DE102014212285A1 - Residual current monitoring in the network of a parked motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlerstroms im Leitungsnetz eines insbesondere geparkten und/oder außer Betrieb genommenen Kraftfahrzeugs, wobei das Leitungsnetz mindestens zwei Leitungsabschnitte mit jeweils mindestens einem elektrischen Verbraucher aufweist, mit den folgenden Schritten. Ein erster Vergleich des elektrischen Stroms, der dem Leitungsnetz des geparkten und/oder außer Betrieb genommenen Fahrzeugs aus einer ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs zugeführt wird mit einem vorbestimmten ersten Ruhestrom-Schwellenwert. Zeigt das Vergleichsergebnis des ersten Vergleichs ein Überschreiten des ersten vorbestimmten Ruhestrom-Schwellenwerts, wird der erste der mindestens zwei Leitungsabschnitte und damit der im ersten Leitungsabschnitt vorgesehene erste elektrische Verbraucher von der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs temporär elektrisch getrennt. Zweiter Vergleich des elektrischen Stroms, der dem Leitungsnetz des geparkten und/oder außer Betrieb genommenen Fahrzeugs mit von der ersten Spannungsquelle getrenntem ersten Leitungsabschnitt aus der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs zugeführt wird mit dem vorbestimmten ersten Ruhestrom-Schwellenwert. Zeigt das Vergleichsergebnis des zweiten Vergleichs nun ein Unterschreiten des ersten vorbestimmten Ruhestrom-Schwellenwerts, wird der erste der mindestens zwei Leitungsabschnitte und damit der im ersten Leitungsabschnitt vorgesehene erste elektrische Verbraucher reversibel von der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs getrennt.In particular, the invention relates to a method for detecting a fault current in the line network of a motor vehicle, in particular parked and / or taken out of service, wherein the line network has at least two line sections, each with at least one electrical load, with the following steps. A first comparison of the electrical current supplied to the line network of the parked and / or decommissioned vehicle from a first voltage source of the vehicle having a predetermined first closed-circuit threshold. If the comparison result of the first comparison indicates that the first predetermined closed-circuit threshold value is exceeded, the first of the at least two line sections and thus the first electrical load provided in the first line section is temporarily electrically disconnected from the first voltage source of the vehicle. Second comparison of the electrical current supplied to the line network of the parked and / or decommissioned vehicle with the first line section separated from the first voltage source from the first voltage source of the vehicle with the predetermined first closed-circuit threshold value. If the comparison result of the second comparison now falls below the first predetermined quiescent current threshold value, the first of the at least two line sections and thus the first electrical load provided in the first line section is reversibly disconnected from the first voltage source of the vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlerstroms im Leitungsnetz eines geparkten Kraftfahrzeugs, wobei das Leitungsnetz mindestens zwei Leitungsabschnitte mit jeweils einem elektrischen Verbraucher aufweist. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein zwei- oder vierrädriges Fahrzeug. In particular, the invention relates to a method for detecting a fault current in the line network of a parked motor vehicle, wherein the line network has at least two line sections, each with an electrical load. The motor vehicle is in particular a two- or four-wheeled vehicle.
Aufgabe der Erfindung ist insbesondere eine kostengünstige Fehlerstromüberwachung im Leitungsnetz eines geparkten Kraftfahrzeugs. The object of the invention is in particular a cost-effective fault current monitoring in the network of a parked motor vehicle.
Zur Erkennung eines Fehlerstroms im Leitungsnetz eines insbesondere geparkten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zwei- oder vierrädrigen Kraftfahrzeugs, bevorzugt eines ganz, teilweise oder zumindest zeitweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei das Leitungsnetz mindestens zwei Leitungsabschnitte mit jeweils mindestens einem elektrischen Verbraucher aufweist, werden die folgenden Schritte vorgeschlagen. For detecting a fault current in the network of a particular parked motor vehicle, in particular a two- or vierrädrigen motor vehicle, preferably a completely, partially or at least temporarily electrically powered motor vehicle, the line network has at least two line sections, each with at least one electrical load, the following steps are proposed ,
Ein erster Vergleich des elektrischen Stroms, der dem Leitungsnetz des geparkten und/oder außer Betrieb genommenen Fahrzeugs aus einer ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs zugeführt wird mit einem vorbestimmten ersten Ruhestrom-Schwellenwert. Ein typischer bzw. maximaler Ruhestrom-Schwellenwert lässt sich beispielsweise durch Messungen an intakten Fahrzeugen, insbesondere unter Berücksichtigung der jeweiligen teilweise energieintensiven Sonderausstattungen, ermitteln. A first comparison of the electrical current supplied to the line network of the parked and / or decommissioned vehicle from a first voltage source of the vehicle having a predetermined first closed-circuit threshold. A typical or maximum quiescent current threshold value can be determined, for example, by measurements on intact vehicles, in particular taking into account the respective partially energy-intensive optional equipment.
