DE102013206432A1

DE102013206432A1 - Verfahren und Anordnung zur Treiberdiagnose von Schützen, Batterie und Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie

Info

Publication number: DE102013206432A1
Application number: DE102013206432A
Authority: DE
Inventors: Jan Salziger; Michael Rueger
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-10-17
Also published as: CN103376407B; CN103376407A; US20130270901A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Treiberdiagnose von Schützen, eine Batterie und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie, welche insbesondere einsetzbar sind für eine vereinfachte Diagnose von Treibern eines Schützes.
Hierfür wird ein Verfahren zur Treiberdiagnose von Schützen (100, 202) vorgeschlagen, wobei Informationen über Schaltzustände von mindestens drei Treibern (102, 104, 206) eines Schützes (100, 202) mit Informationen zu jeweils zugehörigen Soll-Werten mindestens eines vorgebbaren Parameters in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden. Zur Diagnose der Treiber (102, 104, 206) werden Ist-Schaltzustände von zumindest einem Teil der Treiber (102, 104, 206) mit zugehörigen Ist-Werten erfasst und mit den gespeicherten Soll-Werten verglichen. Bei Abweichung von mindestens einem Ist-Wert von einem Soll-Wert wird ein Fehler diagnostiziert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Treiberdiagnose von Schützen, eine Batterie und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie, welche insbesondere einsetzbar sind für eine vereinfachte Diagnose von Treibern eines Schützes.
Stand der Technik
In Hybrid- und Elektrofahrzeugen werden Batteriepacks durch Leistungsschütze von den weiteren Komponenten wie Antrieb, Zusatzgenerator, Ladestecker usw. getrennt. Aufgrund der hohen Spannungen und Ströme ist eine sichere Abschaltung dieser Schütze unter allen Umständen erforderlich. Zusätzlich muss verhindert werden, dass ein Schütz unkontrolliert zuschaltet.
In Systemen mit solchen Sicherheitsanforderungen wird die Ansteuerung eines Schützes 100 in der Regel durch zwei unabhängige Treiber 102, 104 durchgeführt (vgl. 1). Im Regelfall schaltet der erste Treiber 102 die positive Versorgungsspannung 106 zum Schütz 100, der zweite Treiber 104 konnektiert die negative Seite des Schützes 100 mit dem negativen Potential 108 der Versorgungsspannung. Ein Schalten der Treiber 102, 104 wird durch Treibersteuerungen 110, 112 veranlasst.
Eine Abschaltung kann somit durch einen der Treiber 102, 104 erfolgen. Ein Zuschalten durch das Schütz 100 ist nur möglich, wenn beide Treiber 102, 104 aktiviert wurden.
Bei großen Schützen 202 wird eine Schaltung 200 eingesetzt, die nach erfolgtem Schließen des Schützes 202 einen verringerten Stromfluss durch das Schütz 202 ermöglicht. Hierdurch verringert sich die Leistungsaufnahme, wodurch eine Überhitzung und Zerstörung des Schützes 202 verhindert wird.
Diese Schaltung 200 kann unterschiedlich ausgelegt werden. In der einfachsten Ausprägung besteht sie aus einer zweiten Spannungsquelle 204, die mittels eines dritten Treibers 206 – gesteuert durch eine Treibersteuerung 208 – zugeschaltet werden kann (vgl. 2).
Ungeachtet der Sicherheitseinstufung ist es nötig, Treiber zu diagnostizieren. Eine einfache Treiberschaltung mit dazugehöriger Diagnoseschaltung ist in 3 veranschaulicht.
Eine korrekte Funktion des Treibers (hier des Treibers 104 der negativen Seite) und die Verkabelung zum angeschlossenen Schütz 100 kann durch Messen der Spannung an der Diagnoseleitung 302 überprüft werden.
Herkömmliche Treiber sind mit einer integrierten Diagnosemöglichkeit verfügbar. Sie können in Schaltungen nach 3 direkt eingesetzt werden. Sie diagnostizieren z. B. einen Lastabriss dadurch, dass bei angesteuertem Treiber 104 die Spannung an der Diagnoseleitung 302 nicht absinkt.
