Durch Entfernen des Gleichanteils und niederfrequenter Schwingungen ergibt sich zusätzlich auch der Vorteil, dass ein Vergleich der Rauschsignale direkt möglich ist, da die absoluten Spannungsniveaus der beiden Rauschsignale durch Entfernen des Gleichanteils und einer langsamen Drift aneinander angeglichen sind.
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Für den Fall, dass der Frequenzbereich bekannt ist, in welchem mit großer Wahrscheinlichkeit Rauschsignale entstehen, kann in einer oder beiden Adaptereinrichtungen auch ein Schwingkreis bereitgestellt sein, der auf eine vorbestimmte Funkfrequenz abgestimmt ist. Dann können die Rauschsignale mit besonders großer Empfindlichkeit erfasst werden. Erfahrungsgemäß liegt ein solcher Frequenzbereich für eine Resonanz des Schwingkreises zwischen 30 Hz und 1 GHz. In dem Schwingkreis kann zum Abstimmen z. B. ein LC-Glied (L – Induktivität, C – Kapazität) bereitgestellt sein.
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Der Vergleich der Rauschsignale kann auf unterschiedliche Weisen durchgeführt werden. Hier ist es zweckmäßig, in einem Fahrzeug zunächst die von der Geometrie des Bordnetzes und den Abschirmeigenschaften der Karosserie des Fahrzeugs abhängigen tatsächlich messbaren Rauschsignale in Messversuchen zu erfassen und dann festzulegen, wie bei diesem bestimmten Fahrzeug der Vergleich der Rauschsignale am zweckmäßigsten durchzuführen ist.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, für den Vergleich aus den Rauschsignalen jeweils einen gleitenden Mittelwert zu berechnen, der dann den Rauschpegel des jeweiligen Rauschsignals darstellt. Geeignete Formen zur Berechnung eines gleitenden Mittelwerts sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Eine besonders preisgünstige Variante sieht vor, bei dem erfindungsgemäßen Kraftwagen in der Auswerteeinrichtung oder in den Adaptereinrichtungen eine analoge Glättungseinrichtung bereitzustellen. Diese kann beispielsweise aus einem einfachen R-C-Glied (R – Widerstand, C – Kapazität) bestehen. Ein Pegelvergleich entspricht einem Vergleich der Rauschleistungen, welche die Rauschsignale in dem erfassten Hochfrequenzbereich aufweisen.
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Ein detaillierterer Vergleich und sogar ein genaue Analyse der Rauschsignale ist möglich, wenn die Rauschsignale mittels einer Fourier-Analyse in spektrale Anteile zerlegt werden.
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Durch das Vergleichen der Rauschsignale miteinander ist es zunächst möglich, zu erkennen, ob sich beide Schalteinrichtungen in demselben Schaltzustand befinden, oder ob sich ihre Schaltzustände voneinander unterscheiden. Für den Fall, dass beide Schalteinrichtungen bestimmungsgemäß funktionieren, ermöglicht eine Weiterbildung des Verfahrens, diesen Vergleich und den damit verbundenen Berechnungsaufwand zu vermeiden, indem jedes der Rauschsignale oder ein jeweils daraus gebildetes Signal, also etwa ein Rauschpegel, mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird. Ein solcher (absoluter) Schwellwert wird in der Regel überschritten, wenn ein Relais oder ein Schütz erfolgreich geöffnet worden ist und damit die beiden Anschlüsse dieser Schalteinrichtung nicht mehr über die Schaltkontakte elektrisch miteinander verbunden sind.
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Indem zuvor überprüft wird, ob noch ein elektrischer Strom zwischen der Batterie und dem Bordnetz fließt, kann auf besonders einfache Weise zusätzlich die Plausibilität eines Erkennungsergebnisses überprüft werden. Ein elektrischer Strom kann nämlich nur fließen, wenn beide Schalteinrichtungen noch geschlossen sind.
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Die Überprüfung der Schaltzustände der beiden Schalteinrichtungen ist in vorteilhafter Weise jederzeit möglich, da die Messungen passiv erfolgen, d. h. die eigentliche Bordelektrik (bestehend aus der Batterie, dem Bordnetz und den daran angeschlossenen Verbrauchern) nicht beeinflusst wird. Insbesondere während die beiden Schalteinrichtungen geöffnet sein sollen, um das Bordnetz spannungsfrei zu schalten, ist eine permanente Überwachung der Schalteinrichtungen auch wünschenswert. Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht hierzu vor, zusätzlich ein Schaltsignal einer Schaltsteuerung zu erfassen, welche die beiden Schalteinrichtungen steuert. Wird durch das Schaltsignal dieser Schaltsteuerung angezeigt, dass beide Schalteinrichtungen geöffnet werden sollen, so ist hieran erkennbar, dass die Schalteinrichtungen ab diesem Zeitpunkt durchgängig überwacht werden müssen. Bevorzugt wird dann die Überwachung gestartet.
