DE102014017569A1

DE102014017569A1 - Method for operating a vehicle electrical system of a motor vehicle and motor vehicle

Info

Publication number: DE102014017569A1
Application number: DE102014017569.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hackner; Rolf Naumann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-02

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes (2a, 2b) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei dem Bordnetz (2a, 2b) durch eine Bordnetzbatterie (3a, 3b) und wenigstens eine weitere Energiequelle Energie zuführbar ist, durch das Bordnetz (2a, 2b) wenigstens ein elektrischer Verbraucher (5, 8) versorgt wird und der Betrieb des Bordnetzes (2a, 2b) durch wenigstens ein Energiemanagement-Steuergerät (4) gesteuert wird, wobei zum Überprüfen der Möglichkeit eines Betriebs nur mit der Bordnetzbatterie (3a, 3b) bei Ausfall der wenigstens einen weiteren Energiequelle für eine vorbestimmte Zeitspanne in einer Messsequenz – durch das Steuergerät (4) für ein Messintervall (19), welches insbesondere wenigstens die Länge der vorbestimmten Zeitspanne aufweist, die Eingangsspannung in das Bordnetz (2a, 2b), die von jeder der wenigstens einen anderen Energiequelle zur Verfügung gestellt wird, unter die Betriebsspannung des Bordnetzes (2a, 2b) reduziert wird, – in dem Messintervall (19) wenigstens ein die in das Bordnetz (2a, 2b) eingespeiste Energie der wenigstens einen weiteren Energiequelle beschreibender erster Messwert, insbesondere ein Eingangsstrom, und/oder wenigstens ein die in das Bordnetz (2a, 2b) eingespeiste Energie der Bordnetzbatterie (3a, 3b) beschreibender zweiter Messwert gemessen werden, und die ersten und/oder die zweiten Messwerte gegen wenigstens ein eine hinreichende Energieabgabe seitens der Bordnetzbatterie (3a, 3b) beschreibendes Auswertungskriterium (14, 15, 16) geprüft werden.Method for operating a vehicle electrical system (2a, 2b) of a motor vehicle (1), wherein the vehicle electrical system (2a, 2b) can be supplied with energy by an on-board battery (3a, 3b) and at least one further energy source by the vehicle electrical system (2a, 2b) at least an electrical load (5, 8) is supplied and the operation of the electrical system (2a, 2b) is controlled by at least one energy management control unit (4), wherein for checking the possibility of operation only with the electrical system battery (3a, 3b) in case of failure the at least one further energy source for a predetermined period of time in a measuring sequence - by the control unit (4) for a measuring interval (19), which in particular at least the length of the predetermined period of time, the input voltage in the electrical system (2a, 2b), of each the at least one other energy source is made available, is reduced below the operating voltage of the electrical system (2 a, 2 b), - in the measuring interval (19) at least one di e in the electrical system (2a, 2b) fed energy of at least one further energy source descriptive first measured value, in particular an input current, and / or at least one of the on-board network (2a, 2b) fed energy of the electrical system battery (3a, 3b) descriptive second measured value are measured, and the first and / or the second measured values are checked against at least one evaluation criterion (14, 15, 16) describing a sufficient energy output by the onboard power supply battery (3a, 3b).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, wobei dem Bordnetz durch eine Bordnetzbatterie und wenigstens eine weitere Energiequelle Energie zuführbar ist, durch das Bordnetz wenigstens ein elektrischer Verbraucher versorgt wird und der Betrieb des Bordnetzes durch wenigstens ein Energiemanagement-Steuergerät gesteuert wird. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for operating a vehicle electrical system of a motor vehicle, the vehicle electrical system by at least one additional energy source can be supplied by the electrical system, at least one electrical load is supplied by the electrical system and the operation of the electrical system is controlled by at least one energy management controller. In addition, the invention relates to a motor vehicle.

Bordnetze in Kraftfahrzeugen sind im Stand der Technik bereits weithin bekannt. Sie dienen der Versorgung von elektrischen Verbrauchern bei einer bestimmten Betriebsspannung des Bordnetzes (Bordnetzspannung). Gespeist werden solche Bordnetze üblicherweise nicht nur über Bordnetzbatterien, sondern auch über weitere Energiequellen, meist einen Generator, der den Antrieb oder allgemein die Bewegung des Kraftfahrzeugs zur Erzeugung elektrischer Energie nutzt. In Hybridkraftfahrzeugen, die als Bordnetze ein Niedrigspannungsnetz und ein Hochspannungsnetz mit einer höheren Betriebsspannung als das Niedrigspannungsnetz aufweisen, werden oft auch Gleichspannungswandler zwischen den verschiedenen Bordnetzen eingesetzt, um Energie zwischen den Bordnetzen transferieren zu können. Der Gleichspannungswandler wirkt dann für die Bordnetze ebenso als eine Energiequelle. Auch Bordnetze mit mehreren Energiequellen wurden bereits vorgeschlagen; eine besondere Art von Energiequelle, die nur in bestimmten Situationen betrieben wird, stellt ein Startergenerator dar.Bordnetze in motor vehicles are already well known in the art. They serve the supply of electrical consumers at a certain operating voltage of the electrical system (vehicle electrical system voltage). Such vehicle electrical systems are usually fed not only via vehicle power supply batteries, but also via other energy sources, usually a generator that uses the drive or generally the movement of the motor vehicle to generate electrical energy. In hybrid vehicles, which have a low-voltage network and a high-voltage network with a higher operating voltage than the low-voltage network, DC converters are often used between the various on-board networks in order to be able to transfer energy between the on-board networks. The DC-DC converter then acts for the on-board electrical system as well as an energy source. Also Bordnetze with multiple energy sources have already been proposed; a special kind of energy source, which is operated only in certain situations, represents a starter generator.

Es ist bereits bekannt, zu überprüfen, ob die Batterie grundsätzlich in der Lage ist, bei Ausfall anderer Energiequellen das Bordnetz dennoch weiter zu versorgen. Dazu wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, eine Messung des Batteriestroms und der Batteriespannung während des Kaltstartimpulses vorzunehmen. Durch diesen Strompuls, der bei einem Kaltstart aus der Bordnetzbatterie erzeugt wird, kann mit einer bestimmten Güte auf die Leistungsfähigkeit der Bordnetzbatterie geschlossen werden.It is already known to check whether the battery is basically able to continue to supply the electrical system in case of failure of other energy sources. For this purpose, it has been proposed in the prior art to make a measurement of the battery current and the battery voltage during the cold start pulse. By means of this current pulse, which is generated during a cold start from the onboard power supply battery, the performance of the onboard power supply battery can be concluded with a certain quality.

In modernen Kraftfahrzeugen treten in Bordnetzen immer häufiger sicherheitsrelevante Verbraucher auf, deren Ausfall gegebenenfalls kritische Auswirkungen auf den Betrieb des Kraftfahrzeugs haben kann, beispielsweise eine elektrische Bremsenunterstützung. Dies erfordert jedoch, dass verlässlich sichergestellt sein muss, dass selbst bei Ausfall der weiteren Energiequellen, beispielsweise eines Klauenpolgenerators oder eines Gleichspannungswandlers, der Grundbedarf des Bordnetzes durch die Bordnetzbatterie weiter abgedeckt werden kann. Dabei wird häufig gefordert, dass für eine vorbestimmte Zeitspanne der Betrieb des Bordnetzes allein aus der Bordnetzbatterie aufrechterhalten werden kann, beispielsweise für 1 bis 3 Minuten, so dass der Fahrer das Kraftfahrzeug noch sicher abstellen kann oder dergleichen.In modern motor vehicles, safety-relevant consumers, whose failure may possibly have critical effects on the operation of the motor vehicle, such as electric brake assistance, are becoming more and more frequent in on-board networks. However, this requires that it must be reliably ensured that even if the other energy sources, for example a claw-pole generator or a DC-DC converter, fail, the basic requirement of the vehicle electrical system can be further covered by the vehicle electrical system battery. It is often required that for a predetermined period of time, the operation of the electrical system alone from the vehicle electrical system battery can be maintained, for example, for 1 to 3 minutes, so that the driver can park the vehicle safely or the like.

