DE102012221936A1 - Diagnosevorrichtung und Diagnoseverfahren für eine elektrische Energiequelle - Google Patents

Diagnosevorrichtung und Diagnoseverfahren für eine elektrische Energiequelle Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung die Diagnose einer elektrischen Energiequelle 1, insbesondere eines Kraftfahrzeuggenerators durch kontinuierliche Überwachung des Spannungs- und/oder Stromverlaufs. Durch Analyse des kontinuierlich ermittelten Signalverlaufs kann zuverlässig auf eine eventuell auftretende Fehlfunktion des Kraftfahrzeuggenerators geschlossen werden. Die Ermittlung von Spannungs- und Stromverlauf kann dabei durch bereits bestehende Komponenten innerhalb des Kraftfahrzeuges erfolgen. Somit ist eine zuverlässige kostengünstige und effiziente Überwachung der elektrischen Energiequelle 1 möglich.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung und ein Diagnoseverfahren für eine elektrische Energiequelle, die von einem elektrischen Energiespeicher aufgeladen wird.
  • Stand der Technik
  • Kraftfahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor, sind üblicherweise mit einer Batterie ausgestattet. Diese Batterie dient unter anderem dazu, den Verbrennungsmotor mit Hilfe eines elektrischen Antriebs zu starten. Bei diesem Startvorgang wird aus der Batterie Energie entnommen. Nachdem der Verbrennungsmotor gestartet wurde, kann daraufhin durch ein mit dem Verbrennungsmotor gekoppelter Generator die Batterie wieder aufgeladen werden. Somit steht zu einem späteren Zeitpunkt erneut ausreichend Energie für einen weiteren Start des Verbrennungsmotors zur Verfügung.
  • Zur Einsparung von Kraftstoff kann der Verbrennungsmotor bei temporärem Stillstand des Fahrzeuges gestoppt werden. Für eine spätere Weiterfahrt wird der Motor dann durch den elektrischen Antrieb (Anlasser) erneut gestartet. Hierzu ist es jedoch erforderlich, dass in der Batterie ausreichend Energie für den Start des Verbrennungsmotors vorhanden ist. Daher wird der Ladezustand der Batterie durch eine Batterie-Managementvorrichtung kontinuierlich überwacht. Ist die Batterie ausreichend geladen und kommt das Fahrzeug zum Stillstand, so kann der Verbrennungsmotor daraufhin gestoppt werden. Ist die Batterie dagegen nicht ausreichend geladen, so wird der Verbrennungsmotor auch bei Stillstand des Fahrzeugs weiterhin betrieben.
  • Für ein regelmäßiges Wiederaufladen der Batterie ist in dem Kraftfahrzeug ein geeigneter Generator erforderlich. Da eine Entladung der Batterie dazu führt, dass das Kraftfahrzeug nicht mehr gestartet werden kann, müssen Fehler beim Aufladen der Batterie möglichst frühzeitig erkannt werden.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2007 035 701 A beschreibt eine Vorrichtung zur Regelung eines Kraftfahrzeuggenerators. Bei Ausfall der Regelung für den Generator wird in einen Notbetrieb übergegangen. Dabei werden Verbraucher in dem Kraftfahrzeug zu- oder abgeschaltet, um die Bordnetzspannung auf einem geeigneten Spannungswert zu halten.
  • Für einen weiteren Start eines Verbrennungsmotors ist es erforderlich, dass die Batterie im Kraftfahrzeug stets ausreichend geladen ist. Hierzu ist neben einem korrekt arbeitenden Regler auch ein funktionsfähiger Stromgenerator erforderlich. Um zu vermeiden, dass die Batterie nicht mehr ausreichend geladen werden kann und somit ein späterer Start des Verbrennungsmotors nicht mehr möglich ist, sollten Fehlfunktionen in dem Generator möglichst frühzeitig erkannt und angezeigt werden.