Zeigt das Vergleichsergebnis des ersten Vergleichs ein Überschreiten des ersten vorbestimmten Ruhestrom-Schwellenwerts, wird der erste der mindestens zwei Leitungsabschnitte und damit der im ersten Leitungsabschnitt vorgesehene erste elektrische Verbraucher von der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs temporär elektrisch getrennt, insbesondere um dessen Auswirkungen auf den Ruhestrom des parkenden und/oder außer Betrieb genommenen Fahrzeugs zu erkennen. If the comparison result of the first comparison indicates that the first predetermined closed-circuit threshold value is exceeded, the first of the at least two line sections and thus the first electrical load provided in the first line section is temporarily electrically isolated from the first voltage source of the vehicle, in particular by its effects on the quiescent current of the vehicle parked and / or taken out of service vehicle to recognize.
Ein zweiter Vergleich des elektrischen Stroms, der dem Leitungsnetz des geparkten und/oder außer Betrieb genommenen Fahrzeugs mit von der ersten Spannungsquelle getrenntem ersten Leitungsabschnitt aus der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs zugeführt wird mit dem vorbestimmten ersten Ruhestrom-Schwellenwert. A second comparison of the electrical current supplied to the line network of the parked and / or decommissioned vehicle with the first line section separated from the first voltage source from the first voltage source of the vehicle having the predetermined first closed-circuit threshold value.
Zeigt das Vergleichsergebnis des zweiten Vergleichs nun ein Unterschreiten des ersten vorbestimmten Ruhestrom-Schwellenwerts, wird der erste der mindestens zwei Leitungsabschnitte und damit der im ersten Leitungsabschnitt vorgesehene erste elektrische Verbraucher reversibel von der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs getrennt. Mit diesen Maßnahmen wird die Ursache für einen Fehlerstrom zuverlässig erkannt und in flexibler Weise abgestellt. If the comparison result of the second comparison now falls below the first predetermined quiescent current threshold value, the first of the at least two line sections and thus the first electrical load provided in the first line section is reversibly disconnected from the first voltage source of the vehicle. With these measures, the cause of a fault current is reliably detected and turned off in a flexible manner.
Schleichende, zeitlich zunehmende Fehlerströme sind ggü. abrupt auftretenden Fehlerströmen dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Fehlerstrom, im insbesondere gegen Fahrzeugmasse kurzgeschlossenen Leiter, nicht abrupt auf einen hohen elektrischen Fehlerstrom, insbesondere einen Kurzschlussstrom, ansteigt. Vielmehr verstreicht bei einem schleichenden Kurzschluss und damit einhergehend zeitlich zunehmenden Fehlerströmen 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. Die hiermit einhergehende Gefahr eines Fahrzeugbrands und/oder des Auftretens einer für Menschen gefährlichen Berührungsspannung ist insbesondere auch dann besonders relevant, wenn das Fahrzeug parkt und/oder außer Betrieb genommenen ist. In solchen Situationen ist das Fahrzeug vom Fahrer in der Regel unbeaufsichtigt und ein sonst möglicherweise frühzeitiges Erkennen von Gefahren ist nicht gegeben. Creeping, time-increasing fault currents are compared. abruptly occurring fault currents characterized in that the electrical fault current, in particular shorted to vehicle ground conductor, not abruptly to a high electrical fault current, in particular a short-circuit current increases. Rather, in the case of a creeping short circuit and concomitantly time-increasing fault currents, a first time interval elapses during which an operating current in the relevant conductor increases beyond a maximum operating current variable and, in the course of time, reaches a current which corresponds to a short-circuit current. The associated danger of a vehicle fire and / or the occurrence of a contact voltage that is dangerous for people is particularly relevant even when the vehicle is parked and / or taken out of operation. In such situations, the vehicle is usually unattended by the driver and otherwise possibly early detection of hazards is not given.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehenden Verfahrensschritten sind bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die folgenden Schritte vorgesehen. Alternatively or in addition to the above method steps, the following steps are provided in a preferred embodiment of the method according to the invention.