Hierfür bietet sich die bekannte Kaltstartdiagnose weniger an, nachdem der Kaltstartimpuls nur äußerst kurz andauert und letztlich lediglich anzeigt, ob eine hohe Leistung aus der Batterie entnommen werden kann. Aussagen über den Energieinhalt und die Möglichkeit, das Bordnetz über die vorbestimmte Zeitspanne weiterzutreiben, sind hieraus nur unverlässlich schlusszufolgern. Die Existenz der sicherheitsrelevanten Verbraucher erfordert jedoch, auch die Energieversorgung des Bordnetzes aus der Bordnetzbatterie letztlich sicherheitsrelevant zu entwickeln und die Überprüfung verlässlich zu gestalten. Beispielsweise existiert die Norm ISO 26262 mit dem ASIL-Standard, dem die Vorgänge hinsichtlich sicherheitsrelevanter Verbraucher genügen müssen.For this, the well-known cold start diagnosis offers less, after the cold start pulse lasts only extremely short and ultimately only indicates whether a high performance can be removed from the battery. Statements about the energy content and the possibility of continuing to operate the vehicle electrical system over the predetermined period of time can only be conclusively concluded from this. However, the existence of safety-relevant consumers requires that the energy supply of the vehicle electrical system from the on-board battery ultimately be developed in a safety-relevant manner and that the test be made reliable. For example, the Standard ISO 26262 with the ASIL standard, which must be complied with with regard to safety relevant consumers.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verlässliche Überprüfung einer Notversorgung des Bordnetzes für eine vorbestimmte Zeitspanne alleine durch die Bordnetzbatterie verlässlicher und mit geringem Aufwand zu ermöglichen.The invention is therefore the object of a reliable check of an emergency power supply of the electrical system for a predetermined period of time alone by the electrical system battery to allow more reliable and with little effort.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Überprüfen der Möglichkeit eines Betriebs nur mit der Bordnetzbatterie bei Ausfall der wenigstens einen weiteren Energiequelle für eine vorbestimmte Zeitspanne in einer Messsequenz

– durch das Steuergerät für ein Messintervall, welches insbesondere wenigstens die Länge der vorbestimmten Zeitspanne aufweist, die Eingangsspannung in das Bordnetz, die von jeder der wenigstens einen anderen Energiequelle zur Verfügung gestellt wird, unter die Betriebsspannung des Bordnetzes reduziert wird,
– in dem Messintervall wenigstens ein die in das Bordnetz eingespeiste Energie der wenigstens einen weiteren Energiequelle beschreibender erster Messwert, insbesondere ein Eingangsstrom, und/oder wenigstens ein die in das Bordnetz eingespeiste Energie der Bordnetzbatterie beschreibender zweiter Messwert gemessen werden, und
– die ersten und/oder die zweiten Messwerte gegen wenigstens ein eine hinreichende Energieabgabe seitens der Bordnetzbatterie beschreibendes Auswertungskriterium geprüft werden.

To solve this problem is provided according to the invention in a method of the type mentioned that for checking the possibility of operation only with the electrical system battery in case of failure of at least one other energy source for a predetermined period of time in a measurement sequence

Is reduced by the control unit for a measuring interval, which in particular at least the length of the predetermined period of time, the input voltage to the on-board network, which is provided by each of the at least one other energy source, below the operating voltage of the electrical system,
In the measuring interval, at least one second measured value describing the energy of at least one further energy source describing the at least one further energy source, in particular an input current, and / or at least one second measured value describing the energy of the vehicle electrical system battery which is fed into the electrical system, and
The first and / or the second measured values are checked against at least one evaluation criterion describing a sufficient energy output on the part of the vehicle electrical system battery.

Diesem Überprüfungsvorgang liegt die Idee zugrunde, den Fehlerfall letztlich dadurch zu simulieren, dass die Eingangsspannung aller weiteren Energiequellen unter die Betriebsspannung des Bordnetzes reduziert wird. In einem solchen Fall ist zu erwarten, dass die zum Betrieb der Verbraucher notwendigen Energien allein aus der im Nicht-Fehlerfall die geeignete Betriebsspannung weiter vorhaltenden Bordnetzbatterie entnommen werden. Dies kann dadurch überprüft werden, dass überwacht wird, ob aus den anderen Energiequellen nun keine Energie mehr entnommen wird und/oder welche Energie aus der Bordnetzbatterie entnommen wird. Dieser Zustand wird für ein Messintervall aufrechterhalten, welches bevorzugt genau der vorbestimmten Zeitspanne entspricht, für die der Betrieb der Verbraucher allein aus der Bordnetzbatterie sichergestellt werden soll.This verification process is based on the idea of ultimately simulating the error case by reducing the input voltage of all other energy sources below the operating voltage of the vehicle electrical system. In such a case, it is to be expected that the energy required to operate the loads will be taken solely from the on-board supply battery which continues to supply the appropriate operating voltage in the event of a non-fault. This can be checked that it is monitored whether from the other energy sources now no more energy is removed and / or what energy is taken from the electrical system battery. This state is maintained for a measuring interval, which preferably corresponds exactly to the predetermined period of time for which the operation of the consumer is to be ensured solely from the vehicle electrical system battery.

Die vorliegende Erfindung nutzt dabei aus, dass Möglichkeiten zur Absenkung der Eingangsspannung in das Bordnetz, die von Energiequellen zur Verfügung gestellt wird, bereits für andere Funktionalitäten existieren, beispielsweise im Hinblick auf eine Rekuperation, bei der ebenso gesteuert Eingangsspannungen von Energiequellen in das Bordnetz verändert werden können, um den Rekuperationsbetrieb zu ermöglichen. Diese ohnehin vorhandene Option kann nun auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft genutzt werden, um, wie beschrieben, den Fehlerfall zu simulieren und somit zu testen.The present invention makes use of the fact that possibilities for lowering the input voltage to the on-board network, which is provided by energy sources, already exist for other functionalities, for example with regard to recuperation, in which input voltages of energy sources in the vehicle electrical system are also changed can enable the recuperation operation. This option, which is already present, can now also be used advantageously in the context of the present invention in order to simulate, and thus to test, the error case, as described.

Dabei wird der Überprüfungsvorgang zweckmäßig in einem zentralen, für das Energiemanagement zuständigen Steuergerät des Kraftfahrzeugs durchgeführt, wobei es besonders zweckmäßig ist, wenn dieses bereits wenigstens einen Sicherheitsstandard, insbesondere einen Sicherheitsstandard nach ISO 26262 bzw. ASIL, erfüllt. Dann ist es möglich, eine sicherheitsrelevante Umsetzung der Batteriediagnose ohne zusätzliche Kosten zu realisieren, da das Energiemanagement in einem den wenigstens einen Sicherheitsstandard erfüllenden Steuergerät verortet ist, welches bereits zur Ausführung sicherheitsrelevanter Funktionen ausgebildet ist. Würde demgegenüber die sicherheitsrelevante Überprüfung der Möglichkeit der Versorgung nur durch die Bordnetzbatterie in einer bislang nicht sicherheitsrelevanten Komponente, beispielsweise einem Batteriedatenmodul (BDM), realisiert werden, würden erhebliche Mehrkosten entstehen, um die Sicherheitsrelevanz herzustellen, beispielsweise die Verwendung einer zusätzlichen Watchdog-Funktionalität, ein größerer Speicherbedarf, ein leistungsfähigerer Prozessor und dergleichen. Zweckmäßig ist es vor diesem Hintergrund auch, dass geeignete erste und zweite Messwerte meist ohnehin regelmäßig gemessen werden, beispielsweise der Batteriestrom und die Batteriespannung in einem Batteriedatenmodul, wo diese Messung beispielsweise jede Millisekunde erfolgen kann. Die derart gemessenen zweiten Messwerte können beispielsweise bereits gefiltert über ein Bussystem, insbesondere einen LIN-Bus, an das Steuergerät übermittelt werden. Als erste Messwerte können Eingangsströme in das Bordnetz, die ohnehin gemessen werden, beispielsweise unter Verwendung eines Mess-Shuntwiderstands, genutzt werden. Ein Generator und/oder ein Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler) als weitere Energiequellen können die Messwerte beispielsweise über dasselbe oder ein anderes Bussystem, beispielsweise einen CAN-Bus, an das Steuergerät und das dort verortete Energiemanagementmodul übermitteln. Die Stromabgabe eines Generators als weitere Energiequelle kann auch über die Auslastung des Generators, die im Energiemanagement bekannt ist, bestimmt werden.In this case, the checking process is expediently carried out in a central control unit of the motor vehicle responsible for energy management, it being particularly expedient if it already has at least one safety standard, in particular a safety standard ISO 26262 or ASIL fulfilled. It is then possible to realize a safety-relevant implementation of the battery diagnosis without additional costs, since the energy management is located in a control unit fulfilling the at least one safety standard, which is already designed to carry out safety-relevant functions. If, on the other hand, the safety-relevant check of the possibility of the supply could only be realized by the on-board battery in a hitherto non-safety-relevant component, for example a battery data module (BDM), considerable additional costs would arise in order to establish the safety relevance, for example the use of an additional watchdog functionality greater memory requirements, a more powerful processor and the like. It is expedient in this context, too, that suitable first and second measured values are usually measured regularly anyway, for example the battery current and the battery voltage in a battery data module, where this measurement can take place, for example, every millisecond. By way of example, the second measured values measured in this way can be transmitted to the control unit already filtered via a bus system, in particular a LIN bus. As first measured values, input currents into the vehicle electrical system which are measured anyway, for example using a measuring shunt resistor, can be used. A generator and / or a DC-DC converter (DC-DC converter) as further energy sources can transmit the measured values, for example via the same or another bus system, for example a CAN bus, to the control unit and the energy management module located there. The current output of a generator as a further source of energy can also be determined by the utilization of the generator, which is known in energy management.

