DE102016123269A1

DE102016123269A1 - Verfahren für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016123269A1
Application number: DE102016123269.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Baunach; David Seibert; Philipp Haberschusz; Mirco Küpper; Tim Bender
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2017-06-14
Also published as: CN107015108A; CN107015108B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug mit mindestens einer elektrischen Komponente (4) eines elektrischen Netzes (5) des Fahrzeuges und mindestens einem elektrischen Sicherungselement (40) des Netzes (5) zur Unterbrechung einer elektrischen Versorgung der Komponente (4) in einem Fehlerfall.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug mit mindestens einer elektrischen Komponente eines elektrischen Netzes des Fahrzeuges und mindestens einem elektrischen Sicherungselement des Netzes zur Unterbrechung einer elektrischen Versorgung der Komponente in einem Fehlerfall. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug.
Es ist bekannt, bei Fahrzeugen, wie Elektro- oder Hybridfahrzeuge, zum Schutz von elektrischen (Hochvolt-)Komponenten in einem (Bord-)Netz des Fahrzeuges Sicherungselemente anzuordnen. Diese Sicherungselemente können beispielsweise bei einem Überstrom die Versorgung der Komponenten unterbrechen. Um einen Ausfall der Sicherungselemente zu detektieren, wird eine Funktionsprüfung am Sicherungselement durchgeführt. Hierzu wird bei aktivierter elektrischer Versorgung der Komponenten, zum Beispiel bei gleichzeitiger Bereitstellung einer Hochvoltspannung für die Komponenten in dem Netz, eine galvanisch vom Netz getrennte Spannungsmessung durchgeführt. Diese Funktionsprüfung wird weiter auch durch die genaue Erfassung und Überwachung von Spannungen im Netz des Fahrzeuges ermöglicht.
Hierbei ist der Nachteil, dass die Versorgung der Komponente, zum Beispiel durch eine Hochvoltspannungsversorgung, für die Funktionsprüfung und/oder Spannungsüberwachung vollständig hochgefahren werden muss. Weiter ist die Erfassung der Spannung, beispielsweise über eine galvanische Trennung, aufwendig und komplex.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Es soll vorzugsweise eine kostengünstige und vereinfachte Funktionsprüfung ermöglicht werden, welche bevorzugt auch dann durchgeführt werden kann, wenn die elektrische Versorgung der Komponenten reduziert beziehungsweise vollständig unterbrochen ist.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Die Aufgabe wird bevorzugt gelöst durch ein Verfahren für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug, bevorzugt einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, besonders bevorzugt einem Personenkraftfahrzeug oder einem Lastkraftfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise ein elektrisches Netz, bevorzugt ein Bordnetz (DC Bus), welches vorzugsweise als Hochvoltnetz ausgeführt ist. Weiter umfasst das Fahrzeug vorzugsweise mindestens eine elektrische Komponente, bevorzugt Hochvolt-Komponente, des elektrischen Netzes des Fahrzeuges. Zudem umfasst das Netz vorzugsweise mindestens ein elektrisches Sicherungselement zur Unterbrechung einer elektrischen Versorgung der Komponente in einem Fehlerfall. Die elektrische Versorgung erfolgt vorzugsweise durch die Bereitstellung einer Betriebsspannung und/oder eines Betriebsstroms des elektrischen Netzes, bevorzugt durch ein Batteriesystem des Fahrzeuges. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt zumindest die nachfolgenden Schritte, welche vorzugsweise zur Funktionsprüfung und/oder Sicherungsprüfung durchgeführt werden:

– Erfassen von mindestens einem Differenzpotentialunterschied in oder an einem Sammelpfad des Netzes,
– Erfassen von mindestens einem für die Funktion des Sicherungselementes spezifischen Funktionspotentialunterschied in oder an einem Sicherungspfad des Netzes,
– Vergleichen des Differenzpotentialunterschiedes mit dem Funktionspotentialunterschied, wodurch ein Vergleichsergebnis bestimmt wird,
– Bestimmen eines Spannungsprüfungsergebnisses, bevorzugt für die Sicherungsfunktionsprüfung, anhand des Vergleichsergebnisses.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Funktionsprüfung, vorzugsweise eine Erfassung und/oder Überwachung von Spannungen des Netzes und/oder eine Detektion eines defekten Sicherungselementes, kostengünstig und zuverlässig durch eine Erfassung von Potentialunterschieden, das heißt dem Funktionspotentialunterschied und/oder dem Differenzpotentialunterschied, direkt im elektrischen Netz durchgeführt werden kann. Somit kann vorzugsweise gewährleistet werden, dass ein Ausfall von dem zumindest einen Sicherungselement zuverlässig detektiert wird. Vorzugsweise ermöglicht dabei die Erfassung des spezifischen Funktionspotentialunterschiedes die Detektion des Defekts des Sicherungselementes, wobei bevorzugt die Erfassung des Differenzpotentialunterschiedes durch den Vergleich eine Plausibilisierung dieser Detektion ermöglicht.
