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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen zu Wartungs- und Servicezwecken einer Batterieeinheit, wobei Nutzungsdaten einer Batterieeinheit erfasst und quantisiert werden und wobei Histogramme gebildet werden, die Häufigkeitswerte des Auftretens bestimmter Werte der einzelnen quantisierten Nutzungsdaten oder daraus abgeleitete Werte aufweisen.
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Weiterhin wird eine Datenstruktur mit derartigen Informationen angegeben, sowie ein Computerprogramm und ein Batteriemanagementsystem, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind. Weiterhin werden eine Batterie und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Batterie angegeben.
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Elektronische Steuergeräte werden im automobilen Umfeld heutzutage in zunehmender Zahl eingesetzt, Beispiele hierfür sind Motorsteuergeräte oder Steuergeräte für ABS oder den Airbag. Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge ist ein heutiger Forschungsschwerpunkt die Entwicklung von leistungsfähigen Batteriepacks mit zugehörigen Batteriemanagementsystemen, d.h. Steuergeräten, welche mit einer Software zur Überwachung der Batteriefunktionalität ausgestattet sind. Batteriemanagementsysteme gewährleisten unter anderem die sichere und zuverlässige Funktion der eingesetzten Batteriezellen und Batteriepacks. Sie überwachen und steuern Ströme, Spannungen, Temperaturen, Isolationswiderstände und weitere Größen für einzelne Zellen und/oder den ganzen Batteriepack. Mit Hilfe dieser Größen lassen sich Managementfunktionen realisieren, die die Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Sicherheit des Batteriesystems steigern.
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DE 10 2010 031 337 A1 zeigt ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Zur Ermittlung der voraussichtlichen Lebensdauer von Batteriezellen werden physikalische Größen und/oder die Anzahl von Durchführungen von in den Batteriezellen stattfindenden Vorgängen für mehrere Betriebszyklen ermittelt und die Häufigkeit des Auftretens bestimmter Werte der physikalischen Größe und/oder die Häufigkeit der Anzahl der Durchführungen wenigstens eines bestimmten Vorgangs gespeichert. Hierdurch lassen sich unter anderem Zelldefekte frühzeitig erkennen, verhindern und genaue Erkenntnisse hinsichtlich der voraussichtlichen Lebensdauer der Batteriezelle gewinnen.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bereitstellen von Informationen zu Wartungs- und Servicezwecken einer Batterieeinheit ist vorgesehen, dass zumindest ein zusätzlicher Informationsträger ermittelt wird, der zur Rekonstruktion des Histogramms eingerichtet ist, und das Histogramm und der zumindest eine zusätzliche Informationsträger in einen nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden.
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Vorteilhaft wird eine Historie über die Nutzung der Batterie geführt, welche sowohl im Rahmen von Gewährleistungsansprüchen als auch zur Auswertung der Nutzung der Batterie, beispielsweise zur Ermittlung der voraussichtlichen Lebensdauer oder des Gesundheitszustands (SOH) der Batterieeinheit ausgelesen und herangezogen kann. Dabei werden Histogramme gebildet, wobei die Histogramme den einzelnen quantisierten Nutzungsdaten zuordnungsfähige Anzahlen von Erfassungen des jeweiligen quantisierten Nutzungsdatums oder daraus abgeleitete Werte aufweisen. Die Histogramme eignen sich besonders vorteilhaft zur Ermittlung der Lebensdauer und des Gesundheits- und Alterungszustands der Batterieeinheit. Durch Verwendung eines Zählers für die Fahrzyklen können außerdem Rückschlüsse auf die durchschnittliche Nutzung der Batterieeinheit pro Fahrzyklus gezogen werden. Somit gibt es einen Gesamtüberblick über die Verwendung der Batterie während der bisherigen Lebensdauer. Auch im Rahmen von Gewährleistungsansprüchen kann das Histogramm aus dem nicht-flüchtigen Speicher des Steuergeräts ausgelesen und zur Auswertung der Nutzung der Batterie herangezogen werden.