Zweckmäßigerweise werden erste und zweite Messwerte verwendet und wenigstens zwei Auswertungskriterien eingesetzt. So wird auf unabhängige, gemessene Messwerte und insbesondere auch unabhängige Kriterien zurückgegriffen, was die Verlässlichkeit und Sicherheit erhöht, nachdem die Auswertungskriterien bzw. die Messwerte selbst sich gegenseitig plausibilisieren.Expediently, first and second measured values are used and at least two evaluation criteria are used. This makes use of independent, measured measured values and, in particular, independent criteria, which increases the reliability and safety after the evaluation criteria or the measured values themselves make themselves plausible.

Insgesamt ist also ein äußerst verlässliches, die Grundlagen für eine sicherheitsrelevante Realisierung bietendes Verfahren zur Überprüfung der Möglichkeit eines Betriebs nur mit der Bordnetzbatterie bei Ausfall der anderen Energiequellen für eine vorbestimmte Zeitspanne gegeben, welches insbesondere auch deterministisch und nicht abhängig von anderen Komponenten ist. Es werden bereits vorliegende Komponenten und Möglichkeiten genutzt, so dass auch eine einfache Umsetzung ermöglicht wird.Overall, therefore, a very reliable, the basics for a safety-relevant implementation bidding process for checking the possibility of operation only with the electrical system battery in case of failure of other energy sources for a predetermined period of time, which is particularly deterministic and not dependent on other components. Already existing components and possibilities are used, so that a simple implementation is possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auf Bordnetze verschiedener Spannungslagen anwenden, beispielsweise auf 12 V-Bordnetze, 48 V-Bordnetze und auch Bordnetze höherer Betriebsspannungen.The method according to the invention can be applied to vehicle electrical systems of different voltage levels, for example to 12 V vehicle electrical systems, 48 V vehicle electrical systems and also electrical systems of higher operating voltages.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Messsequenz regelmäßig, insbesondere wenigstens einmal pro Fahrt mit dem Kraftfahrzeug oder in festen Zeitabständen oder bei Eintritt eines insbesondere einen Betriebszustandswechsel anzeigenden Überprüfungskriteriums, durchgeführt wird. Als Überprüfungskriterium kann beispielsweise ein Wechsel an der Klemme 15 (geschaltetes Plus vom Zündstartschalter) eingesetzt werden, wobei selbstverständlich auch andere und/oder ergänzte Überprüfungskriterien (beispielsweise nur während einer Bewegung des Kraftfahrzeugs) verwendet werden können. Die Messsequenz kann auch immer in festen Zeitabständen wiederholt werden, beispielsweise nach jeder vollen Stunde, die sich das Kraftfahrzeug in Betrieb befand.It can be provided that the measurement sequence is carried out regularly, in particular at least once per trip with the motor vehicle or at fixed time intervals or when a particular a change of operating state indicating review criterion. As a criterion for checking, for example, a change to the terminal 15 (switched plus of Zündstartschalter) are used, of course, other and / or supplemented verification criteria (for example, only during a movement of the motor vehicle) can be used. The measuring sequence can also be repeated at fixed time intervals, for example after every hour that the motor vehicle was in operation.

Denkbar ist es jedoch auch, dass die Messsequenz bei Eintritt eines durch das Steuergerät überwachten Auslösekriteriums, welches insbesondere einen niedrigen Ladezustand und/oder einen Alterungszustand der Bordnetzbatterie anzeigt, ausgelöst wird. Beispielsweise kann also der Zustand der Bordnetzbatterie insgesamt überwacht werden, um festzustellen, wann ein Zweifel an der Fähigkeit besteht, das Bordnetz für die vorbestimmte Zeitspanne alleine zu versorgen. Hierfür kann als Zustandsparameter der Bordnetzbatterie beispielsweise der Ladezustand (SOC) herangezogen werden, wobei selbstverständlich auch andere Zustandsparameter betrachtet werden können, beispielsweise einen die Batteriealterung beschreibenden Zustandsparameter, einen eine Reduzierung des maximal möglichen Energieinhalts der Batterie beschreibenden Zustandsparameter und/oder einen eine reduzierte maximale Leistungsfähigkeit der Batterie beschreibenden Zustandsparameter.However, it is also conceivable for the measurement sequence to be triggered upon the occurrence of a triggering criterion monitored by the control unit, which in particular indicates a low charge state and / or an aging state of the vehicle electrical system battery. Thus, for example, the state of the vehicle electrical system battery as a whole can be monitored in order to determine when there is any doubt about the ability to power the vehicle electrical system for the predetermined one To provide time alone. For this purpose, the state of charge of the vehicle electrical system battery, for example, the state of charge (SOC) can be considered, for example, the battery aging descriptive state parameters, a reduction of the maximum possible energy content of the battery descriptive state parameters and / or a reduced maximum performance the battery descriptive state parameters.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt bei einem bewegten Kraftfahrzeug, also während der Fahrt, durchgeführt. In einem solchen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs kann davon ausgegangen werden, dass auch sicherheitsrelevante Verbraucher aktiv sind und weiterversorgt werden müssen. Nichtsdestotrotz muss auch in einem solchen Fall sichergestellt sein, dass trotz des „Testlaufs” des Fehlerfalls ein Betrieb des Bordnetzes durchgeführt werden kann, wenn ein tatsächlicher Ausfall der Bordnetzbatterie vorliegt. Daher sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass bei einer bei einem bewegten Kraftfahrzeug durchgeführten Überprüfung die Eingangsspannung der wenigstens einen weiteren Energiequelle auf einen Wert reduziert wird, der einen Notbetrieb des Bordnetzes bei ausgefallener Batterie aus der wenigstens einen weiteren Energiequelle erlaubt. Das bedeutet, die Eingangsspannung der wenigstens einen weiteren Energiequelle wird zwar so stark reduziert, dass bei funktionsfähiger Bordnetzbatterie weitere Energie aus dieser entnommen werden würde, jedoch nicht so stark, dass die Verbraucher nicht in der Lage wären, betriebsnotwendige Energie bei Ausfall der Bordnetzbatterie dennoch aus den Energiequellen zu entnehmen. So kann beispielsweise bei einem 12 V-Bordnetz, das normalerweise bei einer Betriebsspannung von 12,4 V bis 12,6 V betrieben wird, die Eingangsspannung der wenigstens einen weiteren Energiequelle auf 12,2 V reduziert werden. Dies ist ein Wert, der auch dann genutzt wird, wenn Rekuperation vorliegen soll. Insgesamt ist der Zielwert für die Eingangsspannung, der zwar noch einen Notbetrieb erlaubt, dennoch aber die Energieentnahme aus der Bordnetzbatterie deutlich bevorzugt, jedoch von der konkreten Ausgestaltung des Bordnetzes abhängig. Mit der beschriebenen Ausgestaltung kann zusammenfassend erreicht werden, dass auch in einer kritischen Situation wie bei einem bewegten Kraftfahrzeug eine Überprüfung der Notbetriebsfähigkeit der Bordnetzbatterie möglich ist, ohne das Risiko eingehen zu müssen, dass bei nicht funktionsfähiger Bordnetzbatterie Verbraucher ausfallen.The method according to the invention is preferably carried out in a moving motor vehicle, that is to say while driving. In such an operating state of the motor vehicle, it can be assumed that safety-relevant consumers are also active and must be supplied further. Nevertheless, it must also be ensured in such a case that, despite the "test run" of the fault, an operation of the electrical system can be carried out when there is an actual failure of the vehicle electrical system battery. Therefore, a particularly advantageous embodiment of the present invention provides that in a test carried out in a moving motor vehicle, the input voltage of the at least one further energy source is reduced to a value that allows emergency operation of the electrical system with failed battery from the at least one other energy source. This means that the input voltage of the at least one further energy source is indeed reduced so much that would be removed from this with functional on-board battery more energy, but not so strong that the consumer would not be able to operationally necessary energy in case of failure of the electrical system battery from still to take the energy sources. Thus, for example, in the case of a 12 V electrical system which is normally operated at an operating voltage of 12.4 V to 12.6 V, the input voltage of the at least one further energy source can be reduced to 12.2 V. This is a value that is also used when recuperation is required. Overall, the target value for the input voltage, while still allowing emergency operation, yet the energy extraction from the electrical system battery clearly preferred, but dependent on the specific design of the electrical system. With the described embodiment can be achieved in summary that even in a critical situation as in a moving motor vehicle, a review of the emergency operation of the electrical system battery is possible without having to take the risk that will fail in non-functional electrical system battery consumers.