Es ist weiter denkbar, dass der Sicherungspfad des Netzes ein Strompfad zur elektrischen Versorgung der Komponente ist, in welchem das Sicherungselement angeordnet ist. Auch kann es vorgesehen sein, dass mindestens zwei elektrische Sicherungselemente vorgesehen sind, wobei jedes in einem jeweiligen eigenen Sicherungspfad angeordnet ist. Dabei kann es möglich sein, dass der Sammelpfad des Netzes ein Strompfad zur gemeinsamen Stromführung nach einer Zusammenführung zumindest der einzelnen Sicherungspfade ist. Beispielsweise wird zum Erfassen des Differenzpotentialunterschiedes und/oder des Funktionspotentialunterschiedes zumindest ein Abgriff im Sammelpfad beziehungsweise Sicherungspfad zur Spannungsmessung genutzt. Weiter kann vorzugsweise auch mindestens ein Sicherungspotentialunterschied für das jeweilige Sicherungselement erfassbar sein, welcher vorzugsweise ein Potenzialunterschied zwischen dem jeweiligen Sicherungspfad des Sicherungselementes und des Sammelpfades ist (das heißt beispielsweise, dass ein Abgriff im jeweiligen Sicherungspfad und ein Abgriff im Sammelpfad zur Erfassung des Sicherungspotentialunterschiedes genutzt werden kann). Um auf eine direkte Messung des Sicherungspotentialunterschiedes zu verzichten, und dennoch eine zuverlässige und genaue Spannungserfassung zu ermöglichen, wird bevorzugt der erfasste Differenzpotentialunterschied mit dem jeweiligen erfassten Funktionspotentialunterschied verglichen. Dieser Vergleich erfolgt bevorzugt durch eine Differenzbildung der erfassten Potentialunterschiede, besonders bevorzugt unter Berücksichtigung der Kirchhoffschen Regeln. Die Erfassung des Differenzpotentialunterschiedes und/oder des Funktionspotentialunterschiedes und/oder die Bestimmung des Sicherungspotentialunterschiedes kann vorzugsweise galvanisch (mit dem Netz) verbunden erfolgen, so dass eine kostengünstige Spannungsüberwachung ohne galvanische Trennung möglich ist.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass eine Schaltvorrichtung des Netzes zum Beeinflussen der elektrischen Versorgung der Komponente vorgesehen ist, wobei für eine Sicherungsfunktionsprüfung des Sicherungselements vor und/oder bei dem Erfassen des Funktionspotentialunterschiedes und/oder des Differenzpotentialunterschiedes die elektrische Versorgung der Komponente durch die Schaltvorrichtung eingeschränkt wird, vorzugsweise durch eine Reduzierung oder vollständige Unterbrechung der (elektrischen) Versorgung der Komponente. Dies hat den Vorteil, dass die Versorgung, vorzugsweise eine Hochvoltspannungsversorgung des Netzes, nicht vollständig hochgefahren werden muss, um die Funktionsprüfung durchzuführen. Die Beeinflussung der elektrischen Versorgung bezieht sich dabei vorzugsweise auf eine Einschränkung der Versorgung, zum Beispiel durch eine Reduzierung oder vollständigen Unterbrechung des Betriebsstroms und/oder der Betriebsspannung für die Komponente. Die vollständige Unterbrechung kann dabei beispielsweise derart erfolgen, dass ein Hochohmwiderstand die Versorgung (zum Beispiel den Betriebsstrom) begrenzt oder ein Stromkreis der Versorgung (zum Beispiel des Betriebsstroms) vollständig unterbrochen wird. Die elektrische Komponente ist dabei beispielsweise ein elektrischer Verbraucher, wobei zur Versorgung der Komponente die Betriebsspannung und/oder der Betriebsstrom bereitgestellt werden. Vorzugsweise ermöglicht das Sicherungselement eine vollständige Unterbrechung der Versorgung, wobei das Sicherungselement bevorzugt der Schaltvorrichtung nachgeschaltet ist. Bevorzugt wird dabei die Schaltvorrichtung zur Beeinflussung der elektrischen Versorgung (zum Beispiel von außen und/oder durch einen Bediener) angesteuert, wobei das Sicherungselement dagegen selbständig eine Überwachung der Versorgung durchführt oder durch den Betriebsstrom beeinflusst wird und in einem Fehlerfall, zum Beispiel einem Überstrom bei der Versorgung, die Versorgung unterbricht. Somit kann auch im Fehlerfall die Funktionsfähigkeit der Komponenten gewährleistet werden und/oder eine Beschädigung der Komponenten verhindert werden.
Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass eine Schaltvorrichtung mit zumindest zwei Schaltelementen zum Beeinflussen der elektrischen Versorgung der Komponente vorgesehen ist, wobei vor und/oder bei dem Erfassen des Funktionspotentialunterschiedes und/oder des Differenzpotentialunterschiedes ein Schalten von mindestens einem der Schaltelemente durchgeführt wird, wobei die Schaltelemente vorzugsweise jeweils als Hochvoltschaltelement ausgebildet sind. Dabei können bevorzugt die Schaltelemente derart im Netz angeordnet sein, dass durch eine Ansteuerung der Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von den Schaltzuständen der Schaltelemente die Versorgung der Komponente unterschiedlich beeinflusst wird. So ist es durch die Ansteuerung beispielsweise möglich, dass beide Schaltelemente deaktiviert werden, um die Versorgung vollständig zu unterbrechen. Weiter kann es möglich sein, dass durch die Ansteuerung beide Schaltelemente aktiviert werden, um die Versorgung der Komponente vollständig bereitzustellen (Normalbetrieb). Ebenfalls kann es möglich sein, dass nur das erste Schaltelement aktiviert wird und das zweite Schaltelement deaktiviert wird, um vorzugsweise eine eingeschränkte beziehungsweise reduzierte Versorgung der elektrischen Komponente bereitzustellen. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Funktionsprüfung auch bei eingeschränkter Versorgung der Komponente(n), zum Beispiel bei einer Wartung des Fahrzeuges, erfolgen kann.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn vor und/oder bei dem Erfassen des Funktionspotentialunterschiedes und/oder des Differenzpotentialunterschiedes ein erstes Schaltelement einer Schaltvorrichtung in einem positiven Pfad des Netzes aktiviert und ein zweites Schaltelement der Schaltvorrichtung in einem negativen Pfad, vorzugsweise dem Sammelpfad, des Netzes deaktiviert wird oder umgekehrt. Bevorzugt sind der positive Pfad und der negative Pfad jeweils mit unterschiedlichen elektrischen Polen eines Batteriesystems und/oder einer Batterie des Fahrzeuges verbunden. Das Aktivieren des Schaltelements erfolgt beispielsweise derart, dass durch das Schaltelement der Stromkreis geschlossen wird und/oder ein innerer Widerstand des Schaltelements verringert wird. Vorzugsweise erfolgt das Deaktivieren des Schaltelements derart, dass der Stromkreis durch das Schaltelement unterbrochen wird und/oder ein innerer Widerstand des Schaltelements erhöht wird, um den Stromfluss zu reduzieren beziehungsweise zu unterbinden. Somit wird ermöglicht, dass die Versorgung der Komponente zuverlässig reduzierbar ist.
Es kann weiter im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest zwei Sicherungselemente vorgesehen sind, wobei für eine Sicherungsfunktionsprüfung der einzelnen Sicherungselemente jeweils ein für die Funktion des jeweiligen Sicherungselements spezifischer Funktionspotentialunterschied gemessen wird, wobei die sämtlichen Funktionspotentialunterschiede einen gemeinsamen Potentialbezug im Netz, vorzugsweise im negativen Pfad, besonders bevorzugt im Sammelpfad, aufweisen. Auf diese Weise kann bevorzugt ein besonders einfacher Aufbau einer Diagnoseanordnung zur Durchführung der Sicherungsfunktionsprüfung gewährleistet werden, wobei besonders bevorzugt sämtliche Sicherungselemente gleichzeitig über die Diagnoseanordnung prüfbar sind. Es ist dabei denkbar, dass die Diagnoseanordnung mindestens ein Prüfelement, zum Beispiel einen Widerstand, umfasst, welches jeweils beispielsweise im jeweiligen Sicherungspfad des jeweiligen Sicherungselements angeordnet ist. Das Prüfelement wird dabei beispielsweise zur Erfassung des Funktionspotentialunterschiedes genutzt. Weiter kann das Prüfelement vorzugsweise auch als Spannungsteiler ausgebildet sein. Zur Prüfung des jeweiligen Sicherungselements wird beispielsweise der dem Sicherungselement zugeordnete, das heißt spezifische, Funktionspotentialunterschied erfasst und mit dem erfassten Differenzpotentialunterschied verglichen, wobei bevorzugt eine Plausibilisierung dieser Funktionsprüfung anhand des Vergleichsergebnisses möglich ist.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn für eine Schaltfunktionsprüfung von mindestens einem ersten Schaltelement einer Schaltvorrichtung des Netzes die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:

– Erfassen von mindestens einem für die Funktion des Schaltelements spezifischen Schaltfunktionspotentialunterschied des Netzes, vorzugsweise in einem positiven Pfad des Netzes,
– Bestimmen eines Schaltfunktionsprüfungsergebnisses durch ein Plausibilisieren eines Schaltzustands des Schaltelements anhand des Schaltfunktionspotentialunterschiedes.