In einer Schaltung nach 2 sind folgende Diagnosen möglich (vgl. 4):

A Lastabriss 402 an negativem Anschluss,
B Kurzschluss 404 nach Masse an negativem Anschluss,
C Kurzschluss 406 nach Versorgungsspannung an negativem Anschluss,
D Lastabriss 408 an positivem Anschluss,
E Kurzschluss 410 nach Masse an positivem Anschluss,
F Kurzschluss 412 nach Versorgungsspannung an positivem Anschluss.

Die treiberinterne Diagnose kann in einer Schaltung nach 2 nicht genutzt werden, da sie z. B. einen Lastabriss 402 diagnostizieren würde, wenn der zweite Treiber 104 geöffnet ist.
Bei Schaltungen mit zwei Treibern kann eine Diagnoseschaltung ausgelegt sein, wie es in 5 wiedergegeben ist. Die Spannungen an den Diagnoseleitungen 112, 502 sind vom Zustand der beiden Treiber 102, 104 und den Pegeln der Diagnosespannung 504 U_Diag und der Haltespannung 204 U_Hold abhängig. Eine treiberinterne Diagnose ist hier nicht mehr möglich.
Um Fehler zu diagnostizieren, muss in bestimmten Schaltzuständen der Wert der Diagnoseschaltung ausgewertet werden. Dazu muss die steuernde Software aufwendig mit der diagnostizierenden Software synchronisiert werden.
Offenbarung der Erfindung
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Synchronisation einer steuernden Software mit der diagnostizierenden Software nicht mehr erforderlich ist. Dies wird erreicht, indem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Diagnose von Treibern eines Schütz Informationen über zumindest einen Teil von Schaltzuständen von Treibern des Schützes und Informationen über die den Schaltzuständen entsprechenden Soll-Werte von vorgebbaren Parametern in einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden. Vorzugsweise werden die Informationen in Tabellen abgelegt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Informationen zumindest Informationen über Soll-Spannungen oder über Bitmasken umfassen. Die Bitmasken können beispielsweise von Diagnosesystemen ausgegeben werden, die in einem oder mehreren Treiberbausteinen integriert sind. Zur Diagnose der Treiber werden die aktuellen Schaltzustände der Treiber, das heißt die Schaltzustände der Treiber zum Zeitpunkt der Diagnose, das heißt die Ist-Schaltzustände, sowie die zugehörigen Ist-Werte, z. B. Ist-Spannungen, erfasst und mit den in dem Speicher gespeicherten Informationen verglichen werden. Wird bei dem Vergleich festgestellt, dass eine oder mehrere Ist-Werte von den Soll-Werten abweichen, wird ein Fehler diagnostiziert. Bei den gespeicherten Informationen handelt es sich vorzugsweise um einen Teil, vorzugsweise um alle, Schaltzustände der drei Treiber und um die Werte der für die Diagnose auszuwertenden Spannungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zusätzlich zu den Informationen über die Schaltzustände und die Soll-Werte Informationen über die Art von Fehlern in dem Speicher gespeichert sind. Bei diesen Informationen kann es sich beispielsweise um Angaben handeln wie: Lastabriss am positiven oder negativen Anschluss des Schützes, Kurzschluss nach Masse am positiven oder negativen Anschluss des Schützes, Kurzschluss nach Versorgungsspannung am positiven oder negativen Anschluss des Schützes oder dergleichen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass für die positive und/oder negative Seite des Schützes eine Diagnose erfolgt. Vorzugsweise werden die Informationen in zwei separaten Tabellen für die positive bzw. negative Seite des Schützes gespeichert. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Diagnose für die positive und negative Seite des Schützes unabhängig voneinander erfolgt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Ermittlung der Art eines Fehlers zumindest ein Teil der Ist-Werte, z. B. der Ist-Spannungen, und/oder eine oder mehrere Bitmasken ausgewertet werden. Die Art des Fehlers wird in Abhängigkeit der Ist-Werte ermittelt. Beispielsweise kann in Abhängigkeit eines gemessenen Ist-Spannungswertes ein Lastabriss oder ein Kurzschluss nach Versorgungsspannung am positiven Anschluss des Schützes diagnostiziert werden.