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Im Folgenden wird die Erfindung noch einmal genauer anhand eines konkreten Beispiels erläutert. Dazu zeigt:
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1 ein Blockdiagramm zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens; und
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2 ein Flussschaltbild zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Beispiel stellen die beschriebenen Komponenten des Kraftwagens und die beschriebenen Schritte des Verfahrens jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In 1 sind von einem Kraftwagen 10 die für die Erläuterung der Erfindung relevanten Komponenten dargestellt. In dem Kraftwagen 10 befindet sich ein Hochvolt-Batteriemodul, das hier kurz als Batterie 12 bezeichnet ist. Die Batterie 12 kann beispielsweise eine 400 V-Gleichspannung erzeugen. Ein elektrischer Strom I der Batterie 12 wird über ein Bordnetz 14 an elektrische Verbraucher 16 des Kraftwagens 10 geleitet, die hier vereinfacht als einzelner Block dargestellt sind. Das Bordnetz 14 umfasst eine zuführende Leitung 18 und eine abführende Leitung 20, durch welche bei geschlossenem Stromkreis derselbe Strom I fließt. Um das Bordnetz 14 von der Batterie 12 elektrisch trennen zu können, ist ein Pluspol 22 der Batterie 12 über ein Relais R1 mit der Leitung 18 des Bordnetzes 14 verbunden. Ein Minuspol 24 der Batterie 12 ist über ein Relais R2 mit der Leitung 20 des Bordnetzes 14 verbunden. Die Relais R1, R2 werden durch eine Steuereinrichtung 26 gesteuert, die beispielsweise Bestandteil eines Steuergeräts sein kann.
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Der in dem Bordnetz 14 fließende Strom I wird durch eine Strommesseinrichtung 28 gemessen, die hierzu einen in das Bordnetz 14 geschalteten Shunt-Widerstand 30 aufweisen kann, über den ein durch den Strom I erzeugtes Spannungssignal abfällt. Das Spannungssignal kann über eine geschirmte Leitung 32 an eine Verstärkereinrichtung 34 geleitet werden, welche das Spannungssignal aufbereitet und an einem Analog-Digital-Wandler 36 ausgibt, der das gemessene Spannungssignal in Form eines digitalen Wertes an einer Auswerteeinrichtung 38 ausgibt. Die Auswerteeinrichtung 38 und auch der Analog-Digital-Wandler 36 können Bestandteil eines Mikrocontrollers sein. Die Auswerteeinrichtung 38 ist mit einem Kommunikationsbus 40 des Kraftwagens 10 gekoppelt, der beispielsweise ein CAN-Bus (CAN – Controller Area Network) sein kann.
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Für die weitere Erläuterung des Beispiels sei angenommen, dass die Steuereinrichtung 26 ein Signal S0 erzeugt, durch welches das Relais R1 und das Relais R2 geöffnet werden sollen, sodass der Strom I aus der Batterie 12 unterbrochen wird, d. h. die Stromstärke des Stroms I null Ampere beträgt. Bei geöffneten Relais R1, R2 ist das Bordnetz 14 dann spannungsfrei. Auch die Steuereinrichtung 26 ist mit dem Kommunikationsbus 40 verbunden und zeigt die Ausgabe des Schaltsignals S0 durch ein entsprechendes Signal auch in dem Kommunikationsbus 40 an.
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Bei dem Kraftwagen 10 wird nun überprüft, ob die Relais R1 und R2 auch tatsächlich erfolgreich geöffnet wurden, oder ob eines oder beide Relais R1, R2 blockiert sind, weil beispielsweise ihre Kontakte verschmolzen sind oder klemmen. Für die Überprüfung ist an das Relais R1 ein Adapter 42 angeschlossen. Ein erster Kontakt 44 des Adapters 42 ist mit einem Batterieanschluss 46 des Relais R1 verbunden. Ein zweiter Kontakt 48 des Adapters 42 ist mit einem Bordnetzanschluss 50 des Relais R1 verbunden. Entsprechend ist auch ein Adapter 52 an das Relais R2 angeschlossen. Ein erster Kontakt 54 des Adapters 52 ist mit einem Batterieanschluss 56 des Relais R2 verbunden. Ein zweiter Kontakt 58 des Adapters 52 ist mit einem Bordnetzanschluss 60 des Relais R2 verbunden.