Somit kann zuverlässig ein Fehlerzustand des Schaltelements, beispielsweise ein „klebendes” Schütz detektiert werden. Das Schaltelement ist dabei beispielsweise als ein elektrischer Schalter und/oder ein elektrisches Relais und/oder ein elektrisches Schütz ausgebildet. Die Plausibilisierung erfolgt beispielsweise dadurch, dass ein gewünschter Schaltzustand (Soll-Zustand) mit einem anhand des Schaltfunktionspotentialunterschiedes erfassten Schaltzustandes (Ist-Zustand) verglichen wird. Mit anderen Worten kann der Schaltfunktionspotentialunterschied zur Bestimmung des tatsächlichen Schaltzustandes ausgewertet werden, wobei beispielsweise ein Schaltfunktionspotentialunterschied von 0 V auf einen geöffneten (deaktivierten) Schaltzustand hinweist. Vorzugsweise kann eine weitere Plausibilisierung des Schaltfunktionsprüfungsergebnisses dadurch erfolgen, dass der erfasste Schaltfunktionspotentialunterschied mit einer internen Batteriespannung des Batteriesystems und/oder mit dem Differenzpotentialunterschied verglichen wird.
Es ist ferner denkbar, dass mindestens zwei Sicherungselemente vorgesehen sind, wobei für eine Sicherungsfunktionsprüfung der einzelnen Sicherungselemente ein einziger Funktionspotentialunterschied erfasst wird, welcher sowohl für die Funktion von einem ersten Sicherungselement als auch von mindestens einem zweiten Sicherungselement spezifisch ist, wobei vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Potentialwertes des einzigen Funktionspotentialunterschiedes das Spannungsprüfungsergebnis bestimmt wird. Hierdurch kann der Vorteil erzielt werden, dass anhand des Funktionspotentialunterschiedes bzw. anhand des Potentialwertes ein Identifizieren des fehlerhaften Sicherungselementes möglich ist. Da bevorzugt für die Erfassung eines Potentialunterschiedes jeweils mindestens ein Prüfelement notwendig ist, können somit durch die Nutzung eines einzigen Funktionspotentialunterschiedes die Kosten durch den Verzicht von weiteren Prüfelementen reduziert werden.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug, wobei vorzugsweise ein elektrisches Netz, beispielsweise ein Bordnetz des Fahrzeuges, und mindestens eine elektrische Komponente des elektrischen Netzes sowie mindestens ein elektrisches Sicherungselement des elektrischen Netzes zur Unterbrechung einer elektrischen Versorgung der Komponente in einem Fehlerfall vorgesehen sind. Bevorzugt ist eine Schaltvorrichtung mit mindestens einem ersten Schaltelement und mindestens einem zweiten Schaltelement vorgesehen, wobei ein Schaltzustand des ersten und/oder zweiten Schaltelements jeweils schaltbar ist, um die (elektrische) Versorgung der Komponente zu beeinflussen. Hierbei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Differenzpotentialmessvorrichtung zur Erfassung von mindestens einem Differenzpotentialunterschied in oder an einem Sammelpfad des Netzes, und mindestens eine Funktionspotentialmessvorrichtung zur Erfassung von mindestens einem für die Funktion des Sicherungselementes spezifischen Funktionspotentialunterschied in oder an einem Sicherungspfad des Netzes vorgesehen ist. Weiter ist bevorzugt ist eine Diagnosevorrichtung vorgesehen, wobei die Diagnosevorrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist. Damit bringt die erfindungsgemäße Vorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug, bevorzugt aufweisend:

– ein elektrisches Netz,
– mindestens eine elektrische Komponente des Netzes,
– mindestens ein elektrisches Sicherungselement des Netzes zur Unterbrechung einer elektrischen Versorgung der Komponente in einem Fehlerfall,
– eine Schaltvorrichtung mit mindestens einem ersten Schaltelement und mindestens einem zweiten Schaltelement, wobei ein Schaltzustand des ersten und zweiten Schaltelementes jeweils schaltbar ist, um die Versorgung der Komponente zu beeinflussen.

Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens ein Prüfelement parallel zum zweiten Schaltelement elektrisch angeordnet und/oder geschaltet ist, so dass eine Sicherungsfunktionsprüfung des einzelnen Sicherungselementes unabhängig von dem Schaltzustand des zweiten Schaltelementes durchführbar ist. Weiter kann es vorgesehen sein, dass eine Diagnosevorrichtung vorgesehen ist, welche gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist. Damit bringt die erfindungsgemäße Vorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.