Eine Anordnung nach der Erfindung umfasst zumindest ein Schütz, drei Treiber, ein Speichermittel und eine Datenverarbeitungseinheit. Erfindungsgemäß ist die Anordnung weiter eingerichtet, dass ein Verfahren zur Treiberdiagnose von Schützen ausführbar ist, wobei Informationen über Schaltzustände von mindestens drei Treibern eines Schützes mit jeweils zugehörigen Soll-Werten mindestens eines vorgebbaren Parameters in einem computerlesbaren Speicher gespeichert und zur Diagnose der Treiber (102, 104, 206) Ist-Schaltzustände von zumindest einem Teil der Treiber (102, 104, 206) mit zugehörigen Ist-Werten erfasst und mit den gespeicherten Soll-Werten verglichen werden, und bei Abweichung von mindestens einem Ist-Wert von einem Soll-Wert ein Fehler diagnostiziert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anordnung eine Schaltung, welche den Schütz über einen ersten Treiber mit dem positiven Potential einer Versorgungsspannung U_BATT, vorzugsweise mit einer Batterie, verbindet. Hierfür ist ein Anschluss der positiven Seite des Schützes mit einem Anschluss des ersten Treibers über eine elektrisch leitfähige Verbindung verbunden. Der zweite Anschluss des ersten Treibers ist mit dem positiven Potential der Versorgungsspannung U_BATT verbunden. Über eine zweite Verbindung ist der Anschluss der negativen Seite des Schützes mit einem Anschluss des dritten Treibers über eine elektrisch leitfähige Verbindung verbunden. Ein zweiter Anschluss des dritten Treibers ist mit dem negativen Potential der Versorgungsspannung U_BATT verbunden. Darüber hinaus ist der Anschluss der positiven Seite des Schützes mit einem Anschluss des zweiten Treibers elektrisch verbunden. Das Schütz ist über den zweiten Treiber mit der Quelle einer Haltespannung U_HOLD verbindbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine erste Ist-Spannung an der Verbindung auf der positiven Seite des Schützes zwischen dem Schütz und dem ersten Treiber abgegriffen wird. Dazu ist eine erste Diagnoseleitung mit der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Schütz und dem ersten Treiber verbunden. Vorzugsweise ist die erste Diagnoseleitung zwischen dem ersten Treiber und dem Anschluss des zweiten Treibers an die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Schütz und dem ersten Treiber mit der Verbindung zwischen dem Schütz und dem ersten Treiber verbunden. An der ersten Diagnoseleitung werden die Ist-Spannungen für eine Diagnose der positiven Seite des Schützes erfasst.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass eine zweite Diagnoseleitung mit der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Schütz und dem dritten Treiber verbunden ist. An der zweiten Diagnoseleitung werden die Ist-Spannungen für eine Diagnose der negativen Seite des Schützes erfasst.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Diagnoseleitung über ein Widerstandsnetzwerk mit der positiven Seite des Schützes verbunden ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schaltung mit einer Diagnosespannung U_DIAG beaufschlagt wird. Hierfür ist eine Quelle der Diagnosespannung U_DIAG mit der positiven Seite des Schützes verbunden. Vorzugsweise ist die Quelle der Diagnosespannung U_DIAG zwischen dem ersten Treiber und dem Anschluss des zweiten Treibers an die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Schütz und dem ersten Treiber mit der Verbindung zwischen dem Schütz und dem ersten Treiber verbunden. Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Quelle der Diagnosespannung U_DIAG über einen Widerstand mit der positiven Seite des Schützes verbunden ist.
