DE102012209762B4 - Diagnostic device and diagnostic method for an electrical energy storage of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges mit: einer Stromsensoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Energiefluss aus oder in den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges zu erfassen; einer Beschleunigungssensoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeuges zu erfassen; und einer Datenverarbeitungseinrichtung, welche mit der Stromsensoreinrichtung und der Beschleunigungssensoreinrichtung gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Energiefluss, von der erfassten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und von mindestens einem vorgegebenen Kriterium einen elektrischen Kurzschluss in einem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeug zu ermitteln.The present invention relates to a diagnostic device for an electrical energy store of a motor vehicle, comprising: a current sensor device which is designed to detect an electrical energy flow from or into the electrical energy store of the motor vehicle; an acceleration sensor device which is designed to detect an acceleration of the motor vehicle; and a data processing device, which is coupled to the current sensor device and the acceleration sensor device and which is designed to determine an electrical short circuit in an electrical system of the motor vehicle depending on the detected electrical energy flow, the detected acceleration of the motor vehicle and at least one predetermined criterion ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung und ein Diagnoseverfahren für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges.The present invention relates to a diagnostic device and a diagnostic method for an electrical energy store of a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2010 042 328 A1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen des Ladebetriebs eines Energiespeichers in einem Fahrzeug, welches über eine elektrische Maschine antreibbar ist. Dabei ist bei dem dort beschriebenen Verfahren die elektrische Maschine über ein Bordnetz mit dem Energiespeicher verbunden und kann im Fahrbetrieb aus dem Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt werden. Der Energiespeicher ist bei dem dort beschriebenen Verfahren im Ladebetrieb über eine Ladeschaltung, welche eine als Hochsetzsteller betriebene Einheit, einen steuerbaren Gleichrichter mit vorgeschalteten Filterkondensatoren und einen Netzfilter umfasst, mit einem externen Energieversorgungsnetz verbunden. Parallel zu dem Energiespeicher ist bei dem dort beschriebenen Verfahren ein Zwischenkreiskondensator geschaltet. Während des Ladebetriebs wird bei dem dort beschriebenen Verfahren mindestens ein Strom und/oder eine Spannung am Eingang, am Ausgang und/oder innerhalb der Ladeschaltung und/oder eine Funktion einer Steuereinheit des Gleichrichters und/oder der als Hochsetzsteller betriebenen Einheit überwacht. Übersteigt bei dem dort beschriebenen Verfahren der mindestens eine Strom einen vorgebbaren Stromschwellwert oder die mindestens eine Spannung einen vorgebbaren Spannungsschwellwert oder wird eine Fehlfunktion der Steuereinheit des Gleichrichters und/oder der als Hochsetzsteller betriebenen Einheit detektiert, so wird die Ladeschaltung in einen Freilaufbetrieb geschaltet, in welchem ein Zweig des steuerbaren Gleichrichters und alle im Hochsetzstellerbetrieb der als Hochsetzsteller betriebenen Einheit steuerbaren Schaltelemente durchgeschaltet sind. Ferner wird auf die DE 102 21 248 A1 verwiesen, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kurzschlusserkennung in Zweispannungsbordnetzen beschreibt.The DE 10 2010 042 328 A1 describes a method for monitoring the charging operation of an energy store in a vehicle, which is drivable via an electric machine. In this case, in the method described there, the electric machine is connected via an electrical system with the energy storage and can be powered while driving from the energy storage with electrical energy. The energy storage is in the method described there in the charging mode via a charging circuit, which comprises a operated as a boost converter unit, a controllable rectifier with upstream filter capacitors and a line filter, connected to an external power supply network. Parallel to the energy storage, a link capacitor is connected in the method described therein. During the charging operation, the method described therein monitors at least one current and / or one voltage at the input, at the output and / or within the charging circuit and / or a function of a control unit of the rectifier and / or the unit operated as a step-up converter. If, in the method described there, the at least one current exceeds a predefinable current threshold value or the at least one voltage exceeds a predefinable voltage threshold value or if a malfunction of the control unit of the rectifier and / or the unit operated as boost converter is detected, the charging circuit is switched to a freewheeling operation in which a branch of the controllable rectifier and all in Hochsetzstellerbetrieb operated as a boost converter unit controllable switching elements are turned on. Further, on the DE 102 21 248 A1 which describes a method and a device for short-circuit detection in two-voltage on-board networks.

Die Reichweite von Elektrofahrzeugen ist direkt von der an Bord gespeicherten Menge elektrischer Energie abhängig. Es werden daher in modernen Elektrofahrzeugen Hochvoltbatterien eingesetzt, welche beträchtliche Mengen elektrischer Energie speichern können und die wegen der angestrebten hohen Beschleunigungs- und Regenerationsleistungen sehr niederohmig sind.The range of electric vehicles is directly dependent on the amount of electrical energy stored on board. There are therefore used in modern electric vehicles high-voltage batteries, which can store considerable amounts of electrical energy and which are very low impedance because of the desired high acceleration and regeneration.