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Die Aktualisierung des Histogramms erfolgt nach jedem Fahrzyklus. Ein Histogramm umfasst somit die Häufigkeitswerte des Auftretens bestimmter Werte der einzelnen quantisierten Nutzungsdaten des letzten Fahrzyklus und der vorherigen Fahrzyklen. Die einen Beginn und ein Ende des Fahrzyklus auslösenden Ereignisse können beispielsweise Ladeimpulse sein, ein Zustandswechsel der Batterie von "Betrieb" (Drive) nach "Laden" (Charge), Auswertung eines Signals „Laden aktiv“ oder auch eine Auswertung eines Zustandswechsels an Klemme 15, d. h. des Zündungsplus. Ebenso kann das den Beginn und das Ende des Fahrzyklus auslösende Ereignis durch Detektion des so genannten Batteriebalancing definiert sein. Der Fahrzyklus kann beispielsweise definiert werden, dass er einen daran anschließenden Ladevorgang mit umfasst oder diesen nicht mit umfasst.
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Während des Fahrzyklus wird das Histogramm bevorzugt in einem flüchtigen Speicher eines zentralen Steuergeräts aktualisiert. Nach dem Fahrzyklus wird das Histogramm in einen nicht-flüchtigen Speicher des Steuergeräts geschrieben. Ein solcher nicht-flüchtiger Speicher ist z.B. ein so genannter EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), d.h. ein nichtflüchtiger, elektronischer Speicherbaustein, dessen gespeicherte Information elektrisch gelöscht werden kann.
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Eine Erfassungsrate der Nutzungsdaten der Batterieeinheit weist bevorzugt einen definierten Wert zwischen 6/s und 6/h auf, bevorzugt zwischen 1/s und 1/min, besonders bevorzugt 6/min oder 1/min. Nach den definierten Zeitintervallen werden beispielsweise die aktuelle Temperatur und die aktuelle Spannung der Zellen in dem Histogramm vermerkt. Für Messwerte wie Temperatur und SOC können weitere bevorzugte Abtastraten zwischen 1/min und 6/h, insbesondere bei ca. 1/min liegen. Für Spannungen wird bevorzugt ein gefilterter Wert gespeichert, beispielsweise ein Mittelwert über einen definierten Zeitraum, wobei bevorzugte Zeiträume ebenfalls bei ca. 1 min liegen. Die Erfassungsrate der jeweiligen Nutzungsdaten der Batterieeinheit liegt bevorzugt in einem Bereich, welcher eine On-Board-Diagnose (OBD) unterstützt.
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Die Nutzungsdaten der Batterie umfassen beispielsweise die Temperatur, den Ladezustand, den abgegebenen Strom oder die bereitgestellte Spannung. Ebenso können Nutzungsdaten hieraus abgeleitete Größen umfassen, beispielsweise zeitlich aufsummierte oder integrierte Größen, miteinander multiplizierte oder anderweitig aggregierte Größen, wie beispielsweise auch der so genannte Gesundheitszustand (SOH) der Batterie in geeigneten quantifizierbaren Einheiten. Außerdem können Differenzwerte zwischen minimalen und maximalen Zuständen, beispielsweise von Ladungszuständen, relative Batterieleistungen oder Anzahl von Durchführungen von Lade- und Entladezyklen in den Nutzungsdaten umfasst sein.
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Mit abgeleiteten Werten können beispielsweise relative Häufigkeiten, systematische Verschiebungen oder Wichtungen der Erfassungen der Nutzungsdaten bezeichnet sein, die geeignet sind, die Aussage- oder Vergleichskraft der erfassten Nutzungsdaten zu vergrößern.
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Mit der Quantisierung der erfassten Nutzungsdaten wird bezeichnet, dass Stützstellen definiert werden, die jeweils Grenzen von Intervallen darstellen, und die erfassten Nutzungsdaten den Intervallen zugeordnet werden. Die Intervalle können dabei unterschiedlich groß oder regelmäßig definiert sein. Beispielsweise kann ein Temperaturbereich zwischen –40 °C und +80 °C definiert und in Intervallen von 10 °C, 5 °C, 2 °C oder 1 °C unterteilt sein. Bei der Größe und Anzahl der Intervalle wird zum einen der dabei vom Histogramm eingenommene Speicher berücksichtigt und zum anderen die Aussagekraft der derart quantisierten erfassten Nutzungsdaten.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens sind durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen möglich.