Die Diagnosespannung U_DIAG, die Haltespannung U_HOLD, die positive Versorgungsspannung U_BATT und die Widerstände sind dabei so ausgelegt, dass über die an der ersten Diagnoseleitung gemessene Ist-Spannung möglichst viele Fehlerarten diagnostiziert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform sind beispielsweise eine Versorgungsspannung U_BATT = 12 V und eine Diagnosespannung U_DIAG = 5 V vorgesehen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Batterie, die mit einer Anordnung kombiniert ist, wobei die Anordnung zumindest ein Schütz, drei Treiber, eine Datenverarbeitungseinheit und Speichermittel aufweist, und wobei die Anordnung derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren zur Treiberdiagnose von Schützen ausführbar ist, wobei Informationen über Schaltzustände von mindestens drei Treibern eines Schützes mit jeweils zugehörigen Soll-Werten mindestens eines vorgebbaren Parameters in einem computerlesbaren Speicher gespeichert und zur Diagnose der Treiber (102, 104, 206) Ist-Schaltzustände von zumindest einem Teil der Treiber (102, 104, 206) mit zugehörigen Ist-Werten erfasst und mit den gespeicherten Soll-Werten verglichen werden, und bei Abweichung von mindestens einem Ist-Wert von einem Soll-Wert ein Fehler diagnostiziert wird. Vorzugsweise handelt es sich bei der Batterie um eine Lithium-Ionen-Batterie oder die Batterie umfasst elektro-chemische Zellen, die als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet sind. Dabei können mehrere Lithium-Ionen-Batteriezellen zu jeweils einem elektro-chemischen Modul zusammengefasst sein.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Batterie gemäß dem im voranstehenden Absatz beschriebenen Erfindungsaspekt. Die Batterie ist jedoch nicht auf einen solchen Einsatzzweck eingeschränkt, sondern kann auch in anderen elektrischen Systemen eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß werden somit in einer Tabelle alle möglichen Schaltzustände der Treiber mit den dazugehörigen an den Diagnoseleitungen anliegenden Spannungen (Ist-Spannungen) abgebildet. Entsprechend dem tatsächlich eingestellten Schaltzustand (Ist-Schaltzustand) prüft ein Diagnosetreiber die an den Diagnoseleitungen anliegenden Spannungen. Passen die gemessenen Ist-Spannungen nicht zu den dem Ist-Schaltzustand zugeordneten Spannungswerten, liegt ein Fehler vor. Eine aufwendige Synchronisierung zwischen steuernder und diagnostizierender Software entfällt beim Einsatz der Erfindung.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein beispielhaftes Schaltbild eines Schützes mit zwei Treibern,
2 ein beispielhaftes Schaltbild eines Schützes mit zwei Treibern und einer über einen dritten Treiber zuschaltbaren Spannungsquelle,
3 eine Veranschaulichung einer einfachen Treiberschaltung mit Diagnoseschaltung,
4 eine Veranschaulichung möglicher Fehler in einer Treiberschaltung,
5 eine Veranschaulichung einer Diagnoseschaltung für eine Schaltung mit zwei Treibern, und
6 ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Treiberdiagnose.
Ausführungsformen der Erfindung
6 veranschaulicht den Ablauf einer beispielhaften Treiberdiagnose. Dabei startet die Treiberdiagnose in Schritt 602. In Schritt 604 werden die Ist-Schaltzustände der Treiber 102, 104, 206 und die zu den Ist-Schaltzuständen gehörigen Ist-Spannungen erfasst. Die erfassten Ist-Spannungen werden in Schritt 606 mit den gespeicherten, zu den erfassten Ist-Schaltzuständen gehörigen Soll-Spannungen verglichen. Ergibt der Vergleich, dass die in Schritt 604 gemessenen Ist-Spannungen innerhalb vorgebbarer Fehlertoleranzen mit den gespeicherten, zu den erfassten Ist-Schaltzuständen gehörigen Soll-Spannungen übereinstimmen, geht der Prozess an den Anfang zurück und die Erfassung von Ist-Schaltzuständen und Ist-Spannungen wird in Schritt 604 wiederholt. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Erfassung in Abständen von 5 ms wiederholt wird. Ergibt der Vergleich in Schritt 606, dass die in Schritt 604 gemessenen Ist-Spannungen von den gespeicherten, zu den erfassten Ist-Schaltzuständen gehörigen Soll-Spannungen mehr als zulässig abweichen, wird in Schritt 608 eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.