Beim Auftreten eines Kurzschlusses sind geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten. Dabei ist das rechtzeitige Erkennen eines möglichen oder tatsächlichen Fehlers oft entscheidend.If a short circuit occurs, appropriate countermeasures must be taken. The timely recognition of a possible or actual error is often crucial.

So werden zum Beispiel die Spannungslagen der elektrochemischen Speicherzellen kontinuierlich durch Einzelzell-Spannungsüberwachungsvorrichtungen gemessen und im Falle eines Über- oder Unterschreitens von vorgegebenen Maximal- oder Minimalspannungen eine Maßnahme zur Unterbrechung des Stromflusses eingeleitet. Auch der durch die Batteriezellen fließende Strom wird überwacht und im Falle des Überschreitens eines Maximalwertes durch einen Schalter in der Batterie unterbrochen. Somit wird ein außerhalb der Batterie auftretender sehr niederohmiger Kurzschluss durch das Auftreten eines sehr hohen Stromes - etwa im kilo-Ampere Bereich leicht bemerkt.Thus, for example, the voltage levels of the electrochemical storage cells are continuously measured by single-cell voltage monitoring devices and in case of exceeding or falling below predetermined maximum or minimum voltages, a measure for interrupting the flow of current is initiated. Also, the current flowing through the battery cells current is monitored and interrupted in the case of exceeding a maximum value by a switch in the battery. Thus, a very low-resistance short-circuit occurring outside the battery is easily noticed by the occurrence of a very high current, for example in the kilo-ampere range.

Während die Erkennung von extremen Überlastfällen durch die Batterie weitestgehend befriedigend gelöst ist, sind jene Fälle, in denen die Plausibilität einer auftretenden Belastung geprüft werden muss, oft deutlich schwieriger und es sind mehrere Informationen aus der Batterie selber oder vom Fahrzeug zu verarbeiten.While the detection of extreme overloads by the battery is largely solved satisfactorily, those cases in which the plausibility of an occurring load must be checked, often much more difficult and there are multiple information from the battery itself or the vehicle to process.

Die Erfindung schafft eine Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Diagnoseverfahren für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The invention provides a diagnostic device for an electrical energy store of a motor vehicle having the features of patent claim 1 and a diagnostic method for an electrical energy store of a motor vehicle having the features of patent claim 9.

Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung eine Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges mit: einer Stromsensoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Energiefluss aus oder in den elektrischen Energie-speicher des Kraftfahrzeuges zu erfassen; einer Beschleunigungssensoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeuges zu erfassen; und einer Datenverarbeitungseinrichtung, welche mit der Stromsensoreinrichtung und der Beschleunigungssensoreinrichtung gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Energiefluss, von der erfassten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und von mindestens einem vorgegebenen Kriterium einen elektrischen Kurzschluss in einem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeug zu ermitteln.Accordingly, the present invention provides a diagnostic device for an electrical energy storage of a motor vehicle, comprising: a current sensor device which is adapted to detect an electrical energy flow from or into the electrical energy storage of the motor vehicle; an acceleration sensor device which is designed to detect an acceleration of the motor vehicle; and a data processing device, which is coupled to the current sensor device and the acceleration sensor device and which is designed to determine an electrical short circuit in an electrical system of the motor vehicle depending on the detected electrical energy flow, the detected acceleration of the motor vehicle and at least one predetermined criterion ,

Ferner ist erfindungsgemäß ein Diagnoseverfahren für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, mit den Schritten: Bereitstellen von mindestens einem vorgegebenen Kriterium für das Vorliegen eines elektrischen Kurzschlusses in einem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeug; Erfassen eines elektrischen Energieflusses aus oder in den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges und einer Beschleunigung des Kraftfahrzeuges; und Ermitteln des elektrischen Kurzschlusses in dem elektrischen Bordnetz in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Energiefluss, von der erfassten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und von dem mindestens einen vorgegebenen Kriterium.Furthermore, according to the invention, a diagnostic method for an electrical energy store of a motor vehicle is provided, with the steps: providing at least one predetermined criterion for the presence of an electrical short circuit in an electrical system of the motor vehicle; Detecting an electrical energy flow from or into the electrical energy storage of Motor vehicle and an acceleration of the motor vehicle; and determining the electrical short circuit in the electrical system in dependence on the detected electrical energy flow, the detected acceleration of the motor vehicle and the at least one predetermined criterion.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass man die Information eines batterieinternen Beschleunigungssensors oder eines im Fahrzeug vorhandenen Beschleunigungssensors nutzt, um die Höhe des durch die Batterie fließenden Stromes zu plausibilisieren. Es erfolgt eine Kontrolle dahingehend, ob der in der Batterie gemessene Strom eine, der Stromhöhe entsprechende Veränderung des Bewegungszustandes des Fahrzeugs bewirkt.The gist of the invention is to use the information of an in-battery acceleration sensor or an on-vehicle acceleration sensor to plausibilize the magnitude of the current flowing through the battery. A check is made as to whether the current measured in the battery causes a change in the state of motion of the vehicle corresponding to the current level.

