DE102018111533B3 - System and method for automatic battery diagnosis - Google Patents
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Abstract
Diagnosesystem für eine HV-Batterie eines Elektrofahrzeuges, bei dem das Diagnosesystem eine durch ein elektrisches Kabel mit der HV-Batterie direkt verbundene, vorbestimmte Anschlussbuchse umfasst, und bei dem das Diagnosesystem ein tragbares Diagnosegerät umfasst, welches eine eigene Spannungsversorgung aufweist, welches einen zur vorbestimmten Anschlussbuchse passenden Anschlussstecker aufweist, und welches dazu ausgelegt ist, nach dem Anschließen des Anschlusssteckers an die vorbestimmte Anschlussbuchse eine automatische Diagnose der HV-Batterie auszuführen und ein jeweiliges Ergebnis dieser Diagnose, insbesondere bei einer Berührungsgefahr, durch ein jeweiliges, das jeweilige Ergebnis charakterisierendes Signal (130) darzustellen. Ferner wird ein die automatische Diagnose ausführendes Verfahren beansprucht. A diagnostic system for a HV battery of an electric vehicle, wherein the diagnostic system comprises a predetermined connector directly connected by an electrical cable to the HV battery, and wherein the diagnostic system comprises a portable diagnostic device having its own power supply, one to the predetermined one Socket has matching connector, and which is designed to perform after connecting the connector to the predetermined connector socket an automatic diagnosis of HV battery and a respective result of this diagnosis, in particular at a risk of contact, by a respective, the respective result characterizing signal ( 130). Furthermore, a method carrying out the automatic diagnosis is claimed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Diagnosesystem zu einer automatischen Diagnose einer Hochvolt-Batterie, abgekürzt mit HV-Batterie. Ein tragbares Diagnosegerät wird hierzu mit einer mit der HV-Batterie gekoppelten Anschlussbuchse verbunden. Ferner wird ein die automatische Diagnose ausführendes Verfahren beansprucht.The present invention relates to a diagnostic system for automatic diagnosis of a high-voltage battery, abbreviated HV battery. A portable diagnostic device is for this purpose connected to a coupled with the HV battery connector. Furthermore, a method carrying out the automatic diagnosis is claimed.
Tragbare Diagnosegeräte zur Bestimmung eines Fahrzeugzustandes oder zu einem Auslesen eines Fehlerspeichers, welche auch vom Laien an eine Bordelektronik bzw. deren Schnittstelle angeschlossen werden können, sind heutzutage fahrzeugtypunabhängig verfügbar. Der Stand der Technik für solche Diagnosegeräte ist bislang allerdings auf eine elektrische Energieversorgung des Fahrzeugs mit einer gewöhnlichen, gemeinhin als Bleiakkumulator bekannten Fahrzeugbatterie, ausgerichtet.Portable diagnostic devices for determining a vehicle state or for reading a fault memory, which can also be connected by the layman to an on-board electronics or their interface, are now available regardless of vehicle type. However, the state of the art for such diagnostic devices has so far been directed to an electrical power supply of the vehicle with a common vehicle battery, commonly known as a lead-acid battery.
Die Druckschrift
Bekannt ist weiter, aus einem mit der Fahrzeugbatterie fest verbundenen Diagnosegerät über eine Sendeeinrichtung Zustandsdaten der Fahrzeugbatterie an eine zentrale Einrichtung zu schicken. So beschreibt die Druckschrift
Bei einer Unterbrechung einer fahrzeuginternen Spannungsversorgung, bspw. durch Beschädigung einer Schnittstelle bei einem Unfall, muss ein externes Diagnosegerät auf einen eigenen Energiespeicher zurückgreifen. Die US-amerikanische Druckschrift
Elektrofahrzeuge besitzen als Energiespeicher eine Hochvolt-Batterie, im Weiteren als HV-Batterie bezeichnet. Eine elektrische Klassifizierung ist gegenwärtig nur mit speziellen dem Fachmann zugänglichen Messgeräten möglich. Weiterhin wurde auch bislang kein allgemein gültiger Standard geschaffen. Mit der immer weiter fortschreitenden Markteinführung von Elektrofahrzeugen mit HV-Batterien besteht die Notwendigkeit, dem Laien und vor allem auch Einsatzkräften von Feuerwehr und Rettungsdiensten, eine schnelle Diagnosemöglichkeit zum Zustand der HV-Batterie an die Hand zu geben.Electric vehicles have as energy storage a high-voltage battery, hereinafter referred to as HV battery. An electrical classification is currently possible only with special meters accessible to the skilled person. Furthermore, no universally valid standard has been created so far. With the ever-advancing market introduction of electric vehicles with HV batteries, there is a need, the layman and, above all, firefighters and rescue services forces to provide a quick diagnosis of the condition of the HV battery in the hand.