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Die Leitungen 18, 20 des Bordnetzes 14 wirken wie Antennen, in welchen magnetische und/oder elektromagnetische Wechselfelder kleine Wechselspannungen erzeugen. Bei geöffnetem Relais R1 sind die beiden Anschlüsse 46, 50 des Relais R1 elektrisch nicht durch die internen Kontakte des Relais R1 verbunden, sodass zwischen den Anschlüssen 46, 50 die durch den Antenneneffekt in der Leitung 18 erzeugte Wechselspannung zwischen den Anschlüssen 46, 50 als Wechselspannungssignal messbar ist. Bei geschlossenem Relais R1 ist die messbare Wechselspannung deutlich geringer. Entsprechendes gilt für das Relais R2, an dessen Anschlüssen 56, 60 bei geöffnetem Relais R2 die Wechselspannung als Wechselspannungssignal messbar ist, die durch den Antenneneffekt in der Leitung 20 erzeugt werden kann.
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Die Adapter 42, 52 sind in vergleichbarer Weise aufgebaut. Aus diesem Grund wird im Folgenden nur der Adapter 42 in seinem Aufbau erläutert. Mit dem Adapter 42 wird die Wechselspannung erfasst, die zwischen dem Batterieanschluss 46 und dem Bordnetzanschluss 50 des Relais R1 abfällt. Der Adapter 42 weist einen Ausgang 62 auf, an welchem das erfasste Wechselspannungssignal abgreifbar ist. Der Kontakt 44 ist über einen Kondensator 64 und einen Widerstand 66 mit einem Kontakt des Ausgangs 62 kapazitiv gekoppelt. Entsprechend ist der Kontakt 48 über einen Kondensator 68 und einen Widerstand 70 mit einem weiteren Kontakt des Ausgangs 62 kapazitiv gekoppelt. Der Ausgang 62 ist somit galvanisch von den Anschlüssen 46, 50 des Relais R1 entkoppelt. Durch die Kondensatoren 64, 68 und die Widerstände 66, 70 ergibt sich auch ein analoges Hochpassfilter, sodass niederfrequente Signalanteile in dem Wechselspannungssignal am Ausgang 62 gedämpft sind. Der Adapter 52 weist in derselben Weise verschaltete Kondensatoren 72, 74 und Widerstände 76, 78 auf, über welche die Kontakte 54, 58 mit einem Ausgang 80 des Adapters 52 kapazitiv gekoppelt sind. Damit ist der Ausgang 80 galvanisch von dem Relais R2 entkoppelt. Anstelle der Kondensatoren 64, 68, 72, 74 kann jeweils auch beispielsweise ein Übertrager, d. h. ein transformatorisch wirkendes Bauteil, verwendet werden.
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Die Ausgänge 62, 80 der Adapter 42, 52 sind jeweils über geschirmte Leitungen 82, 84 mit einer Messschaltung 86, 88 verbunden. Bei den geschirmten Leitungen 82, 84 kann es sich beispielsweise um Twisted-Pair-Leitungen oder Koaxialleitungen handeln. Die Messschaltungen 86, 88 können beispielsweise Differenzverstärker aufweisen sowie auch Bandpassfilter zum Herausfiltern eines spektralen Anteils aus den von den Adaptern 42 bzw. 52 erfassten Wechselspannungssignalen. In den Messschaltungen 86, 88 kann jeweils auch aus den Wechselspannungssignalen ein gleitender Mittelwert mittels einer analogen Schaltung gebildet werden. Die Ausgangssignale der Messschaltungen 86, 88 bilden ein Rauschsignal N1 (Messschaltung 86) bzw. N2 (Messschaltung 88). Im Falle einer Glättung der Wechselspannungssignale sind dann bereits die Rauschsignale N1, N2 geglättet. Die Rauschsignale N1, N2 werden an eine Auswerteeinrichtung 90 übertragen. Die Auswerteeinrichtung 90 kann beispielsweise Bestandteil eines Steuergeräts sein. Sie kann einen Analog-Digital-Wandler 92 umfassen, welcher die Rauschsignale N1, N2 in digitale Signale umwandelt. Eine Verarbeitungseinrichtung 94 empfängt die digitalen Rauschsignale von dem Analog-Digital-Wandler 92. Die Verarbeitungseinrichtung 94 ist auch mit dem Kommunikationsbus 40 gekoppelt. Über den Kommunikationsbus 40 empfängt die Verarbeitungseinrichtung 94 von der Auswerteeinrichtung 38 die gemessene Stromstärke, die in 1 ebenfalls als „I” bezeichnet ist. Von der Steuereinrichtung 26 empfängt die Verarbeitungseinrichtung 94 die Information, dass gerade das Signal „S0” zum Öffnen der Relais R1 und R2 ausgegeben wurde.
