DE102017107284A1 - METHOD AND CONTROL DEVICE FOR MONITORING A PORTION NET OF A VEHICLE - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren vorgestellt zum Überwachen eines Bordnetzes (200) eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz (200) zumindest einen Verteiler (207; 704) und eine Last (206) aufweist, die über eine Leitung (210; L21, H1) verbunden sind, mit den folgenden Schritten:
Einlesen einer zeitlichen Folge von Daten für eine Anzahl von Parametern, wobei die Parameter eine Information über eine Bedienung des Fahrzeugs durch einen Fahrer und/oder einen Zustand des Fahrzeugs und/oder einen Zustand des Fahrers und/oder eine Fahrumgebung repräsentieren;
Klassifizieren der Daten als ein Normalwert oder ein Fehlerwert, wobei die Normalwerte je Parameter innerhalb eines Zustandsraums liegen, der mittels einer Diskriminierungsgrenze von den Fehlerwerten getrennt ist; und
Auswerten der als Fehlerwert klassifizierten Daten, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn die als Fehlerwert klassifizierten Daten ein Kriterium erfüllen und/oder Auswerten der als Normalwert klassifizierten Daten, wobei die als Normalwert klassifizierten Daten statistisch ausgewertet werden, um einen stochastischen Parameter zu bestimmen und wobei eine Fehlerinformation ermittelt wird, wenn der stochastische Parameter einen Schwellwert überschreitet.

Figure DE102017107284A1_0000
A method is presented for monitoring a vehicle electrical system (200), wherein the vehicle electrical system (200) has at least one distributor (207; 704) and a load (206) which are connected via a line (210; L21, H1) , with the following steps:
Reading a time series of data for a number of parameters, the parameters representing information about an operation of the vehicle by a driver and / or a state of the vehicle and / or a state of the driver and / or a driving environment;
Classifying the data as a normal value or an error value, wherein the normal values per parameter lie within a state space that is separated from the error values by means of a discrimination limit; and
Evaluating the data classified as an error value, wherein an error is detected when the data classified as an error value meets a criterion and / or evaluating the data classified as normal value, the data classified as normal value are statistically evaluated to determine a stochastic parameter, and wherein an error information is determined when the stochastic parameter exceeds a threshold value.
Figure DE102017107284A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes eines Fahrzeugs sowie ein Steuergerät zum Überwachen eines Bordnetzes eines Fahrzeugs.The present invention relates to a method for monitoring a vehicle electrical system of a vehicle and to a control device for monitoring a vehicle electrical system of a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Das Bordnetz eines Fahrzeugs verbindet eine Energiequelle über Verteiler und Unterverteiler mit den verschiedenen Lasten oder Verbrauchern. So kann man unter den Komponenten des Bordnetzes Verteiler, Unterverteiler und Lasten, aber auch diese verbindende Leitungen verstehen. Dabei sind die Leitungen über Steckverbindungen mit Schnittstellen der Verteiler, Unterverteiler oder Lasten verbunden. Die Steckverbindungen stehen exemplarisch für Eingänge und Ausgänge der genannten Komponenten. Neben einem totalen Ausfall einer Leitung kommt es während der Lebensdauer eines Fahrzeugs zu Degradationsprozessen der Leitungen und der Steckverbindungen, die zu einer schleichenden Verschlechterung der betroffenen Komponenten des Bordnetzes führen, bis hin zu einem Ausfall der Komponenten.The electrical system of a vehicle connects an energy source via distributors and subdistributors with the various loads or consumers. So you can understand among the components of the electrical system distributors, sub-distributors and loads, but also these connecting lines. The cables are connected via plug connections with interfaces of the distributors, sub-distributors or loads. The connectors are examples of inputs and outputs of the components mentioned. In addition to a total failure of a line, it comes during the life of a vehicle to degradation processes of the cables and the connectors, which lead to a gradual deterioration of the affected components of the electrical system, to failure of the components.

Mit der Elektrifizierung von Funktionen nimmt die Anzahl von Verbrauchern im Bordnetz immer weiter zu. Die Absicherung des Bordnetzes als energetisch und Informationstechnisch vernetztes System wird immer komplexer, da mögliche Wechselwirkungen der Komponenten immer unübersichtlicher werden. Gleichzeitig ist eine Diagnoseabdeckung im Bordnetz zu implementieren, um den Anforderungen der funktionalen Sicherheit gerecht zu werden.With the electrification of functions, the number of consumers in the on-board network continues to increase. The protection of the on-board network as an energy and information technology networked system is becoming increasingly complex, as possible interactions of the components are becoming increasingly confusing. At the same time, a diagnostic cover has to be implemented in the electrical system in order to meet the requirements of functional safety.

In heutigen Fahrzeugen existieren bereits sicherheitsrelevante Funktionen, wie z.B. das automatisierte Lenken der Einparkfunktion. Diese Funktionen müssen Fail-Save ausgelegt werden, dass heißt, dass bei Erkennen eines Fehlers der sichere Zustand „aus“ eingenommen wird und der Fahrer über Anzeigeinstrumente benachrichtigt wird. Die Betrachtung der funktionalen Sicherheit dieser Funktionen endet daher oft am Stecker des Steuergerätes, da eine Unterbrechung oder ein Ausfall der Versorgung unmittelbar in den sicheren Zustand „aus“ führt. Auf ein Sicherheitskonzept auf der Versorgungsebene kann daher verzichtet werden.In today's vehicles safety-related functions already exist, such as the automated steering of the parking function. These functions must be designed fail-safe, which means that when an error is detected, the safe state is assumed "off" and the driver is informed via display instruments. The consideration of the functional safety of these functions therefore often ends at the plug of the control unit, as an interruption or a failure of the supply leads directly to the safe state "off". A security concept at the supply level can therefore be dispensed with.

Systeme des autonomen Fahrens hingegen müssen Fail-Operational mit einem Fehler-Zustandsübergang in den sicheren Zustand „an“ ausgelegt werden. Der Ausfall der Versorgung mit Energie (Versorgungsleitung) oder Kommunikation (Busleitung) für diese Funktion kann zu einer direkten Gefährdung von Menschen führen. Dieser sichere Zustand „an“ muss solange gehalten werden, bis das Fahrzeug an einem sicheren Ort angehalten werden kann oder bis der Fahrer die Kontrolle übernehmen kann.By contrast, autonomous driving systems must be designed to be fail-operational with an error state transition to the safe state "on". The failure of the supply of energy (supply line) or communication (bus line) for this function can lead to a direct hazard to people. This safe condition "on" must be maintained until the vehicle can be stopped in a safe place or until the driver can take control.

DE 10 2015 209 588 B3 offenbart eine einfache und zuverlässige Vorrichtung zum Erkennen von Störungen in einem Bordnetz. Die Vorrichtung umfasst eine Empfangseinrichtung, die eingerichtet ist, eine erste und eine zweite zeitliche Folge von Messwerten zu empfangen, wobei die Messwerte der ersten Folge an einem ersten Messpunkt des Bordnetzes und die Messwerte der zweiten Folge an einem zweiten Messpunkt des Bordnetzes verschieden von dem ersten Messpunkt gemessen werden und die Messwerte Strom- oder Spannungswerte darstellen, sowie eine Auswerteeinrichtung, die eingerichtet ist, das Auftreten einer Störung basierend auf einem Vergleich einer ersten Streuung der Messwerte der ersten Folge und einer zweiten Streuung der Messwerte der zweiten Folge zu erkennen. DE 10 2015 209 588 B3 discloses a simple and reliable apparatus for detecting faults in a vehicle electrical system. The device comprises a receiving device that is configured to receive a first and a second temporal sequence of measured values, wherein the measured values of the first sequence at a first measuring point of the vehicle electrical system and the measured values of the second sequence at a second measuring point of the vehicle electrical system differ from the first And an evaluation device that is configured to detect the occurrence of a disturbance based on a comparison of a first scatter of the measured values of the first sequence and a second scatter of the measured values of the second sequence.

DE 10 2014 018 640 B3 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Widerstands in einem Kraftfahrzeug. In einer ersten Messphase, in welcher ein erstes Gerät einen Laststrom aus einer Spannungsquelle empfängt und alle übrigen Geräte aus der Spannungsquelle einen Ruhestrom empfangen, ermittelt das erste Gerät einen ersten Spannungswert und einen Laststromwert und ein zweites Gerät einen zweiten Spannungswert. In einer zweiten Messphase, in welcher jedes der Geräte einen jeweiligen Ruhestrom aus der Spannungsquelle empfängt, ermittelt das zweite Gerät einen dritten Spannungswert und das erste Gerät einen vierten Spannungswert. Durch eine Analyseeinrichtung wird auf der Grundlage des ersten Spannungswerts, des zweiten Spannungswerts, des dritten Spannungswerts, des vierten Spannungswerts und des Laststromwerts ein Verbindungswiderstand einer Anschlussleitung des ersten Geräts ermittelt. DE 10 2014 018 640 B3 discloses a method for determining an electrical resistance in a motor vehicle. In a first measurement phase in which a first device receives a load current from a voltage source and all other devices receive a quiescent current from the voltage source, the first device determines a first voltage value and a load current value and a second device determines a second voltage value. In a second measurement phase in which each of the devices receives a respective quiescent current from the voltage source, the second device determines a third voltage value and the first device determines a fourth voltage value. An analysis device determines a connection resistance of a connection line of the first device on the basis of the first voltage value, the second voltage value, the third voltage value, the fourth voltage value and the load current value.

DE 10 2014 004 791 B3 beschreibt ein Verfahren zur Überprüfung einer Verbindung zwischen einer ein Niedrigspannungsnetz eines Kraftfahrzeugs versorgenden Batterie und dem Niedrigspannungsnetz, wobei ein Gleichspannungswandler ein Hochspannungsnetz mit dem Niedrigspannungsnetz verbindet, wobei seitens des Gleichspannungswandlers eine Modulation der Ausgangsspannung in das Niedrigspannungsnetz mit einer Modulationsfrequenz erfolgt, wobei der hierdurch eingeprägte Strom und die hierdurch eingeprägte Spannung seitens der Batterie gemessen werden und ein Widerstandswert bestimmt und bezüglich wenigstens eines Verbindungskriteriums ausgewertet wird, wonach bei wenigstens einem nicht erfüllten Verbindungskriterium eine Verbindungsstörung festgestellt wird. DE 10 2014 004 791 B3 describes a method for checking a connection between a battery supplying a low-voltage network of a motor vehicle and the low-voltage network, wherein a DC-DC converter connects a high-voltage network to the low-voltage network, wherein the DC voltage converter modulates the output voltage into the low-voltage network with a modulation frequency, the current impressed thereby and the voltage impressed thereby is measured by the battery and a resistance value is determined and evaluated with respect to at least one connection criterion, according to which a connection failure is determined in at least one unfulfilled connection criterion.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einfach und zuverlässig sich anbahnende Fehler (Degradationsprozesse) durch eine Diagnose bereits frühzeitig zu erkennen.The invention is based on the object of detecting errors that are imminent (degradation processes) simply and reliably at an early stage by means of a diagnosis.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes eines Fahrzeugs weist einen Schritt des Einlesens, einen Schritt des Klassifizierens und einen Schritt des Auswertens auf. Das Bordnetz umfasst zumindest einen Verteiler und eine Last, die über eine Leitung verbunden sind. Der Verteiler ist mit einer Stromquelle oder einem weiteren Verteiler verbunden. Im Schritt des Einlesens wird eine zeitliche Folge von Daten eingelesen. Die Daten umfassen zumindest einen Parameter oder eine Mehrzahl von Parametern. Jeder Parameter repräsentiert dabei eine Information über eine Bedienung des Fahrzeugs durch einen Fahrer und ergänzend oder alternativ einen Zustand des Fahrzeugs und ergänzend oder alternativ einen Zustand des Fahrers und ergänzend oder alternativ eine Fahrumgebung des Fahrzeugs. So kann ein Parameter Messdaten oder davon abgeleitete Parameter repräsentieren, aber auch Information aus einer anderen Quelle wie einem Navigationsgerät oder Positionsdaten wie beispielsweise GPS-Daten, Umweltdaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Straßenbeschaffenheit, Niederschlag, etc. Im Schritt des Klassifizierens werden die eingelesenen Daten als Normalwert oder Fehlerwert klassifiziert. Hierzu wird ein Zustandsraum herangezogen, der eine Diskriminierungsgrenze zwischen einem gültigen Bereich für Normalwerte und den übrigen Wertebereichen definiert. Der Zustandsraum weist eine Dimension auf, die der Anzahl der Parameter entspricht. Wenn eine Anzahl n von Parametern Pn überwacht und somit eingelesen wird, so hat der Zustandsraum die Dimension n entsprechend der Anzahl n der verknüpften Parameter. Optional werden eine Mehrzahl von Parametern zu einem davon abgeleiteten Wert zusammengefasst und dieser abgeleitete Wert als Parameter im Zustandsraum dargestellt. Der abgeleitete Wert kann jedoch auch vor dem Einlesen entsprechend bestimmt und der abgeleitete Wert als Parameter eingelesen werden. Die Normalwerte liegen innerhalb des durch die Diskriminierungsgrenze definierten Wertebereichs oder innerhalb des Zustandsraums. Die Diskriminierungsgrenze ist entsprechend der Dimension des Zustandsraums auch mehrdimensional zu sehen. Im Schritt des Auswertens werden die als Fehlerwert klassifizierten Daten und ergänzend oder alternativ die als Normalwert klassifizierten Daten ausgewertet. Dabei wird eine Fehlerinformation ermittelt, wenn die als Fehlerwert klassifizierten Daten ein Kriterium erfüllen. Unter einem Kriterium kann eine Regel verstanden werden, die mathematisch beschreibbar ist. So kann das Kriterium beispielsweise algebraisch oder statistisch definiert sein. Alternativ oder ergänzend werden die als Normalwert klassifizierten Daten stochastisch ausgewertet, um einen stochastischen Parameter zu bestimmen. Unter einem stochastischen Parameter kann ein Mittelwert (algebraisch, geometrisch, ...), eine Standardabweichung, eine Varianz, ein Modalwert, eine Streuung, ein Korrelationskoeffizient oder ähnliches verstanden werden. Dabei wird eine Fehlerinformation als ein Fehler erkannt, wenn der stochastische Parameter einen Schwellwert überschreitet. Dabei kann der Schwellwert beispielsweise eine feste Größe sein oder eine prozentuale Abweichung. So kann ein langsames Driften der als Normalwert klassifizierten Daten erkannt und eine Degradation festgestellt werden.The method according to the invention for monitoring an on-board network of a vehicle has a step of reading in, a step of classifying and a step of evaluating. The electrical system comprises at least one distributor and one load, which are connected via a line. The distributor is connected to a power source or another distributor. In the step of reading a time sequence of data is read. The data includes at least one parameter or a plurality of parameters. Each parameter represents information about an operation of the vehicle by a driver and additionally or alternatively a state of the vehicle and additionally or alternatively a state of the driver and additionally or alternatively a driving environment of the vehicle. Thus, a parameter may represent measured data or parameters derived therefrom, but also information from another source such as a navigation device or position data such as GPS data, environmental data such as temperature, humidity, road condition, precipitation, etc. In the step of classifying the read data as Normal value or error value classified. For this purpose, a state space is used which defines a discrimination boundary between a valid range for normal values and the remaining value ranges. The state space has a dimension corresponding to the number of parameters. If a number n of parameters Pn are monitored and thus read in, the state space has the dimension n corresponding to the number n of the linked parameters. Optionally, a plurality of parameters are combined into a value derived therefrom, and this derived value is represented as a parameter in the state space. However, the derived value can also be determined before reading in and the derived value can be read in as a parameter. The normal values lie within the range of values defined by the discrimination limit or within the state space. The limit of discrimination is also multidimensional according to the dimension of the state space. In the step of the evaluation, the data classified as error value and additionally or alternatively the data classified as normal value are evaluated. In this case, an error information is determined if the data classified as an error value satisfy a criterion. A criterion can be understood as a rule that is mathematically describable. For example, the criterion can be defined algebraically or statistically. Alternatively or additionally, the data classified as normal value are evaluated stochastically in order to determine a stochastic parameter. A stochastic parameter may be understood to mean an average (algebraic, geometric,...), A standard deviation, a variance, a modal value, a dispersion, a correlation coefficient, or the like. In this case, an error information is recognized as an error if the stochastic parameter exceeds a threshold value. The threshold value may be, for example, a fixed quantity or a percentage deviation. Thus, a slow drift of classified as normal value data can be detected and a degradation can be detected.

