DE102018201582A1 - Measuring module for a vehicle electrical system and associated vehicle electrical system for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Messmodul (10A) für ein Bordnetz (1, 1A), mit mindestens einer eingangsseitigen elektrischen Schnittstelle (LA1, LA2, KAI), über welche das Messmodul (10A) mit einer Bordnetzkomponente (SG) verbindbar ist, mindestens einer ausgangsseitigen elektrischen Schnittstelle (DA, KA2), über welche das Messmodul (10A) mit mindestens einer Leitung (L1, L2) eines Kabelbaums (KB) und/oder mit mindestens einem Datenbus (DB1, DB2) verbindbar ist, und mindestens zwei Messelementen (S1, S2, V1, V2, I1, 12), welche standardisiert jeweils eine gleiche physikalische Messgröße redundant erfassen und korrespondierende Messsignale ausgeben, wobei mindestens zwei getrennte Erfassungs- und Recheneinheiten (TµC1, TµC2, PµC1, PµC2) die Messsignale empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als standardisierte redundante Messdaten zur Verfügung stellen, und wobei mindestens zwei getrennte Sende- und Empfangsvorrichtungen (Tx1/Rx2, Tx2/Rx2) die standardisierten Messdaten redundant an zugeordnete Bordnetzkomponenten (SG) übertragen, sowie ein Bordnetz (1, 1A) für ein Fahrzeug mit mindestens einem solchen Messmodul (10A).The invention relates to a measuring module (10A) for a vehicle electrical system (1, 1A), having at least one input-side electrical interface (LA1, LA2, KAI), via which the measuring module (10A) can be connected to an onboard power supply component (SG), at least one output side electrical interface (DA, KA2), via which the measuring module (10A) with at least one line (L1, L2) of a wiring harness (KB) and / or at least one data bus (DB1, DB2) is connectable, and at least two measuring elements (S1 , S2, V1, V2, I1, 12), which in each case redundantly detect a same physical measured variable in standardized form and output corresponding measuring signals, at least two separate acquisition and processing units (TμC1, TμC2, PμC1, PμC2) receiving and evaluating the measuring signals and / or or prepare and provide as standardized redundant measurement data, and at least two separate transmit and receive devices (Tx1 / Rx2, Tx2 / Rx2) the standardized measurement data redundantly to assigned on-board network components (SG), as well as an electrical system (1, 1A) for a vehicle with at least one such measuring module (10A).
Description
Die Erfindung geht aus von einem Messmodul für ein Bordnetz nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Bordnetz für ein Fahrzeug mit einem solchen Messmodul.The invention relates to a measuring module for a vehicle electrical system according to the preamble of independent claim 1. The present invention is also an electrical system for a vehicle with such a measuring module.
Aus dem Stand der Technik sind Bordnetze für Fahrzeuge bekannt, welche mindestens eine Bordnetzkomponente, mindestens einen Datenbus und mindestens einen Kabelbaum umfassen. Der Kabelbaum umfasst in der Regel eine Mehrzahl von Leitungen. Die mindestens eine Bordnetzkomponente ist beispielsweise als Steuergerät, Stromverteiler, Verbraucher, Energiespeicher usw. ausgeführt. Zudem kann die mindestens eine Bordnetzkomponente Halbleiterleistungsschalter mit integrierter Temperaturmessung aufweisen. So kann die Messung von Temperaturen in Steuergeräten bzw. Bordnetzkomponenten direkt auf einer Leiterplatte bevorzugt an temperaturempfindlichen Elektronikbauelementen erfolgen.From the prior art, vehicle electrical systems are known for vehicles, which comprise at least one vehicle electrical system component, at least one data bus and at least one cable harness. The wiring harness usually includes a plurality of wires. The at least one vehicle electrical system component is designed, for example, as a control unit, power distributor, consumer, energy storage, etc. In addition, the at least one onboard power supply component can have semiconductor power switches with integrated temperature measurement. Thus, the measurement of temperatures in control devices or on-board network components can be carried out directly on a printed circuit board, preferably on temperature-sensitive electronic components.