Es sei darauf hingewiesen, dass es selbstverständlich in einem Fall, in dem sich das Kraftfahrzeug in einem unkritischen Betriebszustand befindet, insbesondere also bei stehendem Kraftfahrzeug, denkbar ist, die Eingangsspannung der wenigstens einen weiteren Energiequelle auch stärker zu reduzieren, insbesondere auch auf 0 V. Eine zu starke Reduzierung der Eingangsspannungen ist jedoch wenigstens dann eher unerwünscht, wenn das das Verfahren durchführende Steuergerät selbst von dem Bordnetz versorgt wird und so ebenfalls einer defekten Bordnetzbatterie oder einer nicht hinreichend geladenen Bordnetzbatterie selbst vom Ausfall bedroht ist.It should be noted that it is of course in a case in which the motor vehicle is in a non-critical operating condition, in particular when the motor vehicle is stationary, also conceivable to reduce the input voltage of the at least one further energy source stronger, in particular to 0 V. An excessive reduction of the input voltages, however, is at least more undesirable if the controller carrying out the method itself is supplied by the vehicle electrical system and thus a faulty on-board battery or an inadequately charged vehicle electrical system battery itself is also threatened by failure.

Eine erste konkrete Ausgestaltung eines Auswertungskriteriums sieht vor, dass ein insbesondere zusätzlich zu wenigstens einem den zweiten Messwert auswertenden Auswertungskriterium vorgesehenes Auswertungskriterium überprüft, ob der erste Messwert, insbesondere der Eingangsstrom, einen ersten Schwellwert unterschreitet. Auf diese Weise wird überwacht, ob noch weiter elektrische Energie aus der wenigstens einen weiteren Energiequelle entnommen wird. Falls der Eingangsstrom der wenigstens einen weiteren Energiequelle unter eine bestimmte Schwelle, konkret den ersten Schwellwert, fällt, kann davon ausgegangen werden, dass das Bordnetz aus der Bordnetzbatterie versorgt wird. Der erste Schwellwert kann beispielsweise in einem 12 V-Bordnetz 10 A betragen. Bevorzugt wird dieses Auswertungskriterium mit einem auch zweite Messwerte der Bordnetzbatterie auswertenden Auswertungskriterium angewandt, da dann durch die unmittelbare Messung an der Bordnetzbatterie sicherer ist, dass die Energie tatsächlich dort entnommen wird.A first concrete embodiment of an evaluation criterion provides that an evaluation criterion provided, in particular in addition to at least one evaluation criterion evaluating the second measured value, checks whether the first measured value, in particular the input current, falls below a first threshold value. In this way it is monitored whether even further electrical energy is removed from the at least one further energy source. If the input current of the at least one further energy source falls below a certain threshold, specifically the first threshold value, it can be assumed that the vehicle electrical system is supplied from the vehicle electrical system battery. The first threshold value may be 10 A, for example in a 12 V electrical system. Preferably, this evaluation criterion is used with an evaluation criterion that also evaluates second measured values of the vehicle electrical system battery, since it is then more certain through the direct measurement on the vehicle electrical system battery that the energy is actually taken there.

Der erste Schwellwert kann dabei fest vorgegeben sein, was meist sinnvoll ist, wenn er ohnehin äußerst niedrig angesetzt wird, mithin die Eingangsspannung auf einen Zielwert reduziert ist, der niedrig genug ist, dass davon ausgegangen werden kann, dass notwendige elektrische Energie bei funktionsfähiger Bordnetzbatterie praktisch vollständig aus dieser entnommen wird. Dennoch kann, wie bereits dargelegt wurde, die Absenkung in einem Maßstab ausfallen, dass im Zweifel doch noch elektrische Energie aus der wenigstens einen weiteren Energiequelle entnommen werden kann. Alternativ kann, insbesondere in Fällen, in denen die Reduzierung der Eingangsspannung eher gering ist, vorgesehen sein, dass der erste Schwellwert in Abhängigkeit von einem einen aktuellen Strombedarf des wenigstens einen Verbrauchers beschreibenden, durch das Steuergerät ermittelten Bedarfsstromwert ermittelt wird. Das Steuergerät, das, wie beschrieben, bevorzugt allgemein den Betrieb des Bordnetzes überwacht und steuert, kann, beispielsweise durch Beobachtung der zu Verbrauchern fließenden Ströme und/oder eines unmittelbar vor Beginn des Messintervalls der aktuellen Messsequenz aus der wenigstens einen weiteren Energiequelle entnommenen Eingangsstroms, einen aktuell zum Betrieb der Verbraucher benötigten Bedarfsstromwert ermitteln, insbesondere als der genannte Eingangsstrom unmittelbar vor Beginn des Messintervalls. Wird nämlich eine große Menge an Strom benötigt und ist die Reduzierung der Eingangsspannung eher gering, kann es sinnvoll sein, den ersten Schwellwert etwas nach oben anzupassen und umgekehrt.The first threshold can be fixed, which is usually useful if it is already set extremely low, therefore, the input voltage is reduced to a target value that is low enough that it can be assumed that necessary electrical energy with functional onboard battery practical completely removed from this. Nevertheless, as has already been stated, the reduction can be on a scale that, in case of doubt, electrical energy can still be taken from the at least one further energy source. Alternatively, in particular in cases where the reduction of the input voltage is rather low, it may be provided that the first threshold value is determined as a function of a demand current value determined by the control unit and describing a current power requirement of the at least one consumer. The control unit, which, as described, preferably generally monitors and controls the operation of the vehicle electrical system, can, for example, by observing the currents flowing to consumers and / or an input current drawn directly from the at least one further energy source before the start of the measurement interval of the current measurement sequence determine the demand current value currently required for the operation of the consumers, in particular as said input current immediately before the beginning of the Measurement interval. If a large amount of current is needed and the reduction of the input voltage is rather low, it may make sense to adjust the first threshold slightly upwards and vice versa.

Als zweite Messwerte können bevorzugt ein Batteriestrom und/oder eine Batteriespannung gemessen werden. Der Batteriestrom und die Batteriespannung werden in bekannten Kraftfahrzeugen meist auch bereits gemessen, beispielsweise durch ein sogenanntes Batteriedatenmodul (BDM), welches beispielsweise den Ladezustand der Bordnetzbatterie und/oder sonstiger Eigenschaften der Bordnetzbatterie auch unter Berücksichtigung dieser Messwerte bestimmen kann. Es sind mithin keine weiteren Messgeräte in einem solchen Fall erforderlich.As second measured values, a battery current and / or a battery voltage can preferably be measured. The battery current and the battery voltage are usually already measured in known motor vehicles, for example, by a so-called battery data module (BDM), which can for example determine the state of charge of the electrical system battery and / or other properties of the electrical system battery taking into account these measurements. Consequently, no further measuring devices are required in such a case.

Eine zweite konkrete Ausgestaltung eines Auswertungskriteriums sieht vor, dass das Auswertungskriterium überprüft, ob der Batteriestrom einen zweiten Schwellwert überschreitet. Auch bezüglich des Batteriestroms kann also eine Schwellwertbetrachtung durchgeführt werden, die letztlich anzeigt, ob elektrische Energie in größeren Maßen aus der Bordnetzbatterie entnommen wird. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit der Überwachung des Eingangsstroms zweckmäßig, da dann letztlich gesehen werden kann, ob der größte oder idealerweise gesamte Anteil der elektrischen Energie, der von den Verbrauchern benötigt wird, auch tatsächlich der Bordnetzbatterie entnommen wird.A second concrete embodiment of an evaluation criterion provides that the evaluation criterion checks whether the battery current exceeds a second threshold value. With regard to the battery current, too, it is therefore possible to carry out a threshold value analysis which ultimately indicates whether electrical energy is taken from the vehicle power supply battery to a greater extent. This is particularly useful in connection with the monitoring of the input current, since then can ultimately be seen whether the largest or ideally total proportion of the electrical energy required by the consumers, is actually taken from the electrical system battery.

In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der zweite Schwellwert in Abhängigkeit von dem bereits genannten, einen aktuellen Strombedarf des wenigstens einen Verbrauchers beschreibenden, durch das Steuergerät ermittelten Bedarfsstromwert bestimmt wird; denkbar ist es jedoch auch, andere und/oder weitere, einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs beschreibende Parameter zu ermitteln, die letztlich auch die aktuelle Last beschreiben. Auf diese Weise kann der zweite Schwellwert letztlich dem tatsächlich vorliegenden Bedarf angepasst werden, um sicherzustellen, dass auch tatsächlich der größte bzw. idealerweise gesamte Anteil elektrischer Energie, der von den Verbrauchern benötigt wird, aus der Bordnetzbatterie entnommen wird.In this context, it has proved particularly expedient if the second threshold value is determined as a function of the already mentioned demand current value, which describes a current power requirement of the at least one consumer and which is determined by the control unit. However, it is also conceivable to determine other and / or further parameters describing an operating state of the motor vehicle, which ultimately also describe the current load. In this way, the second threshold value can ultimately be adapted to the demand actually present in order to ensure that in fact the largest or, ideally, total amount of electrical energy required by the consumers is taken from the onboard power supply battery.