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Nach einer Ausführungsform ist der zusätzliche Informationsträger eine Kopie des Histogramms. Hierbei wird das Histogramm also mit einer sogenannten Backupversion doppelt im nicht-flüchtigen Speicher gespeichert. Für den Fall, dass ermittelt wurde, dass das Histogramm korrupt ist, kann anhand der Backupversion das Histogramm wieder hergestellt werden.
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Nach einer Ausführungsform wird für zumindest einen Teil des Histogramms eine Prüfsumme gebildet. Derartige Prüfsummen eignen sich zur Bestimmung, ob ein Histogramm korrupt ist oder es zur Analyse von Nutzungsinformationen verwendet werden kann. Ebenso kann eine Prüfsumme für die Backupversion oder Teile der Backupversion des Histogramms gebildet werden, um diese ebenfalls auf Konsistenz überprüfbar zu machen.
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Die Prüfsumme wird beispielsweise mittels einer zyklischen Redundanzprüfung oder einer Anwendung einer Hashfunktion gebildet. Bei der zyklischen Redundanzprüfung (CRC, cyclic redundancy check) wird eine Bitfolge des Histogramms durch ein festgelegtes Generatorpolynom, das sogenannte CRC-Polynom Modulo 2 geteilt, wobei ein Rest bleibt.
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Dieser Rest ist der CRC-Wert, der den Daten angefügt wird. Zusätzlich hierzu oder alternativ hierzu kann eine Hashfunktion, wie z. B. SHA-1, SHA-2 oder SHA-3 vorgesehen sein, welcher bekanntermaßen die Eingabemenge, hier den betreffenden Teil des Histogramms, auf eine kleine Zielmenge, die Hashwerte abbildet. Hashfunktionen sind geeignet, die Integrität der Daten zu bestätigen. Das heißt, es ist praktisch unmöglich, durch beabsichtigte Modifikation einen Datenstrom zu erzeugen, der den gleichen Hash-Wert wie eine gegebene Nachricht hat.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Histogramm in Partitionen aufgeteilt wird. Besonders bevorzugt wird für jede Partition zumindest eine Prüfsumme gebildet, die eine Identifikation von fehlerhaften Informationen auf der Partition ermöglicht. Für den Fall, dass ein zusätzlicher Informationsträger eine Backupversion ist, kann zur Sicherheit auch die Kopie in Partitionen zerlegt werden, und einzelne Prüfsummen über die Partitionen der Kopie gebildet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass für jede Partition ein zusätzlicher Informationsträger ermittelt wird, der zur Rekonstruktion der Partition eingerichtet ist. Bevorzugt sind allerdings Informationsträger, welche beispielsweise im Zusammenhang mit RAID-Systemen (Redundant Array of Independent Disks) bekannt sind. Dabei steht im Vordergrund, dass beim Ausfall einzelner Komponenten des Systems das RAID als Ganzes seine Integrität behält und nach Ersetzen der ausgefallenen Komponente oder Komponenten der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt werden kann. Dabei wird das Histogramm zunächst partitioniert und jede Partition zusammen mit einer Prüfsumme abgespeichert. Zur Erkennung von einfachen Fehlern auf einzelnen Partitionen ist vorgesehen, dass der zusätzliche Informationsträger Paritätsdaten zu den Partitionen umfasst. Die Rekonstruktionsdaten in Form der Paritätsdaten nehmen dabei den Speicherplatz von der größten der Partitionen ein. Die Rekonstruktionsdaten können ebenfalls per Prüfsumme abgesichert werden. Wird über die Prüfsumme erkannt, dass eine Partition korrupt ist, dann kann mit Hilfe der Rekonstruktionsdaten die als korrupt ermittelte Partition wieder hergestellt werden.