Zeigt das Vergleichsergebnis des zweiten Vergleichs alternativ weiterhin ein Überschreiten des ersten vorbestimmten Ruhestrom-Schwellenwerts, wird der erste der mindestens zwei Leitungsabschnitte und damit der im ersten Leitungsabschnitt vorgesehene erste elektrische Verbraucher nach der temporären Trennung wieder mit der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs elektrisch verbunden. Alternatively, if the comparison result of the second comparison continues to exceed the first predetermined quiescent current threshold value, the first of the at least two line sections and thus the first electrical load provided in the first line section is electrically reconnected to the first voltage source of the vehicle after the temporary disconnection.
Hieraus ist erkennbar, dass der erste Leitungsabschnitt nicht ursächlich für einen erhöhten Ruhestrom bzw. für einen Fehlerstrom ist; es sei denn es läge sowohl im ersten als auch im zweiten Leitungsabschnitt jeweils mindestens ein entsprechender Fehler vor, der eine Abschaltung bzw. Trennung beider Leitungsabschnitte erforderlich macht. It can be seen that the first line section is not the cause of an increased quiescent current or a fault current; unless there is at least one respective error in both the first and in the second line section, which makes a shutdown or separation of both line sections required.
Der zweite der mindestens zwei Leitungsabschnitte und damit der im zweiten Leitungsabschnitt vorgesehene zweite elektrische Verbraucher wird von der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs temporär elektrisch getrennt. The second of the at least two line sections and thus the second electrical load provided in the second line section is temporarily electrically isolated from the first voltage source of the vehicle.
Zeigt das Vergleichsergebnis des zweiten Vergleichs nach dieser temporären Trennung nun ein Unterschreiten des ersten vorbestimmten Ruhestrom-Schwellenwerts, wird der zweite der mindestens zwei Leitungsabschnitte und damit der im zweiten Leitungsabschnitt vorgesehene zweite Verbraucher reversibel von der ersten Spannungsquelle des Fahrzeugs getrennt. Mit diesen Maßnahmen wird die Ursache für einen Fehlerstrom wiederum zuverlässig erkannt und in flexibler Weise abgestellt. If the comparison result of the second comparison after this temporary separation now falls below the first predetermined closed-circuit threshold, the second of the at least two line sections and thus provided in the second line section second consumer is reversibly disconnected from the first voltage source of the vehicle. With these measures, the cause of a fault current is reliably detected again and turned off in a flexible manner.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei einem ganz, teilweise oder zumindest zeitweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, weil die elektrischen Energiespeicher solcher Fahrzeuge besonders hohe und damit besonders sorgfältig zu überwachende Speicherkapazitäten aufweisen können. The inventive method is particularly advantageous in a completely, partially or at least temporarily electrically powered motor vehicle, because the electrical energy storage such vehicles can have very high and therefore particularly carefully monitored storage capacities.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die reversible Trennung des ersten und/oder zweiten Leitungsabschnitts von der ersten Spannungsquelle nicht nur im Parkzustand und/oder im außer Betrieb genommenen Zustand des Fahrzeugs vorgenommen wird, sondern dass die reversible Trennung auch bei der Wiederinbetriebnahme des Fahrzeugs aufrechterhalten bleibt. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the reversible separation of the first and / or second line section from the first voltage source is performed not only in the park state and / or in the decommissioned state of the vehicle, but that the reversible separation at the restart of the vehicle is maintained.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Wiederinbetriebnahme des Fahrzeugs nur dann ermöglicht, wenn durch den von der ersten Spannungsquelle getrennten ersten und/oder zweiten Leitungsabschnitt bei deren intakter Funktion jeweils eine Komfortfunktion bereitgestellt wird, die zur Erhaltung der Verkehrssicherheit des Fahrzeugs nicht erforderlich ist. Hierdurch wird einerseits erreicht, dass verkehrsunsichere Fahrzeuge nicht erneut benutzt werden können. Anderseits wird erreicht, dass die vollständige Außerbetriebsetzung eines Fahrzeugs wegen die Verkehrssicherheit nicht gefährdenden Störungen unterbleibt und der Fahrer insbesondere zur nächsten Werkstatt gelangen kann, d.h. unnötige „Liegenbleiber“ werden vermieden. In one embodiment of the invention, the re-commissioning of the vehicle is only possible if each provided by the first and / or second line section of the first power source in its intact function, a comfort function that is not required to maintain the safety of the vehicle. As a result, on the one hand ensures that unsafe vehicles can not be used again. On the other hand, it is achieved that the complete decommissioning of a vehicle fails because of traffic safety not endangering disturbances and the driver can in particular reach the nearest workshop, i. unnecessary "lying down" are avoided.