Es ist ferner denkbar, dass eine Anschlussschnittstelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist, um ein Batteriesystem und/oder eine Batterie zur Bereitstellung der elektrischen Versorgung der mindestens einen Komponente anzukoppeln. Dabei können bevorzugt ein erster Anschluss der Anschlussschnittstelle in einem positiven Pfad und ein zweiter Anschluss der Anschlussschnittstelle in einem negativen Pfad des Netzes angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Netz als Hochvolt-Bordnetz des Fahrzeuges ausgeführt ist, wobei vorzugsweise das Batteriesystem als Hochvolt-Batteriesystem und/oder die Komponente als Hochvoltkomponente ausgeführt ist. Somit kann ein zuverlässiger Betrieb der elektrischen Komponente gewährleistet werden.
Es kann ferner möglich sein, dass zumindest zwei oder zumindest drei Sicherungselemente vorgesehen sind, welche bei einem Überstrom des Netzes in einen Sicherungszustand wechseln, vorzugsweise durch ein Unterbrechen eines Stromkreises des Netzes, und besonders bevorzugt jeweils einzeln durch eine Diagnosevorrichtung derart anhand des Prüfelementes und/oder weiterer Prüfelemente geprüft werden, dass ein Vorliegen des Sicherungszustandes des jeweiligen Sicherungselementes detektiert wird. Die Sicherungselemente sind bevorzugt als Schmelzsicherungen und/oder als Leistungsschalter (beispielsweise auch als Halbleiterschalter) ausgeführt. Somit kann zuverlässig der Betriebsstrom der Komponenten unterbrochen werden.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass eine Diagnoseanordnung vorgesehen ist, welche ein Netzwerk mit wenigstens einem Prüfelement aufweist, wobei das Prüfelement als eine, vorzugsweise hochohmige, Impedanz ausgeführt ist. Die Impedanz kann beispielsweise als mindestens ein Widerstand und/oder als mindestens ein Kondensator und/oder als mindestens eine Spule, vorzugsweise auch als eine Kombination der jeweiligen Bauelemente, ausgeführt sein. Weiter können vorzugsweise auch weitere Prüfelemente im Netz angeordnet sein, welche beispielsweise für die Funktion des jeweiligen Sicherungselementes spezifisch sind, und damit die Erfassung des Funktionspotentialunterschiedes ermöglichen. Das Netzwerk und/oder die Diagnoseanordnung ist vorteilhafterweise mit dem Netz galvanisch verbunden, so dass auf eine kostenaufwendige Funktionsprüfung durch eine galvanische Trennung verzichtet werden kann.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Diagnoseanordnung in einem Batteriemanagementsystem (vorzugsweise des Batteriesystems) integriert ist. Weiter ist es denkbar, dass auch die Schaltvorrichtung mit den Schaltelementen im Batteriemanagementsystem integriert ist. Somit ist eine einfache und zuverlässige Integration in das Netz des Fahrzeuges bzw. an das Batteriesystem möglich. Die Funktionsprüfung kann dabei beispielsweise durch einen UDS (Unified Diagnostic Services), beispielsweise an einem Abgriff des Differenzpotentialunterschiedes und/oder des Funktionspotentialunterschiedes, am Batteriemanagementsystem durchgeführt werden. Dies ist bevorzugt bei einem spannungsfreien Netz, bevorzugt einem DC-Bus, vorzugsweise gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, durchführbar.
Unter Schutz gestellt ist ferner ein Batteriemanagementsystem mit einer Diagnoseanordnung, vorzugsweise gemäß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches bevorzugt gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den 1 bis 3 ist schematisch jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 gezeigt, welche mit einem Batteriemanagementsystem 1 und einem Batteriesystem 3 verbunden ist und/oder darin integriert ist. Weiter ist ein Netz 5, vorzugsweise ein Bordnetz 5 eines Fahrzeuges, dargestellt. Das Netz 5 ist beispielsweise mit einem oder mehreren elektrischen Komponenten 4 verbunden. Dabei weist das Netz 5 einen positiven Pfad 6 und einen negativen Pfad 7 auf, welche jeweils mit unterschiedlichen Polen mindestens einer Batterie 2 des Batteriesystems 3 verbunden sind. Weiter weißt das Netz 5 eine Schaltvorrichtung 20 auf, welche zumindest ein Schaltelement 21 umfasst, bevorzugt ein erstes Schaltelement 21a und ein zweites Schaltelement 21b. Bevorzugt das zweite Schaltelement 21b ist dabei mit einem Sammelpfad 8 des Netzes 5 verbunden. Vorzugsweise ist das erste Schaltelement 21a mit einem oder mehreren Sicherungspfaden 9 des Netzes 5 verbunden. Jeder Sicherungspfad 9 weist dabei ein Sicherungselement 40 zur Beeinflussung der elektrischen Versorgung der Komponente 4 auf. So kann ein erster Sicherungspfad 9a ein erstes Sicherungselement 40, ein zweiter Sicherungspfad 9b ein zweites Sicherungselement 42 und ein dritter Sicherungspfad 9c ein drittes Sicherungselement 43 aufweisen.