So können die eingelesenen Daten als eine Punktewolke oder ein Cluster betrachtet werden, wobei die Punktewolke in der Regel im Wesentlichen ihre Position nicht verändert. Ein Wandern oder Driften der Punktewolke kann als Fehler oder aufkommender Fehler diagnostiziert werden, auch wenn noch kein Wert eines Parameters als Fehlerwert klassifiziert wurde. Durch dieses Vorgehen können aufkommende Fehler, die beispielsweise durch eine Degradation eines Kontakts bedingt sind, frühzeitig erkannt und im Rahmen einer vorausschauenden Wartung beseitigt werden, um so die Sicherheit des Gesamtsystems Fahrzeug zu erhöhen.Thus, the read data can be considered as a point cloud or a cluster, the point cloud usually does not change their position substantially. A wandering or drifting of the point cloud can be diagnosed as an error or an emerging error, even if no value of a parameter has yet been classified as an error value. As a result of this procedure, emerging errors, which are caused, for example, by a degradation of a contact, can be detected early and eliminated as part of a predictive maintenance in order to increase the safety of the vehicle as a whole.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren geeignet zum Überwachen einer Verbindungsqualität zwischen Komponenten des Bordnetzes . im Schritt des Einlesens kann zeitlich beabstandet ein Widerstandswert der Leitung während des Betriebs des Fahrzeugs und ergänzend oder alternativ eine Anzahl Parameter eingelesen werden, aus denen der Widerstandswert bestimmt wird. Zumindest einmal wird im Verlauf des Einlesens ein Antriebsmotor des Fahrzeuges zumindest einmal ausgeschaltet. So kann das Verfahren einen schleichenden Fehler während des Betriebs des Fahrzeugs diagnostizieren. Vorteilhafterweise gehen die Diagnosemöglichkeiten somit über Messungen und Analysen auf einem Prüfstand hinaus. So können Daten über lange Zeiträume von Tagen, Wochen, Monaten oder sogar Jahren hinweg erfasst, eingelesen und gespeichert werden, um über diesen (langen) Zeitraum eine Auswertung in Bezug auf Fehler oder anstehende beziehungsweise potentielle Fehler sicherzustellen.Advantageously, the method is suitable for monitoring a connection quality between components of the electrical system. In the step of reading, a resistance value of the line during operation of the vehicle can be read in a time-spaced manner and, additionally or alternatively, a number of parameters can be read in, from which the resistance value is determined. At least once a drive motor of the vehicle is turned off at least once in the course of reading. Thus, the method can diagnose a creeping fault during operation of the vehicle. Advantageously, the diagnostic options thus go beyond measurements and analyzes on a test bench. Thus, data can be collected, read in and stored over long periods of days, weeks, months or even years to ensure an evaluation of errors or pending or potential errors over this (long) period of time.

Komponenten des Bordnetzes können zumindest ein Verteiler und eine Last sein, die über eine Leitung verbunden sind. Im Schritt des Einlesens kann in einem Teilschritt des Bestimmens ein Widerstandswert der Leitung mehrfach zeitlich beabstandet bestimmt werden. Dabei wird der Widerstandswert bei aktivem Bordnetz gemessen, das heißt während des Betriebs des Fahrzeugs. Dabei wird zwischen den Bestimmungen ein Antriebsmotor des Fahrzeuges zumindest einmal ausgeschaltet. Im Schritt des Klassifizierens kann in einem Teilschritt des Ermittelns eine Fehlerinformation unter Verwendung des Widerstandswertes und einer vorbestimmten Vergleichsinformation ermittelt werden.Components of the electrical system can be at least a distributor and a load, which are connected via a line. In the step of reading in a sub-step of determining a resistance value of the line are determined several times spaced. In this case, the resistance value is measured when the vehicle electrical system is active, that is during operation of the vehicle. In this case, a drive motor of the vehicle is switched off at least once between the determinations. In the step of classifying, in a substep of the determination, an error information can be obtained by using the resistance value and a predetermined comparison information.

Wie Eingangs beschrieben muss für Teile des Bordnetzes für bestimmte Anwendungsfälle wie autonomes Fahren die funktionale Sicherheit der Lasten sichergestellt werden. Auch wenn entsprechende Teile redundant ausgeführt werden sollten, muss die Funktionalität sichergestellt werden. Hierzu wird die Verbindungsqualität zwischen Komponenten überwacht. Da Degradationsprozesse beobachtet werden, findet die Bestimmung des Widerstandswertes über einen längeren Zeitraum statt. Ein solcher Degradationsprozess kann zu Beginn über einen Zeitraum von Monaten schleichend verlaufen. So ist der Beobachtungszeitraum über mehrere Fahrten beziehungsweise Fahrzyklen gewählt. Dabei wird ein Fahrzyklus durch zumindest einmaliges Abschalten des Antriebsmotors und einem Stillstand des Fahrzeugs begrenzt. So kann unter einem Fahrzyklus ein Zeitintervall verstanden werden, in welchem das Fahrzeug dauerhaft in Betrieb ist, beispielsweise der Antriebsmotor eingeschaltet ist. Dabei können kurze Unterbrechungen bedingt durch eine Start-Stopp-Automatik bei der Betrachtung übergangen werden, das heißt, der Fahrzyklus dauert dann über diese hinweg. So kann ein Fahrzyklus durch eine Betriebsunterbrechung des Fahrzeugs begrenzt sein. So wird der Widerstandswert der Leitung in zumindest zwei verschiedenen Fahrzyklen bestimmt. Dabei repräsentiert der Widerstandswert einen mit dem Widerstand der Leitung korrespondierenden Wert.As described in the introduction, the functional safety of the loads must be ensured for parts of the vehicle electrical system for certain applications such as autonomous driving. Even if corresponding parts should be redundant, the functionality must be ensured. For this, the connection quality between components is monitored. Since degradation processes are observed, the determination of the resistance value takes place over a longer period of time. Such a degradation process may initially be gradual over a period of months. Thus, the observation period over several trips or driving cycles is selected. In this case, a driving cycle is limited by at least one time switching off the drive motor and a standstill of the vehicle. Thus, a driving cycle can be understood as meaning a time interval in which the vehicle is permanently in operation, for example the drive motor is switched on. In this case, short interruptions due to a start-stop system can be ignored in the consideration, that is, the driving cycle then takes over this time. Thus, a driving cycle may be limited by a service interruption of the vehicle. Thus, the resistance value of the line is determined in at least two different driving cycles. In this case, the resistance value represents a value corresponding to the resistance of the line.

Für den Widerstand der Leitung existiert ein Erwartungswert mit einem diesen Erwartungswert umgebenden Toleranzbereich, beziehungsweise Toleranzbereichen. So kann ein Toleranzbereich für verschiedene Fehlergrade oder Degradationsgrade der Verbindung definiert sein. Der so definierte Toleranzbereich oder die so definierten Toleranzbereiche können dann als Basis für die Vergleichsinformation dienen und so in Zusammenschau mit dem bestimmten Widerstandswert ein Ermitteln der Fehlerinformation ermöglichen. So kann in einer Ausführungsform beispielsweise ein Verdoppeln des Widerstandes der Leitung als ein Fehlerfall definiert sein.There is an expected value for the resistance of the line with a tolerance range or tolerance ranges surrounding this expectation value. Thus, a tolerance range for different degrees of error or degrees of degradation of the connection can be defined. The tolerance range defined in this way or the tolerance ranges defined in this way can then serve as the basis for the comparison information and thus make it possible to determine the error information in conjunction with the determined resistance value. For example, in one embodiment, doubling the resistance of the line may be defined as an error case.

Ferner kann im Schritt des Einlesens ein einen Spannungsabfall über der Leitung repräsentierender Spannungswert eingelesen werden. Der Widerstandswert kann dabei in einem Teilschritt des Bestimmens unter Verwendung des Spannungswerts bestimmt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann über die stochastische Verteilung, die Wahl des Zeitintervalls zwischen zwei eingelesenen Spannungswerten oder des Zeitpunkts des Einlesens der Spannungswerte der Einfluss einer variablen Last eliminiert werden oder zumindest so gering gehalten werden, dass diese keinen nennenswerten Einfluss auf den zu bestimmenden Widerstandswert hat. Wenn der Einfluss der Last nicht betrachtet wird, kann der Strom als konstant betrachtet werden. In diesem Fall korreliert der Spannungsabfall mit dem Widerstandswert. Im Bordnetz kann davon ausgegangen werden, dass die Last sich in einem bestimmten Lastbereich bewegt, das heißt, dass eine bestimmte Bandbreite für den Strom als Erwartungsbereich angenommen werden kann. Folglich wird der Spannungsabfall über der Leitung in einem korrespondierenden Spannungsbereich erwartet.Furthermore, in the step of reading in, a voltage value representing a voltage drop across the line can be read in. The resistance value can be determined in a sub-step of the determination using the voltage value. In an advantageous embodiment, the influence of a variable load can be eliminated or at least kept so low via the stochastic distribution, the choice of the time interval between two read-in voltage values or the time of reading in the voltage values that it has no appreciable influence on the resistance value to be determined , If the influence of the load is not considered, the current can be considered constant. In this case, the voltage drop correlates with the resistance value. In the electrical system, it can be assumed that the load is moving in a certain load range, which means that a certain bandwidth for the current can be assumed as the expected range. Consequently, the voltage drop across the line is expected in a corresponding voltage range.

Günstig ist es auch, wenn im Schritt des Einlesens ein Stromwert eingelesen wird, der einen Strom zwischen dem Ausgang des Verteilers und der Last repräsentiert. Vorteilhaft kann dann der Widerstandswert unter Verwendung des Stromwertes bestimmt werden. Wie bereits ausgeführt ergibt sich aus der Last und einem Lastprofil eine erwartete Bandbreite für den Stromwert. Bei einer Abweichung, das heißt einem Stromwert außerhalb eines Vergleichsbereiches, kann auf eine Änderung des Widerstandswertes geschlossen werden. In einer günstigen Variante des vorgestellten Verfahrens kann der Widerstandswert direkt mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes bestimmt werden.It is also favorable if in the step of reading in a current value is read in, which represents a current between the output of the distributor and the load. Advantageously, the resistance value can then be determined using the current value. As already stated, an expected bandwidth for the current value results from the load and a load profile. In the case of a deviation, that is to say a current value outside a comparison range, a change in the resistance value can be concluded. In a favorable variant of the presented method, the resistance value can be determined directly by means of Ohm's law.

Nach dem Schritt des Einlesens kann in einer Ausführungsform ein Mittelwert über in einem vordefinierten Mittwerts-Zeitinterwall eingelesene Spannungswerte gebildet werden und der Mittelwert in den folgenden Schritten als Spannungswert verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass ein möglicher Einfluss einer variablen oder sich ändernden Last auf den Spannungsabfall über der Leitung weiter zu vernachlässigen ist. Die Widerstandswerte können mit einer hohen Abtastrate erfasst werden. Unter einen hohen Abtastrate kann hier eine Abtastrate zwischen 100 und 1000 Hz verstanden werden. In einer günstigen Ausführungsform kann ein Widerstandswert der Leitung mit einem zeitlichen Abstand von einigen Millisekunden, insbesondere mit Mittelwertbildung von einigen Sekunden, das heißt zumindest drei Sekunden, besser mehr als sieben Sekunden, bestimmt werden. Über die Mittelwertbestimmung erfolgt eine Datenaggregation. Vorteilhaft an einer Abtastrate im einstelligen Millisekundenbereich ist, dass Peaks im Spannungsverlauf erfasst werden und durch die Mittelwertbildung dann nur einen geringen Einfluss auf das Ergebnis haben. Einen ähnlichen positiven Effekt haben lange Messintervalle, wodurch der Einfluss entsprechender Ausreißer auf das Ergebnis ebenfalls reduziert wird. Über die Wahl der Dauer des Mittwerts-Zeitinterwalls kann der mögliche Fehler in der Bestimmung des Widerstandswertes beeinflusst werden. Dabei ist ein längeres Mittwerts-Zeitinterwall einem kürzeren Mittwerts-Zeitinterwall vorzuziehen. So können die vorzuhaltenden Werte reduziert werden und der Einfluss von Lastspitzen verringert werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht das Mittelwerts-Zeitintervall der Dauer eines Fahrzyklus.After the read-in step, in one embodiment, an average value can be formed over voltage values read in a predefined mean-time interval, and the mean value can be used as a voltage value in the following steps. This has the advantage that a possible influence of a variable or changing load on the voltage drop across the line is still negligible. The resistance values can be detected at a high sampling rate. A high sampling rate can be understood here as a sampling rate between 100 and 1000 Hz. In a favorable embodiment, a resistance value of the line with a time interval of a few milliseconds, in particular with averaging of a few seconds, that is at least three seconds, better more than seven seconds, can be determined. By means of the averaging, a data aggregation takes place. An advantage of a sampling rate in the single-digit millisecond range is that peaks are detected in the voltage curve and then have only a small influence on the result by averaging. A similar positive effect has long measurement intervals, whereby the influence of corresponding outliers on the result is also reduced. About the choice of the duration of the Mean time interval, the possible error in the determination of the resistance value can be influenced. In this case, a longer mean-time interval is to be preferred to a shorter mean-time interval. Thus, the values to be kept can be reduced and the influence of load peaks can be reduced. In a preferred embodiment, the mean time interval corresponds to the duration of a drive cycle.