Damit stehen zumindest innerhalb bestimmter zeitlicher Grenzen die für die Erkennung eines externen Kurzschlusses notwendigen Informationen innerhalb der Batterie zur Verfügung, so dass das Batteriemanagementsystem auch bei einer zeitweise Störung der Kommunikation zwischen Fahrzeug und der Batterie das Auftreten eines externen Kurzschlusses mit mittlerem oder hohem Strom erkennen kann.Thus, at least within certain time limits necessary for the detection of an external short circuit information within the battery available, so that the battery management system can detect the occurrence of an external short circuit with medium or high current even in a temporary disturbance of communication between the vehicle and the battery ,

Mit dem Einsatz der Erfindung wird die Sicherheit des Gesamtsystems Fahrzeug erhöht, da auch Kurzschlussströme unterhalb des Auslösestromes der Sicherung bzw. unterhalb des maximal zugelassenen Spitzenstromes erkannt und unterbunden werden können. Diese können sonst zu einer Schädigung der Batteriezellen und zum Auftreten gefährlicher Temperaturen innerhalb der Batterie oder auch an anderer Stelle im Fahrzeug führen. With the use of the invention, the safety of the overall vehicle system is increased, as well as short-circuit currents can be detected below the triggering current of the fuse or below the maximum permitted peak current and prevented. Otherwise, they can lead to damage to the battery cells and the occurrence of dangerous temperatures inside the battery or elsewhere in the vehicle.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Diagnosevorrichtung ferner eine Eingabeeinrichtung umfasst, die dazu ausgelegt ist, das mindestens eine vorgegebene Kriterium durch Eingabedaten einzustellen. Dies erlaubt vorteilhaft, die Diagnosevorrichtung im Betrieb an geänderte Betriebsbedingungen anzupassen.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the diagnostic device further comprises an input device which is adapted to set the at least one predetermined criterion by input data. This advantageously allows the diagnostic device to be adapted to changed operating conditions during operation.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Diagnosevorrichtung ferner eine Lagesensoreinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Lage des Kraftfahrzeuges zu ermitteln. Dadurch kann vorteilhaft eine Neigungsänderung des Kraftfahrzeuges ermittelt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the diagnostic device further comprises a position sensor device which is designed to determine a position of the motor vehicle. As a result, advantageously a change in inclination of the motor vehicle can be determined.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ferner mit der Lagesensoreinrichtung gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von erfassten Lagedaten des Kraftfahrzeuges den elektrischen Kurzschluss in dem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeug zu erfassen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the data processing device is further coupled to the position sensor device and is designed to detect the electrical short circuit in the electrical system of the motor vehicle as a function of detected position data of the motor vehicle.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Diagnosevorrichtung ferner eine Temperatursensoreinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Temperatur des Kraftfahrzeuges zu ermitteln. Dies erlaubt vorteilhaft, einen temperaturbedingten Stromverbrauch zu ermitteln.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the diagnostic device further comprises a temperature sensor device which is designed to determine a temperature of the motor vehicle. This allows advantageous to determine a temperature-related power consumption.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung ferner mit der Temperatursensoreinrichtung gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von erfassten Temperaturdaten des Kraftfahrzeuges den elektrischen Kurzschluss in dem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeug zu ermitteln.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the data processing device is further coupled to the temperature sensor device and is designed to determine the electrical short circuit in the electrical system of the motor vehicle as a function of detected temperature data of the motor vehicle.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Diagnosevorrichtung dazu ausgelegt ist, als das mindestens eine vorgegebene Kriterium eine für den jeweiligen Fahrzeugtyp des Kraftfahrzeuges festgelegte Datentabelle zu verwenden, bei welcher ein jeweiliger elektrischer Energiefluss bei einer bestimmten Beschleunigung vorgegeben ist. Dadurch kann die Diagnosevorrichtung in vorteilhafter Weise an unterschiedliche Fahrzeugtypen angepasst werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the diagnostic device is designed to use, as the at least one predetermined criterion, a data table defined for the respective vehicle type of the motor vehicle, in which a respective electrical energy flow is predetermined at a specific acceleration. As a result, the diagnostic device can be adapted in an advantageous manner to different vehicle types.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Diagnosevorrichtung dazu ausgelegt ist, den erfassten Energiefluss aus oder in den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges und die Beschleunigung des Kraftfahrzeuges integrativ zu erfassen. Dadurch kann die Diagnosevorrichtung in vorteilhafter Weise über eine beliebige Zeitspanne hinweg Kurzschlüsse zuverlässig detektieren.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the diagnostic device is designed to integratively detect the detected energy flow from or into the electrical energy storage of the motor vehicle and the acceleration of the motor vehicle. As a result, the diagnostic device can reliably detect short circuits reliably over an arbitrary period of time.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert.Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Diagnoseverfahrens für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 eine schematische Darstellung einer Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a flowchart of a diagnostic method for an electrical energy storage of a motor vehicle according to an embodiment of the present invention;
  • 2 a schematic representation of a diagnostic device for an electrical energy storage of a motor vehicle according to another embodiment of the present invention; and
  • 3 a schematic representation of a diagnostic device for an electrical energy storage of a motor vehicle according to another embodiment of the present invention.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.In all figures, identical or functionally identical elements and devices have been provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Diagnoseverfahrens für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The 1 shows a schematic representation of a flowchart of a diagnostic method for an electrical energy storage of a motor vehicle according to an embodiment of the present invention.