Um eine Funktion der jeweiligen Sicherungselemente 40 zu beurteilen, d. h. vorzugsweise deren Funktion zu prüfen bzw. eine Sicherungsprüfung durchzuführen, kann es sinnvoll sein, einen Potentialunterschied zwischen dem jeweiligen Sicherungspfad 9 der Sicherungselemente 40 und dem Sammelpfad 8 zu bestimmen. So kann für das erste Sicherungselement 41 ein erster Sicherungspotentialunterschied 65, für das zweite Sicherungselement 42 ein zweiter Sicherungspotentialunterschied 66 und für das dritte Sicherungselement 43 ein dritter Sicherungspotentialunterschied 67 bestimmt werden. Dies ist beispielhaft in 1 dargestellt, wobei die Potentialunterschiede durch Pfeile gekennzeichnet sind. Dabei ist es vorteilhaft, diese Sicherungspotentialunterschiede 65, 66, 67 nicht in direkter Weise, sondern indirekt über die Sicherungsfunktionsprüfung zu bestimmen. Somit kann beispielsweise auf eine kostenaufwendige galvanische Trennung verzichtet werden. Hierzu wird eine Diagnoseanordnung 50 genutzt, welche zumindest ein Prüfelement 60 umfasst. Das Prüfelement 60 kann beispielsweise auch als Spannungsteiler ausgebildet sein, wie zum Beispiel in 2 dargestellt ist. Es ist beispielsweise das Sicherungsprüfelement 61 für jedes Sicherungselement 40 vorgesehen, beispielsweise das erste Sicherungsprüfelement 61a für das erste Sicherungselement 41 und das zweite Sicherungsprüfelement 61b für das zweite Sicherungselement 42 und das dritte Sicherungsprüfelement 61c für das dritte Sicherungselement 43.
Weiter kann die Diagnoseanordnung 50 mindestens ein Differenzprüfelement 62 aufweisen. An den Prüfelementen 60 können Abgriffe vorhanden sein, um Potentialunterschiede, wie mindestens einen Funktionspotentialunterschied 71, 72, 73 und einen Differenzpotentialunterschied 74, zu erfassen. So kann ein erster Funktionspotentialunterscheid 71 zur Prüfung von, das heißt für das erste Sicherungselement 41, ein zweiter Funktionspotentialunterscheid 72 für das zweite Sicherungselement 42 und ein dritter Funktionspotentialunterschied 73 für das dritte Sicherungselement 43 erfasst werden. Zur Sicherungsfunktionsprüfung wird dann der jeweilige Funktionspotentialunterschied 71, 72, 73 für die Prüfung des jeweiligen Sicherungselementes 41, 42, 43 erfasst und (jeweils) mit dem Differenzpotentialunterschied 74 verglichen. Dies kann beispielsweise durch eine rein schematisch in 1 dargestellte Differenzpotentialvorrichtung 80 und/oder Funktionspotentialmessvorrichtung 90, bevorzugt durch eine Diagnosevorrichtung 30, erfolgen. Weiter ist in den 1 bis 3 erkennbar, dass die Funktionspotentialunterschiede 71, 72, 73 und der Differenzpotentialunterschied 74 einen gemeinsamen Potentialbezug, vorzugsweise am negativen Pfad 7 und/oder am Sammelpfad 8, aufweisen.
Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Funktionsfähigkeit des ersten Schaltelements 21a und/oder des zweiten Schaltelements 21b durch eine Schaltfunktionsprüfung geprüft wird. So kann beispielsweise ein Fehlerzustand des Schaltelements 21 (z. B. ein Schützkleber) erfasst werden. Hierzu wird ein Schaltfunktionspotentialunterschied 75 erfasst, wie in 2 dargestellt ist. Zur Plausibilisierung wird der Schaltfunktionspotentialunterschied 75 vorzugsweise mit einer Batteriespannung 76 und/oder mit dem Differenzpotentialunterschied 74 verglichen.
In 3 ist eine weitere mögliche Ausgestaltung der Diagnoseanordnung 50 gezeigt. Hierbei wird für eine Sicherungsfunktionsprüfung der einzelnen Sicherungselemente 40 nur ein einziger Funktionspotentialunterschied 71 erfasst, welcher sowohl für die Funktion des ersten Sicherungselements 41 als auch des zweiten Sicherungselements 42 und des dritten Sicherungselements 43 spezifisch ist. Durch die Auswertung eines Potentialwertes dieses erfassten Funktionspotentialunterschiedes 71 kann dann der Rückschluss gezogen werden, welcher der Sicherungselemente 41, 42, 43 defekt ist.