  • Es besteht daher ein Bedarf nach einer zuverlässigen Funktionskontrolle eines Generators in einem Kraftfahrzeug. Weiterhin besteht auch ein Bedarf nach einer effizienten und kostengünstigen Funktionsüberwachung eines solchen Generators.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt eine Diagnosevorrichtung für eine elektrische Energiequelle, die einen elektrischen Energiespeicher auflädt, mit einer Überwachungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Spannungsverlauf und/oder einen Stromverlauf zwischen der elektrischen Energiequelle und dem elektrischen Energiespeicher zu überwachen und aus dem überwachten Spannungsverlauf und/oder dem überwachten Stromverlauf eine Fehlfunktion der elektrischen Energiequelle zu erkennen.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts schafft die vorliegende Erfindung ein Diagnoseverfahren für eine elektrische Energiequelle, die einen elektrischen Energiespeicher auflädt mit den Schritten des Bereitstellens elektrischer Energie durch die Energiequelle; des Ladens des elektrischen Energiespeichers durch die bereitgestellte elektrische Energie; des Überwachens eines Spannungsverlaufs und/oder eines Stromverlaufs zwischen der elektrischen Energiequelle und dem elektrischen Energiespeicher; und dem Erkennen einer Fehlfunktion der elektrischen Energiequelle.
  • Vorteile der Erfindung
  • Gemäß einer der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Idee wird die Funktion einer elektrischen Energiequelle, also beispielsweise des Generators in dem Kraftfahrzeug, durch eine kontinuierliche zeitliche Messung der Strom- und Spannungsverläufe überwacht. Hierzu wird insbesondere die Welligkeit des Signalverlaufs analysiert. Beim Auftreten eines Fehlers im Generator weicht der überwachte Signalverlauf von einem charakteristischen Signalverlauf eines funktionsfähigen Generators ab. Aus dieser Abweichung kann daraufhin auf eine Fehlfunktion innerhalb des Generators geschlossen werden.
  • Ein erheblicher Vorteil besteht darin, dass die Spannungs- und Stromverläufe zwischen Generator und Batterie bereits ohnehin überwacht werden, um auf den aktuellen Ladezustand der Batterie zu schließen. Für die Erfassung der Spannungs- und Stromverläufe sind daher keine weiteren Sensoren erforderlich. Vielmehr können bereits bestehende Hardware-Komponenten verwendet werden. Dies führt zu einer kostengünstigen Integration der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass erfindungsgemäß die zeitlichen Signalverläufe erfasst und ausgewertet werden. Somit können bereits Abweichungen in der Welligkeit der Signalverläufe, welche auf eine Fehlfunktion des Generators hindeuten, zuverlässig erkannt werden, selbst wenn die Störung noch einen Strom oder eine Spannung liefert, deren Mittelwert nicht signifikant von den Soll-Werten abweichen. Daher können Fehlfunktionen im Generator frühzeitig erkannt werden und eventuell Gegenmaßnahmen eingeleitet werden bevor der Generator vollständig ausfällt und kein weiteres Laden der Batterie mehr möglich ist.