In den Tabellen 1 und 2 sind alle acht Schaltzustände von drei Treibern 102, 104, 206 eines Schützes 100, 202 eingetragen. Die Schaltzustände sind als Zustände 0 bis 7 gekennzeichnet. In Spalte zwei der Tabellen 1 und 2 sind die Schaltzustände des Treibers 206, welcher die Haltespannung der Treiberschaltung zuschaltet, in Spalte drei der Tabellen 1 und 2 sind die Schaltzustände des Treibers 104 der negativen Seite des Schützes 100, 202 und in Spalte vier der Tabellen 1 und 2 sind die Schaltzustände des Treibers 102 der positiven Seite des Schützes 100, 202 angegeben.
Tabelle 1 zeigt die Schaltzustände der drei Treiber 102, 104, 206, die zugehörigen Soll-Spannungen an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 und die Arten der Fehler, die detektiert werden können, wenn die Ist-Spannung, die an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 gemessen wird, von den Soll-Spannungen, die als zu dem Soll-Schaltungszustand gehörig in der Spalte sechs der Tabelle 1 eingetragen sind, abweicht.
In Spalte sechs der Tabelle 1 sind die Soll-Spannungen eingetragen, die bei einem fehlerfreien Betrieb der Treiber an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 anliegen sollen.
In Spalte sieben der Tabelle 1 ist angegeben, unter welchen Umständen sich ein Lastabriss 408 am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 diagnostizieren lässt. Dies ist der Fall (Fall I), wenn der Treiber 104 der negativen Seite des Schützes 100, 202 ein-, die anderen Treiber 102, 206 jedoch ausgeschaltet sind. In diesem Falle wird ein Lastabriss 408 am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 detektiert, wenn die an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 gemessene Spannung in einem spezifizierten Bereich liegt, der von der konkreten Hardware-Konfiguration und dem eingesetzten Schütz abhängt. Für die anderen Schaltzustände kann im Fehlerfall ein Lastabriss 408 am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 nicht diagnostiziert werden (in den Tabellen durch '–' gekennzeichnet).
In Spalte sieben der Tabelle 1 ist angegeben, unter welchen Umständen sich ein Kurzschluss 410 nach Masse am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 diagnostizieren lässt. Dies ist einmal der Fall (Fall I), wenn der Treiber 102 der positiven Seite des Schützes 100, 202 ein-, die anderen Treiber 104, 206 jedoch ausgeschaltet sind. In diesem Falle (Fall II) wird ein Kurzschluss 410 nach Masse am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 detektiert, wenn die an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 gemessene Spannung einen Wert annimmt, der kleiner als eine definierte erste Schwelle ist. Diese Schwelle ist abhängig von den eingesetzten Bauteilen und für jeden Typ von Schütz konfigurierbar. Ein Kurzschluss 410 nach Masse am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 lässt sich auch diagnostizieren für den Schaltzustand, bei dem die Treiber 102, 104 der positiven und negativen Seite eingeschaltet sind und der Treiber 206 für die Haltespannung ausgeschaltet ist (Fall III). Für diesen Schaltzustand kann ein Kurzschluss 410 nach Masse am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 detektiert werden, wenn die an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 gemessene Spannung einen Wert annimmt, der kleiner als eine definierte zweite Schwelle ist. Auch für den Schaltzustand 6, das heißt, wenn der Treiber 104 der negativen Seite des Schützes 100, 202 aus-, die anderen Treiber 102, 206 jedoch eingeschaltet sind (Fall IV), kann ein Kurzschluss 410 nach Masse am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 detektiert werden, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: die an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 gemessene Spannung nimmt einen Wert an, der kleiner als eine definierte dritte Schwelle ist.