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Anhand von 1 und 2 ist im Folgenden erläutert, wie durch die Verarbeitungseinrichtung 94 überprüft wird, ob die beiden Relais R1 und R2 auch tatsächlich erfolgreich geöffnet wurden. Die Verarbeitungseinrichtung 94 führt dazu die folgenden Schritte aus:
In einem Schritt S10 wird auf der Grundlage der über den Kommunikationsbus 40 empfangenen Signale überprüft, ob die Steuereinrichtung 26 überhaupt das Signal S0 zum Öffnen der Relais erzeugt hat, und ob die Messeinrichtung 28 signalisiert, dass kein Strom mehr fließt (I = 0). Sind diese beiden Bedingungen nicht erfüllt (in 2 sind negative Feststellungen mit „–” symbolisiert, positive mit „+”), so wird in einem Schritt S12 von der Verarbeitungseinrichtung 94 signalisiert, dass beide Relais R1, R2 noch geschlossen sind. Das Signal kann beispielsweise von einer (in 1 nicht dargestellten) Anzeigeeinheit des Kraftwagens 10 dazu genutzt werden, eine Person zu warnen, dass das Bordnetz 14 noch unter Spannung steht. Es kann auch vorgesehen sein, dass zunächst nur überprüft wird, ob die Information vorliegt, dass das Schaltsignal S0 überhaupt erzeugt wurde, und andernfalls die Verarbeitungseinrichtung 94 die Überwachung gar nicht erst beginnt.
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Bei vorliegendem Schaltsignal S0 und stromfreiem Bordnetz 14 (I = 0) wird in einem Schritt S14 überprüft, ob das digitale Rauschsignal N1 (hier der Einfachheit halber mit demselben Bezugszeichen wie das analoge Rauschsignal N1 bezeichnet) einen Pegel aufweist, der größer als ein Schwellwert T1 ist. Auch das digitale Rauschsignal N2 wird dahingehend überprüft, ob sein Pegel größer als ein vorbestimmter Schwellwert T2 ist. Die Pegelberechnung kann analog (siehe oben) oder digital in der Verarbeitungseinrichtung 94 erfolgen. Die beiden Schwellwerte T1, T2 können bei einer Kalibrierung der Verarbeitungseinrichtung 94 auf der Grundlage von einfachen Messungen festgelegt werden.
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Liegen die Pegel der beiden Rauschsignale N1, N2 über ihren jeweiligen Schwellwerten T1, T2, so wird in einem Schritt S16 angezeigt, dass beide Relais R1, R2 geöffnet sind. Andernfalls liegt ein Fehler vor und es wird in einem Schritt S18 eine Fehlererkennung eingeleitet (ERR). Hierzu wird zunächst in einem Schritt S20 überprüft, ob der Pegel des digitalen Rauschsignals N1 größer als der Pegel des digitalen Rauschsignals N2 plus ein zusätzlicher Deltawert D ist. Der Deltawert D kann beispielsweise durch Messungen ermittelt worden sein und kann den Unterschied darstellen, der sich im Rauschpegel ergibt, wenn das Rauschen einmal bei geschlossenem und einmal bei geöffnetem Relais gemessen wird. Ist der Pegel des Rauschsignals N1 größer als der Vergleichswert, so wird in einem Schritt S22 signalisiert, dass das Relais R1 erfolgreich geöffnet wurde, das Relais R2 aber weiterhin geschlossen ist. Andernfalls wird in einem Schritt S24 überprüft, ob der Pegel des digitalen Rauschsignals N2 größer als der Pegel des digitalen Rauschsignals N1 plus der Deltawert D ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so wird in einem Schritt S26 angezeigt, dass das Relais R2 geöffnet, das Relais R1 aber noch geschlossen ist. Ist auch diese Bedingung nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S28 signalisiert, dass sowohl das Relais R1 als auch das Relais R2 weiterhin geschlossen sind.
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Das beschriebene Verfahren weist den Vorteil auf, dass sofort nach Erzeugen des Schaltsignals S0, durch welches die Relais R1 und R2 geöffnet werden sollen, mit der Überprüfung der Schaltzustände begonnen werden kann und die Überprüfung auch jederzeit wiederholt werden kann. Hiermit steht sofort nach dem Erzeugen des Schaltsignals S0 eine Diagnose betreffend die Schaltzustände der beiden Relais R1, R2 bereit. Es ist auch nicht nötig, ein Messsignal in das Bordnetz einzuspeisen, um die Schaltzustände zu ermitteln. Die Lösung ist insgesamt sehr einfach zu realisieren und sicher, da sie mit Messkomponenten realisiert werden kann, die galvanisch vom Hochvoltnetz getrennt sind.