Die nachfolgende Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche.The following object is achieved by the subject matter of the independent claims.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein herstellerübergreifendes, vereinheitlichtes Diagnosesystem für eine HV-Batterie zur Verfügung zu stellen. Das erfindungsgemäße Diagnosesystem soll auch nach einem Unfall, durch welchen möglicherweise die fahrzeuginterne Spannungsversorgung unterbrochen wurde, eine schnelle Batteriediagnose gewährleisten. Werkstattpersonal soll das Diagnosesystem genauso bedienen können wie Helfer an einem Unfallort oder der Laie. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes, die automatische Batteriediagnose durchführendes Verfahren bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to provide a vendor-independent, unified diagnostic system for a HV battery. The diagnostic system according to the invention is intended to ensure a rapid battery diagnosis even after an accident by which possibly the vehicle-internal power supply has been interrupted. Workshop personnel should be able to operate the diagnostic system in the same way as helpers at an accident site or the layman. Further, it is an object of the present invention to provide a corresponding method performing automatic battery diagnosis.
Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird ein Diagnosesystem für eine HV-Batterie eines Elektrofahrzeuges vorgeschlagen, bei dem das Diagnosesystem eine durch ein elektrisches Kabel mit der HV-Batterie direkt verbundene, vorbestimmte Anschlussbuchse umfasst, und bei dem das Diagnosesystem ein tragbares Diagnosegerät umfasst, welches eine eigene Spannungsversorgung aufweist, welches einen zur vorbestimmten Anschlussbuchse passenden Anschlussstecker aufweist, und welches dazu ausgelegt ist, nach dem Anschließen des Anschlusssteckers an die vorbestimmte Anschlussbuchse eine automatische Diagnose der HV-Batterie auszuführen und ein jeweiliges Ergebnis dieser Diagnose, insbesondere bei einer Berührungsgefahr, durch ein jeweiliges, das jeweilige Ergebnis charakterisierendes Signal darzustellen.To achieve the above object, a diagnostic system for a HV battery of an electric vehicle is proposed in which the diagnostic system comprises a predetermined connector directly connected by an electric cable to the HV battery, and wherein the diagnostic system comprises a portable diagnostic device which has its own power supply, which one to the predetermined Socket has matching connector, and which is designed to perform after connecting the connector to the predetermined connector socket an automatic diagnosis of HV battery and a respective result of this diagnosis, in particular at a risk of contact, represent by a respective, the respective result characterizing signal ,
Die automatische Diagnose wird ähnlich wie bei bekannten Batteriediagnosegeräten, welche standardmäßig an einer OBD-Schnittstelle, abgekürzt für On-Board-Diagnose-Schnittstelle, angeschlossen werden, durchgeführt. Allerdings ist das erfindungsgemäße Diagnosesystem auf Bedingungen eines Hochvolt-Systems ausgerichtet und angepasst.The automatic diagnosis is similar to known battery diagnostic devices, which are connected by default to an OBD interface, abbreviated for on-board diagnostic interface, performed. However, the diagnostic system according to the invention is designed and adapted to the conditions of a high-voltage system.