In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Bereitstellen S1 von mindestens einem vorgegebenen Kriterium für das Vorliegen eines elektrischen Kurzschlusses in einem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeuges.In a first method step, a provision is made S1 of at least one predetermined criterion for the presence of an electrical short circuit in an electrical system of the motor vehicle.

In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt ein Erfassen S2 eines elektrischen Energieflusses aus oder in den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges und einer Beschleunigung des Kraftfahrzeuges.In a second method step, a detection takes place S2 an electrical energy flow from or into the electrical energy storage of the motor vehicle and an acceleration of the motor vehicle.

In einem dritten Verfahrensschritt erfolgt ein Ermitteln S3 des elektrischen Kurzschlusses in dem elektrischen Bordnetz in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Energiefluss, von der erfassten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und von dem mindestens einen vorgegebenen Kriterium.In a third method step, a determination is made S3 the electrical short circuit in the electrical system in dependence on the detected electrical energy flow, the detected acceleration of the motor vehicle and the at least one predetermined criterion.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The 2 shows a schematic representation of a diagnostic device for an electrical energy storage of a motor vehicle according to another embodiment of the present invention.

Eine Diagnosevorrichtung 100 für einen elektrischen Energiespeicher 210 eines Kraftfahrzeuges umfasst eine Stromsensoreinrichtung 20, eine Beschleunigungssensoreinrichtung 30 und eine Datenverarbeitungseinrichtung 40.A diagnostic device 100 for an electrical energy storage 210 of a motor vehicle comprises a current sensor device 20 , an acceleration sensor device 30 and a data processing device 40 ,

Die Stromsensoreinrichtung 20 ist beispielsweise dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Energiefluss aus oder in den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges zu erfassen;The current sensor device 20 is for example designed to detect an electrical energy flow from or into the electrical energy storage of the motor vehicle;

Die Beschleunigungssensoreinrichtung 30 ist beispielsweise dazu ausgelegt ist, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeuges zu erfassen.The acceleration sensor device 30 is for example designed to detect an acceleration of the motor vehicle.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 40 ist beispielsweise mit der Stromsensoreinrichtung 20 und der Beschleunigungssensoreinrichtung 30 gekoppelt und dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Energiefluss, von der erfassten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und von mindestens einem vorgegebenen Kriterium einen elektrischen Kurzschluss in einem elektrischen Bordnetz 220 des Kraftfahrzeug zu ermitteln.The data processing device 40 is for example with the current sensor device 20 and the acceleration sensor device 30 coupled and designed, depending on the detected electrical energy flow, the detected acceleration of the motor vehicle and at least one predetermined criterion, an electrical short circuit in an electrical system 220 of the motor vehicle to determine.

Die Diagnosevorrichtung 100 ist beispielsweise als ein Batteriemanagementsystem oder als eine sonstige elektronische Schaltung ausgebildet, welche zur Überwachung und Regelung einer nachladbaren Batterie-, also eines Akkumulatorsystems dient ausgebildet.The diagnostic device 100 For example, it is designed as a battery management system or as another electronic circuit which serves to monitor and regulate a rechargeable battery, that is to say an accumulator system.

Die Stromsensoreinrichtung 30 ist beispielsweise als ein Strommessgerät ausgebildet und dient zur Messung der elektrischen Stromstärke.The current sensor device 30 For example, it is designed as an ammeter and serves to measure the electric current.

