DE102014211739A1

DE102014211739A1 - Erkennung eines Kurzschlusses, insbesondere eines schleichenden Kurzschlusses, im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014211739A1
Application number: DE102014211739.9A
Authority: DE
Inventors: Jan Falkenstein; Thomas Gauter; Holger Völkel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2015-12-24
Also published as: WO2015192978A1

Abstract

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Erkennung eines Kurzschlusses, insbesondere eines schleichenden Kurzschlusses, im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zwei- oder vierrädrigen Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bestimmung einer ersten elektrischen Stromstärke in mindestens einem ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes. Beaufschlagung mindestens des ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit einer ersten Spannungsänderung, insbesondere mit einer abrupten Spannungsänderung bzw. mit einem ersten Spannungssprung. Bestimmung einer zweiten ggü. der ersten elektrischen Stromstärke aufgrund der ersten Spannungsänderung erhöhten elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt im Zusammenhang mit der Beaufschlagung des ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit der ersten Spannungsänderung. Vergleich der Erhöhung der elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert und Abschalten zumindest des elektrischen Stroms mit der ersten elektrischen Stromstärke mindestens im ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes, wenn der zweite vorbestimmte Schwellenwert überschritten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Kurzschlusses im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug.
Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die Erkennung von schleichenden Kurzschlüssen im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs.
Zur Erkennung eines Kurzschlusses, insbesondere eines schleichenden Kurzschlusses im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs werden die folgenden erfindungsgemäßen Schritte vorgeschlagen:

– Bestimmung einer ersten elektrischen Stromstärke in mindestens einem ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes;
– Beaufschlagung mindestens des ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit einer ersten Spannungsänderung, insbesondere mit einer abrupten Spannungsänderung bzw. mit einem ersten Spannungssprung;
– Bestimmung einer zweiten ggü. der ersten elektrischen Stromstärke aufgrund der ersten Spannungsänderung erhöhten zweiten elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt im Zusammenhang mit der Beaufschlagung des ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit der ersten Spannungsänderung;
– Vergleich der erhöhten zweiten elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert; und
– Abschalten zumindest des elektrischen Stroms mit der ersten elektrischen Stromstärke mindestens im ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes, wenn der zweite vorbestimmte Schwellenwert von der erhöhten zweiten elektrischen Stromstärke überschritten wird.