Neben einem generell vorhandenen herstellerspezifischen Anschluss der HV-Batterie für eine Verbindungsherstellung mit einer Bordelektronik eines Elektrofahrzeuges, sieht nun das erfindungsgemäße Diagnosesystem das separate, mit der HV-Batterie verbundene elektrische Kabel, welches an einen Pluspol und an einen Minuspol der HV-Batterie angeschlossen ist, vor. Im Zusammenhang mit der vorbestimmten Anschlussbuchse und dem daran anschließbaren tragbaren Diagnosegerät wird ein direkter und auch für einen Laien herstellbarer Zugang zu der HV-Batterie geschaffen.In addition to a generally existing manufacturer-specific connection of the HV battery for a connection to an on-board electronics of an electric vehicle, the diagnostic system according to the invention now sees the separate, connected to the HV battery electrical cable, which is connected to a positive pole and a negative terminal of the HV battery , in front. In connection with the predetermined connection socket and the portable diagnostic device that can be connected to it, a direct and also for a layman producible access to the HV battery is created.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems ist die HV-Batterie fahrzeugextern zugänglich, d. h. die HV-Batterie nicht in einem Elektrofahrzeug verbaut, wobei das erfindungsgemäße Diagnosesystem bspw. bei einer Einlagerung oder bei einer separaten Anlieferung der HV-Batterie eine schnelle Diagnosemöglichkeit eines Zustandes der HV-Batterie gewährleistet. Dies ist insbesondere für ein Logistikunternehmen von Bedeutung.In an embodiment of the diagnostic system according to the invention, the HV battery is externally accessible, d. H. the HV battery is not installed in an electric vehicle, wherein the diagnostic system according to the invention, for example. When stored or in a separate delivery of the HV battery ensures a fast diagnosis of a condition of the HV battery. This is especially important for a logistics company.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems ist die HV-Batterie in einem Elektrofahrzeug verbaut. Durch die über das eigene elektrische Kabel mit der HV-Batterie verbundene Anschlussbuchse wird gewährleistet, dass ein gesonderter Zugang zu der HV-Batterie besteht, da insbesondere nach einem Unfall fahrzeuginterne Schnittstellen, die eine Verbindung zur HV-Batterie aufweisen, beschädigt bzw. unterbrochen sein können. In gleicher Weise trägt die eigene Spannungsversorgung dafür Sorge, dass das tragbare Diagnosegerät nicht auf die Spannungsversorgung aus der HV-Batterie oder sonstiger im Elektrofahrzeug verbauter Energiespeicher, deren Verbindung zu einer zugänglichen Schnittstelle insbesondere nach einem Unfall unterbrochen sein kann, zurückgreifen muss.In a further embodiment of the diagnostic system according to the invention, the HV battery is installed in an electric vehicle. The connected via its own electrical cable to the HV battery connector ensures that there is a separate access to the HV battery, especially since after an accident in-vehicle interfaces that have a connection to the HV battery, damaged or interrupted can. In the same way, the own power supply ensures that the portable diagnostic device does not have to rely on the power supply from the HV battery or other built-in electric vehicle energy storage whose connection can be interrupted to an accessible interface, especially after an accident.
In noch weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems ist die vorbestimmte Anschlussbuchse durch einen fahrzeugherstellerübergreifenden Standard festgelegt. Dies kann bspw. durch eine Einführung einer Norm vollzogen werden, wodurch eine weltweit genormte Anschlussbuchse an jeder HV-Batterie vorhanden ist.In a further embodiment of the diagnostic system according to the invention, the predetermined connection socket is determined by a standard cross-vehicle manufacturer. This can be done, for example, by introducing a standard, whereby a world standard socket is present on each HV battery.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems ist das tragbare Diagnosegerät dazu konfiguriert, das jeweilige Signal optisch und/oder akustisch und/oder haptisch über eine jeweilige Ausgabeeinheit wiederzugeben. Insbesondere kann eine Gefährdung durch einen Warnton angezeigt werden. In fortgeführt weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems erfolgt das optische Signal mittels eines Ampelsystems der Farben grün, gelb und rot, entsprechend einer Klassifizierung der Zustände in „Normal“, „Warnung“ und „Gefahr“. Damit wird auch dem Laien eine einfache Beurteilung des Zustandes der HV-Batterie möglich. Es ist denkbar, bei einer Einstufung des Zustandes der HV-Batterie als gefährlich, ein zusätzlich bereitgestelltes Notrufsystem zu aktivieren.In a further embodiment of the diagnostic system according to the invention, the portable diagnostic device is configured to reproduce the respective signal optically and / or acoustically and / or haptically via a respective output unit. In particular, a hazard can be indicated by a warning sound. In continued further embodiment of the diagnostic system according to the invention, the optical signal by means of a traffic light system of colors green, yellow and red, according to a classification of the states in "normal", "warning" and "danger". This also makes it easy for the layman to easily assess the condition of the HV battery. It is conceivable, in a classification of the state of the HV battery as dangerous to activate an additionally provided emergency call system.