Vorteilhaft ist es auch, wenn nach dem Schritt des Bildens des Mittelwertes über ein Mittelwerts-Zeitintervall ein Schritt des Ermittelns von stochastischen Größen folgt. Im Schritt des Ermittelns von stochastischen Größen kann dabei eine Streuung der Mittelwerte über eine Vielzahl von Fahrzyklen ermittelt werden. Beispielsweise kann die Streuung über 10 bis 50 Fahrzyklen, insbesondere über 15 bis 30 Fahrzyklen, insbesondere bevorzugt über 20 bis 25 Fahrzyklen ermittelt werden. Dabei kann die Streuung gleitend über die gewählte Anzahl von Fahrzyklen ermittelt werden. In einem besonderen Ausführungsbeispiel kann die Streuung über alle gespeicherten Fahrzyklen, d.h. über die alle gespeicherten Werte aller Fahrzyklen ermittelt werden. Dies ist jedoch aufwändig, sodass hier vorteilhaft eine Begrenzung der Anzahl der Fahrzyklen wie beschrieben erfolgen wird.It is also advantageous if, following the step of forming the mean value over an average time interval, a step of determining stochastic quantities follows. In the step of determining stochastic variables, a scattering of the average values over a plurality of driving cycles can be determined. For example, the scattering can be determined over 10 to 50 driving cycles, in particular over 15 to 30 driving cycles, particularly preferably over 20 to 25 driving cycles. In this case, the dispersion can be determined by sliding over the selected number of driving cycles. In a particular embodiment, the spread over all stored driving cycles, i. over which all stored values of all driving cycles are determined. However, this is expensive, so that advantageously a limitation of the number of driving cycles will be done as described.

Neben der Streuung kann im Schritt des Ermittelns von stochastischen Größen auch eine Standardabweichung oder ein Korrelationskoeffizient ermittelt werden. Vorteilhaft kann so auf eine stochastische Änderung des Widerstandswertes oder des durch diesen repräsentierten Übergangswiderstandes der überwachten Leitung geschlossen werden. So kann die Fehlerinformation unter Verwendung der ermittelten stochastischen Größen erfolgen, beispielsweise in dem ein Grenzwert für die Streuung oder den Korrelationskoeffizienten als Vergleichsinformation definiert wird.In addition to the scattering, a standard deviation or a correlation coefficient can also be determined in the step of determining stochastic variables. Advantageously, it is thus possible to conclude a stochastic change in the resistance value or the contact resistance represented by the contact line monitored by it. Thus, the error information can be made using the determined stochastic quantities, for example by defining a limit value for the scattering or the correlation coefficient as comparison information.

Zum Ermitteln des Spannungsabfalls über der Leitung können ein eine Ausgangspannung an dem Ausgang des Verteilers repräsentierender Ausgangsspannungswert und ein eine Eingangsspannung an dem über die Leitung mit dem Ausgang verbundenen Eingang eines Unterverteilers oder der Last repräsentierender Eingangsspannungswert eingelesen werden. Viele Komponenten des Bordnetzes ermitteln bereits Ein- oder Ausgangsspannungen. So kann ohne zusätzlichen Messaufwand vorteilhaft der Spannungsabfall über der Leitung bestimmt werden. So kann kostengünstig eine zusätzliche Überwachung der funktionalen Sicherheit implementiert werden.For determining the voltage drop across the line, an output voltage value representing an output voltage at the output of the distributor and an input voltage value representing an input voltage to the input of a sub-distributor or the load connected via the line to the output can be read. Many components of the vehicle electrical system already determine input or output voltages. Thus, without additional measurement effort advantageously the voltage drop across the line can be determined. Thus, additional functional safety monitoring can be implemented cost-effectively.

Vorteilhaft werden mit einem Schritt des Speicherns die Widerstandswerte, die Spannungswerte, die Stromwerte, die Ausgangsspannungswerte, die Eingangsspannungswerte, zumindest ein stochastischer Parameter und/oder die Mittelwerte gespeichert. So kann die Auswertung nicht erst einen Fehler erkennen, wenn dieser eingetreten ist. Vielmehr ist es durch entsprechende Datenanalyse möglich bereits frühzeitig Trends aufzuspüren. Vorteilhaft kann somit einem Fehler bereits durch vorausschauende Instandhaltung begegnet werden ohne kostenintensiv ohne Grund Komponenten austauschen zu müssen.Advantageously, the resistance values, the voltage values, the current values, the output voltage values, the input voltage values, at least one stochastic parameter and / or the mean values are stored in a step of storing. Thus, the evaluation can not first detect an error, if this has occurred. Rather, it is possible through appropriate data analysis early to detect trends. Advantageously, an error can thus already be countered by predictive maintenance without having to exchange components cost-effectively without reason.

Zur Datenreduktion können im Schritt des Speicherns die zu speichernden Werte nur gespeichert werden, wenn diese ein neues Minimum oder Maximum darstellen. Somit kann der in einem Fahrzeug vorzuhaltende Speicher kleiner gehalten werden. Auch reduziert sich zu übertragendes Datenvolumen, wenn die zu speichernden Werte an eine Cloud im Sinne Fahrzeug-zu-Infrastruktur (Car-to-X oder C2X) gesendet und dort gespeichert und ausgewertet werden.For data reduction, the values to be stored can only be stored in the saving step if they represent a new minimum or maximum. Thus, the memory to be stored in a vehicle can be made smaller. Also reduces the volume of data to be transferred when the values to be stored are sent to a cloud in the sense of vehicle-to-infrastructure (Car-to-X or C2X) and stored and evaluated there.

Ferner kann im Schritt des Speicherns zumindest eine weitere Fahrzeuginformation gespeichert werden. Dabei kann unter einer weiteren Fahrzeuginformation beispielsweise eine Motorinformation, eine Ausstattungsinformation über das Fahrzeug, geografische Lage des Fahrzeugs im Betrieb, klimatische Bedingungen wie Temperatur oder Luftfeuchte, eine Straßenbeschaffenheit oder ein Zeitpunkt des Abspeicherns der gespeicherten Werte verstanden werden. Dann kann im Schritt des Auswertens die Fehlerinformation unter Verwendung der zumindest einen weiteren Fahrzeuginformation bestimmt werden.Furthermore, at least one further vehicle information may be stored in the step of storing. In this case, further vehicle information may be understood as meaning, for example, engine information, equipment information about the vehicle, geographical position of the vehicle during operation, climatic conditions such as temperature or air humidity, a road condition or a time of storing the stored values. Then, in the step of the evaluation, the error information can be determined using the at least one further vehicle information.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren zusätzlich einen Schritt des Übertragens der im Schritt des Speicherns gespeicherten Werte an eine zentrale Infrastruktureinrichtung aufweisen. Unter einer Infrastruktureinrichtung kann dabei auch eine Cloud verstanden werden. Die zu speichernden Werte können zumindest teilweise drahtlos gesendet, übertragen oder empfangen werden. So können die entsprechenden Daten von einer Vielzahl von Fahrzeugen in der zentralen Infrastruktureinrichtung gesammelt und ausgewertet werden. Durch die entsprechend anfallende große Datenmenge können Fehler oder besser gesagt Trends für zukünftige Fehler noch frühzeitiger erkannt werden und somit beispielsweise in turnusmäßigen Wartungsintervallen der einzelnen Fahrzeuge Abhilfe geschaffen werden.In a preferred embodiment, the method may additionally comprise a step of transmitting the values stored in the step of storing to a central infrastructure device. An infrastructure facility can also be understood as a cloud. The values to be stored can at least partially be transmitted, transmitted or received wirelessly. Thus, the corresponding data can be collected and evaluated by a plurality of vehicles in the central infrastructure facility. Due to the resulting large amount of data errors or better said trends for future errors can be detected even earlier and thus, for example, in regular maintenance intervals of individual vehicles remedy.

Vorteilhafterweise kann bei einer Auswertung in der Cloud ein lernendes System geschaffen werden. So kann ein Driften der eingelesenen Daten in Form der Punktewolke oder des Clusters über eine große Anzahl von Fahrzeugen beobachtet werden, um beispielsweise auf einen fehlenden Parameter, beispielsweise von Umwelteinflüssen wie Außentemperatur, zu schließen. Auch können die Daten in der Cloud über eine Verbindung zu anderen Daten oder Informationsquellen für eine Auswertung weiter angereichert werden.Advantageously, a learning system can be created in an evaluation in the cloud. Thus, a drift of the read data in the form of the point cloud or the cluster over a large number of vehicles can be observed, for example, to a missing parameter, such as environmental influences such as Outside temperature, close. Also, the data in the cloud can be further enriched via a connection to other data or information sources for evaluation.

Vorteilhaft werden zumindest einzelne Schritte des vorgestellten Verfahrens wiederholt ausgeführt. So können die Schritte des Einlesens, des Bildens, des Klassifizierens, des Bestimmens, des Auswertens oder Ermittelns, des Bereitstellens, des Speicherns und/oder des Übertragens wiederholt ausgeführt werden. So kann im Schritt des Auswertens die Fehlerinformation unter Verwendung der gespeicherten Werte bestimmt werden. Wie bereits oben ausgeführt kann durch eine größere Datenmenge früher ein Fehlertrend erkannt werden.Advantageously, at least individual steps of the presented method are carried out repeatedly. Thus, the steps of reading, forming, classifying, determining, evaluating or determining, providing, storing and / or transmitting may be repeatedly performed. Thus, in the step of evaluating, the error information may be determined using the stored values. As already stated above, a larger amount of data can be used to detect a faulty trend earlier.

Beim Einsatz einer Infrastruktureinrichtung kann zumindest ein Teil des Verfahrens dort oder unter Verwendung der in der Infrastruktureinrichtung gespeicherten Werte ausgeführt werden. In dieser Ausführungsform kann das Verfahren weitere Schritte aufweisen:

  • - Empfangen einer Vielzahl von Werten von einer Vielzahl von Fahrzeugen in einer Infrastruktureinrichtung;
  • - Ablegen der Vielzahl von Werten in einer zentralen Speichereinrichtung der Infrastruktureinrichtung;
  • - Bestimmen zumindest einer Fehlerinformation für zumindest ein Bordnetz eines der Fahrzeuge unter Verwendung der Vielzahl von Werten der Vielzahl von Fahrzeugen; und
  • - Bereitstellen der Fehlerinformation von der Infrastruktureinrichtung an zumindest eines der Fahrzeuge und/oder eine Überwachungsfunktion für die Vielzahl von Fahrzeugen.
When using an infrastructure device, at least part of the method may be executed there or using the values stored in the infrastructure device. In this embodiment, the method may comprise further steps:
  • Receiving a plurality of values from a plurality of vehicles in an infrastructure;
  • - storing the plurality of values in a central storage device of the infrastructure device;
  • Determining at least one fault information for at least one on-board network of one of the vehicles using the plurality of values of the plurality of vehicles; and
  • Providing the error information from the infrastructure device to at least one of the vehicles and / or a monitoring function for the plurality of vehicles.

Das Verfahren kann einen Schritt des Festlegens der Vergleichsinformation unter Verwendung der zeitlichen Folge von Daten für eine Anzahl von Parametern, der stochastischen Parameter, der Spannungswerte, der Ausgangsspannungswerte und der Eingangsspannungswerte, der Mittelwerte und/oder der Stromwerte aufweisen. So kann die Vergleichsinformation an entsprechende Einflüsse angepasst werden.The method may include a step of establishing the comparison information using the temporal sequence of data for a number of parameters, the stochastic parameters, the voltage values, the output voltage values and the input voltage values, the averages, and / or the current values. Thus, the comparative information can be adapted to corresponding influences.

Vorteilhafterweise wird im Schritt des Auswertens als stochastischer Parameter ein Schwerpunkt der Daten bestimmt. Eine Fehlerinformation, die eine Degradation oder einen prognostizierten Fehler repräsentiert, wird erkannt, wenn der Schwerpunkt über die Zeit sich bewegt. Dabei wird eine Bewegung des Schwerpunkts ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen oder eine Ableitung der Bewegung des Schwerpunkts bestimmt und diese mit einem Schwellwert verglichen. Bei einem Überschreiten des Schwellwerts wird eine Fehlerinformation bereitgestellt.Advantageously, a center of gravity of the data is determined in the step of evaluating as a stochastic parameter. An error information representing a degradation or a predicted error is detected when the center of gravity moves over time. In this case, a movement of the center of gravity is determined and compared with a threshold value, or a derivative of the movement of the center of gravity is determined and compared with a threshold value. If the threshold value is exceeded, error information is provided.

Ferner kann im Schritt des Auswertens als Kriterium eine Anzahl als Fehlerwert klassifizierter Daten in einem vorbestimmten Zeitintervall überwacht. Als Kriterium für die Ausgabe einer Fehlerinformation kann ein erreichen einer vordefinierten Anzahl von als Fehlerwert klassifizierter Daten bestimmt werden. Dabei kann definiert sein, dass in einem gleitenden Zeitintervall die vordefinierte Anzahl von als Fehlerwert klassifizierter Daten erreicht wird. Alternativ kann ein Abstand zur Diskriminierungsgrenze als Fehlerinformation definiert sein. So kann die vordefinierte Anzahl in Abhängigkeit des Abstandes zur Diskriminierungsgrenze variieren.Furthermore, in the step of evaluating as a criterion, a number of data classified as an error value can be monitored in a predetermined time interval. As a criterion for the output of an error information, reaching a predefined number of data classified as an error value can be determined. It can be defined here that the predefined number of data classified as error value is achieved in a sliding time interval. Alternatively, a distance to the discrimination boundary may be defined as error information. Thus, the predefined number can vary depending on the distance to the discrimination limit.