In 4 wird schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 gezeigt. Dabei wird gemäß einem ersten Verfahrensschritt 101 ein Differenzpotentialunterschied 74 in einem Sammelpfad 8 des Netzes 5 erfasst. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 102 wird mindestens ein für die Funktion des Sicherungselementes 40 spezifischer Funktionspotentialunterschied 71, 72, 73 in einem Sicherungspfad 9 des Netzes 5 erfasst. Gemäß einem dritten Verfahrensschritt 103 wird der erfasste Differenzpotentialunterschied 74 mit dem erfassten Funktionspotentialunterschied 71, 72, 73 verglichen, wodurch ein Vergleichsergebnis bestimmt wird, und das Vergleichsergebnis dazu genutzt, ein Spannungsprüfergebnis für die Funktionsprüfung zu bestimmen.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Batteriemanagementsystem
2: Batterie
3: Batteriesystem
4: Komponente
5: Bordnetz, Netz
6: positiver Pfad von 5
7: negativer Pfad von 5
8: Sammelpfad
9: Sicherungspfad
9a: erster Sicherungspfad
9b: zweiter Sicherungspfad
9c: dritter Sicherungspfad
10: Vorrichtung
20: Schaltvorrichtung
21: Schaltelement
21a: erstes Schaltelement
21b: zweites Schaltelement
30: Diagnosevorrichtung
40: Sicherungselement
41: erstes Sicherungselement
42: zweites Sicherungselement
43: drittes Sicherungselement
50: Diagnoseanordnung
60: Prüfelement, Impedanz
61: Sicherungsprüfelement
61a: erstes Sicherungsprüfelement
61b: zweites Sicherungsprüfelement
61c: drittes Sicherungsprüfelement
62: Differenzprüfelement
65: Sicherungspotentialunterschied, erster Sicherungspotentialunterschied
66: zweiter Sicherungspotentialunterschied
67: dritter Sicherungspotentialunterschied
71: Funktionspotentialunterschied, erster Funktionspotentialunterschied
72: zweiter Funktionspotentialunterschied
73: dritter Funktionspotentialunterschied
74: Differenzpotentialunterschied
75: Schaltfunktionspotentialunterschied
76: Batteriespannung
80: Differenzpotentialmessvorrichtung
90: Funktionspotentialmessvorrichtung
100: Verfahren
101: erster Verfahrensschritt
102: zweiter Verfahrensschritt
103: dritter Verfahrensschritt

Claims

Verfahren (100) für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug mit mindestens einer elektrischen Komponente (4) eines elektrischen Netzes (5) des Fahrzeuges und mindestens einem elektrischen Sicherungselement (40) des Netzes (5) zur Unterbrechung einer elektrischen Versorgung der Komponente (4) in einem Fehlerfall, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte: – Erfassen von mindestens einem Differenzpotentialunterschied (74) an einem Sammelpfad (8) des Netzes (5), – Erfassen von mindestens einem für die Funktion des Sicherungselementes (40) spezifischen Funktionspotentialunterschied (71, 72, 73) an einem Sicherungspfad (9) des Netzes (5), – Vergleichen des Differenzpotentialunterschiedes (74) mit dem Funktionspotentialunterschied (71, 72, 73), wodurch ein Vergleichsergebnis bestimmt wird, – Bestimmen eines Spannungsprüfungsergebnisses anhand des Vergleichsergebnisses.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltvorrichtung (20) des Netzes (5) zum Beeinflussen der elektrischen Versorgung der Komponente (4) vorgesehen ist, wobei für eine Sicherungsfunktionsprüfung des Sicherungselementes (40) vor und/oder bei dem Erfassen des Funktionspotentialunterschiedes (71, 72, 73) und/oder des Differenzpotentialunterschiedes (74) die Versorgung der Komponente (4) durch die Schaltvorrichtung (20) eingeschränkt wird, vorzugsweise durch eine Reduzierung oder vollständigen Unterbrechung der Versorgung der Komponente (4).