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems ist das tragbare Diagnosegerät gegen Umwelteinflüsse, wie bspw. Feuchtigkeit oder Staub, abgedichtet und ergonomisch, insbesondere kompakt und handlich, gestaltet. Bspw. kann das tragbare Diagnosegerät als Tablet oder in Form eines Koffers gebildet sein.In a further embodiment of the diagnostic system according to the invention, the portable diagnostic device against environmental influences, such as. Moisture or dust, sealed and ergonomic, especially compact and handy designed. For example. The portable diagnostic device may be formed as a tablet or in the form of a suitcase.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems weist das tragbare Diagnosegerät eine Mehrzahl an Schnittstellen, z. B. mindestens eine USB-Schnittstelle, auf, welche einen Anschluss an eine Energieversorgung und/oder weiterführende Diagnosegeräte und/oder Ausgabegeräte ermöglichen. Bspw. wird über die jeweilige Schnittstelle das tragbare Diagnosegerät wieder aufgeladen, etwa mittels eines Ladegerätes, oder an einen Drucker angeschlossen, um Messwerte der HV-Batterie auszudrucken, oder es werden bspw. auf einer SD-Karte die Messwerte extern gespeichert, bspw. in Form eines Klassifizierungsprotokolls zu Dokumentationszwecken. Auch ist denkbar, dass mittels des Zugangs des tragbaren Diagnosegerätes zur HV-Batterie weitere an das tragbare Diagnosegerät angeschlossene Diagnosegeräte Zugriff auf die HV-Batterie erhalten, das tragbare Diagnosegerät in diesem Sinne als Schnittstelle für die weiteren Diagnosegeräte dient. Weiterhin kann auch eine Funkschnittstelle vorgesehen sein, zum Beispiel in Form von Bluetooth, NFC, UMTS oder LTE, welche beispielsweise als Notruffunktion für Werkstätten und Logistik nutzbar ist.In a further embodiment of the diagnostic system according to the invention, the portable diagnostic device has a plurality of interfaces, for. B. at least one USB interface, which allow a connection to a power supply and / or further diagnostic equipment and / or output devices. For example. The portable diagnostic device is recharged via the respective interface, for example by means of a charger, or connected to a printer to print out measured values of the HV battery, or it is, for example, stored externally on an SD card, for example in the form of a Classification protocol for documentation purposes. It is also conceivable that by means of the access of the portable diagnostic device to the HV battery, further diagnostic devices connected to the portable diagnostic device gain access to the HV battery, the portable diagnostic device serving as an interface for the further diagnostic devices in this sense. Furthermore, a radio interface can also be provided, for example in the form of Bluetooth, NFC, UMTS or LTE, which can be used, for example, as an emergency call function for workshops and logistics.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems umfasst das tragbare Diagnosegerät zusätzlich Bedienelemente und ein Display, welches insbesondere als eine berührungsempfindliche Oberfläche ausgebildet ist, worüber mittels schrittweiser Interaktion mit einem Benutzer spezifische Angaben bzgl. der HV-Batterie ermöglicht werden. Diese spezifischen Angaben können bspw. einen Hersteller des Elektrofahrzeugs oder der HV-Batterie, eine Typ- bzw. Modellbezeichnung des Elektrofahrzeugs oder eine Fahrzeugident- bzw. -identifikationsnummer (FIN) umfassen. Bspw. ist in dem tragbaren Diagnosegerät eine Tabelle mit Fehlermöglichkeiten und/oder Grenzwerten für Spannungen und/oder Temperaturen zu jeweilig existierenden HV-Batterien hinterlegt. Durch die spezifischen Angaben sind so anhand der Tabelle tiefergreifende, über eine reine Gefahrenanalyse hinausgehende Diagnosen, bspw. bzgl. Lebensdauer, möglich. Auch ist bspw. ein sogenannter Entwicklermodus denkbar, welcher Detailinformationen, wie einzelne Zellspannungen, einzelne Zelltemperaturen, Fehlerspeicher oder den SOC, abgekürzt für state of charge, umfasst. Es ist weiter denkbar, dass der Anschluss des tragbaren Diagnosegerätes für längere Zeit erhalten bleibt und so eine Langzeitüberwachung von Zellspannung und Zelltemperatur der HV-Batterie möglich wird.In a further embodiment of the diagnostic system according to the invention, the portable diagnostic device additionally comprises operating elements and a display, which in particular as a touch-sensitive surface is formed, about which by means of stepwise interaction with a user specific information regarding the HV battery are made possible. This specific information may include, for example, a manufacturer of the electric vehicle or the HV battery, a type designation of the electric vehicle, or a vehicle identification number (VIN). For example. is stored in the portable diagnostic device a table with error possibilities and / or limits for voltages and / or temperatures to existing existing HV batteries. By means of the specific information, more detailed diagnoses, for example regarding the service life, are possible based on the table, beyond a mere hazard analysis. Also, for example, a so-called developer mode is conceivable, which includes detailed information such as individual cell voltages, individual cell temperatures, fault memory or the SOC, abbreviated state of charge. It is also conceivable that the connection of the portable diagnostic device is maintained for a long time and so a long-term monitoring of cell voltage and cell temperature of the HV battery is possible.