In einem optionalen Schritt des Lernens kann eine Anzahl von Zustandsräumen angelernt werden, wobei in einem ersten Teilschritt des Einlesens eine zeitlichen Folge von Lerndaten für eine Anzahl von Parametern eingelesen wird, die zuvor als Normalwert repräsentierend kategorisiert wurden, wobei in einem zweiten Teilschritt zumindest eine Einhüllende als Diskriminierungsgrenze für die angelernten Zustandsräume bestimmt wird. Die in dem Teilschritt des Einlesens im Schritt des Lernens eingelesene zeitliche Folge von Lerndaten können Ergebnisse einer Simulation und ergänzend oder alternativ Messdaten aus unterschiedlichen Fahrversuchen wie Sommertest oder Wintertest sein. Die Lerndaten umfassen zumindest einen Parameter oder eine Mehrzahl von Parametern. Dabei handelt es sich um die gleichen Parameter, die im Schritt des Einlesens im produktiven Einsatz eingelesen werden.In an optional step of learning, a number of state spaces can be learned, wherein in a first sub-step of reading a time series of learning data for a number of parameters is read, which were previously categorized representing normal value, wherein in a second sub-step at least one envelope is determined as a discrimination limit for the learned state spaces. The time series of learning data read in the step of reading in the step of learning can be results of a simulation and additionally or alternatively measurement data from different driving tests such as summer test or winter test. The learning data includes at least one parameter or a plurality of parameters. These are the same parameters that are read in during the read-in step in productive use.

Optional wird in einem Schritt des Ableitens zwischen dem Schritt des Einlesens und dem Schritt des Klassifizierens die zumindest eine zeitliche Folge von Daten abgeleitet. Dann werden im Schritt des Klassifizierens die abgeleiteten Daten klassifiziert und im Schritt des Auswertens die klassifizierten, ausgewerteten Daten ausgewertet.Optionally, in a step of deriving between the step of reading and the step of classifying, the at least one temporal sequence of data is derived. Then in the step of classifying the derived data are classified and evaluated in the step of evaluating the classified, evaluated data.

Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst mittels eines Steuergeräts zum Überwachen eines Bordnetzes zumindest eines Fahrzeugs. Dabei umfassen Komponenten des Bordnetzes zumindest einen Verteiler und eine Last, die über eine Leitung verbunden sind. Das Steuergerät umfasst zumindest eine Einrichtung zum Einlesen einer zeitlichen Folge von Daten für eine Anzahl von Parametern, wobei die Parameter eine Information über eine Bedienung des Fahrzeugs durch einen Fahrer und/oder einen Zustand des Fahrzeugs und/oder einen Zustand des Fahrers und/oder eine Fahrumgebung repräsentieren, eine Einrichtung zum Klassifizieren der Daten als ein Normalwert oder ein Fehlerwert, wobei die Normalwerte je Parameter innerhalb eines Zustandsraums liegen, der mittels einer Diskriminierungsgrenze von den Fehlerwerten getrennt ist, sowie eine Einrichtung zum Auswerten der als Fehlerwert klassifizierten Daten, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn die als Fehlerwert klassifizierten Daten ein Kriterium erfüllen und/oder Auswerten der als Normalwert klassifizierten Daten, wobei die als Normalwert klassifizierten Daten statistisch ausgewertet werden, um einen statistischen Parameter zu bestimmen und ein Fehler erkannt wird, wenn der statistische Parameter einen Schwellwert überschreitet..The above object is also achieved by means of a control device for monitoring a vehicle electrical system of at least one vehicle. In this case, components of the electrical system comprise at least one distributor and a load, which are connected via a line. The control unit comprises at least one device for reading in a chronological sequence of data for a number of parameters, wherein the parameters include information about an operation of the vehicle by a driver and / or a state of the vehicle and / or a state of the driver and / or Representing a driving environment, means for classifying the data as a normal value or an error value, the normal values per parameter lying within a state space obtained by means of a Discrimination limit is separated from the error values, and means for evaluating the data classified as an error value, wherein an error is detected when the data classified as an error value meet a criterion and / or evaluating the data classified as normal value, wherein the data classified as normal value statistically are evaluated to determine a statistical parameter and an error is detected if the statistical parameter exceeds a threshold.

Das hier genannte Steuergerät kann insbesondere als eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete oder logische Schaltungsanordnung für das beschriebene Verfahren ausgeführt sein. Besagtes Steuergerät kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, Ein-Ausgabe-Geräte, etc.) sein oder umfassen.The control unit mentioned here can be embodied, in particular, as a processor unit and / or an at least partially hardwired or logic circuit arrangement for the described method. Said control device can be or include any type of processor or computer or computer with correspondingly necessary peripherals (memory, input / output interfaces, input / output devices, etc.).

Die vorstehenden Erläuterungen betreffend das Verfahren gelten für das Steuergerät entsprechend und umgekehrt. Das Steuergerät kann in einer Komponente oder verteilt in mehreren Komponenten ausgeführt sein.The above explanations regarding the method apply to the control unit accordingly and vice versa. The controller may be implemented in one component or distributed in multiple components.

Die hier vorgestellte Lösung umfasst ferner ein Computerprogrammprodukt, das direkt in einen Speicher eines digitalen Computers ladbar ist, umfassend Programmcodeteile, die dazu geeignet sind, Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen.The solution presented here further comprises a computer program product which can be loaded directly into a memory of a digital computer, comprising program code parts which are suitable for performing steps of the method described here.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of exemplary embodiments which will be described in detail in conjunction with the drawings. In this case, the same or equivalent elements may be provided with the same reference numerals for clarity.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Teils eines Bordnetzes eines Fahrzeugs;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts zum Überwachen (einer Verbindungsqualität zwischen Komponenten) eines Bordnetzes zumindest eines Fahrzeugs während des Betriebs des Fahrzeugs;
  • 4 in einem Diagramm Widerstandsänderungen von mehreren Verbindungen über die Zeit;
  • 5 in einem Diagramm Spannungen an einem Verbraucher über die Zeit;
  • 6 eine symbolische Darstellung des Spannungsabfalls über die Zeit;
  • 7 eine schematische Darstellung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs;
  • 8 eine Mehrzahl von Fahrzeugen mit einem Steuergerät zum Überwachen der Verbindungsqualität zwischen Komponenten des Bordnetzes sowie eine Infrastruktureinrichtung;
  • 9 eine schematische Darstellung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs;
  • 10 - 17 eine grafische Darstellung in kartesischen Koordinatensystemen von Zustandsräumen; und
  • 18 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts zum Überwachen eines Bordnetzes zumindest eines Fahrzeugs während des Betriebs des Fahrzeugs.
Hereinafter, an advantageous embodiment of the invention will be explained with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 a flow diagram of the method according to the invention;
  • 2 a schematic representation of part of a vehicle electrical system of a vehicle;
  • 3 a schematic representation of a control device for monitoring (a connection quality between components) of a vehicle electrical system of at least one vehicle during operation of the vehicle;
  • 4 in a diagram resistance changes of several connections over time;
  • 5 in a diagram voltages on a consumer over time;
  • 6 a symbolic representation of the voltage drop over time;
  • 7 a schematic representation of a vehicle electrical system of a vehicle;
  • 8th a plurality of vehicles having a control unit for monitoring the connection quality between components of the electrical system and an infrastructure device;
  • 9 a schematic representation of a vehicle electrical system of a vehicle;
  • 10 - 17 a graphical representation in Cartesian coordinate systems of state spaces; and
  • 18 a schematic representation of a control device for monitoring a vehicle electrical system of at least one vehicle during operation of the vehicle.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to illustrate the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Moderne Fahrzeugfunktionen müssen unter dem Gesichtspunkt der Funktionalen Sicherheit (FuSi) betrachtet werden. Systeme des autonomen Fahrens gehören zu den sogenannten Fusi-relevanten Funktionen.Modern vehicle functions have to be considered from the point of view of Functional Safety (FuSi). Systems of autonomous driving belong to the so-called Fusi-relevant functions.

Die Diagnose ist ein integraler Bestandteil eines Sicherheitskonzeptes, welches der ISO26262 genügt. Die redundante Ausführung von Versorgungsleitungen ohne Diagnose stellt kein hinreichendes Sicherheitskonzept dar, da die als redundant vorgehaltene Leitung aufgrund eines latenten Fehlers für die Übernahme der Versorgung im Fehlerfall nicht zur Verfügung stehen kann. Die Diagnose als integraler Bestandteil des Sicherheitskonzeptes führt zuerst einmal zu Mehraufwand; auf der anderen Seite kann u.U. ein einzelner diagnostizierter Versorgungspfad ohne Redundanz hinreichend sein für ein schlüssiges Sicherheitskonzept. Dies wäre dann der Fall, wenn es gelingt, sich anbahnende Fehler (Ausfall Versorgung durch Degradationsprozesse) rechtzeitig zu erkennen. Eine Minimierung von redundanten Leitungen im Leitungssatz ist unbedingt wünschenswert, da der Kabelsatz bereits heute bezüglich Gewicht und Bauraum an sein Grenzen stößt.The diagnosis is an integral part of a safety concept that complies with ISO26262. The redundant design of supply lines without diagnostics does not constitute a sufficient safety concept since the line reserved as redundant can not be available in the event of a fault due to a latent error for the acceptance of the supply. The diagnosis as an integral part of the safety concept first leads to extra effort; on the other hand, u.U. a single diagnosed supply path without redundancy would be sufficient for a coherent security concept. This would be the case if it succeeds in timely detection of impending errors (failure supply by degradation processes). A minimization of redundant lines in the wiring harness is absolutely desirable because the cable set already reaches its limits in terms of weight and space.

Degradationsprozessen (z.B. Degradation eines Kontaktes) liegen Fehlerwachstumsprozesse zu Grunde. Auf Grundlage der Beschreibung dieser Prozesse werden Fehlermodelle erarbeitet. Degradation processes (eg degradation of a contact) are based on error growth processes. Based on the description of these processes, error models are developed.

Fehlerwachstumsprozesse sind selbstbestärkend und können grundsätzlich durch Exponentialfunktionen abstrahiert werden.Error growth processes are self-reinforcing and can basically be abstracted by exponential functions.

Für das Wachstum eines Fehlers (einer Störung) S lässt sich somit die folgende Gleichung angeben: S=S0*exp [ c ( t ) t ]

Figure DE102017107284A1_0001

  • mit S0: Anfangszustand
  • c(t): Wachstumskonstante. Diese ist nicht konstant, da sich die Treiber der Störgröße je nach Zustand ändern.
For the growth of an error S, the following equation can be given: S = S0 * exp [ c ( t ) t ]
Figure DE102017107284A1_0001
  • with S0: initial state
  • c (t): growth constant. This is not constant because the drivers of the disturbance variable change depending on the state.

Dies kann anhand eines Beispiels eines selbstbestärkenden Wachstums einer Störung durch Reibkorrosion (Fretting Korrosion) in einem Kontakt erläutert werden. Die Reibkorrosion selber hat eine kleine Wachstumskonstante C1, sodass sich die Störung über lange Zeit (z.B. mehrere Monate) aufbaut. Die Störung hat die Änderung der charakteristischen Größe Übergangswiderstand zur Folge. Der erhöhte Übergangswiderstand hat wiederum eine Vergrößerung der Verlustleistung im Kontakt zur Folge. Wenn diese zusätzliche Verlustleistung nicht mehr hinreichend abgeführt werden kann, so setzt der Schädigungsprozess der thermo-mechanischen Zerstörung ein. Dieser hat eine wesentlich größere Wachstumskonstante C2. Die freiwerdende Wärme führt zu einer Vergrößerung des Übergangswiderstandes und dieser zu einer selbstbestärkenden weiteren Erwärmung (Thermal Run-Away). Dieser Prozess führt dazu, dass wenn der Punkt erreicht wird, der Kontakt plötzlich versagt und die Versorgung der sicherheitsrelevanten Funktion unterbrochen wird.This can be illustrated by an example of self-reinforcing growth of fretting corrosion in a contact. The fretting corrosion itself has a small growth constant C1, so the disturbance builds up over a long time (e.g., several months). The disturbance results in the change of the characteristic size of contact resistance. The increased contact resistance in turn results in an increase in the power loss in contact. If this additional power loss can no longer be adequately dissipated, the damage process starts with thermo-mechanical destruction. This has a much larger growth constant C2. The released heat leads to an increase in the contact resistance and this to a self-reinforcing further heating (Thermal Run-Away). This process means that when the point is reached, the contact suddenly fails and the supply of the safety-related function is interrupted.

Das im Folgenden beschriebene Verfahren überwacht in einem speziellen Ausführungsbeispiel eine Änderung des charakteristischen Parameters Übergangswiderstand, bevor der kritische Versagenszeitpunkt erreicht wird.The method described below monitors in a specific embodiment a change of the characteristic parameter contact resistance before the critical failure time is reached.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Überwachen eines Bordnetzes eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 100 umfasst in seiner allgemeinsten Art zumindest drei Schritte: Einlesen S1, Klassifizieren S2, Auswerten S3. 1 shows a flowchart of a method 100 for monitoring a vehicle electrical system of a vehicle according to an embodiment of the present invention. The procedure 100 includes in its most general way at least three steps: reading S1 , Classify S2 , Evaluate S3 ,