  • Darüber hinaus kann durch Anpassen der Analysefunktion für den Spannungs- oder Stromverlauf die Diagnosevorrichtung sehr einfach an neue Generatoren oder auch andere Energiequellen zum Aufladen der Batterie angepasst werden. Hierzu muss lediglich die Charakteristik der Welligkeit eines neuen Generators in dem System hinterlegt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung ferner eine Speichervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Referenzspannungsverläufe und/oder Referenzstromverläufe zu speichern, wobei die Überwachungsvorrichtung den überwachten Spannungsverlauf und/oder den überwachten Stromverlauf mit den gespeicherten Referenzspannungsverläufen und/oder Referenzstromverläufen vergleicht, um eine Fehlfunktion der Energiequelle zu erkennen. Durch das Bereitstellen von Referenzsignalverläufen, die sowohl Signalverläufe für einen funktionsfähigen Generator widerspiegeln können, als auch von Signalverläufen, die typische Fehlermuster aufweisen, kann besonders einfach und zuverlässig auf mögliche Fehlfunktionen geschlossen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung ferner ein Filterelement, das dazu ausgelegt ist, den überwachten Spannungsverlauf und/oder überwachten Stromverlauf zu filtern, wobei die Überwachungsvorrichtung eine Fehlfunktion der elektrischen Energiequelle aus dem gefilterten Spannungs- und/oder Stromverlauf erkennt. Durch eine solche Filterfunktion ist es einerseits möglich, die Gleichstrom- und -spannungsanteile zu eliminieren, so dass die Auswertung nur die Wechselanteile der Signalverläufe analysiert, die charakteristisch für eventuell auftretende Fehlfunktionen sind. Darüber hinaus kann die Filterfunktion auch so ausgestaltet sein, dass sie insbesondere störende hochfrequente Signalanteile eliminiert werden und somit eine zuverlässige Analyse im relevanten niederfrequenten Frequenzbereich gewährleistet ist
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung ist die Überwachungsvorrichtung dazu ausgelegt, die erkannten Fehlfunktionen zu klassifizieren. Da die Fehlerdetektion auf der Analyse der Signalverläufe über eine Zeitdauer beruht, können somit auch einzelne Fehlerursachen unterschieden und klassifiziert werden. Somit ist bereits durch das erfindungsgemäße Verfahren auch eine Zuordnung des Signalverlaufs zu einer bestimmten Fehlerursache möglich, was insbesondere für eine spätere Reparatur besonders hilfreich ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Energiequelle ein Generator mit einer rotierenden Achse. Solche Generatoren können besonders einfach mit den Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, oder auch anderen rotierenden Antrieben gekoppelt werden, um elektrische Energie zu erzeugen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung dazu ausgelegt, eine Drehzahl der rotierenden Achse des Generators zu bestimmen und die Erkennung einer Fehlfunktion in Abhängigkeit der bestimmten Drehzahl anzupassen. Auf diese Weise können insbesondere auch bei Generatoren, die mit variabler Drehzahl betrieben werden, die Diagnosevorrichtung und die damit verbundene Analyse der Signalverläufe auf die schwankende Drehzahl des Generators angepasst werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung. Kraftfahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren sind besonders darauf angewiesen, dass eine Fehlfunktion des Generators frühzeitig und zuverlässig erkannt wird, um so ein gesteigertes Entladen der Batterie zu vermeiden.
  • Eine Ausführungsform umfasst ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriemanagement, wobei die Überwachungsvorrichtung in dem Batteriemanagement des Kraftfahrzeugs integriert ist. Da insbesondere das Batteriemanagement eines Kraftfahrzeugs bereits die relevanten Messungen der Strom- und Spannungsverläufe durchführt, sind für die Überwachung der Strom- und Spannungsverläufe keine separaten Sensoren erforderlich. Die Überwachung der Generatorfunktion kann in diesem Falls besonders effizient durchgeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennt der Schritt zum Erkennen einer Fehlfunktion eine Fehlfunktion dann, wenn der überwachte Spannungsverlauf und/oder der überwachte Stromverlauf von einem vordefinierten Verlauf abweicht. Somit kann die Detektion der Fehlfunktion besonders einfach durchgeführt werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiequelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Diagnosesystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Spannungsverlaufes einer funktionsfähigen elektrischen Energiequelle in einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Spannungsverlaufs einer elektrischen Energiequelle mit Fehlfunktion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
  • 5 eine schematische Darstellung eines Diagnoseverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Die im Folgenden verwendete Richtungsterminologie, das heißt Begriffe wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“ und dergleichen wird lediglich zum besseren Verständnis der Zeichnungen verwendet. Dies soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen allgemein gleichartige oder gleichwirkende Komponenten. Die in den Figuren gezeigten Darstellungen sind zum Teil perspektivische Darstellungen von Elementen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu abgebildet sind. Es versteht sich, dass die dargestellten Prinzipskizzen von Komponenten und Elementen, sowie deren spezifische Bemaßungen im Rahmen von Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweilige Anwendung angepasst werden können.