Die Beschleunigungssensoreinrichtung 30 ist beispielsweise als ein Beschleunigungssensor oder ein sonstiger Sensor ausgebildet, der die Beschleunigung misst, indem die auf eine Testmasse wirkende Trägheitskraft bestimmt wird.The acceleration sensor device 30 For example, it is configured as an acceleration sensor or other sensor that measures the acceleration by determining the inertial force acting on a test mass.

Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The 3 shows a schematic representation of a diagnostic device for an electrical energy storage of a motor vehicle according to another embodiment of the present invention.

Die in der 3 gezeigte Diagnosevorrichtung 100 für einen elektrischen Energiespeicher 210 eines Kraftfahrzeuges umfasst eine Stromsensoreinrichtung 20, eine Beschleunigungssensoreinrichtung 30, eine Datenverarbeitungseinrichtung 40, eine Eingabeeinrichtung 50, eine Lagesensoreinrichtung 60 und eine Temperatursensoreinrichtung 70.The in the 3 shown diagnostic device 100 for an electrical energy storage 210 of a motor vehicle comprises a current sensor device 20 , an acceleration sensor device 30 , a data processing device 40 , an input device 50 , a position sensor device 60 and a temperature sensor device 70 ,

Die Eingabeeinrichtung 50 ist beispielsweise dazu ausgelegt, das mindestens eine vorgegebene Kriterium durch Eingabedaten einzustellen.The input device 50 For example, it is designed to set the at least one predetermined criterion by input data.

Die Lagesensoreinrichtung 60 ist beispielsweise dazu ausgelegt, eine Lage des Kraftfahrzeuges zu ermitteln.The position sensor device 60 is for example designed to determine a position of the motor vehicle.

Die Lagesensoreinrichtung 60 ist beispielsweise als ein Neigungssensor oder als ein sonstiger Sensor ausgebildet, der in Form eines feinmechanischen oder elektrischen Messgerätes ausgebildet ist und der für einen Instrumenten- oder Fahrzeugrahmen den genauen Bezug zur Lotrichtung herstellt oder Änderungen des Neigungswinkels überwacht. The position sensor device 60 is for example as a tilt sensor or as another Sensor is formed, which is designed in the form of a precision mechanical or electrical measuring device and which makes the exact reference to the direction of the Lot for an instrument or vehicle frame or monitors changes in the angle of inclination.

Die Temperatursensoreinrichtung 70 ist beispielsweise dazu ausgelegt, eine Temperatur des Kraftfahrzeuges zu ermitteln. Die Temperatursensoreinrichtung 70 ist beispielsweise als ein elektronisches Bauelement ausgebildet, das eine Temperatur in eine elektrische Größe umwandelt.The temperature sensor device 70 is for example designed to determine a temperature of the motor vehicle. The temperature sensor device 70 For example, it is designed as an electronic component that converts a temperature into an electrical quantity.

In dem als Batterie ausgebildeten elektrischen Energiespeicher 210 befindet sich beispielsweise ein weiterer Stromsensor, welcher den Strom misst. Ferner wird die Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers laufend gemessen, so dass man anstatt des Stromes auch die Abgabeleistung erfassen und auswerten kann.In the trained as a battery electrical energy storage 210 For example, there is another current sensor that measures the current. Furthermore, the battery voltage of the electrical energy storage device is continuously measured, so that instead of the current and the output power can be detected and evaluated.

Durch ein in der Datenverarbeitungseinrichtung 40 hinterlegtes, für den jeweiligen Fahrzeugtyp applizierbares Modell, kann die bei einem bestimmten Stromfluss zu erwartende Beschleunigung abgeschätzt werden. Da die Stromsensoreinrichtung 20 einen gewissen Strom misst, kann durch die Datenverarbeitungseinrichtung 40 diese Information mit der Information der Beschleunigungssensoreinrichtung 30 verglichen werden und anhand der gemessenen Beschleunigung der durch die Stromsensoreinrichtung 20 gemessene Stromwert bestätigt werden.By a in the data processing device 40 deposited, applicable for the respective vehicle model model, the expected acceleration at a given current flow acceleration can be estimated. As the current sensor device 20 measures a certain amount of current, can by the data processing device 40 this information with the information of the acceleration sensor device 30 be compared and based on the measured acceleration of the current sensor means 20 measured current value can be confirmed.