In Spalte sieben der Tabelle 1 ist angegeben, unter welchen Umständen sich ein Kurzschluss 412 zur Versorgungsspannung am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 diagnostizieren lässt. Dies ist der Fall (Fall V), wenn der Treiber 104 der negativen Seite des Schützes 100, 202 ein-, die anderen Treiber 102, 206 jedoch ausgeschaltet sind. In diesem Falle wird ein Kurzschluss 412 zur Versorgungsspannung am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 detektiert, wenn die an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 gemessene Spannung einen Wert ausweist, der mindestens eine definierte vierte Schwelle überschreitet Auch für den Schaltzustand 6, das heißt, wenn der Treiber 104 der negativen Seite des Schützes 100, 202 aus-, die anderen Treiber 102, 206 jedoch eingeschaltet sind (Fall VI), kann ein Kurzschluss 412 zur Versorgungsspannung am positiven Anschluss des Schützes 100, 202 detektiert werden, wenn folgende Bedingung erfüllt ist: die an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 gemessene Spannung nimmt einen Wert an, der größer als eine definierte fünfte Schwelle ist. Da, wie erwähnt, die Werte der Schwellen von der jeweiligen konkreten Hardware-Konfiguration abhängen, kann es sowohl vorkommen, dass alle Schwellen unterschiedliche Werte annehmen, als auch, dass zumindest ein Teil der Schwellen denselben Wert annimmt.
Eine Überhitzung kann durch Messen der an der Diagnoseleitung 502 der positiven Seite des Schützes 100, 202 anliegenden Spannung nicht diagnostiziert werden.
Die nicht diagnostizierbaren Fehler sind in der Tabelle durch '–' gekennzeichnet. Tabelle 2 zeigt die Schaltzustände der drei Treiber 102, 104, 206, die zugehörigen Soll-Spannungen an der Diagnoseleitung 112 der negativen Seite des Schützes 100, 202 und die Arten der Fehler, die detektiert werden können, wenn die Ist-Spannung, die an der Diagnoseleitung 112 der negativen Seite des Schützes 100, 202 gemessen wird, von den Soll-Spannungen, die als zu dem Soll-Schaltungszustand gehörig in der Spalte sechs der Tabelle 2 eingetragen sind, abweicht.
Tabelle 2 hat die gleiche Struktur wie Tabelle 1.
Bei der Erfassung der Ist-Spannungen während der Treiberdiagnose wird in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung durch den Diagnosetreiber eine Bitmaske erzeugt, welche ein Bitmuster der gemessenen Ist-Spannung umfasst. Durch Auswertung der Bitmaske kann im Fehlerfall für eine Anzahl von Schaltzuständen die Art des Fehlers diagnostiziert werden.
Für die Diagnose der negativen Seite des Schützes 100, 202 können für den Schaltzustand 1, das heißt, wenn der Treiber 102 der positiven Seite des Schützes 100, 202 ein-, die anderen Treiber 104, 206 jedoch ausgeschaltet sind, durch Auswertung der Bitmaske ein Lastabriss 402 am negativen Anschluss des Schützes 100, 202 und ein Kurzschluss 404 nach Masse am negativen Anschluss des Schützes 100, 202 diagnostiziert werden.
Für die Schaltzustände 2, 3, 6 und 7 können durch Auswertung der Bitmaske ein Kurzschluss 406 zur Versorgungsspannung am negativen Anschluss des Schützes 100, 202 und eine Überhitzung diagnostiziert werden.
Im Schaltzustand, bei dem der Treiber 104 der negativen Seite des Schützes 100, 202 aus-, die anderen Treiber 102, 206 jedoch eingeschaltet sind, kann ein Lastabriss 402 am negativen Anschluss des Schützes 100, 202 oder ein Kurzschluss 404 nach Masse am negativen Anschluss des Schützes 100, 202 diagnostiziert werden, wenn die an der Diagnoseleitung 112 der negativen Seite des Schützes 100, 202 gemessene Spannung den Wert 0 V annimmt (was ebenfalls der Bitmaske entnehmbar ist).