  • Elektrische Energiespeicher im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen alle Arten von Einrichtungen, welche über einen vordefinierten Zeitraum elektrische Energie speichern und über einen weiteren Zeitraum wieder abgeben können. Energiespeicher im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen dabei alle Arten von primären und sekundären Energiespeichern, insbesondere elektrisch kapazitive oder elektrochemische, sowie kombiniert arbeitende Speichertypen. Elektrische Energiespeicherzellen können beispielsweise Akkumulatoren auf Basis von Blei, Zink, Natrium, Lithium, Magnesium, Schwefel oder anderen Metallen, Elementen oder Legierungen oder ähnlichen Systemen umfassen. Darüber hinaus können elektrische Energiespeicher beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, Lithium-Polymer-Zellen, Nickel-Metallhydrid-Zellen oder alle Arten von Kondensatoren sein.
  • Elektrische Energiequellen im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen alle Arten von Vorrichtungen, die dazu geeignet sind, elektrische Energie bereitzustellen. Insbesondere sind darunter solche elektrischen Energiequellen zu verstehen, die dazu geeignet sind, elektrische Energie derart bereitzustellen, dass damit ein zuvor beschriebener elektrischer Energiespeicher aufgeladen werden kann. Elektrische Energiequellen im Sinne der vorliegenden Erfindung können beispielsweise Generatoren sein, die mechanisch angetrieben werden und daraufhin an einem Anschluss elektrische Energie bereitstellen. Ein solcher Antrieb kann beispielsweise mittels eines Verbrennungsmotors oder ähnlichem erfolgen.
  • Darüber hinaus umfassen elektrische Energiequellen im Sinne der vorliegenden Erfindung auch alle weiteren Vorrichtungen zur Bereitstellung von elektrischer Energie zum Aufladen von elektrischen Energiespeichern. Beispielsweise kann es sich bei einer solchen Energiequelle auch um einen Konverter handeln, der elektrische Energie in Spannung und/oder Frequenz derart anpasst, dass sie zum Laden der erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher geeignet ist. Beispielsweise kann es sich hierbei um DC/DC-Konverter handeln. Darüber hinaus umfassen Energiequellen im Sinne der vorliegenden Erfindung auch solche Vorrichtungen, die beispielsweise elektrische Energie auseinem Energieversorgungsnetz derart konvertieren, dass sie zum Laden eines elektrischen Energiespeichers geeignet ist.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Generators 10 mit dazugehöriger Elektronik, wie er beispielsweise als Energieerzeugungsvorrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann. Der Energieerzeuger 1 umfasst dabei eine Erregerwicklung 11, sowie einen Generator 10 mit nicht näher dargestellten Phasenwicklungen. Zur Regelung des Generators 10 ist die Erregerwicklung 11 mit einem Generatorregler 12 verbunden. Ausgangsseitig ist der Generator 10 mit einem Gleichrichter 14 verbunden. Der Gleichrichter 14 umfasst dabei beispielsweise mehrere Dioden D1 bis D6.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung, wie eine Energiespeichervorrichtung 3, beispielsweise eine Kraftfahrzeugbatterie, die mittels einer elektrischen Energiequelle 1, beispielsweise einem Kraftfahrzeuggenerator geladen werden kann. Zwischen dem Kraftfahrzeuggenerator und der Batterie ist eine Batteriemanagementvorrichtung 2 angeordnet. Diese Batteriemanagementvorrichtung 2 überwacht den Ladezustand der Batterie. Hierzu werden üblicherweise Batteriespannung und Stromfluss vom Kraftfahrzeuggenerator 1 zur Batterie 3 überwacht.
  • Aus den Werten der überwachten Spannungen und dem überwachten Strom vom Kraftfahrzeuggenerator 1 zur Batterie 3 kann das Batteriemanagement 2 auf den aktuellen Ladezustand der Batterie 3 schließen.
  • Dabei weisen Spannung und Strom in einem fehlerfreien System typische Signalverläufe auf. 3 zeigt beispielsweise schematisch einen Spannungsverlauf eines fehlerfreien Systems. Die Welligkeit des Spannungsverlaufes korrespondiert dabei zur Drehfrequenz des Generators.