Ferner wird ein Verfahren zur automatischen Diagnose einer HV-Batterie eines Elektrofahrzeuges beansprucht, bei dem eine durch einen Standard vorbestimmte Anschlussbuchse mittels eines elektrischen Kabels mit der HV-Batterie direkt verbunden wird, bei dem ein tragbares Diagnosegerät, welches eine eigene Spannungsversorgung aufweist, durch einen zu der vorbestimmten Anschlussbuchse passenden Anschlussstecker mit der vorbestimmten Anschlussbuchse der HV-Batterie verbunden wird, wobei von dem Diagnosegerät nach dem Anschließen eine automatische Diagnose der HV-Batterie ausgeführt wird und ein jeweiliges Ergebnis dieser Diagnose, insbesondere bei einer Berührungsgefahr, durch ein jeweiliges, das jeweilige Ergebnis charakterisierendes Signal dargestellt wird.Furthermore, a method for automatic diagnosis of a HV battery of an electric vehicle is claimed in which a predetermined by a standard connector socket is connected by means of an electric cable with the HV battery, in which a portable diagnostic device, which has its own power supply by a is connected to the predetermined connector mating connector with the predetermined connector of the HV battery, wherein the diagnosis device after connecting an automatic diagnosis of HV battery is performed and a respective result of this diagnosis, in particular at a risk of contact, by a respective, the respective result characterizing signal is displayed.
In eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden folgende Schritte zu einer Klassifizierung eines diagnostizierten Zustandes der HV-Batterie gebildet:
- Schritt 1: Anschluss des tragbaren Diagnosegerätes an die HV-Batterie oder ein die HV-Batterie beherbergendes Elektrofahrzeug und damit verbundener Einschaltvorgang des Diagnosegerätes.
- Schritt 2: Mit dem Einschaltvorgang erfolgt eine automatische Diagnose, insbesondere ob eine Gefährdung durch die HV-Batterie vorliegt, und eine vereinfachte Anzeige eines Ergebnisses der Diagnose mittels Leuchtdioden gemäß einem Ampelsystem. Optional können nun von einem Benutzer spezifische Angaben bzgl. Fahrzeug- und/oder Batterietyp eingegeben werden.
- Schritt 3: Optional können alle Messwerte, wie bspw. Zellspannung und/oder Zelltemperatur, angezeigt werden und weitergehende Klassifizierungen des Zustandes der HV-Batterie erfolgen.
- Step 1: Connect the portable diagnostic device to the HV battery or an electric vehicle housing the HV battery and the power-on of the diagnostic device.
- Step 2: With the switch-on is an automatic diagnosis, in particular whether there is a threat from the HV battery, and a simplified display of a result of the diagnosis by means of light emitting diodes according to a traffic light system. Optionally, user-specific information regarding vehicle and / or battery type can now be entered.
- Step 3: Optionally, all measured values, such as, for example, cell voltage and / or cell temperature, can be displayed and further classifications of the state of the HV battery can be carried out.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
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