Daher wird dem Fahrer ggf. insbesondere und bevorzugt stets angezeigt, was und weshalb außer Funktion gesetzt worden bzw. was von der ersten Spannungsquelle in der beschriebenen Weise getrennt worden ist. Therefore, the driver is always particularly and preferably always displayed what and why have been disabled or what has been separated from the first power source in the manner described.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die reversible Trennung durch die Eingabe eines vorbestimmten Codes in eine Vergleicher-Vorrichtung, die insbesondere im Fahrzeug angeordnet ist, aufgehoben wird. Die Vergleicher-Vorrichtung vergleicht den eingegebenen bzw. ihr zugeführten Code mit einem Referenz-Code, der die Aufhebung der reversiblen Trennung ermöglicht. Bevorzugt findet auch eine Protokollierung eines solchen positiven Vergleichs und damit der Aufhebung der Trennung in der Vergleicher-Vorrichtung statt. Die Protokollierung ist bevorzugt gegen Manipulationen geschützt. Dieser Schritt erfolgt bevorzugt nach einer erfolgreichen Reparatur mittels einer autorisierten fahrzeugexternen Diagnose-Vorrichtung in der Reparatur-Werkstatt. Hierdurch kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit entsprechender Fahrzeuge deutlich erhöht werden. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the reversible separation is canceled by the input of a predetermined code in a comparator device, which is arranged in particular in the vehicle. The comparator device compares the input or supplied code with a reference code which enables the cancellation of the reversible separation. Preferably also a logging of such a positive comparison and thus the cancellation of the separation takes place in the comparator device. The logging is preferably protected against manipulation. This step preferably takes place after a successful repair by means of an authorized vehicle-external diagnostic device in the repair workshop. As a result, the safety and reliability of corresponding vehicles can be significantly increased.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige Unterbrechung des elektrischen Stromflusses zuverlässig, kompakt und kostengünstig mittels eines jeweiligen Halbleiterschalters erfolgt. Alternativ oder ergänzend können für die Unterbrechung der überwachten Stromkreise im Fahrzeug ein oder mehrere elektromechanische Relais vorgesehen sein. In one embodiment of the invention, it is provided that the respective interruption of the electrical current flow is reliable, compact and cost-effective by means of a respective semiconductor switch. Alternatively or additionally, one or more electromechanical relays may be provided for interrupting the monitored circuits in the vehicle.
Bei einer besonders zuverlässigen und dennoch flexiblen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die reversible Trennung durch einen Halbleiterschalter vorgenommen, der vorzugsweise entsprechend über eine Ablaufsteuerung einer fahrzeuginternen Fehlerstrom-Schutz-Vorrichtung angesteuert wird. Alternativ oder ergänzend kann auch ein elektromechanisches Relais verwendet werden, wenn dies zweckmäßig ist. In a particularly reliable and yet flexible embodiment of the method according to the invention, the reversible separation is performed by a semiconductor switch, which is preferably controlled according to a sequence control of an in-vehicle fault current protection device. Alternatively or additionally, an electromechanical relay can be used, if appropriate.
Bei einer weiteren besonders zuverlässigen und dennoch flexiblen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die reversible Trennung durch einen Halbleiterschalter und/oder ein elektromechanisches Relais vorgenommen, die vorzugsweise über eine Ablaufsteuerung einer fahrzeugexternen Diagnose-Vorrichtung zur Aufhebung der reversiblen Trennung angesteuert werden. In a further particularly reliable and yet flexible embodiment of the method according to the invention, the reversible separation is performed by a semiconductor switch and / or an electromechanical relay, which are preferably controlled via a sequence control of a vehicle-external diagnostic device for reversing the reversible separation.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine besonders vorteilhafte, entsprechende Vorrichtung zur Erkennung eines Fehlerstroms im Leitungsnetz eines geparkten Kraftfahrzeugs. The inventive method allows a particularly advantageous, corresponding device for detecting a fault current in the network of a parked motor vehicle.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen die Bereitstellung eines Kraftfahrzeugs, bei dem die potentiell sehr negativen Auswirkungen eines Fehlerstroms zuverlässig und wirkungsvoll vermieden werden, wie dies insbesondere bei Elektrofahrzeugen der Fall sein kann. The method according to the invention or the device according to the invention make it possible to provide a motor vehicle in which the potentially very negative effects of a fault current are reliably and effectively avoided, as may be the case in particular with electric vehicles.
Schließlich schlägt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Steuerung mindestens eines Prozessors zur Ausführung einer Ablaufsteuerung eines Schrittes oder von mehreren Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens vor. Finally, the invention proposes a computer program product for controlling at least one processor for executing a sequence control of one step or of several steps of the method according to the invention.
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