  • Durch die kontinuierliche Überwachung von Strom- und/oder Spannungsverlauf ist somit eine Diagnose der Funktionsfähigkeit des Kraftfahrzeuggenerators 1 möglich. Hierzu werden die kontinuierlich ermittelten Signalverläufe von Strom und/oder Spannung mit der typischen Signalverläufen eines korrekt arbeitenden Systems verglichen. Treten dabei signifikante Abweichungen auf, so kann daraus auf eine Fehlfunktion des Systems geschlossen werden.
  • Beispielsweise zeigt 4 einen schematischen Spannungsverlauf eines Systems mit einer Unterbrechung in einer der Dioden D1 bis D6. Auch wenn dabei noch kein vollständiger Einbruch der Spannung verbunden ist und der Mittelwert von Strom und Spannung noch nicht signifikant vom fehlerfreien Fall abweichen, so weist der zeitliche Signalverlauf dennoch eindeutige Abweichungen vom fehlerfreien Fall auf. Somit kann frühzeitig eine Fehlfunktion des Generators 1 erkannt werden.
  • Da das Batteriemanagement 2 bereits ohnehin Spannung und Strom zwischen Kraftfahrzeuggenerator 1 und Batterie 3 ermittelt, kann eine erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung 4 besonders einfach mit dem Batteriemanagement 2 gekoppelt werden. Zusätzliche Sensoren zur Ermittlung von Strom und/oder Spannung sind dabei nicht erforderlich, da diese Werte bereits durch das Batteriemanagement 2 zur Verfügung gestellt werden können. Die Diagnosevorrichtung 4 muss in diesem Fall nur die bereits zur Verfügung stehenden Signalverläufe mit vorgegebenen typischen Signalverläufen vergleichen, um zu entscheiden, ob sich das System im Normalzustand befindet, oder ob eine Fehlfunktion in dem Kraftfahrzeuggenerator 1 vorliegt.
  • Da auch mit den einzelnen Fehlern, die innerhalb des Kraftfahrzeuggenerator 1 auftreten können, jeweils typische Signalverläufe in Spannung und/oder im Strom verbunden sind, kann die Diagnosevorrichtung 4 den jeweils ermittelten Signalverlauf mit zuvor definierten Signalverläufen vergleichen. Basierend auf diesem Vergleich kann die Diagnosevorrichtung 4 den aktuell ermittelten Signalverlauf mit den vorab definierten Signalverläufen vergleichen. Bei Auftreten eines Fehlers, das heißt bei Übereinstimmung des aktuellen Signalverlaufs mit einem bekannten fehlerhaften Signalverlauf kann die Diagnosevorrichtung 4 daraufhin auch eine Aussage über den Typ des Fehlers treffen. Somit ist eine Klassifizierung von unterschiedlichen Fehlertypen möglich. Auf diese Weise kann beispielsweise sehr einfach zwischen einer Unterbrechung in einer der Dioden D1 bis D6, einem Kurzschluss in diesen Dioden D1 bis D6, einer Störung in der Generatorerregung oder ähnlichem unterschieden werden.
  • Der so klassifizierte Fehlertyp kann daraufhin ausgegeben werden. Beispielsweise kann die Klassifizierung des Fehlertyps in einem nicht dargestellten Fehlerspeicher abgelegt werden. Ein Benutzer kann daraufhin den Fehlerspeicher auslesen und unmittelbar den Typ des Fehlers erkennen, um geeignete Reparaturmaßnahmen zu ergreifen.
  • Die einzelnen Signalverläufe, sowohl der Signalverlauf für den fehlerfreien Fall, als auch die verschiedenartigen Speicherläufe für die unterschiedlichen Typen von Fehlern können dabei in einem geeigneten Speicher 41 abgelegt werden. Somit kann die Diagnosevorrichtung 4 auf einfache Weise den aktuellen Signalverlauf mit einer Vielzahl von vorab gespeicherten Signalverläufen vergleichen und darauf basierend eine Fehlerdiagnose durchführen.