In den bekannten Fahrzeugbordnetzen sind in der Regel Bordnetzkomponenten von verschiedenen Herstellern verbaut, welche jeweils technisch sich unterscheidende Messelemente zur Temperatur-, Strom- und Spannungsmessung einsetzen. Die Messsignale werden dann jeweils wieder mit herstellerspezifischen Algorithmen ausgewertet. Aufgrund sich ergebender unterschiedlicher Rechenzeiten für die unterschiedlichen Algorithmen kann die Bereitstellung der rechnerisch aufbereiteten Messdaten in einem Datenbus nicht mit anderen Bordnetzkomponenten zeitsynchron erfolgen, so dass eine Zuordnung der jeweils erfassten Messgröße zu einem festgelegten Realzeitpunkt im Bordnetz, welcher auch als Zeitstempel bezeichnet wird, nicht gewährleistet werden kann. Die zeitsynchrone Bearbeitung eines Stromfehlers und/oder Spannungsfehlers und/oder Temperaturfehlers beinhaltet in den gängigen Verfahren folglich einen hohen Unsicherheitsfaktor. Um diesen Nachteil zu kompensieren werden üblicher Weise mehrere Messzyklen der einzelnen Messelemente erfasst und ausgewertet. Dies erhöht jedoch in erheblichem Maß die benötigte Reaktionszeit auf einen Fehler. Für hochautomatisierte Fahrzeuge ist aber eine schnellstmögliche Fehlerreaktion erwünscht, um das Fahrzeug zu stabilisieren oder in einen sicheren Zustand zu überführen. Die mangelnde Synchronisation von Messdaten im Bordnetz kann somit einen Engpass darstellten, um Maßnahmen im Bordnetz, wie Abschalten von Lastpfaden in einem elektronischen Stromverteiler prozesssicher und deterministisch einzuleiten.In the known vehicle electrical systems wiring systems components are usually installed by different manufacturers, each of which uses technically different measuring elements for temperature, current and voltage measurement. The measurement signals are then evaluated again with manufacturer-specific algorithms. Due to the resulting different computation times for the different algorithms, the provision of computationally processed measurement data in a data bus can not be synchronized with other on-board network components, so that an assignment of the respectively measured variable to a specified real time in the electrical system, which is also referred to as a timestamp, not guaranteed can be. The time-synchronous processing of a current error and / or voltage error and / or temperature error consequently includes a high uncertainty factor in the conventional methods. In order to compensate for this disadvantage, a plurality of measuring cycles of the individual measuring elements are usually recorded and evaluated. However, this significantly increases the required response time to an error. For highly automated vehicles, however, the fastest possible error response is desired in order to stabilize the vehicle or to bring it into a safe state. The lack of synchronization of measurement data in the electrical system can thus represent a bottleneck to initiate measures in the electrical system, such as switching off load paths in an electronic power distribution process and deterministic.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das Messmodul für ein Bordnetz mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein korrespondierendes Bordnetz für ein Fahrzeug mit mindestens einem solchen Messmodul haben den Vorteil, dass eine Fehlerreaktion nach einer messtechnischen Erfassung eines Spannungseinbruchs im Bordnetz für hochautomatisiertes Fahren schnellstens möglich ist und beispielsweise Verbraucher bzw. Lastpfade abgeschaltet oder alternative Strompfade bzw. Lastpfade zugeschaltet werden können.The measuring module for a vehicle electrical system having the features of independent claim 1 and a corresponding vehicle electrical system for a vehicle having at least one such measuring module have the advantage that an error response after a metrological detection of a voltage dip in the electrical system for highly automated driving is possible as quickly as possible and for example consumers or Load paths can be switched off or alternative current paths or load paths can be switched on.