Im Schritt S1 des Einlesens wird eine zeitliche Folge von Daten für eine Anzahl n von Parametern Pn eingelesen. Dabei ist n eine natürliche Zahl größer oder gleich 1. Die Parameter repräsentieren eine Information über eine Bedienung des Fahrzeugs durch einen Fahrer, einen Zustand des Fahrzeugs, einen Zustand des Fahrers oder einen Zustand einer Fahrumgebung. So können Messdaten kombiniert mit Informationen aus Datenbanken oder Navigationssystemen oder Wetterinformationen eingelesen und in den folgenden Schritten verarbeitet werden. Im folgenden Schritt S2 des Klassifizierens werden die eingelesenen diskriminiert nach Normal- und Fehlerwerten. Dabei werden einzelne Parameter auf eine Position in einem zugeordneten Zustandsraum oder die Anzahl Parameter auf einen n-dimensionalen Zustandsraum überprüft, um die Daten in Normalwerte und Fehlerwerte zu unterscheiden und entsprechend einzuteilen. Die Normalwerte sind durch eine Diskriminierungsgrenze von den Fehlerwerten getrennt. Im Schritt S3 werden die klassifizierten Daten ausgewertet. Dabei werden in einer ersten Variante die als Fehlerwert klassifizierten Daten ausgewertet. So wird ein Fehler angezeigt, wenn eine vorbestimmte Anzahl von als Fehlerwert klassifizierten Daten in einem vorbestimmten (gleitenden) Zeitintervall klassifiziert wurden. In einer weiteren Variante werden alle Daten oder die als Normalwerte klassifizierten Daten zu einem Cluster, d.h. eine Art Punktewolke, zusammengefasst und als solche betrachtet. Die Daten werden in dieser Variante stochastisch ausgewertet, um einen stochastischen Parameter, wie Schwerpunkt (geometrischer oder algebraischer Mittelpunkt), Standardabweichung, Varianz, Median, ... zu bestimmen. Eine Fehlerinformation wird bereitgestellt, wenn der stochastische Parameter einen Schwellwert überschreitet.In step S1 reading in becomes a time sequence of data for a number n of parameters pn read. Here, n is a natural number greater than or equal to 1. The parameters represent information about operation of the vehicle by a driver, a state of the vehicle, a state of the driver, or a state of a driving environment. Thus, measured data combined with information from databases or navigation systems or weather information can be read in and processed in the following steps. In the following step S2 of classifying, the read in are discriminated against normal and error values. In this case, individual parameters are checked for a position in an assigned state space or the number of parameters is checked for an n-dimensional state space in order to differentiate the data into normal values and error values and to classify them accordingly. The normal values are separated from the error values by a discrimination limit. In step S3 the classified data are evaluated. In a first variant, the data classified as an error value are evaluated. Thus, an error is indicated when a predetermined number of data classified as an error value have been classified in a predetermined (sliding) time interval. In a further variant, all data or the data classified as normal values to form a cluster, ie a kind of point cloud, is summarized and considered as such. The data are stochastically evaluated in this variant to determine a stochastic parameter, such as center of gravity (geometric or algebraic center), standard deviation, variance, median,. Error information is provided when the stochastic parameter exceeds a threshold.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel überwacht das Verfahren 100 eine Verbindungsqualität einer Leitung zwischen Komponenten des Bordnetzes von zumindest einem Fahrzeug während des Betriebs des Fahrzeugs. Im Schritt S1 des Einlesens wird in einem Teilschritt mehrfach zeitlich beabstandet ein Widerstandswert der Leitung bestimmt, und im Schritt S2 des Klassifizierens die Fehlerinformation unter Verwendung des Widerstandswertes und einer vorbestimmten Vergleichsinformation ermittelt. Zwischen den Bestimmungen wurde ein Antriebsmotor des Fahrzeuges zumindest einmal ausgeschaltet. So erfolgt das Einlesen S1 und Klassifizieren S2 widerholt und über eine Mehrzahl von Fahrzyklen, über einen Zeitraum von Tagen, Wochen oder Jahren. Im Schritt S3 werden alle klassifizierten Daten ausgewertet.In a specific embodiment, the method monitors 100 a connection quality of a line between components of the electrical system of at least one vehicle during operation of the vehicle. In step S1 the reading is determined in a sub-step a plurality of times spaced resistance value of the line, and in step S2 of classifying the error information using the resistance value and a predetermined comparison information determined. Between the provisions, a drive motor of the vehicle was turned off at least once. This is how the reading takes place S1 and classify S2 Repeated and over a plurality of driving cycles, over a period of days, weeks or years. In step S3 All classified data are evaluated.

Mit anderen Worten wird in einem Ausführungsbeispiel der Widerstandwert zumindest einmal je Fahrzyklus bestimmt. Bevorzugt wird der Widerstandswert unter Verwendung eine Mittelwertbildung je Fahrzyklus bestimmt.In other words, in one embodiment, the resistance value is determined at least once per drive cycle. Preferably, the resistance value is determined using averaging per drive cycle.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Bordnetzes 200 eines Fahrzeugs. Das Bordnetz 200 umfasst zwei Energiequellen 202, einen Verteiler 204 sowie eine Last 206. Bei der Last 206 handelt es sich um eine für die funktionale Sicherheit relevante Funktion. Ein Eingang 208 der Last 206 ist über eine Leitung 210 mit einem Ausgang 212 des Verteilers 204 verbunden. Weiterhin ist die Last 206 über eine Kommunikationsverbindung 214 mit dem Verteiler 204, beziehungsweise mit einem als Mikrocontroller µC ausgebildeten Steuergerät 216 verbunden. 2 shows a schematic representation of part of a vehicle electrical system 200 of a vehicle. The electrical system 200 includes two sources of energy 202 , a distributor 204 as well as a load 206 , At the load 206 it is a function relevant to functional safety. An entrance 208 the load 206 is over a line 210 with an exit 212 of the distributor 204 connected. Furthermore, the load 206 via a communication connection 214 with the distributor 204 , or with a controller designed as a microcontroller .mu.C 216 connected.

Mit anderen Worten zeigt 2 eine Fusi-relevante Funktion 206, die über eine Leitung 210 aus einer redundanten Quellenanordnung 202 (z.B. zwei Batterien 202) versorgt wird. Die charakteristische Größe, mit der auf eine Schädigung des Versorgungskanals geschlossen werden soll, ist der gesamte Widerstand Rik vom elektronischen Verteiler 204 bis zur Platine mit der Last 206 (Fusi-Funktion).In other words shows 2 a fusi-relevant function 206 over a line 210 from a redundant source arrangement 202 (eg two batteries 202 ) is supplied. The characteristic quantity with which damage to the supply channel is to be closed is the total resistance R ik from the electronic distributor 204 to the board with the load 206 (Fusi function).

In einem besonderen Ausführungsbeispiel nutzt die Online-Diagnose die folgenden Messgrößen, die z.B. alle 30 ms gemessen werden:

  1. 1. Spannungsmessung Ue(t) im elektronischen Verteiler 204
  2. 2. Strommessung I(t) im elektronischen Verteiler 206, z.B. als Bestandteil der elektronischen Absicherung
  3. 3. Spannungsmessung Ua(t) in der Last 206
In a particular embodiment, the online diagnosis uses the following measured variables, which are measured, for example, every 30 ms:
  1. 1. Voltage measurement U e (t) in the electronic distributor 204
  2. 2. Current measurement I (t) in the electronic distributor 206 , eg as part of electronic security
  3. 3. Voltage measurement U a (t) in the load 206

Der momentane Übergangswiderstand berechnet sich zu R IK ( t ) = [ Ue ( t ) Ua ( t ) ] / I ( t ) .

Figure DE102017107284A1_0002
The instantaneous contact resistance is calculated to R IK ( t ) = [ Ue ( t ) - Ua ( t ) ] / I ( t ) ,
Figure DE102017107284A1_0002

Die Berechnung von RIK kann in dem elektronischen Stromverteiler 204 erfolgen. Dafür müssen die Spannungswerte Ua(t) in der Fusi-relevanten Last 206 über einen seriellen Bus 214 an den Verteiler 204 kommuniziert werden.The calculation of R IK may be in the electronic power distributor 204 respectively. For this, the voltage values Ua (t) in the Fusi-relevant load must be 206 over a serial bus 214 to the distributor 204 be communicated.

Wenn die Messung in der Last 206 asynchron zur Messung im Verteiler 204 erfolgt, wird also Ue(t1) und Ua(t2) mit t1 <> t2 gemessen. Insbesondere für dynamische Lasten 206 kann sich somit ein erheblicher Fehler einstellen wenn z.B. zu t1 gerade eine Spitze anliegt wegen einer induktiven Spannung und zu t2 diese nicht mehr vorliegt.If the measurement in the load 206 asynchronous to the measurement in the distributor 204 Thus, Ue (t1) and Ua (t2) are measured with t1 <> t2. Especially for dynamic loads 206 Thus, a considerable error can occur if, for example, a tip is present at t1 due to an inductive voltage and t2 is no longer present.

Über eine stochastische Verknüpfung werden in einem besonderen Ausführungsbeispiel die asynchronen Messsignale Ue(t) und Ua(t)] verknüpft.In a particular embodiment, the asynchronous measurement signals Ue (t) and Ua (t)] are linked via a stochastic link.

Ein Ansatz ist z.B. R IK = { MW [ Ue ( t ) ] τ= 3 s MW [ Ua ( t ) ] τ= 3 s } / MW [ I ( t ) ] τ= 3 s

Figure DE102017107284A1_0003
One approach is eg R IK = { MW [ Ue ( t ) ] τ = 3 s - MW [ Ua ( t ) ] τ = 3 s } / MW [ I ( t ) ] τ = 3 s
Figure DE102017107284A1_0003

Für die einzelnen asynchronen Messgrößen erfolgt eine Mittelwertbildung in einem Zeitfenster (hier 3s) und auf den Mittelwerten basierend eine Bestimmung des Übergangswiderstandes. Wenn nur die gemittelte Spannung MW[Ua(t)]τ=3s übertragen werden muss, kann dies zudem die Buslast erheblich reduzieren.For the individual asynchronous measured variables, an averaging is performed in a time window (here 3s) and a determination of the contact resistance based on the average values. If only the average voltage MW [Ua (t)] τ = 3s has to be transmitted, this can also considerably reduce the bus load.

Vorteilhaft wird somit eine Eigendiagnose des Bordnetzes für ein schlüssiges FUSI-Sicherheitskonzept realisiert.Advantageously, a self-diagnosis of the electrical system for a conclusive FUSI safety concept is thus realized.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 216 zum Überwachen einer Verbindungsqualität zwischen Komponenten eines Bordnetzes zumindest eines Fahrzeugs während des Betriebs des Fahrzeugs. Bei dem Bordnetz kann es sich um eine Variante eines in Teilen in 2 gezeigten Bordnetzes 200 handeln. 3 shows a schematic representation of a control device 216 for monitoring a connection quality between components of a vehicle electrical system of at least one vehicle during operation of the vehicle. The electrical system can be a variant of a part in 2 shown electrical system 200 act.

Das Steuergerät 216 weist eine Schnittstelle 330 zum Einlesen von Signalen auf. Bei den Signalen handelt es sich je nach Ausführungsbeispiel um analoge Signale, die dann digitalisiert werden, oder bereits um digitale Signale, die beispielsweise über einen Bus gesendet werden. Weiterhin weist das Steuergerät 216 eine Einrichtung 332 zum Bestimmen des Widerstandswertes 334 der zu überwachenden Leitung des Bordnetzes sowie eine Einrichtung 336 zum Ermitteln einer Fehlerinformation 338 auf. Der Widerstandswert 334 entspricht dem Widerstand Rik in 2. Dabei wird die Fehlerinformation unter Verwendung des Widerstandswertes 334 ermittelt. Hierbei wird unter dem Widerstandswert ein Signal oder eine Information verstanden, die mit dem Widerstand Rik der überwachten Leitung korrespondiert. Die Einrichtung 336 zum Ermitteln der Fehlerinformation 338 ist ausgebildet, die Fehlerinformation 338 unter Verwendung des Widerstandswertes 334 und einer vorbestimmten Vergleichsinformation 339 zu ermitteln.The control unit 216 has an interface 330 for reading in signals. Depending on the exemplary embodiment, the signals are analog signals which are then digitized or already digital signals which are transmitted, for example, via a bus. Furthermore, the control unit 216 An institution 332 for determining the resistance value 334 the line of the electrical system to be monitored and a device 336 for determining an error information 338 on. The resistance value 334 corresponds to the resistance Rik in 2 , At this time, the error information using the resistance value 334 determined. In this case, the resistance value is understood to be a signal or information that corresponds to the resistance R ik the supervised line corresponds. The device 336 for determining the error information 338 is trained, the error information 338 using the resistance value 334 and a predetermined comparison information 339 to investigate.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liest das Steuergerät 216 weiterhin über die Schnittstelle 330 einen Spannungsabfall über der Leitung repräsentierenden Spannungswert ΔU oder einen Eingangsstrom in die Leitung Ue(t) und einen Ausgangsstrom Ua(t) aus der Leitung ein, um den Widerstandswert 334 zu bestimmen. Bezogen auf die Darstellung in und Beschreibung zu 2 entspricht dabei der Eingangsstrom in die Leitung Ue(t) einem Ausgangsstrom aus dem Verteiler 204 und der Ausgangsstrom Ua(t) aus der Leitung einem Eingangsstrom der Last 206. Wenn der Eingangsstrom Ue(t) und der Ausgangsstrom Ua(t) eingelesen werden, wird optional in einer Einrichtung 338 der Spannungsabfall ΔU bestimmt.In a preferred embodiment, the controller reads 216 continue via the interface 330 a voltage drop across the line representing voltage value .DELTA.U or an input current to the line Ue (t) and an output current Ua (t) from the line to the resistance value 334 to determine. Referring to the illustration in and description to 2 In this case, the input current into the line Ue (t) corresponds to an output current from the distributor 204 and the output current Ua (t) from the line to an input current of the load 206 , When the input current Ue (t) and the output current Ua (t) are read in, is optional in a device 338 the voltage drop .DELTA.U certainly.

Über die Schnittstelle 330 wird ein Stromwert l(t) eingelesen und der Widerstandswert 334 wie bereits weiter oben ausgeführt unter Verwendung des Stromwertes l(t) bestimmt. About the interface 330 a current value l (t) is read in and the resistance value 334 as already stated above, using the current value I (t).

In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Steuergerät 216 eine Einrichtung 340 zum Bilden von Mittelwerten der eingelesenen Spannungswerte. Dabei werden die Mittelwerte entweder über ein vordefiniertes Mittwerts-Zeitinterwall von einigen Sekunden oder Minuten gebildet, oder in einer bevorzugten Variante über einen Fahrzyklus. In einer weiteren Variante Modellrechnungen zeigen, dass die Bestimmung des Übergangswiderstandes R IK = { MW [ Ue ( t ) ] τ MW [ Ua ( t ) ] τ } / MW [ I ( t ) ] τ

Figure DE102017107284A1_0004
mit t = „Zeitspanne Fahrzyklus“ sehr gut funktioniert. So werden in einem Ausführungsbeispiel die Mittelwerte über einen kompletten Fahrzyklus gebildet und der Widerstandswert 334 mit diesen Mittelwerten bestimmt.In one embodiment, the controller includes 216 An institution 340 to form averages of the read voltage values. The mean values are formed either over a predefined mean-time interval of a few seconds or minutes, or in a preferred variant over a drive cycle. In a further variant model calculations show that the determination of the contact resistance R IK = { MW [ Ue ( t ) ] τ - MW [ Ua ( t ) ] τ } / MW [ I ( t ) ] τ
Figure DE102017107284A1_0004
with t = "time span driving cycle" works very well. Thus, in one embodiment, the averages are formed over a complete drive cycle and the resistance value 334 determined with these means.

Der Mikrocontroller µC beziehungsweise das Steuergerät in der Last 206 mittelt also die Spannung Ua(t) über einen Fahrzyklus, der intelligente Verteiler 204 Spannung Ue(t) und Strom le(t). Nach Abschluss des Fahrzyklus werden diese drei Daten beziehungsweise der Mittelwert der drei Daten über den Fahrzyklus an die auch als Cloud bezeichnete Infrastruktureinrichtung gesendet.The microcontroller μC or the control unit in the load 206 Thus, the voltage Ua (t) averages over one drive cycle, the intelligent distributor 204 Voltage Ue (t) and current le (t). After completion of the driving cycle, these three data or the average value of the three data on the driving cycle are sent to the infrastructure, also referred to as the cloud.