Bei einer gleichmäßigen Fahrzeugbewegung kann eine batterieinterne Abschätzung der aktuellen Fahrgeschwindigkeit durch Auswertung der gemessenen positiven und negativen Beschleunigung über die Zeit erfolgen. Auch in diesem Fall kann somit über die Information der Beschleunigungssensoreinrichtung 30 die Messung der Stromsensoreinrichtung 20 plausibilisiert oder diagnostiziert werden, oder aber - bei Annahme einer korrekten Funktion der Stromsensoreinrichtung 20 - eine Aussage darüber gemacht werden, ob der Strom tatsächlich in den Antriebsstrang fließt. Im einfachsten Falle wird nur bei Überschreiten einer bestimmten Stromhöhe qualitativ das Auftreten einer bei diesem Strom zu erwartenden Beschleunigung abgefragt. Bei Hinterlegung genauerer Kennfelder kann auch in Abhängigkeit der Stromhöhe und der Dauer des Stromflusses, d. h. ein Zeitintegral, und Einbeziehung der Batteriespannung die von der Batterie entnommene Leistung genauer berechnet werden und eine erwartete Beschleunigungsleistung abgeschätzt und mit der tatsächlich gemessenen Beschleunigung verglichen werden.With a uniform vehicle movement, an in-battery estimation of the current driving speed can take place by evaluating the measured positive and negative acceleration over time. Also in this case can thus on the information of the acceleration sensor device 30 the measurement of the current sensor device 20 be plausible or diagnosed, or - assuming a correct function of the current sensor device 20 - Make a statement as to whether the current is actually flowing into the drivetrain. In the simplest case, the occurrence of an acceleration to be expected in this current is only qualitatively queried when a specific current level is exceeded. With more accurate maps, depending on the current level and the duration of the current flow, ie a time integral, and including the battery voltage, the power taken from the battery can be calculated more accurately and an expected acceleration power estimated and compared with the actually measured acceleration.

Es gibt eine Reihe von besonderen Fahrsituationen, bei denen eine hohe Leistungsabgabe durch den elektrischen Energiespeicher 210 absehbar keine oder nur eine sehr geringe Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt.There are a number of special driving situations where a high power output through the electric energy storage 210 Foreseeable no or only a very low acceleration of the vehicle causes.

Dies sind zum Beispiel das Anfahren am Berg, der sogenannte „launch start“, oder der Betrieb des Fahrzeugs auf einem Rollenprüfstand oder auf sehr rutschiger Straße.These are, for example, the start on the mountain, the so-called "launch start", or the operation of the vehicle on a chassis dynamometer or on very slippery roads.

Diese Situationen können unter Berücksichtigung der Information von weiteren batterieinternen Sensoren erkannt werden oder sie sind der Datenverarbeitungseinrichtung 40 durch Kommunikation mit dem Fahrzeug bekannt und können dann bei der Betrachtung des Verhältnisses Stromfluss und/oder Abgabeleistung zu der erfolgten Fahrzeugbeschleunigung Berücksichtigung finden.These situations can be recognized taking into account the information from other battery-internal sensors or they are the data processing device 40 known by communication with the vehicle and can then be taken into account when considering the ratio of current flow and / or power output to the completed vehicle acceleration.

Beispielsweise kann durch ein Einbeziehen der Information eines Neigungssensors eine Bergauffahrt erkannt werden, so dass für eine bestimmte Beschleunigung ein höherer Stromwert zu berücksichtigen ist, bei Bergabfahrt hingegen bei einem bestimmten Strom eine größere Beschleunigung zu erreichen ist. Bei extremen Neigungen kann trotz hohen Stromflusses keine Beschleunigung eintreten, ein sogennanntes „Hillhold“, auch dies kann über den Neigungssensor erkannt werden.For example, by incorporating the information of an inclination sensor, an uphill run can be detected, so that a higher current value has to be taken into account for a specific acceleration, whereas a larger acceleration must be achieved when driving downhill at a certain current. In extreme inclinations, despite high current flow no acceleration can occur, a so-called "Hillhold", this can also be detected by the tilt sensor.

Die Berücksichtigung der im Fahrzeug durchgeführten Rad-Drehzahlmessung kann für die Erkennung des Durchdrehens der Räder, beispielsweise zur Erkennung des Fahrzeugeinsatzes auf einem Rollenprüfstand genutzt werden.The consideration of the wheel speed measurement carried out in the vehicle can be used for detecting the wheel spin, for example for detecting the use of the vehicle on a chassis dynamometer.

Die Rad-Drehzahlmessung kann dabei von Baugruppen zur Fahrdynamikregelung bzw. Electronic Stability Control, ESC vorgenommen werden, wie etwa einem Antiblockiersystem, ABS, oder einer Antriebsschlupfregelung, ASR, oder einer elektronischen Bremskraftverteilung.The wheel speed measurement can be carried out by modules for vehicle dynamics control or Electronic Stability Control, ESC, such as an anti-lock braking system, ABS, or traction control, ASR, or electronic brake force distribution.