Ausführungsformen des Messmoduls können über redundante Sensoren, eine redundante Messauswertung, eine redundante Kommunikation und eine redundante drahtgeführte und/oder drahtlose Anbindung zu weiteren Bordnetzkomponenten und den darin befindlichen Messelementen und/oder zu weiteren Messmodulen verfügen. Das Messmodul kann über stromführende Verbinder an eine Bordnetzkomponente und mittels Signalstecker, optischer Schnittstelle und/oder kabelloser Kommunikation mehrfach an Datenbusse bzw. Kommunikationsnetzwerke angebunden werden.Embodiments of the measuring module may have redundant sensors, a redundant measurement evaluation, a redundant communication and a redundant wire-guided and / or wireless connection to other on-board network components and the measuring elements located therein and / or to further measuring modules. The measuring module can be connected via power connectors to a vehicle electrical system component and by means of signal connector, optical interface and / or wireless communication multiple data buses or communication networks.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Messmodul für ein Bordnetz zur Verfügung, welches mindestens eine eingangsseitige elektrische Schnittstelle, über welche das Messmodul mit einer Bordnetzkomponente verbindbar ist, mindestens eine ausgangsseitige elektrische Schnittstelle, über welche das Messmodul mit mindestens einer Leitung eines Kabelbaums und/oder mit mindestens einem Datenbus verbindbar ist, und mindestens zwei Messelemente umfasst, welche standardisiert jeweils eine gleiche physikalische Messgröße redundant erfassen und korrespondierende Messsignale ausgeben, wobei mindestens zwei getrennte Erfassungs- und Recheneinheiten die Messsignale empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als standardisierte redundante Messdaten zur Verfügung stellen. Mindestens zwei getrennte Sende- und Empfangsvorrichtungen übertragen die standardisierten Messdaten redundant an zugeordnete Bordnetzkomponenten.Embodiments of the present invention provide a measuring module for a vehicle electrical system, which has at least one electrical interface on the input side via which the measuring module can be connected to an on-board network component, at least one electrical interface on the output side, via which the measuring module with at least one line of a wiring harness and / or with at least one data bus can be connected, and comprises at least two measuring elements, each of which identifies a same physical measurement variable redundant and output corresponding measurement signals, at least two separate acquisition and processing units receive and evaluate the measurement signals and / or prepare and as standardized redundant measurement data available put. At least two separate transmitting and receiving devices transmit the standardized measurement data redundantly to assigned on-board network components.
Zudem wird ein Bordnetz für ein Fahrzeug, mit mindestens einer Bordnetzkomponente, mindestens einem Datenbus und mindestens einem Kabelbaum vorgeschlagen, welcher zumindest eine Leitung aufweist. Hierbei ist die mindestens eine Bordnetzkomponente über ein solches Messmodul mit mindestens einer Leitung des Kabelbaums verbunden.In addition, a vehicle electrical system for a vehicle, with at least one vehicle electrical system component, at least one data bus and at least one cable harness is proposed, which has at least one line. Here, the at least one electrical system component is connected via such a measuring module with at least one line of the wiring harness.
Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise eine ausfallsichere Erfassung und eine ausfallsichere Bereitstellung von Messdaten für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in einem Fahrzeugbordnetz in einer einheitlichen Weise. Das bedeutet, dass die Messungen in den einzelnen Messmodulen mit gleicher Auflösung, mit gleichen Messverfahren und mit gleicher Abtastrate usw. durchgeführt werden. Zudem werden einheitliche Messelemente für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in den Messmodulen eingesetzt. Dadurch ist eine Auswertung der Messdaten mit geringem Rechenaufwand und mit minimalen Verzögerungszeiten möglich. Des Weiteren ermöglichen Ausführungsformen der Erfindung eine ausfallsichere Überwachung des zugehörigen Bordnetzes oder eines Teils des zugehörigen Bordnetzes, so dass auch weiter Maßnahmen wie beispielsweise das Abschalten von Lastpfaden durchgeführt werden können.Embodiments of the invention advantageously enable fail-safe detection and fail-safe provision of Measurement data for current and / or voltage and / or temperature in a vehicle electrical system in a uniform manner. This means that the measurements in the individual measuring modules are carried out with the same resolution, with the same measuring methods and with the same sampling rate etc. In addition, uniform measuring elements for current and / or voltage and / or temperature are used in the measuring modules. This makes it possible to evaluate the measured data with little computation effort and with minimal delay times. Furthermore, embodiments of the invention enable fail-safe monitoring of the associated vehicle electrical system or of a part of the associated vehicle electrical system, so that further measures such as, for example, switching off load paths can also be carried out.