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Somit ist das Verfahren in der Lage, einfache Fehler zu erkennen und zu beheben. Zusätzlich kann ein Signal abgegeben werden, dass ein Fehler besteht, sodass eine Reparatur erfolgen kann, bevor weitere Fehler entstehen. Nach einer weiteren Ausführungsform werden Informationsträger durch eine Kombination verschiedener Verfahren, etwa RAID4 und RAID5 ermittelt, und ermöglichen auch die Rekonstruktion bei Mehrfachfehlern, d.h. wenn mehrere Partitionen korrupt sind.
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Das vorgestellte Verfahren kann insbesondere an Lithium-Ionenbatterien und an Nickel-Metallhydridbatterien Anwendung finden. Vorzugsweise findet es Anwendung an mehreren und insbesondere an allen Zellen einer oder mehrerer Batterien, die im Wesentlichen gleichzeitig betrieben werden.
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Erfindungsgemäß wird außerdem eine Datenstruktur vorgeschlagen mit zumindest einem Histogramm, das Häufigkeitswerte des Auftretens bestimmter Werte von quantisierten Nutzungsdaten oder daraus abgeleitete Werte aufweist, und mit zumindest einem zusätzlichen Informationsträger, der zur Rekonstruktion des Histogramms eingerichtet ist. Die Datenstruktur wurde bevorzugt bei der Durchführung eines der beschriebenen Verfahren erstellt. Die Datenstruktur wird beispielsweise von einer Computereinrichtung zu Wartungs- und Servicezwecken, zum Aktualisieren der Informationen, zur Identifikation von fehlerhaften Informationen, zur Validierung der Informationen oder zur Rekonstruktion der Informationen ausgelesen.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung einer Einrichtung zur Bereitstellung oder zur Auslesung von Informationen zu Wartungs- und Servicezwecken einer Batterieeinheit und/oder ein um ein Modul zur Implementierung eines Batteriemanagementsystems eines Fahrzeugs handeln. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung, beispielsweise auf einem tragbaren Speicher, wie einer CD-ROM, DVD, einem USB-Stick oder einer Speicherkarte. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung, wie etwa auf einem Server oder einem Cloud-Server, zum Herunterladen bereitgestellt werden, beispielweise über ein Datennetzwerk, wie das Internet, oder eine Kommunikationsverbindung, wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.
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Erfindungsgemäß wird außerdem ein Batteriemanagementsystem (BMS) bereitgestellt, mit einer Einheit zur Erfassung von Nutzungsdaten einer Batterieeinheit, einer Einheit zur Quantisierung der erfassten Nutzungsdaten, einer Einheit zum Erstellen oder Aktualisieren eines Histogramms über einen Fahrzyklus, das Häufigkeitswerte des Auftretens bestimmter Werte der einzelnen quantisierten Nutzungsdaten oder daraus abgeleitete Werte aufweist, einer Einheit zur Ermittlung eines zusätzlichen Informationsträgers, der zur Rekonstruktion des Histogramms eingerichtet ist, und einer Einheit zum Speichern des Histogramms und des zumindest einen zusätzlichen Informationsträgers in einen nicht-flüchtigen Speicher.
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Erfindungsgemäß wird außerdem eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionenbatterie oder ein Nickel-Metallhydridbatterie, zur Verfügung gestellt, die ein Batteriemanagementsystem umfasst und mit einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, wobei das Batteriemanagementsystem wie zuvor beschrieben ausgebildet ist und/oder eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Die Begriffe "Batterie" und "Batterieeinheit" werden in der vorliegenden Beschreibung dem üblichen Sprachgebrauch angepasst für Akkumulator bzw. Akkumulatoreinheit verwendet. Die Batterie umfasst bevorzugt eine oder mehrere Batterieeinheiten, die eine Batteriezelle, ein Batteriemodul, einen Modulstrang oder ein Batteriepack umfassen können. Die Batteriezellen sind dabei vorzugsweise räumlich zusammengefasst und schaltungstechnisch miteinander verbunden, beispielsweise seriell oder parallel zu Modulen verschaltet. Mehrere Module können sogenannte Batteriedirektkonverter (BDC, Battery Direct Converter) bilden und mehrere Batteriedirektkonverter einen Batteriedirektinverter (BDI, Battery Direct Inverter).