Die Fahrsituation „launch start“ kann durch Information vom Fahrzeug durch die Datenverarbeitungseinrichtung 40 erkannt werden. Anderenfalls wäre eine solche Situation für eine längere Zeit ohnehin schädigend und daher eine Fehlererkennung bei Launch Start nicht unbedingt nachteilig.The driving situation "launch start" can by information from the vehicle through the data processing device 40 be recognized. Otherwise, such a situation would be damaging for a long time anyway and therefore error detection at launch launch is not necessarily detrimental.

Weitere starke Leistungsverbraucher - vor allem Heizung und/oder Kühlung des Fahrgastraumes - können entsprechende Informationen auf Fahrzeugebene an die Datenverarbeitungseinrichtung 40 versenden und diese Information können von der Datenverarbeitungseinrichtung 40 entsprechend berücksichtigt werden.Further strong power consumers - especially heating and / or cooling of the passenger compartment - can provide appropriate information on the vehicle level to the data processing device 40 send and this information can from the data processing device 40 be considered accordingly.

Da diese Verbraucher nicht mit hoher Frequenz zu oder abgeschaltet werden, kann aber auch bei einer Unterbrechung der Kommunikation von der Batterie zum Fahrzeug der entsprechende Verbrauch im Rahmen einer bestimmte Zeitspanne als konstante Last angenommen werden, der dann die durch die Fahrdynamik hervorgerufene Leistungsverbrauch überlagert ist.Since these consumers are not switched on or off at a high frequency, the corresponding consumption can also be assumed as a constant load in the event of an interruption in the communication from the battery to the vehicle, which is then superimposed on the power consumption caused by the driving dynamics.

Eine erhöhte Genauigkeit der Diagnosevorrichtung 100 kann erzielt werden, wenn am Zwischenkreis der Strom im Abzweig für die Hochvolt-Verbraucher und/oder im Zweig eines Gleichstromwandlers für Niedervoltverbraucher erfasst wird und somit der tatsächliche Strom, der für den Antrieb verbraucht wird, bekannt ist.An increased accuracy of the diagnostic device 100 can be achieved if the DC link in the current for the high-voltage consumers and / or in the branch of a DC converter for low-voltage consumer is detected and thus the actual power that is consumed for the drive is known.

Ein alternatives Vorgehen zur Bewertung der Übereinstimmung des Stromflusses oder der Leistungsabgabe zur gemessenen Beschleunigung und/oder der erfassten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs liegt in der Anwendung von Stromwert-Filtern, die die Stromwerte hinsichtlich typischer Stromprofile erfassen oder auf die Änderungsgeschwindigkeit des Stromes reagieren anstatt als auf den Absolutwert.An alternative way of assessing the match of current flow or power output to measured acceleration and / or detected vehicle speed is through the use of current value filters that sense the current values for typical current profiles or respond to the rate of change of the current rather than the current Absolute value.

Das vorgegebene Kriterium ist in diesem Fall als eine Angabe zu einer Änderungsgeschwindigkeit des Stromes ausgebildet.The predetermined criterion is in this case designed as an indication of a rate of change of the current.

So kann auch ohne Kommunikation mit dem Fahrzeug durch die Datenverarbeitungseinrichtung 40 mit einer gewissen Sicherheit abgeschätzt werden, ob ein Stromfluss und/oder eine Leistungsabgabe durch Beschleunigung und/oder Abbremsung verursacht wird oder durch das Zuschalten von speziellen Verbrauchern des Kraftfahrzeuges. Dieses Vorgehen ist besonders beim Einsatz der Diagnosevorrichtung 100 für die Eigendiagnose der Batterie von Vorteil.Thus, even without communication with the vehicle by the data processing device 40 be estimated with a certainty, whether a current flow and / or a power output caused by acceleration and / or deceleration or by the connection of special consumers of the motor vehicle. This procedure is particularly important when using the diagnostic device 100 for the self-diagnosis of the battery of advantage.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

Claims (9)