Um Fehler bei der Diagnose, hervorgerufen beispielsweise durch Rauschen in den Kommunikationsbussen, zu vermeiden, sieht eine beispielhafte Ausführungsform vor, bei einem detektierten Fehler die Diagnosemessung zu wiederholen und einen Fehler nach einer vorgebbaren Anzahl von, vorzugsweise vergleichbaren Messergebnissen, die einen Fehler anzeigen, die Diagnose dieses Fehler zu validieren. Eine beispielhafte Ausführungsform sieht vor, die Diagnosemessung 3 bis 10 mal zu wiederholen. Die Anzahl der Wiederholungen hängt von dem zeitlichen Abstand der Wiederholungen und/oder der Höhe der Sicherheitsanforderungen ab. In einer beispielhaften Ausführungsform ist vorgesehen, Diagnosemessungen in Abständen von 5 ms zu wiederholen.
Unter bestimmten Bedingungen kann es auch sinnvoll sein, Teile der Tabelle auszulassen, wenn sie für eine Fehlererkennung nicht relevant sind. (zum Beispiel Zeile 4)
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Anordnung, der erfindungsgemäßen Batterie und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auch bei grundsätzlich andersgearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Verfahren zur Treiberdiagnose von Schützen (100, 202), dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über Schaltzustände von mindestens drei Treibern (102, 104, 206) eines Schützes (100, 202) mit Informationen zu jeweils zugehörigen Soll-Werten mindestens eines vorgebbaren Parameters in einem computerlesbaren Speicher gespeichert und zur Diagnose der Treiber (102, 104, 206) Ist-Schaltzustände von zumindest einem Teil der Treiber (102, 104, 206) mit zugehörigen Ist-Werten erfasst und mit den gespeicherten Soll-Werten verglichen werden, und bei Abweichung von mindestens einem Ist-Wert von einem Soll-Wert ein Fehler diagnostiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem computerlesbaren Speicher zusätzlich Informationen über eine Art des Fehlers gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Diagnose für die positive und/oder die negative Seite des Schützes (100, 202) erfolgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Soll-Werte mindestens eine Soll-Spannung und/oder mindestens eine Bitmaske umfassen.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei zur Diagnose der Treiber (102, 104, 206) zusätzlich eine Diagnosespannung (504) ausgewertet wird.
Anordnung umfassend mindestens – ein Schütz (100, 202), – drei Treiber (102, 104, 206), – eine Datenverarbeitungseinheit und – Speichermittel, wobei die Anordnung derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren zur Treiberdiagnose von Schützen (100, 202) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführbar ist.
Anordnung nach Anspruch 6, wobei die Anordnung eine Schaltung umfasst, wobei ein Anschluss der positiven Seite des Schützes (100, 202) mit einem ersten (102) und einem zweiten Treiber (206), ein Anschluss der negativen Seite des Schützes (100, 202) mit einem dritten Treiber (104) verbunden ist, wobei die Schaltung über den zweiten Treiber (206) mit einer Quelle einer Haltespannung (204) verbindbar ist, und wobei zur Erfassung von Ist-Spannungen die Verbindung zwischen dem Anschluss der positiven Seite des Schützes (100, 202) und dem ersten Treiber (102) mit einer ersten Diagnoseleitung (502) und die Verbindung zwischen dem Anschluss der negativen Seite des Schützes (100, 202) und dem dritten Treiber (104) mit einer zweiten Diagnoseleitung (112) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Verbindung zwischen dem Anschluss der positiven Seite des Schützes (100, 202) und dem ersten Treiber (102) mit einer Quelle für eine Diagnosespannung (504) verbunden ist.
Batterie, die mit einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 kombiniert ist.
Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Batterie gemäß Anspruch 9.