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Erfindungsgemäß wird außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Batterie zur Verfügung gestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Bevorzugt wird das Verfahren bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen angewendet, bei welchen eine Zusammenschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen zur Bereitstellung der nötigen Antriebsspannung erfolgt.
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Vorteile der Erfindung
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Analyse von Nutzungsdaten der Batterien auch bei Speicherfehlern möglich, d.h. auch wenn diese während der Lebensdauer teilweise zerstört wurden. Dabei wird mittels Prüfsummen erkannt, wenn ein Histogramm korrupt ist. Wird bei der Prüfung festgestellt, dass ein Histogramm korrupt ist, so wird es mittels der Rekonstruktionsdateien wieder hergestellt und kann wieder zur Analyse der Batterie verwendet werden. Im Prinzip können alle bekannten Verfahren zur Absicherung und Rekonstruktion von Datenbeständen verwendet werden, zum Beispiel Verfahren zur Wiederherstellung von defekten Festplatten usw. In Abhängigkeit von dem gewählten Verfahren können Einfachfehler oder Mehrfachfehler behoben werden. Der zusätzliche Speicheraufwand hängt ebenfalls von dem gewählten Verfahren ab.
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Dem Steuergerät wird außerdem die Möglichkeit zur Erkennung von Speicherdefekten gegeben, und es kann entsprechend reagieren und die defekten Speicherzellen nicht mehr weiter verwenden.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Skalierbarkeit des Systems. Die Anzahl der erfassten Messgrößen, d.h. der Dimensionen des Histogramms, kann beliebig erweitert werden. So können auch hochdimensionale Histogramme verwendet werden, welche beispielsweise darüber Informationen bereitstellen, wie lange eine Batterie bei einer bestimmten Kombination von einem definierten Ladungsstand, einer definierten Temperatur und einem definierten Stromfluss verwendet wurde. Das Verfahren kann außerdem parallel auf verschiedenen unabhängigen Histogrammen angewendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Beispiel für eine Aktualisierung eines zweidimensionalen Histogramms,
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2 ein Beispiel für eine doppelte Speicherung eines Histogramms mit einem zusätzlichen Informationsträger,
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3 ein Beispiel für eine Speicherung eines Histogramms mit zwei Partitionen und einem zusätzlichen Informationsträger,
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4 ein Beispiel für ein gespeichertes Histogramm mit einem zusätzlichen Informationsträger.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein zweidimensionales Histogramm 2 vor und nach einem Aktualisierungsschritt, der hier beispielhaft als ein Pfeil 10 dargestellt ist. Bei der Erstellung des Histogramms 2 werden mit einer definierten Erfassungsrate die Temperatur und die Spannung ermittelt und der entsprechende Häufigkeitswert 6 um 1 erhöht. Im Beispiel wird ein Update-Schritt 10 mit einer Erhöhung des Häufigkeitswerts 6 der Messung 9 „20°/3,5 Volt“ dargestellt. Aus dem Histogramm 2 ist nach dem Update-Schritt 10 beispielsweise ersichtlich, dass die Batterie bei 8 Messungen bei 20 °C und 3,5 V Spannung betrieben wurde, oder auch, dass die Batterie kein Mal bei 10 °C und 3,3 V betrieben wurde.
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Im dargestellten Beispiel wird ein Gesamtintervall 4 von Temperaturen von 10 °C bis +50 °C in 5 Einzelintervallen 4-1, 4-2, .... 4-5 eingeteilt, wobei die einzelnen Intervalle 4-1, 4-2, .... 4-5 hier beispielhaft eine Intervallbreite von 10 °C aufweisen. Die angegebenen Temperaturwerte 8 können sich beispielsweise auf die Mittelwerte der durch die Intervallgrenzen gegebenen Werte beziehen, oder auch auf den Wert der linken oder der rechten Grenze.