Sollte eine Strommessung auf der Eingangsseite der Leitung nicht möglich sein, so ergibt sich die Möglichkeit, über die Korrelation der Spannung am Eingang Ue(t) und am Ausgang Ua(t) auf eine stochastische Änderung des Übergangswiderstandes der Leitung zu schließen.If a current measurement on the input side of the line is not possible, then it is possible to conclude on the correlation of the voltage at the input Ue (t) and the output Ua (t) on a stochastic change in the contact resistance of the line.

Die Spannung am Eingang Ue(t) wird wieder über einen Fahrzyklus gemittelt - im Folgenden wird für Ue(t) auch die englische Schreibweise Uin und für Ua(t) die Schreibweise Uout verwendet: MW1 (Uin). Genauso am Ausgang der Leitung (MW1 (Uout)): Diese Werte werden in die Cloud übertragen.The voltage at the input Ue (t) is again averaged over a drive cycle - in the following, the English notation U in and for Ua (t) the notation U out is used for Ue (t): MW1 (Uin). Likewise at the output of the line (MW1 (Uout)): These values are transferred to the cloud.

Dann lässt sich ein Korrelationskoeffizient berechnen, indem eine weitere Mittelung MW2 beispielsweise über die Werte von 20 Fahrzyklen berechnet wird und damit die Streuung: M W 2 ( U i n ) = M W 1 ( U i n ) M W 2 ( M W 1 ( U i n ) )

Figure DE102017107284A1_0005
M W 2 ( U o u t ) = M W 1 ( U o u t ) M W 2 ( M W 1 ( U o u t ) )
Figure DE102017107284A1_0006
r U i n U o u t = M W 2 ( M W 2 ( U i n ) * M W 2 ( U o u t ) ) M W 2 ( M W 2 ( U i n ) 2 ) * M W 2 ( M W 2 ( U o u t ) 2 )
Figure DE102017107284A1_0007
Then a correlation coefficient can be calculated by calculating a further averaging MW2, for example, over the values of 20 driving cycles and thus the dispersion: M W 2 ( U i n ) = M W 1 ( U i n ) - M W 2 ( M W 1 ( U i n ) )
Figure DE102017107284A1_0005
M W 2 ( U O u t ) = M W 1 ( U O u t ) - M W 2 ( M W 1 ( U O u t ) )
Figure DE102017107284A1_0006
r U i n U O u t = M W 2 ( M W 2 ( U i n ) * M W 2 ( U O u t ) ) M W 2 ( M W 2 ( U i n ) 2 ) * M W 2 ( M W 2 ( U O u t ) 2 )
Figure DE102017107284A1_0007

Der Korrelationskoeffizient ist dann normalerweise 1, da das Profil der beiden Spannungen gleich ist. Ergibt sich eine stochastische Änderung von Uout durch einen fluktuierenden Übergangswiderstand der Leitung, so verringert sich der Korrelationskoeffizient auf beispielsweise 0,98.The correlation coefficient is then normally 1, since the profile of the two voltages is the same. If a stochastic change in Uout results from a fluctuating contact resistance of the line, then the correlation coefficient decreases to, for example, 0.98.

In dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 340 zum Bilden von Mittelwerten ausgebildet, neben der Mittelwertbildung auch den Korrelationskoeffizienten und die Streuung zu bestimmen.In the embodiment described here, the device 340 for forming average values, in addition to the averaging, it is also possible to determine the correlation coefficient and the scattering.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Steuergerät 216 weiterhin eine Speichereinrichtung 342, die ausgebildet ist, die eingelesen und bestimmten Werte zu Speichern und auf Anfrage bereitzustellen. Vorteilhaft werden die gemittelten Spannungswerte MW1 (Uin), MW1 (Uout) und wenn vorhanden der gemittelte Stromwert MW1(I) gespeichert. Wenn vom Speicherplatz möglich, werden zusätzlich die Widerstandswerte, die Streuung und der Korrelationskoeffizient mit abgespeichert. Die gespeicherten Werte werden der Einrichtung 336 zum Ermitteln der Fehlerinformation bereitgestellt.In a particularly preferred embodiment, the controller comprises 216 furthermore a memory device 342 that is designed to be read in and to store and provide specific values upon request. Advantageously, the averaged voltage values MW1 (Uin), MW1 (Uout) and, if present, the averaged current value MW1 (I) are stored. If possible from the storage location, the resistance values, the scattering and the correlation coefficient are additionally stored. The stored values become the device 336 provided for determining the error information.

Zur Datenreduktion in der Speichereinrichtung 342 ist in einer Variante vorgesehen, dass die Werte nur gespeichert werden, wenn diese ein neues Minimum und/oder Maximum darstellen. Diese Überprüfung geschieht dann in der Maximabestimmungseinrichtung 344.For data reduction in the storage device 342 is provided in a variant that the values are stored only if they represent a new minimum and / or maximum. This check is then done in the maximum determination device 344 ,

Das Steuergerät 216 in ausgebildet, die funktionale Sicherheit für einzelne Leitungen ohne eine Redundanz zu gewährleisten, da potentielle Fehler bereits frühzeitig erkannt werden. Um mit noch mehr Daten eine sichere und eventuell frühere Diagnose von Degradationsprozessen durchführen zu können werden in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel die vom Steuergerät bestimmten oder gespeicherten Werte über eine Ausgabeschnittstelle 346 zusammen mit Fahrzeuginformationen 348 an eine Infrastruktureinrichtung 350 übertragen. Hierauf wird in der Beschreibung zu 8 noch weiter eingegangen.The control unit 216 designed to ensure the functional safety of individual lines without redundancy, as potential errors are detected early. In order to be able to carry out a secure and possibly earlier diagnosis of degradation processes with even more data, in a particularly preferred embodiment the values determined or stored by the control unit are transmitted via an output interface 346 along with vehicle information 348 to an infrastructure facility 350 transfer. This is indicated in the description 8th further elaborated.

Der Cloud-Ansatz lässt sich aber bereits innerhalb eines Fahrzeugs realisieren, wenn die Daten in einem zentralen Speicher des Fahrzeugs zusammengeführt werden und dann ausgewertet werden. So wird die zentrale Auswerteeinrichtung in die Lage versetzt eine Vielzahl von Leitungen oder Kontakten zwischen den Leitungen und den Verteilern und Lasten zu überwachen und zu vergleichen. Unter Kenntnis von Korrelationen zwischen einzelnen Lasten im Fahrzeug können auch so bereits sehr frühzeitig zu Fehlern führende Trends erkannt werden und eine entsprechende Warnmeldung an einen Fahrer oder eine Werkstatt ausgegeben werden.However, the cloud approach can already be realized within a vehicle if the data are combined in a central memory of the vehicle and then evaluated. Thus, the central evaluation device is capable of a plurality of lines or contacts between the lines and the distributors and To monitor and compare loads. Knowing correlations between individual loads in the vehicle, trends leading to errors can be detected very early on, and a corresponding warning message can be issued to a driver or a workshop.

4 zeigt in einem Diagramm Widerstandsänderungen von mehreren Verbindungen über die Zeit. Gezeigt ist der Anstieg des Übergangswiderstandes einer Leitung aufgrund eines Degradationsprozesses eines der beiden Kontakte. 4 shows in a diagram resistance changes of several connections over time. Shown is the increase in the contact resistance of a line due to a degradation process of one of the two contacts.

5 zeigt in einem Diagramm Spannungen an einem Verbraucher über die Zeit. Gezeigt wird hier die Absenkung der Verbraucherspannung auf Basis einer zyklisch wiederkehrenden dynamischen Last bei konstant angenommener Versorgungsspannung. 5 shows in a diagram voltages on a consumer over time. Shown here is the lowering of the load voltage based on a cyclically recurring dynamic load with a constant assumed supply voltage.

6 zeigt eine symbolische Darstellung des Spannungsabfalls über die Zeit. Die Lasten bewegen sich in einem konkreten Anwendungsfall oder eine konkreten Fahrzeugkonfiguration in einem festen Bereich, dessen untere und obere Grenzen bekannt und konstant sind. Daraus folgt, dass der Spannungsabfall sich innerhalb eines vordefinierten, zum Lastband korrelierenden Spannungsband bewegt. Ohne Fehlerfall sollte auch die Eingangsspannung in die Leitung als in einem Toleranzbereich konstant angesehen werden. Dies vorausschickend kann man den gemittelten Spannungsabfall innerhalb einer unscharf definierten Wolke erwarten. Wenn diese hier als unscharfe Wolke bezeichneter Bereich eines Erwartungswertes für den Spannungsabfall wandert, kann auf einen Fehlerfall geschlossen werden. 6 shows a symbolic representation of the voltage drop over time. The loads move in a concrete application or a specific vehicle configuration in a fixed area whose lower and upper limits are known and constant. It follows that the voltage drop moves within a predefined voltage band correlating to the load band. Without an error, the input voltage to the line should also be considered constant within a tolerance range. By sending this forward, one can expect the averaged voltage drop within an unfocused cloud. If this region of an expected value for the voltage drop, referred to here as a fuzzy cloud, migrates, an error can be concluded.

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Bordnetzes 200 eines Fahrzeugs. Der Übersichtlichkeit halber sind gleiche Komponenten nicht durchgängig mit Bezugszeichen versehen. Im Vergleich zu dem in 2 dargestellten Bordnetz 200 sind hier zusätzliche Unterverteiler 704 und mehr Lasten 206 dargestellt. 7 shows a schematic representation of a vehicle electrical system 200 of a vehicle. For clarity, the same components are not consistently provided with reference numerals. Compared to the in 2 illustrated electrical system 200 here are additional subdistributors 704 and more loads 206 shown.

In einem Ausführungsbeispiel misst nahezu jedes Steuergerät 216 im Bordnetz 200 seine Versorgungsspannung. Ein Ansatz der erfinderischen Idee ist, dass mittels einer stochastischen Auswertung aller Spannungsmesssignale im System sich anbahnende Fehler im Gesamtsystem erkannt werden. Dabei wird eine Strategie verwendet, die die zusätzliche Last der Bussysteme möglichst gering hält.In one embodiment, almost any controller measures 216 in the electrical system 200 its supply voltage. One approach of the inventive idea is that by means of a stochastic evaluation of all voltage measurement signals in the system, imminent errors are detected in the overall system. A strategy is used that keeps the additional load of the bus systems as low as possible.

Eine gleichzeitige, anhaltende Absenkung der Spannungssignale U11 und U12 gegenüber den anderen Spannungssignalen lässt auf einen Degradationsprozess der Leitung H1 oder des Unterverteilers 704 schließen. Eine anhaltende Absenkung nur der Spannung U21 lässt auf ein Problem der Leitung L21 oder der Last 206 schließen.A simultaneous, prolonged lowering of the voltage signals U11 and U12 with respect to the other voltage signals indicates a degradation process of the line H1 or the sub-distributor 704 shut down. A sustained lowering of only the voltage U21 indicates a problem of the line L21 or the load 206 shut down.

Jedes Steuergerät bestimmt die Wahrscheinlichkeitsverteilung und Streuung der Spannungsmesswerte. Rohdaten müssen also nicht übermittelt werden. Nach einem vorbestimmten Zeitintervall werden die Daten zu Streuung und Wahrscheinlichkeitsverteilung zu einem Master übertragen. Dieser erkennt Verschiebungen in den stochastischen Größen. Bei dem vorbestimmten Zeitintervall kann es sich um eine Zeitdauer bis 120 Minuten handeln, hier kann es sich beispielsweise um einen Wert größer 3 und kleiner 60 Minuten handeln. So werden in einem Ausführungsbeispiel die Daten zu Streuung und Wahrscheinlichkeitsverteilung je Fahrzyklus alle 10 Minuten erhoben und übertragen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden je ein Datenwert zu Streuung und Wahrscheinlichkeitsverteilung für einen kompletten Fahrzyklus bestimmt und übertragen, so kann das Zeitintervall beispielsweise eine Dauer von bis zu 8 oder 24 Stunden betragen.Each controller determines the probability distribution and spread of the voltage measurements. Raw data does not have to be transmitted. After a predetermined time interval, the scattering and probability distribution data are transmitted to a master. This recognizes shifts in the stochastic sizes. The predetermined time interval may be up to 120 minutes, which may be, for example, greater than 3 and less than 60 minutes. Thus, in one exemplary embodiment, the data for scattering and probability distribution per driving cycle are collected and transmitted every 10 minutes. In an alternative embodiment, one data item each is determined and transmitted for scattering and probability distribution for a complete drive cycle, for example, the time interval may be a duration of up to 8 or 24 hours.

8 zeigt eine Mehrzahl von Fahrzeugen 860 mit je zumindest einem Steuergerät 216 zum Überwachen des Bordnetzes 200 sowie eine Infrastruktureinrichtung 350. Wie bereits in der Beschreibung zu 3 ausgeführt, ist das Steuergerät 216 ausgebildet, die im Steuergerät 216 vorliegenden Daten an eine Infrastruktureinrichtung 350 zu übertragen. 8th shows a plurality of vehicles 860 each with at least one control unit 216 for monitoring the electrical system 200 as well as an infrastructure facility 350 , As already in the description too 3 executed, is the control unit 216 trained in the control unit 216 present data to an infrastructure facility 350 transferred to.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Daten von einer Mehrzahl von Steuergeräten 216 des Bordnetzes 200 an ein übergeordnetes Steuergerät im Fahrzeug übertragen, welches Teile der Aufgaben der Verarbeitung und des Speicherns sowie insbesondere des Übertragens an die Infrastruktureinrichtung 350 übernimmt.In a preferred embodiment, the data is from a plurality of controllers 216 of the electrical system 200 transmitted to a higher-level control unit in the vehicle, which parts of the tasks of processing and storing and in particular the transfer to the infrastructure 350 takes over.