  • Üblicherweise wird sich bei Kraftfahrzeugen der Verbrennungsmotor, der den Generator antreibt, nicht permanent mit einer konstanten Drehzahl drehen. Vielmehr ist während der Fahrt des Kraftfahrzeuges mit ständig schwankenden Drehzahlen zu rechnen. Daher wird sich mit schwankender Drehzahl des Motors und somit auch mit variierender Drehzahl des Generators ebenfalls die Frequenz der Welligkeit des Strom- und Spannungsverlaufes ändern. Um diese schwankende Welligkeit im Signalverlauf zu kompensieren, kann die Diagnosevorrichtung 4 die Drehzahl des Motors oder des Generators ermitteln und die Analyse der Strom- und Spannungsverläufe entsprechend kompensieren. Somit kann auch bei schwankender Drehzahl des Antriebs stets auf standardisierte Signalverläufe für die Analyse der Funktionsfähigkeit des Generators zurückgegriffen werden.
  • Die typischen Charakteristika für die Diagnose von Spannungs- und Stromverlauf liegen dabei, wie in den 3 und 4 zu erkennen ist, im Wesentlichen in den Wechselspannungsanteilen. Daher kann vor der Analyse der Signalverläufe beispielsweise der gleiche Anteil von Strom und/oder Spannung eliminiert werden. Im einfachsten Fall kann dies durch eine kapazitive Auskopplung der Signalverläufe erfolgen.
  • Darüber hinaus können auch insbesondere hochfrequente Störungen, die in dem Signalverlauf einkoppeln, ebenfalls durch geeignete Filtermaßnahmen eliminiert werden. Beispielsweise eignet sich hierzu ein Tiefpassfilter, der in seinem Frequenzgang auf den Frequenzbereich des zu analysierenden Signalverlaufes angepasst ist. Der Gleichanteil, wie auch hochfrequente Störungen in den Signalverläufen können daher durch einen geeigneten Filter 42 der Diagnosevorrichtung 4 effektiv eliminiert werden. Somit wird die Analyse der Signalverläufe zusätzlich verbessert.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms für ein Diagnoseverfahren für eine elektrische Energiequelle, die einen elektrischen Energiespeicher lädt. In Schritt 100 wird zunächst elektrische Energie durch eine elektrische Energiequelle, beispielsweise dem Kraftfahrzeuggenerator 1, bereitgestellt. In Schritt 110 wird der elektrische Energiespeicher 3 durch die bereitgestellte elektrische Energie aufgeladen. Dabei wird in Schritt 120 der Spannungsverlauf und/oder der Stromverlauf zwischen Energiequelle 1 und Energiespeicher 3 kontinuierlich überwacht. Weicht der überwachte Signalverlauf einen vordefinierten Verlauf ab, so wird in Schritt 130 eine Fehlfunktion der elektrischen Energiequelle 1 erkannt. Somit kann eine Fehlfunktion signalisiert werden, um geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Für eine besonders effiziente Diagnose können dabei Referenzspannungsverläufe und/oder Referenzstromverläufe bereitgestellt werden. Die bereitgestellten Referenzverläufe können dann mit den überwachten Signalverläufen verglichen werden, so dass die Erkennung einer Fehlfunktion basierend auf dem Vergleich zwischen dem überwachten Signalverlauf und den bereitgestellten Referenzverläufen durchgeführt werden kann. Insbesondere kann durch Vergleich mit vordefinierten Referenzverläufen, die eine Fehlfunktion darstellen, eine Klassifikation der erkannten Fehlfunktionen durchgeführt werden.
  • Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Diagnose einer elektrischen Energiequelle 1, insbesondere eines Kraftfahrzeuggenerators durch kontinuierliche Überwachung des Spannungs- und/oder Stromverlaufs. Durch Analyse des kontinuierlich ermittelten Signalverlaufs kann zuverlässig auf eine eventuell auftretende Fehlfunktion des Kraftfahrzeuggenerators geschlossen werden. Die Ermittlung von Spannungs- und Stromverlauf kann dabei durch bereits bestehende Komponenten innerhalb des Kraftfahrzeuges erfolgen. Somit ist eine zuverlässige kostengünstige und effiziente Überwachung der elektrischen Energiequelle 1 möglich.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007035701 A [0005]

Claims (10)

  1. Diagnosevorrichtung für eine elektrischen Energiequelle (1), die mit einem elektrischen Energiespeicher (3) verbunden ist, mit einer Überwachungsvorrichtung (4), die dazu ausgelegt ist, einen Spannungsverlauf und/oder einen Stromverlauf zwischen der elektrischen Energiequelle (1) und dem elektrischen Energiespeicher (3) zu überwachen und aus dem überwachten Spannungsverlauf und/oder dem überwachten Stromverlauf eine Fehlfunktion der elektrischen Energiequelle (1) zu erkennen.
  2. Diagnosevorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Speichervorrichtung (41), die dazu ausgelegt ist, Referenzspannungsverläufe und/oder Referenzstromverläufe zu speichern; wobei die Überwachungsvorrichtung (4) die überwachte Spannung und/oder den überwachten Strom mit den gespeicherten Referenzspannungsverläufen und/oder Referenzstromverläufen vergleicht, um eine Fehlfunktion der Energiequelle (1) zu erkennen.
  3. Diagnosevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend ein Filterelement (42), das dazu ausgelegt ist den überwachten Spannungsverlauf und/oder den überwachten Stromverlauf zu filtern; wobei die Überwachungsvorrichtung (4) eine Fehlfunktion der elektrischen Energiequelle (1) aus dem gefilterten Spannungs- und/oder Stromverlauf erkennt.
  4. Diagnosevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Überwachungsvorrichtung (4) dazu ausgelegt ist, die erkannte Fehlfunktion zu klassifizieren.
  5. Diagnosevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die elektrische Energiequelle (1) einen rotierenden Generator umfasst.
  6. Diagnosevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Überwachungsvorrichtung (4) dazu ausgelegt ist, eine Drehzahl des rotierenden Generators zu bestimmen; und die Erkennung einer Fehlfunktion in Abhängigkeit der Drehzahl anzupassen.
  7. Kraftfahrzeug mit einer Diagnosevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche.
  8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, umfassend ein Batteriemanagement (2), wobei die Überwachungsvorrichtung (4) in dem Batteriemanagement (2) des Kraftfahrzeugs integriert ist.
  9. Diagnoseverfahren für eine elektrischen Energiequelle (1), mit einem elektrischen Energiespeicher (3) verbunden ist, mit den Schritten: Bereitstellen (100) elektrischer Energie durch eine elektrische Energiequelle (1); Laden (110) eines elektrischen Energiespeichers (3) durch die bereitgestellte elektrische Energie; Überwachen (120) eines Spannungsverlaufs und/oder eines Stromverlaufs zwischen der elektrischen Energiequelle (1) und dem elektrischen Energiespeicher (3); Erkennen (130) einer Fehlfunktion der elektrischen Energiequelle (1).
  10. Diagnoseverfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt (130) zum Erkennen einer Fehlfunktion eine Fehlfunktion erkennt, wenn der überwachte Spannungsverlauf und/oder der überwachte Stromverlauf von einem vordefinierten Verlauf abweicht.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014011413A1 (de) * 2014-07-31 2016-02-04 Abb Technology Ag Verfahren zur Erkennung der Energiequelle dual gespeister Verbraucher
DE102022200306A1 (de) 2022-01-13 2023-07-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Überwachen einer Batterie

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007035701A1 (de) 2007-07-30 2009-02-05 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Regelung eines Kraftfahrzeuggenerators

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007035701A1 (de) 2007-07-30 2009-02-05 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Regelung eines Kraftfahrzeuggenerators

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014011413A1 (de) * 2014-07-31 2016-02-04 Abb Technology Ag Verfahren zur Erkennung der Energiequelle dual gespeister Verbraucher
DE102014011413B4 (de) * 2014-07-31 2016-03-10 Abb Technology Ag Verfahren zur Erkennung der Energiequelle dual gespeister Verbraucher
DE102022200306A1 (de) 2022-01-13 2023-07-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Überwachen einer Batterie

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