Schleichende Kurzschlüsse sind ggü. abrupten Kurzschlüssen dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom im insbesondere gegen Fahrzeugmasse kurzgeschlossenen Leiter nicht abrupt auf einen Kurzschlussstrom ansteigt. Vielmehr verstreicht bei einem schleichenden Kurzschluss ein erstes Zeitintervall während dem ein Betriebsstrom im betreffenden Leiter über eine maximale Betriebsstromgröße hinaus ansteigt und im weiteren Zeitverlauf eine Stromstärke erreicht, die einem Kurzschlussstrom entspricht.
Bei der Bestimmung der ersten elektrischen Stromstärke in mindestens dem ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes wird insbesondere die aktuelle, erste elektrische Stromstärke in dem mindestens ersten auf einen Kurzschluss zu überwachenden Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes gemessen bzw. bestimmt.
Erfindungsgemäß erfolgt ein Vergleich der erhöhten elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert. Bei dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert handelt es sich bevorzugt um einen Wert für einen elektrischen Strom, der über dem maximalen Betriebsstrom in dem überwachten Leitungsabschnitt des Kraftfahrzeugs und unter einem Kurzschlussstrom liegt.
Zudem ist erfindungsgemäß bevorzugt ein Abschalten zumindest des elektrischen Stroms mit der ersten elektrischen Stromstärke, d.h. insbesondere des Betriebsstroms in dem Leiterabschnitt, mindestens im ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes vorgesehen, wenn der zweite vorbestimmte Schwellenwert überschritten wird.
Bei der Beaufschlagung mindestens des ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit einer ersten Spannungsänderung tritt bei einer Schwachstelle der Isolierung des Leitungsabschnitts, insbesondere gegen die Fahrzeugmasse, ein Stromfluss über die Schwachstelle hinweg, insbesondere zur Fahrzeugmasse hin, statt. Eine bevorzugt abrupte Spannungsänderung bzw. ein bevorzugt abrupter Spannungssprung ruft einen zeitlich schnell steigenden, ggf. zusätzlichen elektrischen Strom im ersten Leitungsabschnitt hervor, der besonders zuverlässig erkannt werden kann. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Erkennung solcher Schwachstellen bzw. von schleichenden Kurzschlüssen, bevor sie größere Schäden, wie Fahrzeugbrände, anrichten können. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen mit einem Batterieantrieb und damit in der Regel hohen elektrischen Speicherkapazitäten von besonderem Vorteil.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste elektrische Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes durch einen elektrischen Strom während des Betriebs des Kraftfahrzeugs hervorgerufen wird. Hierbei wird bevorzugt der Betriebsstrom beim aktuellen Betrieb des Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Höhe des Betriebsstroms liegt im Bereich üblicher Ströme in diesem Leitungsabschnitt während eines üblichen Betriebs des betreffenden Kraftfahrzeugs. Die üblichen Ströme liegen deutlich unter elektrischen Strömen, die bei einem (vollen) Kurzschluss, insbesondere gegen Masse, fließen. Der betreffende Leitungsabschnitt des Kraftfahrzeugs ist erfindungsgemäß bevorzugt zudem gegen einen solchen Kurzschluss in üblicher Weise abgesichert.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Beaufschlagung des mindestens ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit der ersten Spannungsänderung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs vorgenommen wird. Hierdurch ist eine Überwachung auf Kurzschlüsse insbesondere während des laufenden Betriebs des Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, und damit ein aktueller Schutz der Insassen des Fahrzeugs während der Fahrt ermöglicht; die Beaufschlagung durch Spannungssprünge erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bevorzugt entsprechend permanent oder in vorbestimmten zeitlichen Intervallen.
Alternativ oder ergänzend ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass die Beaufschlagung des mindestens ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit der ersten Spannungsänderung während des Stromflusses des elektrischen Stroms mit der ersten Stromstärke mindestens durch den ersten Leitungsabschnitt vorgenommen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem elektrischen Strom mit der ersten Stromstärke um einen eigens für die Überwachung zugeführten Stromfluss handeln, der nicht dem Betriebsstrom auf dem Leiterabschnitt entspricht. Erforderlichenfalls kann der betreffende Leiterabschnitt hierfür und für die nachfolgende Beaufschlagung mit einem Spannungssprung vom Leiternetz des Fahrzeugs getrennt werden.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Vergleich der erhöhten elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt mit einem ersten vorbestimmten Schwellenwert, der unter dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, vorgesehen. Wird der erste vorbestimmte Schwellenwert überschritten, wird der Fahrer insbesondere optisch und/oder akustisch mit einem entsprechenden Hinweis gewarnt und bevorzugt eine Handlungsanweisung an den Fahrer ausgegeben.
Weiter schlägt die Erfindung eine vorteilhafte Vorrichtung zur Erkennung eines Kurzschlusses, insbesondere eines schleichenden Kurzschlusses, im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zwei- oder vierrädrigen Kraftfahrzeugs, vor, die ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche ausführt.
Zudem wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erkennung eines Kurzschlusses, insbesondere eines schleichenden Kurzschlusses, im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zwei- oder vierrädrigen Kraftfahrzeugs, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu versehen, die ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt.
Schließlich hat die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Steuerung mindestens eines Prozessors zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand.

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Kurzschlusses, insbesondere eines schleichenden Kurzschlusses, im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zwei- oder vierrädrigen Kraftfahrzeugs, mit den folgenden Schritten: – Bestimmung einer ersten elektrischen Stromstärke in mindestens einem ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes; – Beaufschlagung mindestens des ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit einer ersten Spannungsänderung, insbesondere mit einer abrupten Spannungsänderung bzw. mit einem ersten Spannungssprung; – Bestimmung einer zweiten ggü. der ersten elektrischen Stromstärke aufgrund der ersten Spannungsänderung erhöhten zweiten elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt im Zusammenhang mit der Beaufschlagung des ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit der ersten Spannungsänderung; – Vergleich der erhöhten zweiten elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt mit einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert; und – Abschalten zumindest des elektrischen Stroms mit der ersten elektrischen Stromstärke mindestens im ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes, wenn der zweite vorbestimmte Schwellenwert von der erhöhten zweiten elektrischen Stromstärke überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt des elektrischen Leitungsnetzes durch einen elektrischen Strom während des Betriebs des Kraftfahrzeugs hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des mindestens ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit der ersten Spannungsänderung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des mindestens ersten Leitungsabschnitts des Leitungsnetzes mit der ersten Spannungsänderung während des Stromflusses des elektrischen Stroms mit der ersten Stromstärke mindestens durch den ersten Leitungsabschnitt vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Vergleich der Erhöhung der elektrischen Stromstärke in dem mindestens ersten Leitungsabschnitt mit einem ersten vorbestimmten Schwellenwert, der unter dem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt und Warnung des Fahrers, wenn der erste vorbestimmte Schwellenwert überschritten wird.
Vorrichtung zur Erkennung eines Kurzschlusses, insbesondere eines schleichenden Kurzschlusses, im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zwei- oder vierrädrigen Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche ausführt.
Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erkennung eines Kurzschlusses, insbesondere eines schleichenden Kurzschlusses, im Leitungsnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zwei- oder vierrädrigen Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche ausführt.
Computerprogrammprodukt zur Steuerung mindestens eines Prozessors zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.