Die Infrastruktureinrichtung 350 umfasst eine zentrale Speichereinrichtung 862 sowie eine Vorrichtung 864 mit einer Schnittstelle zum Empfangen der Vielzahl von Werten von der Vielzahl von Fahrzeugen 860, eine Speichereinrichtung zum Ablegen der Vielzahl von Werten in der zentralen Speichereinrichtung 862, eine Einrichtung zum Bestimmen zumindest einer Fehlerinformation für zumindest ein Bordnetz 200 eines der Fahrzeuge 860 unter Verwendung der Vielzahl von Werten und eine Schnittstelle zum Bereitstellen der Fehlerinformation an zumindest eines der Fahrzeuge 860 oder an eine Überwachungsfunktion, beispielsweise in Form einer Leitstelle.The infrastructure facility 350 includes a central storage device 862 as well as a device 864 an interface for receiving the plurality of values from the plurality of vehicles 860 a memory device for storing the plurality of values in the central storage device 862 a device for determining at least one error information for at least one electrical system 200 one of the vehicles 860 using the plurality of values and an interface to provide the error information to at least one of the vehicles 860 or to a monitoring function, for example in the form of a control center.

In dem dargestellten Beispiel kann die Fehlerinformation die betroffenen Fahrzeuge 860, die im Bordnetz betroffene Verbindung bzw. die daran hängenden Lasten sowie eine Fehlerwahrscheinlichkeit oder einen Trend für den Fehler umfassen.In the illustrated example, the error information may concern the affected vehicles 860 which include the connection or loads in the on-board network and an error probability or trend for the fault.

Das vorstehend beschriebene Verfahren oder Steuergerät wird mit einem anschaulichen konkreten Beispiel der Überwachung einer Verbindungqualität zwischen einer Stromquelle und einer Stromsenke und einem Bestimmen eines Widerstandes der verbindenden Leitung beschrieben. Dies lässt sich aber allgemeiner in einem Fahrzeug nutzen und auch einzelne Sensoren, Lasten oder andere Komponenten im Bordnetz oder an das Bordnetz angeschlossene Komponenten überwachen. Die erfinderische Anordnung bezieht sich auch auf ein lernendes System, welches in der Lage ist die erlaubten Betriebszustände (erlaubter Zustandsraum) in einem Einlernvorgang aufzunehmen. Der Einlernvorgang kann basierend auf einer Bordnetzsimulation erfolgen. Des Gleichen kann der Einlernvorgang während Testfahrten, beispielsweise Sommertest und Wintertest, vorgenommen werden. Ergebnis des Einlernvorgangs ist ein Zustandsraum der Dimension n entsprechend der Anzahl der verknüpften Parameter Pn. Liegen während der Fahrzeugnutzung einzelne Parameter Pn außerhalb des erlaubten Zustandsraumes, so wird ein Fehler oder zumindest eine Degradation erkannt. Dies wird dann als Fehlerinformation bereitgestellt.The above-described method or controller will be described with an illustrative concrete example of monitoring a Connection quality between a current source and a current sink and determining a resistance of the connecting line described. However, this can generally be used in a vehicle and also monitor individual sensors, loads or other components in the electrical system or components connected to the vehicle electrical system. The inventive arrangement also relates to a learning system which is able to accommodate the allowed operating states (allowed state space) in a teach-in process. The teach-in process can be based on a vehicle electrical system simulation. The same can be the learning process during test drives, such as summer test and winter test, made. The result of the teach-in process is a state space of dimension n corresponding to the number of linked parameters pn , Lying during vehicle use individual parameters pn outside the allowed state space, an error or at least a degradation is detected. This is then provided as error information.

Durch Fehlerinjektion ist zu kontrollieren, ob der Zustandsraum geeignet ist Fehler sicher zu erkennen. Es dürfen also keine ‚false positive‘ oder ‚false negative‘ Erkennungen auftreten. Ist dies der Fall, so muss der Parameterraum gegebenenfalls um einen Parameter und damit um eine Dimension vergrößert werden, wie beispielsweise um den Parameter Umgebungstemperatur oder Fahrdynamik.By error injection, it must be checked whether the state space is suitable for reliably detecting faults. There must be no false positive or false negative detections. If this is the case, then the parameter space may have to be increased by one parameter and thus by one dimension, such as the parameter ambient temperature or driving dynamics.

So wird eine normierte Vorgehensweise für die Diagnose aller Funktionen des Fahrzeugs geschaffen. Die Anzahl der Parameter Pn kann bei Bedarf angepasst werden. Aus dem originären Zustandsraum P1, P2, ... Pn können funktionale Abbildungen in neue Zustandsräume erfolgen, z.B. dP1/dt, dP2/dt, ... dPn/dt.Thus, a standardized procedure for the diagnosis of all functions of the vehicle is created. The number of parameters pn can be adjusted if necessary. From the original state space P1, P2, ... Pn, functional mappings can be made into new state spaces, eg dP1 / dt, dP2 / dt, ... dPn / dt.

Die funktionalen Abbildungen können auch in Zustandsraume mit verringerter Dimensionalität bis zur Dimension 1 erfolgen P1 oder Dimension 0 mit der Aussage gut/schlecht. Die Vorgehensweise erlaubt eine Verringerung der Datenmenge für eine remote Online-Diagnose für Flotten von verbundenen Fahrzeugen (Connected Vehicles).The functional mappings can also be done in state spaces with reduced dimensionality up to dimension 1 P1 or dimension 0 with the statement good / bad. The approach allows a reduction in the volume of data for remote online diagnostics for Connected Vehicles fleets.

Eine weitere Anwendung ist in 9 dargestellt. Gegeben sei eine Anordnung mit einer Quelle, einem elektronischen Verteiler mit Strom- und Spannungsmessung, sowie einem Verbraucher. Als Fehlerquelle wird in der Anordnung gemäß 9 hier ein paralleler Lichtbogen angenommen. Die hier gewählte Last 206 ist z.B. ein Klimakompressor im 48-V-Bordnetz, der in drei Leistungsstufen 1 kW, 2 kW und 3 kW betrieben werden kann.Another application is in 9 shown. Given is an arrangement with a source, an electronic distributor with current and voltage measurement, as well as a consumer. As a source of error in the arrangement according to 9 here assumed a parallel arc. The load chosen here 206 is eg an air conditioning compressor in the 48 V electrical system, which can be operated in three power levels 1 kW, 2 kW and 3 kW.

Der Verbraucher 206 wird leistungsgeregelt angenommen. Mit Schwankungen der Bordnetzspannung U(t) schwankt auch sein Eingangsstrom I(t) entsprechend P = U * I.The consumer 206 is accepted for performance. With fluctuations in the vehicle electrical system voltage U (t) also varies its input current I (t) corresponding to P = U * I.

Die folgenden Figuren zeigen eingelesene Daten von Strom I(t) über Spannung U(t) oder die daraus abgeleiteten Werte. In einem Einlernvorgang werden Strom und Spannung im elektronischen Stromverteiler z.B. alle 10 ms gemessen und in einem Zustandsraum 1000 aufgezeichnet. So zeigt 10 den zweidimensionalen Zustandsraum 1000 I über U. In diesem bilden sich die drei Leistungsstufen des Kompressors ab. Analog hier zeigt 11 einen über die Funktionen dU/dt und dl/dt abgeleiteten Zustandsraum 1000. Dieser bezieht sich auf die zeitlichen Änderungen der Parameter, inklusive der Umschaltung der Leistungsstufen.The following figures show read data from electricity I (t) via voltage U (t) or the values derived from it. In a teach-in process, current and voltage in the electronic power distributor are measured, for example, every 10 ms and in a state space 1000 recorded. So shows 10 the two-dimensional state space 1000 I over U. In this, the three performance levels of the compressor are formed. Analog here shows 11 a state space derived via the functions dU / dt and dl / dt 1000 , This refers to the time changes of the parameters, including the switching of the power levels.

12 und 13 zeigen, dass Einhüllende der „gut“ Zustandsräume 1000 definiert werden können. Diese „gut“ Einhüllenden, als Diskriminierungsgrenze(n) 1200 bezeichnet, in den Zustandsräumen 1000 ermöglichen somit eine Klassifizierung der Last. 12 and 13 show that envelopes of the "good" state spaces 1000 can be defined. This "good" envelope, referred to as discrimination limit (s) 1200, in the state spaces 1000 thus allow a classification of the load.

Bewegen sich die Messwerte der Online Messung im Fahrzeug aus den „gut“ Einhüllenden heraus, so lässt dies auf einen Fehler schließen.If the measured values of the online measurement in the vehicle move out of the "good" envelope, this indicates an error.

14 und 15 zeigen, wie mit dem Auftreten eines parallelen Lichtbogens die Messwerte aus den „gut“ Einhüllenden herausfallen. Es können nun Kriterien für die Fehlererkennung definiert werden, z.B. Fehler, wenn mindestens 5 Werte außerhalb der „gut“ Einhüllenden auftreten in 50ms und Abstand kleiner 20k und bei 2 Werten außerhalb pro 10 ms, wenn der Abstand zur „gut“ Einhüllenden >20k beträgt. 14 and 15 show how the measured values fall out of the "good" envelope with the occurrence of a parallel arc. Criteria for error detection can now be defined, eg errors, if at least 5 values outside the "good" envelope occur in 50ms and distance less than 20k and with 2 values outside per 10 ms, if the distance to the "good" envelope is> 20k ,

Es kann sein, dass der oben gezeigte Zustandsraum nur bei einer Temperatur, also bei z.B. 25°C gilt. Ist dies der Fall, so wird der Zustandsraum um die Dimension „Temperatur“ erweitert.It may be that the state space shown above only at one temperature, ie at e.g. 25 ° C applies. If this is the case, the state space is extended by the dimension "temperature".

Voraussetzung für ein erfolgreiches Ausführen des vorgestellten Verfahrens ist, dass eine Klassifizierung der Last gemäß 12/ 13 möglich ist.The prerequisite for a successful execution of the presented method is that a classification of the load according to 12 / 13 is possible.

Die Vorgehensweise erlaubt eine Verringerung der Datenmenge für eine Remote Online Diagnose für Flotten von Connected Vehicles. Dafür werden nur dann die Daten nach „oben“ kommuniziert, wenn sie in Ihren Schwerpunkt im Zustandsraum verschieben oder sich auf die Grenze der „gut“ Einhüllenden zubewegen (Vorwarn-Unterraum).The procedure allows a reduction in the amount of data for remote online diagnostics for fleets of connected vehicles. For this purpose, the data is only communicated "upwards" if it moves into its center of gravity in the state space or moves towards the boundary of the "good" envelope (pre-warning subspace).

16 zeigt den originären Zustandsraum 1000 eines Kompressors, der stufenlos geregelt wird. Da ein großer Raum aufgezogen wird, ist die Abgrenzung von „schlecht“ Zuständen schwer möglich. Wird hingegen die Änderungsrate des differentiellen Stromwertes herangezogen - siehe 17, so bildet sich in diesem Beispiel die Reglercharakteristik der geregelten Last ab. Im Fall eines Fehlers (Lichtbogens) treten Zustandspunkte außerhalb des Reglerverhaltens der Last auf. Mit dieser Klassifizierung wäre also eine Erkennung des Fehlers möglich. 16 shows the original state space 1000 a compressor that is infinitely variable. Since a large room is raised, the delineation of "bad" states is difficult. On the other hand, the rate of change of the differential Current value used - see 17 , so in this example, the controller characteristic of the controlled load is formed. In the case of a fault (arc), condition points outside the controller behavior of the load occur. With this classification, therefore, a recognition of the error would be possible.

18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuergeräts 216 zum Überwachen eines Bordnetzes eines Fahrzeugs. Das Steuergerät 216 umfasst zumindest eine Einrichtung 330 zum Einlesen einer zeitlichen Folge von Daten für eine Anzahl von Parametern, wobei die Parameter eine Information über eine Bedienung des Fahrzeugs durch einen Fahrer und/oder einen Zustand des Fahrzeugs und/oder einen Zustand des Fahrers und/oder eine Fahrumgebung repräsentieren, eine Einrichtung 336 zum Klassifizieren der Daten als ein Normalwert oder ein Fehlerwert, wobei die Normalwerte je Parameter innerhalb eines Zustandsraums liegen, der mittels einer Diskriminierungsgrenze von den Fehlerwerten getrennt ist, sowie eine Einrichtung 346 zum Auswerten der als Fehlerwert klassifizierten Daten, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn die als Fehlerwert klassifizierten Daten ein Kriterium erfüllen und/oder Auswerten der als Normalwert klassifizierten Daten, wobei die als Normalwert klassifizierten Daten statistisch ausgewertet werden, um einen statistischen Parameter zu bestimmen und ein Fehler erkannt wird, wenn der statistische Parameter einen Schwellwert überschreitet. 18 shows a further embodiment of a control device 216 for monitoring a vehicle electrical system. The control unit 216 includes at least one device 330 for reading a time series of data for a number of parameters, the parameters representing information about an operation of the vehicle by a driver and / or a state of the vehicle and / or a state of the driver and / or a driving environment, a device 336 for classifying the data as a normal value or an error value, the normal values per parameter lying within a state space separated from the error values by means of a discrimination limit, and a device 346 for evaluating the data classified as an error value, an error being detected when the data classified as error value satisfy a criterion and / or evaluating the data classified as normal value, the data classified as normal being statistically evaluated to determine a statistical parameter and an error is detected if the statistical parameter exceeds a threshold.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Verfahrenmethod
S1S1
Schritt des EinlesensStep of reading in
S2S2
Schritt des KlassifizierensStep of classifying
S3S3
Schritt des Auswertens Step of the evaluation
200200
Bordnetzboard network
202202
Energiequelleenergy
204204
Verteilerdistributor
206206
Lastload
208208
Eingang der LastInput of the load
210210
Leitungmanagement
212212
Ausgang des VerteilersOutput of the distributor
214214
Kommunikationsverbindung, BusCommunication connection, bus
216216
Steuergerätcontrol unit
Ue(t)U e (t)
Eingangsspannunginput voltage
Ua(t)U a (t)
Ausgangsspannungoutput voltage
I(t)I (t)
Stromelectricity
Rik R ik
Widerstand (der Leitung) Resistance (of the line)
330330
Schnittstelle, Einrichtung zum EinlesenInterface, device for reading
332332
Einrichtung zum BestimmensDevice for determining
334334
Widerstandswertresistance
336336
Einrichtung zum Ermitteln, Einrichtung zum KlassifizierenDevice for determining, device for classifying
338338
Fehlerinformationerror information
339339
VergleichsinformationComparative information
ΔU.DELTA.U
Spannungswert, SpannungsabfallVoltage value, voltage drop
340340
Einrichtung zum Bilden von MittelwertenDevice for forming mean values
342342
Speichereinrichtungmemory device
344344
MaximabestimmungseinrichtungMaxima determiner
346346
AusgabeschnittstelleOutput interface
348348
Fahrzeuginformationenvehicle information
350350
Infrastruktureinrichtung infrastructure facility
U11, U12 U 11 , U 12
Spannungssignalevoltage signals
H1 H 1
Leitungmanagement
704704
Unterverteilersub-distribution
U21 U 21
Spannungtension
L21 L 21
Leitung management
860860
Fahrzeugvehicle
862862
zentrale Speichereinrichtungcentral storage device
864864
Vorrichtung contraption
Pnpn
Parameterparameter
10001000
Zustandsraumstate space
12001200
Diskriminierungsgrenzediscrimination border