In weiterer konkreter Ausgestaltung der Erfindung ist auch denkbar, dass ein Auswertungskriterium überprüft, ob die Batteriespannung einen dritten Schwellwert überschreitet. Damit wird letztlich überprüft, ob nach Reduzieren der Eingangsspannung der wenigstens einen weiteren Energiequelle im Bordnetz ein Spannungseinbruch auftritt, der daher rühren könnte, dass die Bordnetzbatterie nicht in der Lage ist, den Betrieb des Bordnetzes, konkret der Verbraucher, alleine zu übernehmen. Insbesondere liegt der dritte Schwellwert im Bereich der Betriebsspannung des Bordnetzes. Mithin wird durch ein solches Auswertungskriterium letztlich überprüft, ob die Betriebsspannung aufrechterhalten wird.In a further concrete embodiment of the invention, it is also conceivable that an evaluation criterion checks whether the battery voltage exceeds a third threshold value. This is ultimately checked whether after reducing the input voltage of at least one other energy source in the electrical system, a voltage dip occurs, which could therefore result that the electrical system battery is not able to take over the operation of the electrical system, specifically the consumer, alone. In particular, the third threshold is in the range of the operating voltage of the electrical system. Consequently, such an evaluation criterion ultimately checks whether the operating voltage is maintained.

In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn für wenigstens einen Verbraucher im Bordnetz ebenso die Spannung gemessen und mit dem dritten Schwellwert verglichen wird. Auf diese Weise wird letztlich überprüft, ob eine aufrechterhaltene hohe Spannung des Bordnetzes auch tatsächlich an den Verbrauchern noch „ankommt”; beispielsweise kann dann, wenn das Steuergerät selbst ein Verbraucher des Bordnetzes ist, das Steuergerät als weiterer Verbraucher verwendet werden; denkbar sind selbstverständlich auch sonstige Verbraucher des Bordnetzes, wobei beispielsweise bei zwei Verbrauchern weitere Kontrollmessungen der Spannung stattfinden können.In this context, it is particularly useful if the voltage is also measured for at least one consumer in the electrical system and compared with the third threshold. In this way, it is finally checked whether a sustained high voltage of the vehicle electrical system actually "arrives" at the consumers; For example, if the control unit itself is a consumer of the electrical system, the control unit can be used as another consumer; Of course, other consumers of the electrical system are conceivable, for example, with two consumers further control measurements of the voltage can take place.

Es sei in diesem Kontext noch angemerkt, dass als Messwerte für den Batteriestrom und die Batteriespannung zweckmäßigerweise gefilterte, insbesondere tiefpassgefilterte, Werte herangezogen werden, um kurzfristige Schwankungen und/oder Messungenauigkeiten auszugleichen, die in Bordnetzen häufig auftreten können. Heutige Batteriedatenmodule, die den Batteriestrom und die Batteriespannung erfassen, weisen meist ohnehin eine geeignete Filtereinrichtung auf, die den Verlauf der Messwerte glättet, bevor Sie einer weiteren Auswertung zugeführt werden, insbesondere also an das Steuergerät übertragen werden.It should also be noted in this context that the measured values for the battery current and the battery voltage are expediently filtered values, in particular low-pass filtered values, used to compensate for short-term fluctuations and / or measurement inaccuracies that can often occur in on-board networks. Today's battery data modules, which detect the battery current and the battery voltage, usually already have a suitable filter device which smooths the course of the measured values before they are passed on to a further evaluation, in particular thus transmitted to the control unit.

Allgemein ist es zweckmäßig, wenn bei einem einen ersten und/oder zweiten Messwert gegen einen Schwellwert vergleichenden Auswertungskriterium die Einhaltung des Schwellwerts über das gesamte Messintervall überwacht wird. Denn letztlich geht es bei der Überprüfung darum, festzustellen, ob die Bordnetzbatterie in der Lage ist, das Bordnetz für die vorbestimmte Zeitspanne alleine zu versorgen, so dass mithin über das gesamte Messintervall sichergestellt sein sollte, dass die notwendige elektrische Energie seitens der Bordnetzbatterie zur Verfügung gestellt wird. Dabei können Auswertungskriterien selbstverständlich derart ausgestaltet werden, dass kurzzeitige Unterschreitungen und dergleichen vorübergehende Abweichungen noch nicht zwangsläufig zu einem Fehlschlagen des Auswertungskriteriums führen, um üblichen Schwankungen bei der Messgenauigkeit und/oder dem Betrieb des Bordnetzes keine einen Fehler anzeigende Bedeutung hinsichtlich der Bordnetzbatterie zuzuordnen.In general, it is expedient for compliance with the threshold value over the entire measuring interval to be monitored in the case of a evaluation criterion which compares a threshold value with a first and / or second measured value. Because ultimately it is the review is to determine whether the electrical system battery is able to supply the electrical system for the predetermined period of time alone, so that should therefore be ensured over the entire measurement interval, that the necessary electrical energy from the electrical system battery available is provided. In this case, evaluation criteria can of course be designed such that short-term underruns and the like temporary deviations do not necessarily lead to a failure of the evaluation criterion to assign usual fluctuations in the measurement accuracy and / or operation of the electrical system no indicating an error meaning in terms of the on-board battery.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass wenigstens ein den Verlauf eines ersten und/oder zweiten Messwerts über das Messintervall auswertendes Auswertungskriterium verwendet wird, insbesondere ein einen Leistungseinbruch an der Bordnetzbatterie detektierendes Auswertungskriterium. Auch der Verlauf von Messwerten, beispielsweise der Batteriespannung als zweiter Messwert an der Bordnetzbatterie, hat sich als geeignete Grundlage für Auswertungskriterien erwiesen, nachdem im genannten Beispiel ein vor Ablauf des Messintervalls auftretender, dann anhaltender Spannungseinbruch leicht detektiert werden kann. Umfasst von einer derartigen Auswertung des Verlaufs sind jedoch auch statistische Auswertungen, beispielsweise die Ermittlung von Mittelwerten und Abweichungen von diesem Mittelwert angebenden statistischen Schwankungswerten, beispielsweise der Varianz. Auch derartige im Rahmen einer Auswertung ermittelten Statistikwerte können gegen weitere Schwellwerte geprüft werden, um Auswertungskriterien zu schaffen.Of course, it is also conceivable that at least one evaluation criterion evaluating the course of a first and / or second measured value over the measuring interval is used, in particular, an evaluation criterion detecting a power dip at the onboard power supply battery. The course of measured values, for example the battery voltage as a second measured value on the vehicle electrical system battery, has proven to be a suitable basis for evaluation criteria, after a voltage drop which occurs before the expiry of the measuring interval and then sustained voltage drop can easily be detected in the example mentioned. However, such an analysis of the course also includes statistical evaluations, for example the determination of mean values and deviations from statistical mean values, for example the variance, which indicate this mean value. Such statistics values determined in the context of an evaluation can also be checked against further threshold values in order to create evaluation criteria.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt ist, in der wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei, Auswertungskriterien betrachtet werden, die bevorzugt jeweils andere Messwerte auswerten. Dann plausibilisieren sich die Messwerte/Auswertungskriterien gegenseitig und die Verlässlichkeit der Überprüfung wird erhöht.It should again be pointed out that an embodiment of the method according to the invention is particularly preferred, in which at least two, preferably at least three, evaluation criteria are considered, which preferably evaluate each other measured values. Then the measured values / evaluation criteria mutually plausibility and the reliability of the check is increased.

In einer konkreten Ausgestaltung kann das Messintervall beispielsweise eine Länge im Bereich von 1 bis 3 Minuten aufweisen, beispielsweise von 2 Minuten. Dabei können beispielsweise gesetzliche und/oder von Studien empfohlene Werte der vorbestimmten Zeitspanne eingesetzt werden, möglich ist es jedoch auch, höhere Werte zu wählen, beispielsweise, um eine demgegenüber noch verbesserte Betriebssicherheit zu gewährleisten.In a specific embodiment, the measurement interval may, for example, have a length in the range of 1 to 3 minutes, for example of 2 minutes. For example, legal and / or study-recommended values of the predetermined period of time may be used, but it is also possible to choose higher values, for example, in order to ensure an even improved operational safety.