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Im dargestellten Beispiel wird außerdem ein Gesamtintervall 5, welches hier beispielhaft Spannungswerte 7 von 3,3 V bis 3,6 V umfasst, in 4 Einzelintervallen 5-1, 5-2, ... 5-4 eingeteilt, wobei die einzelnen Intervalle 5-1, 5-2, ... 5-4 hier beispielhaft eine Intervallbreite von 0,1 V aufweisen. Die angegebenen Spannungswerte 7 können sich ebenfalls auf die Mittelwerte der durch die Intervallgrenzen gegebenen Werte beziehen, oder auch auf den Wert der linken oder der rechten Grenze.
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2 zeigt eine erste Datenstruktur 13, die im flüchtigen Speicher, z.B. RAM, erstellt wird, mit einem Histogramm 12 für einen Fahrzyklus. Das Histogramm 12 ist hier beispielhaft eindimensional dargestellt, kann aber selbstverständlich beliebige Dimensionen aufweisen. Die erste Datenstruktur 13 umfasst weiterhin eine Prüfsumme 14, welche beispielsweise durch Berechnung einer CRC (zyklischen Redundanzprüfung) oder durch Anwendung einer Hashfunktion auf die Einträge des Histogramms 12 ermittelt wird.
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Die erste Datenstruktur 13 wird kopiert und doppelt in einer zweiten Datenstruktur 15 in einem nicht-flüchtigen Speicher 18 abgelegt. Der nicht-flüchtige Speicher 18 kann beispielsweise dem Batteriemanagementsystems zugeordnet sein. Eine erste Version der ersten Datenstruktur im nicht-flüchtigen Speicher 18 kann als Originalversion 20 bezeichnet werden und eine zweite Version als eine Backupversion 30. Die zweite Datenstruktur 15 umfasst somit die Originalversion 20 und die Backupversion 30. Das Histogramm der Originalversion 20 wird auch als Originalhistogramm 22 bezeichnet und die Prüfsumme der Originalversion 20 als Originalprüfsumme 24. Die Backupversion 30 umfasst entsprechend ein Backuphistogramm 32 und eine Backupprüfsumme 34 und bildet den zusätzlichen Informationsträger 16, der zur Rekonstruktion des ursprünglich zu speichernden Histogramms 12 eingerichtet ist.
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Vor einem Fahrzyklus wird die Originalversion 20 mit dem Originalhistogramm 22 und der Originalprüfsumme 24 aus dem nicht-flüchtigen Speicher 18 gelesen. Die Konsistenz des Originalhistogramms 22 wird mittels der Originalprüfsumme 24 geprüft. Ist die Originalprüfsumme 24 korrekt, kann das Originalhistogramm 22 für diesen Fahrzyklus verwendet werden. Ist die Originalprüfsumme 24 nicht korrekt, wird die Backupversion 30 mit dem Backuphistogramm 32 und der Backupprüfsumme 34 aus dem nicht-flüchtigen Speicher 18 gelesen. Mithilfe der Backupprüfsumme 34 wird geprüft, ob das Backuphistogramm 32 korrekt ist.
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Bei unkorrekter Originalprüfsumme 24 wird eine Ursache ermittelt und es werden gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens Gegenmaßnahmen eingeleitet. Falls das Originalhistogramm 22 aufgrund von Speicherfehlern korrupt ist, kann vorgesehen sein, die betroffenen Speicherzellen als unbenutzbar zu markieren und zu vermeiden. Doppelfehler, welche sowohl das Originalhistogramm 22 als auch das Backuphistogramm 32 betreffen, werden von diesem Verfahren zwar erkannt, können aber nicht behoben werden. Der äußerst unwahrscheinliche Fall, dass das Originalhistogramm 22 und das Backuphistogramm 32 an exakt derselben Stelle fehlerhaft sind, kann nicht erkannt werden.