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltvorrichtung (20) mit zumindest zwei Schaltelementen (21) zum Beeinflussen der elektrischen Versorgung der Komponente (4) vorgesehen ist, wobei vor und/oder bei dem Erfassen des Funktionspotentialunterschiedes (71, 72, 73) und/oder des Differenzpotentialunterschiedes (74) ein Schalten von mindestens einem der Schaltelemente (21) durchgeführt wird, wobei die Schaltelemente (21) vorzugsweise jeweils als Hochvoltschaltelement (21) ausgeführt sind.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder bei dem Erfassen des Funktionspotentialunterschiedes (71, 72, 73) und/oder des Differenzpotentialunterschiedes (74) ein erstes Schaltelement (21a) einer Schaltvorrichtung (20) in einem positiven Pfad (6) des Netzes (5) aktiviert und ein zweites Schaltelement (21b) der Schaltvorrichtung (20) in einem negativen Pfad (7) des Netzes (5) deaktiviert wird oder umgekehrt.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Sicherungselemente (40) vorgesehen sind, wobei für eine Sicherungsfunktionsprüfung der einzelnen Sicherungselemente (40) jeweils der für die Funktion des jeweiligen Sicherungselementes (40) spezifische Funktionspotentialunterschied (71, 72, 73) gemessen wird, wobei die sämtlichen Funktionspotentialunterschiede (71, 72, 73) einen gemeinsamen Potentialbezug im Netz (5) aufweisen.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Schaltfunktionsprüfung von mindestens einem ersten Schaltelement (21) einer Schaltvorrichtung (20) des Netzes (5) die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: – Erfassen von mindestens einem für die Funktion des Schaltelementes (21) spezifischen Schaltfunktionspotentialunterschied (75) des Netzes (5), – Bestimmen eines Schaltfunktionsprüfungsergebnisses durch ein Plausibilisieren eines Schaltzustands des Schaltelementes (21) anhand des Schaltfunktionspotentialunterschiedes (75).
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sicherungselemente (40) vorgesehen sind, wobei für eine Sicherungsfunktionsprüfung der einzelnen Sicherungselemente (40) ein einziger Funktionspotentialunterschied (71) erfasst wird, welcher sowohl für die Funktion von einem ersten Sicherungselement (41) als auch von mindestens einem zweiten Sicherungselement (42) spezifisch ist, wobei vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Potentialwert des einzigen Funktionspotentialunterschiedes (71) das Spannungsprüfungsergebnisses bestimmt wird.
Vorrichtung (10) für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug, aufweisend: – ein elektrisches Netz (5), – mindestens eine elektrische Komponente (4) des Netzes (5), – mindestens ein elektrisches Sicherungselement (40) des Netzes (5) zur Unterbrechung einer elektrischen Versorgung der mindestens einen Komponente (4) in einem Fehlerfall, – eine Schaltvorrichtung (20) mit mindestens einem ersten Schaltelement (21a) und mindestens einem zweiten Schaltelement (21b), wobei ein Schaltzustand des ersten und zweiten Schaltelementes (21a, 21b) jeweils schaltbar ist, um die Versorgung der Komponente (4) zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenzpotentialmessvorrichtung (80) zur Erfassung von mindestens einem Differenzpotentialunterschied (74) an einem Sammelpfad (8) des Netzes (5) vorgesehen ist, und wenigstens eine Funktionspotentialmessvorrichtung (90) zur Erfassung von mindestens einem für die Funktion des Sicherungselementes (40) spezifischen Funktionspotentialunterschied (71, 72, 73) an einem Sicherungspfad (9) des Netzes (5) vorgesehen ist, und eine Diagnosevorrichtung (30) vorgesehen ist, wobei die Diagnosevorrichtung (30) gemäß einem Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betreibbar ist.
Vorrichtung (10) für eine elektrische Funktionsprüfung bei einem Fahrzeug, aufweisend: – ein elektrisches Netz (5), – mindestens eine elektrische Komponente (4) des Netzes (5), – mindestens ein elektrisches Sicherungselement (40) des Netzes (5) zur Unterbrechung einer elektrischen Versorgung der Komponente (4) in einem Fehlerfall, – eine Schaltvorrichtung (20) mit mindestens einem ersten Schaltelement (21a) und mindestens einem zweiten Schaltelement (21b), wobei ein Schaltzustand des ersten und zweiten Schaltelementes (21a, 21b) jeweils schaltbar ist, um die Versorgung der Komponente (4) zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prüfelement (60) parallel zum zweiten Schaltelement (21b) elektrisch angeordnet ist, so dass eine Sicherungsfunktionsprüfung des einzelnen Sicherungselementes (40) unabhängig von dem Schaltzustand des zweiten Schaltelementes (21b) durchführbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei oder zumindest drei Sicherungselemente (40) vorgesehen sind, wobei bei einem Überstrom des Netzes (5) ein Wechsel der Sicherungselemente (40) in einen Sicherungszustand durchführbar ist, vorzugsweise durch ein Unterbrechen eines Stromkreises des Netzes (5), wobei bevorzugt die Sicherungselemente (40) jeweils als Schmelzsicherung ausgebildet sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz (5) als Hochvolt-Bordnetz (5) eines Fahrzeuges ausgeführt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnoseanordnung (50) vorgesehen ist, welche ein Netzwerk mit wenigstens einem Prüfelement (60) aufweist, wobei das Prüfelement (60) als eine, vorzugsweise hochohmige, Impedanz (60) ausgeführt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnoseanordnung (50) in einem Batteriemanagementsystem (1) des Batteriesystems (3) integriert ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnosevorrichtung (30) gemäß einem Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betreibbar ist.