Es kann vorgesehen sein, dass bei einer fehlgeschlagenen Überprüfung ein Hinweissignal an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird. Beispielsweise kann ein Fahrer also dann, wenn festgestellt wurde, dass die Bordnetzbatterie nicht in der Lage ist, bei Ausfall der weiteren Energiequellen das Bordnetz hinreichend lange weiterzuversorgen, durch eine Warnleuchte darauf hingewiesen werden, dass eine Werkstatt aufzusuchen ist, da ein Fehler im Bordnetz, insbesondere seitens der Batterie, vorliegt. Selbstverständlich sind auch andere Arten von Ausgaben möglich, insbesondere sonstige optische und/oder akustische Hinweise, beispielsweise Texte in einem Display des Kraftfahrzeugs.It can be provided that, in the event of an unsuccessful check, a warning signal is output to the driver of the motor vehicle. For example, a driver can then, if it has been determined that the electrical system battery is not able to continue to supply the electrical system sufficiently long in the event of failure of the other energy sources, be warned by a warning light that a workshop is to visit, since a fault in the electrical system, especially on the part of the battery. Of course, other types of expenditure are possible, in particular other visual and / or audible cues, such as texts in a display of the motor vehicle.

Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz, wobei dem Bordnetz durch eine Bordnetzbatterie und wenigstens eine weitere Energiequelle Energie zuführbar ist, durch das Bordnetz wenigstens ein elektrischer Verbraucher versorgt wird und der Betrieb des Bordnetzes durch wenigstens ein Energiemanagement-Steuergerät gesteuert wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin auch die bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Bei den weiteren Energiequellen kann es sich im Fall eines Hybrid-Kraftfahrzeugs beispielsweise um einen Gleichspannungswandler handeln; bei einem herkömmlichen Kraftfahrzeug beispielsweise um einen Klauenpolgenerator. Entsprechende Messeinrichtungen für die ersten und zweiten Messwerte sind ebenfalls vorzusehen, wobei bevorzugt ohnehin vorhandene Messeinrichtungen genutzt werden.In addition to the method, the invention also relates to a motor vehicle with a vehicle electrical system, the vehicle electrical system by at least one additional energy source can be supplied by the electrical system, at least one electrical load is supplied by the electrical system and the operation of the electrical system is controlled by at least one energy management control unit , Which is characterized in that the control device is designed for carrying out the method according to the invention. All statements relating to the method according to the invention can be analogously transferred to the motor vehicle according to the invention, with which therefore also the already mentioned advantages can be obtained. In the case of a hybrid motor vehicle, the further energy sources may be, for example, a DC-DC converter; in a conventional motor vehicle, for example, a claw pole generator. Corresponding measuring devices for the first and second measured values are likewise to be provided, preference being given to using already existing measuring devices.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden dargestellten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:Further advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiments illustrated below and from the drawing. Showing:

1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, 1 a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention,

2 das Bordnetz des Kraftfahrzeugs, 2 the electrical system of the motor vehicle,

3 einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 3 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention, and

4 mögliche Verläufe einer Batteriespannung. 4 possible courses of a battery voltage.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1, das hier als ein Hybrid-Kraftfahrzeug mit zwei Bordnetzen 2a, 2b ausgebildet ist. Das Bordnetz 2a ist ein übliches Niedrigspannungs-Bordnetz, das hier eine Nennspannung von 12 V aufweist und dem eine Bordnetzbatterie 3a zugeordnet ist. Als Verbraucher ist hier beispielhaft ein Steuergerät 4 gezeigt, welches im Übrigen auch als Energiemanagement-Steuergerät im Betrieb der Bordnetze 2a, 2b sowie bestimmter Komponenten dieser Bordnetze 2a, 2b steuert, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird. Weitere Verbraucher 5 sind nur schematisch dargestellt. 1 shows a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention 1 , which is here as a hybrid motor vehicle with two electrical systems 2a . 2 B is trained. The electrical system 2a is a common low-voltage electrical system, which has a nominal voltage of 12 V and an on-board battery 3a assigned. As a consumer here is an example of a control unit 4 which, incidentally, also serves as an energy management control unit in the operation of the vehicle electrical system 2a . 2 B as well as certain components of this vehicle electrical system 2a . 2 B controls, which will be discussed in more detail below. Other consumers 5 are shown only schematically.

Über einen Gleichspannungswandler 6 ist das Bordnetz 2a mit dem Hochspannungs-Bordnetz 2b, dessen Nennspannung und Betriebsspannung höher liegen als die des Bordnetzes 2a, verbunden, welches von einer entsprechenden Bordnetzbatterie 3B versorgt werden kann. An das Bordnetz 2b ist auch ein Elektromotor 7 angeschlossen, der auch als Generator wirken kann. Weitere Hochspannungs-Verbraucher 8 sind lediglich angedeutet.About a DC-DC converter 6 is the electrical system 2a with the high-voltage electrical system 2 B , whose rated voltage and operating voltage are higher than those of the electrical system 2a , connected, which of a corresponding electrical system battery 3B can be supplied. To the electrical system 2 B is also an electric motor 7 connected, which can also act as a generator. Other high voltage consumers 8th are merely indicated.

Der Gleichspannungswandler 6 sowie der Elektromotor 7 im Generatorbetrieb wirken als weitere Energiequellen für die Bordnetze 2a, 2b neben den Bordnetzbatterien 3a, 3b. Um beispielsweise ein sicheres Abstellen des Kraftfahrzeugs 1 bei einem Ausfall dieser weiteren Energiequellen zu ermöglichen, muss insbesondere das Bordnetz 2a, bevorzugt auch das Bordnetz 2b, gänzlich allein mittels der entsprechenden Bordnetzbatterien 3a, 3b für eine vorbestimmte Zeitspanne versorgbar sein. Dies gilt insbesondere, wenn die Verbraucher 5, 8 sicherheitsrelevante Verbraucher umfassen, beispielsweise Bremsunterstützungssysteme. Um auf möglichst verlässliche Art zu überprüfen, ob eine Versorgung lediglich aus der Bordnetzbatterie 3a, 3b für die vorbestimmte Zeitspanne, beispielsweise 2 Minuten, möglich ist, ist das Steuergerät 4 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, das bedeutet, es kann den Fehlerfall durch Ansteuerung der weiteren Energiequellen zur Reduzierung ihrer Eingangsspannung in das Bordnetz 2a, 2b ansteuern und dann durch Messungen überprüfen, ob nun die entsprechende Bordnetzbatterie 3a, 3b für ein Messintervall, das insbesondere der vorbestimmten Zeitspanne entspricht, die elektrische Energie für das Bordnetz 2a, 2b bereitstellt, da deren zur Verfügung gestellte Spannung ja gleich bleibt.The DC-DC converter 6 as well as the electric motor 7 in generator mode act as further sources of energy for the electrical system 2a . 2 B next to the Board network batteries 3a . 3b , For example, a safe parking the motor vehicle 1 in case of failure of these other energy sources to enable, in particular the electrical system 2a , preferably also the electrical system 2 B , entirely alone by means of the corresponding electrical system batteries 3a . 3b be supplied for a predetermined period of time. This is especially true when consumers 5 . 8th Safety relevant consumers include, for example, brake assist systems. To check in the most reliable way possible, whether a supply only from the electrical system battery 3a . 3b for the predetermined period of time, for example 2 minutes, is possible, is the control unit 4 designed to carry out the method according to the invention, that is, it can be the case of error by controlling the other energy sources to reduce their input voltage in the electrical system 2a . 2 B control and then check by measurements, whether now the appropriate electrical system battery 3a . 3b for a measuring interval, which corresponds in particular to the predetermined period of time, the electrical energy for the electrical system 2a . 2 B provides, since their provided voltage remains the same.

Das Steuergerät 4 erfüllt dabei wenigstens einen Sicherheitsstandard, insbesondere einen RSCL-Sicherheitsstandard, so dass auch die hier beschriebenen Überprüfungsfunktion den Sicherheitsstandard erfüllend realisiert werden kann.The control unit 4 fulfills at least one security standard, in particular an RSCL security standard, so that the verification function described here can also be implemented fulfilling the security standard.

2 zeigt das Bordnetz 2a, an dem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens genauer erläutert werden soll, detaillierter. Zusätzlich ist in 2a auch ein Riemenstartergenerator 9 gezeigt. 2 shows the electrical system 2a in which an embodiment of the method according to the invention is to be explained in more detail, in more detail. Additionally is in 2a also a belt starter generator 9 shown.

Der Batterie 3a sind ersichtlich eine Spannungsmesseinrichtung 10 und eine Strommesseinrichtung 11 zugeordnet, über die als zweite Messwerte die Batteriespannung und der Batteriestrom erfasst werden können. Die Messeinrichtungen 10, 11 sind Teil eines hier der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellten Batteriedatenmoduls (BDM), welches die zweiten Messwerte mittels einer errechneten Filtereinrichtung bzw. Filtereinheit zur Glättung des Verlaufs filtert und über einen LIN-Bus an das Steuergerät 4 übermittelt.The battery 3a are visible a voltage measuring device 10 and a current measuring device 11 which can be used to record the battery voltage and the battery current as second measured values. The measuring equipment 10 . 11 are part of a battery data module (BDM), not shown here for clarity, which filters the second measured values by means of a calculated filter device or filter unit for smoothing the profile and via a LIN bus to the control unit 4 transmitted.