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3 zeigt eine in einem nicht-flüchtigen Speicher 18 abgelegte Datenstruktur 15, welche ein in Partitionen 26-1, 26-2 zerteiltes Histogramm 12 sowie einen zusätzliche Informationsträger 16 umfasst. Der Übersicht halber sind in 3 gleiche Bezugszeichen für die Elemente im flüchtigen Speicher 19 und im nicht-flüchtigen Speicher 18 vergeben.
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Während eines Fahrzyklus wird ein Histogramm 12 von dem Batteriesteuergerät im flüchtigen Speicher erstellt. Das Histogramm wird daraufhin im flüchtigen Speicher in eine definierte Anzahl von Partitionen 26 aufgeteilt. In 3 wird das beispielhaft eindimensionale Histogramm 12 in zwei Partitionen 26-1, 26-2 aufgeteilt. Im Idealfall werden beide Partitionen 26-1, 26-2 bezogen auf die Bytegröße gleich groß gewählt. Die Partitionierung kann beispielsweise durch Teilung von Wertebereichen der erfassten Nutzungsdaten erfolgen. Mit Bezugszeichen 27-1, 27-1 sind die durch Teilung von Wertebereichen erstellten Partitionen 26-1, 26-2 im Histogramm 12 grafisch verdeutlicht. Auch nicht gleich große Partitionen sind möglich. Beispielsweise kann das mit Bezug zu 1 beschriebene Histogramm in eine erste Partition mit Einträgen für die Temperaturintervalle 10°, 20° und 30° und eine zweite Partition mit Einträgen für die Temperaturintervalle 40° und 50° aufgeteilt werden.
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Für jede Partition 26-1, 26-2 wird, wie mit Bezug zu 2 beschrieben, eine Prüfsumme 28-1, 28-2 berechnet. Außerdem wird ein zusätzlicher Informationsträger 16 in Form von Paritätsdaten 40 gebildet. Im in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Partitionen 26-1, 26-2 beispielhaft 7-bit-weise durchlaufen und für je 7 Bit wird ein 7-Bit-Paritätswert abgespeichert, das sich als XOR-Wert über die einzelnen 7 Bits berechnet. Ein entsprechender Operator ist in 3 mit Bezugszeichen 17 dargestellt. Alternativ kann auch ein byteweises Durchlaufen erfolgen und ein Paritätsbyte ermittelt werden. Alternative Rhythmen mit mehr oder weniger als 7 oder 8 Bits können ebenso durchgeführt werden, insbesondere die verwendete Datenkodierung der Partitionen 26-1, 26-2 berücksichtigend. Zu den Prüfsummen 28 kann analog ebenfalls eine Paritätsinformation 38 erstellt werden. Im nicht-flüchtigen Speicher 18 werden die beiden Partitionen 26-1, 26-2 mit den Prüfsummen 28-1, 28-2 zusammen mit der Paritätsinformation 36 und der Paritätsinformation der Prüfsummen 38 abgelegt.
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Vor jedem Fahrzyklus wird das Histogramm, d.h. im dargestellten Beispiel die Partitionen 26-1, 26-2 mit Paritätsinformationen 36, den Prüfsummen 28 und den Paritätsinformationen 38 der Prüfsummen aus dem nicht-flüchtigen Speicher 18 gelesen. Mittels der Prüfsummen 28-1, 28-2 wird geprüft, ob die Partitionen 26-1, 26-2 korrekt ausgelesen wurden. Sind alle Prüfsummen 28-1, 28-2 korrekt, kann das Histogramm für diesen Fahrzyklus verwendet werden. Ist eine der Prüfsummen 28-1, 28-2 nicht korrekt, kann eine Rekonstruktion des Histogramms erfolgen. Falls die Prüfsumme einer der Partitionen 26-1, 26-2 nicht korrekt ist, so wird die entsprechende Partition mithilfe der übrigen Partitionen und der Paritätsinformation 36 rekonstruiert. Hierbei wird eine XOR-Funktion über die Werte der verbleibenden Partitionen, im dargestellten Beispiel nur eine weitere Partition, ausgeführt. Ein Vergleich mit der Paritätsinformation erlaubt die Rekonstruktion der korrupten Partition, wie im Folgenden anhand eines Beispiels kurz illustriert wird.