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015209588 B3 [0006]DE 102015209588 B3 [0006]
  • DE 102014018640 B3 [0007]DE 102014018640 B3 [0007]
  • DE 102014004791 B3 [0008]DE 102014004791 B3 [0008]

Claims (19)

Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes (200) eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz (200) zumindest einen Verteiler (207; 704) und eine Last (206) aufweist, die über eine Leitung (210; L21, H1) verbunden sind, mit den folgenden Schritten: a. Einlesen (S1) einer zeitlichen Folge von Daten für eine Anzahl von Parametern, wobei die Parameter eine Information über eine Bedienung des Fahrzeugs durch einen Fahrer und/oder einen Zustand des Fahrzeugs und/oder einen Zustand des Fahrers und/oder eine Fahrumgebung repräsentieren; b. Klassifizieren (S2) der Daten als ein Normalwert oder ein Fehlerwert, wobei die Normalwerte je Parameter innerhalb eines Zustandsraums liegen, der mittels einer Diskriminierungsgrenze von den Fehlerwerten getrennt ist; c. Auswerten (S3) der als Fehlerwert klassifizierten Daten, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn die als Fehlerwert klassifizierten Daten ein Kriterium erfüllen und/oder Auswerten der als Normalwert klassifizierten Daten, wobei die als Normalwert klassifizierten Daten statistisch ausgewertet werden, um einen stochastischen Parameter zu bestimmen und wobei eine Fehlerinformation ermittelt wird, wenn der stochastische Parameter einen Schwellwert überschreitet.A method of monitoring a vehicle electrical system (200), the on-board network (200) having at least one distributor (207; 704) and a load (206) connected via a line (210; L21, H1) to the following ones steps: a. Reading in (S1) a chronological sequence of data for a number of parameters, wherein the parameters represent information about an operation of the vehicle by a driver and / or a state of the vehicle and / or a state of the driver and / or a driving environment; b. Classifying (S2) the data as a normal value or an error value, the normal values per parameter lying within a state space separated from the error values by means of a discrimination limit; c. Evaluating (S3) the data classified as the error value, wherein an error is detected when the data classified as error value satisfy a criterion and / or evaluating the data classified as normal value, wherein the data classified as normal value are statistically evaluated to a stochastic parameter determine and wherein an error information is determined when the stochastic parameter exceeds a threshold. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt (S3) des Auswertens eine Verbindungsqualität zwischen Komponenten des Bordnetzes (200) überwacht wird, bei dem im Schritt des Einlesens zeitlich beabstandet ein Widerstandswert (Rik; 334) der Leitung (210; L21, H1) während des Betriebs des Fahrzeugs (860) eingelesen wird und/oder eine Anzahl Parameter eingelesen wird, aus denen der Widerstandswert bestimmt wird, wobei zwischen den Bestimmungen ein Antriebsmotor des Fahrzeuges (860) zumindest einmal ausgeschaltet wurde.Method according to Claim 1 in which, in the step (S3) of the evaluation, a connection quality is monitored between components of the on-board network (200) in which, in the reading-in step, a resistance value (Rik; 334) of the line (210; L 21 , H 1 ) during the Operation of the vehicle (860) is read and / or a number of parameters is read from which the resistance value is determined, wherein between the provisions of a drive motor of the vehicle (860) has been turned off at least once. Verfahren (100) nach Anspruch 2, bei dem im Schritt (S1) des Einlesens ein einen Spannungsabfall über der Leitung (210; L21, H1) repräsentierender Spannungswert (ΔU) als erster Parameter eingelesen wird, und wobei der Widerstandswert (Rik; 334) unter Verwendung des Spannungswerts (ΔU) bestimmt wird.Method (100) according to Claim 2 in which, in step (S1) of reading, a voltage value (ΔU) representing a voltage drop across the line (210; L21, H1) is read in as the first parameter, and wherein the resistance value (Rik; 334) is determined using the voltage value (ΔU) is determined. Verfahren (100) nach Anspruch 3, bei dem nach dem Schritt (S1) des Einlesens ein Mittelwert über in einem vordefinierten Mittwerts-Zeitinterwall eingelesene Spannungswerte (ΔU) gebildet wird und der Mittelwert in den folgenden Schritten als Spannungswert (ΔU) verwendet wird.Method (100) according to Claim 3 in which, after the step (S1) of reading in, an average value is formed via voltage values (ΔU) read in at a predefined mean time interval and the mean value is used as voltage value (ΔU) in the following steps. Verfahren (100) nach Anspruch 4, bei dem unter Verwendung des über das Mittelwerts-Zeitintervall gebildeten Mittelwerts und einer Vielzahl von über vorangegangene Mittelwerts-Zeitintervalle gebildete Mittelwerte eine Streuung bestimmt wird und im Schritt des Ermittelns die Fehlerinformation (338) unter Verwendung der Streuung ermittelt wird.Method (100) according to Claim 4 in which, using the average formed over the mean time interval and a plurality of mean values formed over previous average time intervals, a dispersion is determined and in the step of determining the error information (338) is determined using the dispersion. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei zum Ermitteln des Spannungsabfalls (ΔU) über der Leitung (210; L21, H1) ein eine Ausgangspannung an dem Ausgang (212) des Verteilers (204) repräsentierender Ausgangsspannungswert (Ue(t)) und ein eine Eingangsspannung an dem über die Leitung (210; L21, H1) mit dem Ausgang (212) verbundenen Eingang (208) eines Unterverteilers (704) oder der Last (206) repräsentierender Eingangsspannungswert (Ua(t)) eingelesen wird.Method (100) according to one of Claims 3 to 5 wherein, to determine the voltage drop (ΔU) across the line (210; L21, H1), an output voltage value (Ue (t)) representing an output voltage at the output (212) of the distributor (204) and an input voltage thereto via the line (210; L21, H1) input (208) connected to the output (212) of a sub-distributor (704) or input voltage value (Ua (t)) representing the load (206) is read. Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Einlesens ein Stromwert (I(t)), der einen Strom zwischen einem Ausgang (212) des Verteilers (204) und einem Eingang (208) der Last (206) repräsentiert, eingelesen wird, und wobei der Widerstandswert (Rik; 334) unter Verwendung des Stromwertes (I(t)) bestimmt wird.Method (100) according to one of the preceding claims, in which, in the reading-in step, a current value (I (t)) which is a current between an output (212) of the distributor (204) and an input (208) of the load (206) is read in, and wherein the resistance value (Rik; 334) is determined using the current value (I (t)). Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Speicherns Daten für eine Anzahl von Parametern, wobei die Daten die Widerstandswerte (Rik; 334), die Spannungswerte (ΔU), die Stromwerte (I(t)), die Ausgangsspannungswerte (Ue(t)), die Eingangsspannungswerte (Ua(t)), die Mittelwerte und/oder zumindest einen stochastischer Parameter umfassen.A method (100) according to any one of the preceding claims, comprising a step of storing data for a number of parameters, the data being the resistance values (Rik; 334), the voltage values (ΔU), the current values (I (t)), the output voltage values (Ue (t)), the input voltage values (Ua (t)), the average values and / or at least one stochastic parameter. Verfahren (100) nach Anspruch 8, bei dem im Schritt des Speicherns die zu speichernden Werte nur gespeichert werden, wenn diese ein neues Minimum und/oder Maximum darstellen.Method (100) according to Claim 8 in which, in the step of saving, the values to be stored are only stored if they represent a new minimum and / or maximum. Verfahren (100) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem im Schritt des Speicherns die zu speichernden Werte nur gespeichert werden, wenn diese einen Mindestabstand zu einem zuvor gespeicherten Wert aufweisen.Method (100) according to Claim 8 or 9 in which, in the step of saving, the values to be stored are only stored if they have a minimum distance from a previously stored value. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem im Schritt des Speicherns zumindest eine weitere Fahrzeuginformation gespeichert wird, und im Schritt des Ermittelns die Fehlerinformation unter Verwendung der zumindest einen weiteren Fahrzeuginformation bestimmt wird.Method (100) according to one of Claims 8 to 10 in which in the step of storing at least one further vehicle information is stored, and in the step of determining the error information is determined using the at least one further vehicle information. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, mit einem Schritt des Übertragens der im Schritt des Speicherns gespeicherten Werte an eine zentrale Infrastruktureinrichtung (350).Method (100) according to one of Claims 8 to 11 , comprising a step of transmitting the values stored in the step of storing to a central infrastructure device (350). Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Einlesens, des Bildens, des Klassifizierens, des Bestimmens, des Auswertens oder des Ermittelns, des Bereitstellens, des Speicherns und/oder des Übertragens wiederholt ausgeführt werden, insbesondere wobei im Schritt des Ermittelns die Fehlerinformation (338) unter Verwendung der gespeicherten Werte bestimmt wird.Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the steps of reading, forming, classifying, determining, evaluating or determining, providing, storing and / or transmitting are carried out repeatedly, in particular, wherein in the step of determining the error information (338) is determined using the stored values. Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit zumindest einem der folgenden Schritte: a. Empfangen einer Vielzahl von Werten von einer Vielzahl von Fahrzeugen (860) in einer Infrastruktureinrichtung (350); b. Ablegen der Vielzahl von Werten in einer zentralen Speichereinrichtung (862) der Infrastruktureinrichtung (350); c. Bestimmen zumindest einer Fehlerinformation (338) für zumindest ein Bordnetz (200) eines der Fahrzeuge (860) unter Verwendung der Vielzahl von Werten der Vielzahl von Fahrzeugen (860); und d. Bereitstellen der Fehlerinformation (338) von der Infrastruktureinrichtung (350) an zumindest eines der Fahrzeuge (860) und/oder eine Überwachungsfunktion für die Vielzahl von Fahrzeugen (860).Method (100) according to one of the preceding claims with at least one of the following steps: a. Receiving a plurality of values from a plurality of vehicles (860) in an infrastructure (350); b. Storing the plurality of values in a central storage device (862) of the infrastructure device (350); c. Determining at least one fault information (338) for at least one on-board network (200) of one of the vehicles (860) using the plurality of values of the plurality of vehicles (860); and d. Providing the fault information (338) from the infrastructure device (350) to at least one of the vehicles (860) and / or a monitoring function for the plurality of vehicles (860). Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (S3) des Auswertens als statistischer Parameter ein Schwerpunkt der Daten bestimmt wird, und eine Degradation und/oder ein Fehler prognostiziert wird, wenn eine Bewegung des Schwerpunkts über die Zeit größer einem Schwellwert erkannt wird.Method (100) according to one of the preceding claims, in which a center of gravity of the data is determined in the step (S3) of the evaluation as a statistical parameter, and a degradation and / or an error is predicted if a movement of the center of gravity increases over time Threshold is detected. Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (S3) des Auswertens als Kriterium eine Anzahl als Fehlerwert klassifizierter Daten in einem vorbestimmten Zeitintervall einen Kriteriumsgrenzwert überschreitet.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein in the step (S3) of the evaluation as criterion a number of data classified as error value in a predetermined time interval exceeds a criterion limit value. Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Lernens, in dem ein Zustandsraum angelernt wird, wobei in einem ersten Teilschritt des Einlesens eine zeitlichen Folge von Lerndaten für eine Anzahl von Parametern eingelesen wird, die zuvor als Normalwert repräsentierend kategorisiert wurden, wobei in einem zweiten Teilschritt zumindest eine Einhüllende als Diskriminierungsgrenze für den angelernten Zustandsraum bestimmt wird.Method (100) according to one of the preceding claims, comprising a learning step in which a state space is learned, wherein in a first sub-step of reading in a time sequence of learning data is read for a number of parameters previously categorized representing normal value , wherein in a second sub-step at least one envelope is determined as a discrimination limit for the learned state space. Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Ableitens zwischen dem Schritt des Einlesens und dem Schritt des Klassifizierens, wobei die zumindest eine zeitliche Folge von Daten abgeleitet wird, und im Schritt des Klassifizierens die abgeleiteten Daten klassifiziert und im Schritt des Auswertens die klassifizierten, ausgewerteten Daten ausgewertet werden.Method (100) according to one of the preceding claims, comprising a step of deriving between the step of reading in and the step of classifying, wherein the at least one chronological sequence of data is derived, and classifying the derived data in the step of classifying and in the step of Evaluating the classified, evaluated data are evaluated. Steuergerät zum Überwachen eines Bordnetzes (200) eines Fahrzeugs, wobei das Bordnetz (200) zumindest einen Verteiler (207; 704) und eine Last (206) aufweist, die über eine Leitung (210; L21, H1) verbunden sind, mit den folgenden Einrichtungen: a. eine Einrichtung zum Einlesen einer zeitlichen Folge von Daten für eine Anzahl von Parametern, wobei die Parameter eine Information über eine Bedienung des Fahrzeugs durch einen Fahrer und/oder einen Zustand des Fahrzeugs und/oder einen Zustand des Fahrers und/oder eine Fahrumgebung repräsentieren; b. eine Einrichtung zum Klassifizieren der Daten als ein Normalwert oder ein Fehlerwert, wobei die Normalwerte je Parameter innerhalb eines Zustandsraums liegen, der mittels einer Diskriminierungsgrenze von den Fehlerwerten getrennt ist; c. eine Einrichtung zum Auswerten der als Fehlerwert klassifizierten Daten, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn die als Fehlerwert klassifizierten Daten ein Kriterium erfüllen und/oder Auswerten der als Normalwert klassifizierten Daten, wobei die als Normalwert klassifizierten Daten statistisch ausgewertet werden, um einen statistischen Parameter zu bestimmen und ein Fehler erkannt wird, wenn der statistische Parameter einen Schwellwert überschreitet.Control unit for monitoring a vehicle electrical system (200), wherein the vehicle electrical system (200) has at least one distributor (207; 704) and a load (206) which are connected via a line (210; L21, H1) to the following ones Features: a. a device for reading in a chronological sequence of data for a number of parameters, wherein the parameters represent information about an operation of the vehicle by a driver and / or a state of the vehicle and / or a state of the driver and / or a driving environment; b. means for classifying the data as a normal value or an error value, the normal values per parameter lying within a state space separated from the error values by means of a discrimination limit; c. means for evaluating the data classified as an error value, wherein an error is detected when the data classified as an error value meets a criterion and / or evaluating the data classified as normal value, the data classified as normal being statistically evaluated to a statistical parameter and an error is detected if the statistical parameter exceeds a threshold.
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