Dem Steuergerät 4 ist ersichtlich ebenso eine Spannungsmesseinrichtung 12 zugeordnet, die das Vorliegen der Betriebsspannung im Bordnetz 2a überwachen kann.The control unit 4 is also apparent as a voltage measuring device 12 associated with the presence of the operating voltage in the electrical system 2a can monitor.

Der Gleichspannungswandler 6 ist mit einer insbesondere in diesen integrierten Strommesseinrichtung 13 versehen, nachdem als zweiter Messwert im Folgenden auch der Eingangsstrom in das Bordnetz 2a, der von dem Gleichspannungswandler 6 geliefert wird, genutzt wird; in anderen Ausgestaltungen kann aus aktuellen Betriebsparametern des Bordnetzes 2a der Eingangsstrom des Gleichspannungswandlers 6 auch anderweitig ermittelt werden. Der Gleichspannungswandler 6 übermittelt den zweiten Messwert der Strommesseinrichtung 13 über einen CAN-Bus an das Steuergerät 4.The DC-DC converter 6 is with a particular in this integrated current measuring device 13 provided after the second measured value in the following also the input current in the electrical system 2a that of the DC-DC converter 6 is being used; in other embodiments can from current operating parameters of the electrical system 2a the input current of the DC-DC converter 6 be determined otherwise. The DC-DC converter 6 transmits the second measured value of the current measuring device 13 via a CAN bus to the control unit 4 ,

3 zeigt nun einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses beginnt in einem Schritt S1, wenn eine Startbedingung für eine Messsequenz erfüllt ist. Dabei kann die Messsequenz zum Überprüfen der Möglichkeit eines Betriebs nur mit der Bordnetzbatterie 3a bei Ausfall der wenigstens einen weiteren Energiequelle, hier des Gleichspannungswandlers 6, für die vorbestimmte Zeitspanne zyklisch in festen Zeitabständen, beispielsweise nach jeder Betriebsstunde, oder anderweitig regelmäßig durchgeführt werden, insbesondere bei Eintritt eines Überprüfungskriteriums, denkbar ist es jedoch auch, dass ein Auslösekriterium durch das Steuergerät 4 überwacht wird, beispielsweise, ob ein verdächtig niedriger Ladezustand der Bordnetzbatterie 2a vorliegt. 3 now shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention. This begins in a step S1 when a start condition for a measurement sequence is met. The measuring sequence for checking the possibility of operation only with the electrical system battery 3a in case of failure of at least one other energy source, here the DC-DC converter 6 , for the predetermined period of time cyclically at fixed time intervals, for example, after each hour of operation, or otherwise regularly carried out, in particular on the occurrence of a review criterion, but it is also conceivable that a triggering criterion by the control unit 4 is monitored, for example, whether a suspiciously low state of charge of the electrical system battery 2a is present.

In einem Schritt S2 steuert das Steuergerät 4 die weiteren Energiequellen, hier den Gleichspannungswandler 6, zur Reduzierung der Eingangsspannung in das Bordnetz 2a für das Messintervall, das hier der vorbestimmten Zeitspanne entspricht, an. Dies geschieht vorliegend so, dass die Eingangsspannung des Gleichspannungswandlers 6 auf einen Zielwert reduziert wird, der einen Notbetrieb des Bordnetzes 2a bei ausgefallener Bordnetzbatterie 3a aus dem Gleichspannungswandler 6 dennoch erlaubt. Dies ist besonders zweckmäßig, da vorliegend die Überprüfung gezielt während der Fahrt, also bei bewegtem Kraftfahrzeug 1, durchgeführt wird.In a step S2, the control unit controls 4 the other energy sources, here the DC-DC converter 6 , to reduce the input voltage in the electrical system 2a for the measuring interval, which here corresponds to the predetermined period of time to. In the present case, this happens so that the input voltage of the DC-DC converter 6 is reduced to a target value, the emergency operation of the electrical system 2a with failed on-board battery 3a from the DC-DC converter 6 nevertheless allowed. This is particularly useful, as in the present case the review targeted while driving, ie moving motor vehicle 1 , is carried out.

Für das Messintervall S3 werden nun die bereits genannten ersten und zweiten Messwerte gesammelt, konkret die Batteriespannung (gemeinsam mit der Spannung am Steuergerät 4), der Batteriestrom und der Eingangsstrom des Gleichspannungswandlers 6 in das Bordnetz 2a.For the measuring interval S3, the already mentioned first and second measured values are collected, specifically the battery voltage (together with the voltage at the control unit 4 ), the battery current and the input current of the DC-DC converter 6 in the electrical system 2a ,

In einem Schritt S4 werden diese Messwerte nun gegen Auswertungskriterien 14, 15 und 16 geprüft, d. h., es wird festgestellt, ob die Messwerte die Auswertungskriterien 14, 15 und 16 erfüllen. Die Auswertungskriterien 14, 15 und 16 beziehen sich dabei jeweils auf das Nachprüfen der Tatsache, ob der elektrische Energiebedarf des Bordnetzes 2a für das Messintervall aus der Bordnetzbatterie 3a befriedigt wurde.In a step S4, these measured values are now against evaluation criteria 14 . 15 and 16 checked, ie, it is determined whether the measured values are the evaluation criteria 14 . 15 and 16 fulfill. The evaluation criteria 14 . 15 and 16 In each case refer to the review of the fact whether the electrical energy demand of the electrical system 2a for the measuring interval from the onboard power supply battery 3a was satisfied.

Im Rahmen des ersten Auswertekriteriums 14 wird dabei überprüft, ob der Eingangsstrom des Gleichspannungswandlers 6 für das gesamte Messintervall einen ersten Schwellwert unterschreitet, der vorliegend festgelegt ist. Eine Energieentnahme aus der weiteren Energiequelle soll möglichst nicht stattfinden, das bedeutet, das bei weiterem Betrieb der Verbraucher 5 (und des Steuergeräts 4) die Energie aus der Bordnetzbatterie 3a stammen muss.In the context of the first evaluation criterion 14 is checked whether the input current of the DC-DC converter 6 for the entire measuring interval falls below a first threshold, which is set here. An energy withdrawal The further source of energy should not take place as possible, that means, the further operation of the consumer 5 (and the controller 4 ) the energy from the electrical system battery 3a must come.

Entsprechend überprüft das Auswertungskriterium 15, ob der Batteriestrom einen zweiten Schwellwert während des Messintervalls überschreitet. Dies zeigt, dass die Bordnetzbatterie 3a tatsächlich Energie in das Bordnetz 2a liefert. Der zweite Schwellwert wird dabei in Abhängigkeit eines aktuellen Bedarfsstromwerts, der im Steuergerät 4, welches das Energiemanagement insgesamt beschreibt, ermittelt werden kann, derart gewählt, dass der zweite Schwellwert anzeigt, dass tatsächlich die benötigte elektrische Energie (bis auf kleinste Abweichungen) aus der Bordnetzbatterie 3a entnommen wird.The evaluation criterion accordingly checks 15 whether the battery current exceeds a second threshold during the measurement interval. This shows that the electrical system battery 3a actually energy in the electrical system 2a supplies. The second threshold value is dependent on a current demand current value in the control unit 4 , which describes the overall energy management, can be determined, selected such that the second threshold indicates that in fact the required electrical energy (except for the smallest deviations) from the electrical system battery 3a is removed.

Dabei können bei den Auswertungskriterien 14, 15 kurzzeitige Unterschreitungen erlaubt werden; es ist auch denkbar, die Auswertungskriterien 14, 15 anhand einer Mittelwertbildung über die entsprechenden ersten/zweiten Messwerte zum Eingangsstrom/Batteriestrom auszuwerten.It can in the evaluation criteria 14 . 15 short-term underruns are allowed; It is also conceivable, the evaluation criteria 14 . 15 Evaluate the input current / battery current by averaging over the corresponding first / second readings.

Das dritte Auswertungskriterium 16 analysiert den Verlauf der Spannung im Bordnetz 2a. Auf diese Weise werden beispielsweise auftretende Einbrüche festgestellt, wobei hier zur Auswertung auch die Messwerte der Spannungsmesseinrichtung 12 herangezogen werden. 4 zeigt beispielhafte Verläufe 17, 18 der Bordnetzspannung U_B gegen die Zeit t im Messintervall 19. U₀ bezeichnet dabei die Betriebsspannung, bei der das Bordnetz 2a mithin grundsätzlich betrieben wird, U_Z bezeichnet den Zielwert, auf den die Eingangsspannung reduziert wird.The third evaluation criterion 16 analyzes the course of the voltage in the electrical system 2a , In this way, for example, occurring burglaries are detected, in which case the measured values of the voltage measuring device are also used here for evaluation 12 be used. 4 shows exemplary courses 17 . 18 the vehicle electrical system voltage U _B against the time t in the measurement interval 19 , U ₀ denotes the operating voltage at which the electrical system 2a Consequently, U _Z is the target value to which the input voltage is reduced.