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Beispiel für eine Rekonstruktion:
| Partition 1: | 0011011001 |
| Partition 2: | 0110100110 |
| Parität: | 0101111111 |
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Beim Auslesen wird beispielsweise festgestellt, dass Partition 1 defekt ist. Die Rekonstruktion dieser Partition ergibt sich aus der Partition 2 mittels der XOR-Parität:
| Partition 2: | 0110100110 |
| XOR: | 0101111111 |
| Partition 1: | 0011011001 |
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Durch das vorgestellte Verfahren sind einfache Fehler erkennbar und behebbar. Doppelte Fehler, d.h. wenn mehrere Partitionen gleichzeitig als korrupt erkannt werden, können nicht behoben werden.
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Die beschriebene Variante der Speicherung der Paritätsinformation hat gegenüber der Variante, in welcher das gesamte Histogramm mit einer Backupversion abgelegt wird, den Vorteil, dass der Speicherbedarf geringer ist. Bei der doppelten Speicherung ergibt sich der doppelte Speicherbedarf im Vergleich zur einfachen Speicherung. Bei der letztgenannten Alternative wird das Histogramm partitioniert und zusätzlich die Paritätsinformation in der Größe der größten Partition abgespeichert. Der Zusatzbedarf ist demnach abhängig von der Anzahl der Partitionen. Sind zwei Partitionen vorhanden, so ist der Speicherbedarf 1,5 Mal so groß wie das Originalhistogramm, nämlich 2 Partitionen und die Paritätsinformation in Größe einer Partition, d.h. in der halben Größe des Histogramms. Ist die Anzahl der Partitionen 3, so ergibt sich ein Speicherbedarf mit einem Faktor von 1,33, d.h. 3 Partitionen plus die Paritätsinformationen in Größe einer Partition, d.h. ein Drittel des Histogramms. Durch Verwendung von mehreren Partitionen sinkt zwar der Zusatzaufwand für die Paritätsinformation, allerdings steigt der notwendige Speicherplatz für die Verwaltung der zusätzlichen Partitionen.
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4 zeigt eine weitere Alternative von Rekonstruktionsdaten, welche aus bekannten RAID-Systemen abgeleitet werden können. Ein nicht dargestelltes Histogramm ist in 7 Partitionen 26-1, 26-2, ... 26-7 zerteilt. Für jede Partition wird eine entsprechende Prüfsumme 28-1, 28-2 ... 28-7 errechnet und mit abgespeichert, wie beispielsweise mit Bezug zur 2 beschrieben. Als zusätzlicher Informationsträger 16 werden Paritätsinformationen 54-1, 54-2, 54-3, 54-4 und zugehörige Prüfsummen 56-1, 56-2, 56-3, 56-4 durch Kombination verschiedener Verfahren, beispielsweise RAID4 und RAID5, ermittelt und abgespeichert. Die Paritätsinformationen 54-1, 54-2, 54-3, 54-4 sind so eingerichtet, dass Mehrfachfehler in den Partitionen korrigierbar werden. Im Vergleich mit dem mit Bezug zu 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird von den Rekonstruktionsdaten allerdings mehr Speicherplatz eingenommen.
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Über die Prüfsummen 28 wird erkannt, ob eine oder mehrere Partitionen 26 korrupt sind. Mithilfe der Rekonstruktionsdaten werden die korrupten Partitionen wieder hergestellt. Bevorzugt wird hiernach diagnostiziert, warum die Partition korrupt ist. Grund hierfür könnte z.B. eine defekte Speicherzelle im nicht-flüchtigen Speicher sein. Das Steuergerät erhält die Möglichkeit zur Erkennung der Speicherdefekte und berücksichtigt, dass defekte Speicherzellen nicht mehr weiter verwendet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010031337 A1 [0004]