Diagnosevorrichtung (100) für einen elektrischen Energiespeicher (210) eines Kraftfahrzeuges mit: - einer Stromsensoreinrichtung (20), welche dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Energiefluss aus oder in den elektrischen Energiespeicher (210) des Kraftfahrzeuges zu erfassen; - einer Beschleunigungssensoreinrichtung (30), welche dazu ausgelegt ist, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeuges zu erfassen; und - einer Datenverarbeitungseinrichtung (40), welche mit der Stromsensoreinrichtung (20) und der Beschleunigungssensoreinrichtung (30) gekoppelt ist und welche dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Energiefluss, von der erfassten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und von mindestens einem vorgegebenen Kriterium einen elektrischen Kurzschluss in einem elektrischen Bordnetz (220) des Kraftfahrzeug zu ermitteln.Diagnostic device (100) for an electrical energy store (210) of a motor vehicle, comprising: - A current sensor device (20) which is adapted to detect an electrical energy flow from or into the electrical energy storage device (210) of the motor vehicle; - An acceleration sensor device (30) which is adapted to detect an acceleration of the motor vehicle; and - A data processing device (40) which is coupled to the current sensor device (20) and the acceleration sensor device (30) and which is designed depending on the detected electrical energy flow, the detected acceleration of the motor vehicle and at least one predetermined criterion, an electrical Short circuit in an electrical system (220) of the motor vehicle to determine. Diagnosevorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Diagnosevorrichtung (100) ferner eine Eingabeeinrichtung (50) umfasst, die dazu ausgelegt ist, das mindestens eine vorgegebene Kriterium durch Eingabedaten einzustellen.Diagnostic device (100) according to Claim 1 wherein the diagnostic device (100) further comprises an input device (50) adapted to set the at least one predetermined criterion by input data. Diagnosevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Diagnosevorrichtung (100) ferner eine Lagesensoreinrichtung (60) aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Lage des Kraftfahrzeuges zu ermitteln.Diagnostic device (100) according to one of Claims 1 to 2 wherein the diagnostic device (100) further comprises a position sensor device (60) which is designed to determine a position of the motor vehicle. Diagnosevorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung ferner mit der Lagesensoreinrichtung (60) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von erfassten Lagedaten des Kraftfahrzeuges den elektrischen Kurzschluss in dem elektrischen Bordnetz (220) des Kraftfahrzeug zu erfassen.Diagnostic device (100) according to Claim 3 , wherein the data processing device is further coupled to the position sensor device (60) and is designed to detect the electrical short circuit in the electrical system (220) of the motor vehicle as a function of detected position data of the motor vehicle. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diagnosevorrichtung (100) ferner eine Temperatursensoreinrichtung (70) aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Temperatur des Kraftfahrzeuges zu ermitteln.Device according to one of Claims 1 to 3 wherein the diagnostic device (100) further comprises a temperature sensor device (70) which is designed to determine a temperature of the motor vehicle. Diagnosevorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung ferner mit der Temperatursensoreinrichtung (70) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von erfassten Temperaturdaten des Kraftfahrzeuges den elektrischen Kurzschluss in dem elektrischen Bordnetz (220) des Kraftfahrzeug zu ermitteln.Diagnostic device (100) according to Claim 5 , wherein the data processing device is further coupled to the temperature sensor device (70) and is designed to determine the electrical short circuit in the electrical system (220) of the motor vehicle as a function of detected temperature data of the motor vehicle. Diagnosevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Diagnosevorrichtung (100) dazu ausgelegt ist, als das mindestens eine vorgegebene Kriterium eine für den jeweiligen Fahrzeugtyp des Kraftfahrzeuges festgelegte Datentabelle zu verwenden, bei welcher ein jeweiliger elektrischer Energiefluss bei einer bestimmten Beschleunigung vorgegeben ist.Diagnostic device (100) according to one of Claims 1 to 6 in that the diagnostic device (100) is designed to use as the at least one predetermined criterion a data table defined for the respective vehicle type of the motor vehicle, in which a respective electrical energy flow is predetermined at a specific acceleration. Diagnosevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Diagnosevorrichtung (100) dazu ausgelegt ist, den erfassten Energiefluss aus oder in den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges und die Beschleunigung des Kraftfahrzeuges integrativ zu erfassen.Diagnostic device (100) according to one of Claims 1 to 8th wherein the diagnostic device (100) is adapted to integratively detect the detected energy flow from or into the electrical energy storage of the motor vehicle and the acceleration of the motor vehicle. Diagnoseverfahren für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges, mit den Schritten: - Bereitstellen (S1) von mindestens einem vorgegebenen Kriterium für das Vorliegen eines elektrischen Kurzschlusses in einem elektrischen Bordnetz des Kraftfahrzeug; - Erfassen (S2) eines elektrischen Energieflusses aus oder in den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeuges und einer Beschleunigung des Kraftfahrzeuges; und - Ermitteln (S3) des elektrischen Kurzschlusses in dem elektrischen Bordnetz in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Energiefluss, von der erfassten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges und von dem mindestens einen vorgegebenen Kriterium. Diagnostic method for an electrical energy store of a motor vehicle, comprising the steps: - Providing (S1) of at least one predetermined criterion for the presence of an electrical short circuit in an electrical system of the motor vehicle; - Detecting (S2) an electrical energy flow from or into the electrical energy storage of the motor vehicle and an acceleration of the motor vehicle; and - determining (S3) the electrical short circuit in the electrical system in dependence on the detected electrical energy flow, on the detected acceleration of the motor vehicle and on the at least one predetermined criterion.
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