Der Verlauf 17 repräsentiert den Fall, dass die Bordnetzbatterie 3a vollständig in der Lage ist, das Bordnetz 2a während der Zeitspanne 19 zu versorgen. Ersichtlich bewegt sich die Bordnetzspannung immer im Bereich der Betriebsspannung.The history 17 represents the case that the electrical system battery 3a is fully capable of the electrical system 2a during the time span 19 to supply. As can be seen, the vehicle electrical system voltage always moves in the range of the operating voltage.

Einen Fall, in dem die Bordnetzbatterie 3a nicht in der Lage ist, das Bordnetz 2a während der gesamten Zeitspanne 19 zu versorgen, zeigt der Verlauf 18. Nach einer bestimmten Zeit bricht die Bordnetzspannung ein, mithin die Batteriespannung und die durch die Messeinrichtung 12 aufgenommene Spannung. Die Bordnetzspannung stabilisiert sich dann bei dem Zielwert für die Eingangsspannung, so dass im Übrigen auch im ersten Auswertungskriterium 14 festgestellt wird, dass nach dem Einbruch der Gleichspannungswandler 6 Energie in das Bordnetz 2a liefert, während das zweite Auswertungskriterium 15 anzeigt, dass ab dem Zeitpunkt des Einbruchs auch der Batteriestrom zurückgeht.A case in which the electrical system battery 3a unable to connect to the electrical system 2a throughout the period 19 to supply, shows the course 18 , After a certain time breaks the vehicle electrical system voltage, thus the battery voltage and by the measuring device 12 recorded voltage. The vehicle electrical system voltage then stabilizes at the target value for the input voltage, so that, incidentally, also in the first evaluation criterion 14 it is found that after the collapse of the DC-DC converter 6 Energy in the electrical system 2a while the second evaluation criterion 15 indicates that battery power is also decreasing from the time of the break-in.

Die verschiedenen Auswertungskriterien und mithin auch die Messwerte plausibilisieren sich mithin gegenseitig, so dass eine besonders verlässliche Erkennung eines vorliegenden Fehlerzustandes möglich ist.The various evaluation criteria and therefore also the measured values thus mutually plausibility, so that a particularly reliable detection of a present error condition is possible.

Das Ergebnis der Auswertungskriterien 14, 15 und 16 wird in einem Schritt S5 (vgl. wiederum 3) zusammengefasst. Dabei kann eine Unfähigkeit der Bordnetzbatterie 3a, das Bordnetz 2a für die vorbestimmte Zeitspanne zu versorgen, beispielsweise bei Fehlschlagen aller Auswertungskriterien 14, 15 und 16 festgestellt werden, jedoch gegebenenfalls auch schon bei Fehlschlagen von zwei von drei der Auswertungskriterien 14, 15 und 16.The result of the evaluation criteria 14 . 15 and 16 is in a step S5 (see again 3 ) summarized. This may be an inability of the electrical system battery 3a , the electrical system 2a to supply for the predetermined period of time, for example, in case of failure of all evaluation criteria 14 . 15 and 16 be detected, but possibly even in case of failure of two out of three of the evaluation criteria 14 . 15 and 16 ,

In einem Schritt S6 wird dann überprüft, ob die Überprüfung erfolgreich war. Ist dies der Fall, ist also die Bordnetzbatterie 3a wie gewünscht funktionsfähig, werden keine weiteren Maßnahmen ergriffen, wobei bei erneuten Eintritt der Startbedingung im Schritt S1 eine erneute Messsequenz durchgeführt wird. Ist jedoch die Überprüfung fehlgeschlagen, wird in einem Schritt S7, beispielsweise über eine geeignete Anzeigevorrichtung des Kraftfahrzeugs 1, ein Hinweissignal an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ausgegeben, dass ein Fehler bezüglich der Bordnetzbatterie 2a vorliegt.In a step S6 it is then checked whether the check was successful. If this is the case, so is the electrical system battery 3a functioning as desired, no further measures are taken, wherein when re-entering the start condition in step S1, a new measurement sequence is performed. However, if the check failed, in a step S7, for example via a suitable display device of the motor vehicle 1 , an indication signal to the driver of the motor vehicle 1 that issued an error regarding the on-board battery 2a is present.

Das Verfahren lässt sich entsprechend auch für das Hochspannungs-Bordnetz 2b durchführen.The procedure can be correspondingly also for the high-voltage electrical system 2 B carry out.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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ISO 26262 [0010]

Claims

Method for operating a vehicle electrical system ( 2a . 2 B ) of a motor vehicle ( 1 ), whereby the on-board network ( 2a . 2 B ) by a vehicle electrical system battery ( 3a . 3b ) and at least one further energy source can be supplied with energy, by the vehicle electrical system ( 2a . 2 B ) at least one electrical consumer ( 5 . 8th ) and the operation of the vehicle electrical system ( 2a . 2 B ) by at least one energy management control unit ( 4 ) is controlled, characterized in that for checking the possibility of operation only with the electrical system battery ( 3a . 3b ) in case of failure of the at least one further energy source for a predetermined period of time in a measuring sequence - by the control unit ( 4 ) for a measuring interval ( 19 ), which in particular has at least the length of the predetermined period of time, the input voltage in the electrical system ( 2a . 2 B ), which is provided by each of the at least one other energy source, under the operating voltage of the electrical system ( 2a . 2 B ), - in the measuring interval ( 19 ) at least one in the electrical system ( 2a . 2 B ) fed energy of the at least one further energy source descriptive first measured value, in particular an input current, and / or at least one in the electrical system ( 2a . 2 B ) fed energy of the electrical system battery ( 3a . 3b ) second measured value, and - the first and / or the second measured values against at least one sufficient energy output by the on-board power supply battery ( 3a . 3b ) descriptive evaluation criterion ( 14 . 15 . 16 ) being checked.

A method according to claim 1, characterized in that the measuring sequence regularly, in particular at least once per trip with the motor vehicle ( 1 ) or at fixed time intervals or upon the occurrence of a checking criterion which in particular indicates an operating state change, and / or the measuring sequence is executed by the control device ( 4 ) monitored triggering criterion, which in particular a low state of charge and / or an aging state of the electrical system battery ( 3a . 3b ) is triggered.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of a moving motor vehicle ( 1 ) carried out verification the input voltage of the at least one further energy source is reduced to a value, the emergency operation of the electrical system ( 2a . 2 B ) with failed on-board battery ( 3a . 3b ) from the at least one further energy source allowed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in particular in addition to at least one evaluating criterion evaluating the second measured value ( 15 . 16 ) evaluation criterion ( 14 ) checks whether the first measured value, in particular the input current, falls below a first threshold value.

Method according to Claim 4, characterized in that the first threshold value depends on a current power requirement of the at least one consumer ( 5 . 8th ) by the control unit ( 4 ) determined demand current value or fixed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a battery current and / or a battery voltage are measured as second measured values.

Method according to Claim 6, characterized in that an evaluation criterion ( 15 ) checks whether the battery current exceeds a second threshold.

A method according to claim 7, characterized in that the second threshold value in dependence on a current power requirement of the at least one consumer ( 5 . 8th ) by the control unit ( 4 ) determined demand current value and / or an operating condition of the motor vehicle ( 1 ) descriptive parameter is determined.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that an evaluation criterion checks whether the battery voltage exceeds a third threshold.

Method according to claim 9, characterized in that for at least one consumer ( 5 . 8th ) in the electrical system ( 2a . 2 B ) as well as the voltage is measured and compared with the third threshold.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a first and / or second measured value against a threshold value comparative evaluation criterion ( 14 . 15 ) compliance with the threshold value over the entire measuring interval ( 19 ) is monitored.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the course ( 17 . 18 ) of a first and / or second measured value over the measuring interval ( 19 ) evaluating evaluation criterion ( 16 ) is used, in particular a power cut on the on-board battery ( 3a . 3b ) detecting evaluation criterion ( 16 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring interval ( 19 ) is one to three minutes long.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the event of an unsuccessful check, a warning signal to the driver of the motor vehicle ( 1 ) is output.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a further energy source, a generator and / or a DC-DC converter ( 6 ) be used.

Motor vehicle ( 1 ) with a vehicle electrical system ( 2a . 2 B ), whereby the on-board network ( 2a . 2 B ) by a vehicle electrical system battery ( 3a . 3b ) and at least one further energy source can be supplied with energy, by the vehicle electrical system ( 2a . 2 B ) at least one electrical consumer ( 5 . 8th ) and the operation of the vehicle electrical system ( 2a . 2 B ) by at least one energy management control unit ( 4 ), characterized in that the control unit ( 4 ) is designed for carrying out a method according to one of the preceding claims.