Durch die Messmodule kann dem Bordnetz ein paralleles Messsystem übergestülpt werden, indem die einzelnen Messmodule über verschiedene Eingangsschnittstellen mit den verschiedenen Bordnetzkomponenten und über verschiedene Ausgangsschnittstellen mit mindestens einem Datenbus und/oder mindestens einem Kommunikationsnetzwerk verbunden werden können. So können real innerhalb einer jeweiligen Bordnetzkomponente erfasste Messdaten mit „verminderter“ Datenqualität ebenso durch das zugeordnete Messmodul erzeugt werden. By means of the measuring modules, a parallel measuring system can be superimposed on the vehicle electrical system, in that the individual measuring modules can be connected via different input interfaces to the various on-board network components and via different output interfaces to at least one data bus and / or at least one communication network. Thus, measurement data acquired within a particular on-board network component with "reduced" data quality can also be generated by the assigned measurement module.
Diese von dem zugeordneten Messmodul erzeugten Messdaten weisen aber die Vorteile der synchronen Datenerfassung und der synchronen Weitergabe innerhalb des Bordnetzes auf. Das übergestülpte Messsystem kann dabei als Primärsystem fungieren, wobei bei Ausfall des neu implementieren Primärsystems die bisherigen Messelemente innerhalb der jeweiligen Bordnetzkomponente als Rückfallsystem eingesetzt werden können. Zusätzlich können die bisherigen Messelemente aber auch als Anlernsystem für das neu implementierte Primärsystem zur Generierung von dann immer besseren real angenäherten Messdaten eingesetzt werden.However, these measurement data generated by the associated measurement module have the advantages of synchronous data acquisition and the synchronous transfer within the electrical system. The slipped measuring system can act as a primary system, in case of failure of the newly implemented primary system, the previous measuring elements can be used within the respective on-board network component as a fallback system. In addition, the previous measuring elements can also be used as a learning system for the newly implemented primary system for generating ever better real approximated measurement data.
Unter der Erfassungs- und Recheneinheit wird vorliegend eine elektrische Baugruppe verstanden, welche erfasste Messsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Erfassungs- und Recheneinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Erfassungs- und Recheneinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Erfassungs- und Recheneinheit ausgeführt wird.In the present case, the detection and arithmetic unit is understood to mean an electrical subassembly which processes or evaluates detected measurement signals. The detection and arithmetic unit may have at least one interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the acquisition and processing unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules. Also of advantage is a computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and used to carry out the evaluation when the program is executed by the detection and processing unit.
Unter einem Messelement wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Messsignal umwandelt.In the present case, a measuring element is understood to be a structural unit which directly or indirectly detects a physical variable or a change in a physical variable and preferably converts it into an electrical measuring signal.
Unter Plausibilisierung bzw. Plausibilisierungskontrolle wird eine Methode verstanden, in deren Rahmen ein Ergebnis bzw. ein Wert einer ermittelten physikalischen Größe daraufhin überprüft wird, ob dieser annehmbar und/oder einleuchtend und/oder nachvollziehbar und/oder plausibel ist.A plausibility check or plausibility check is a method in which a result or a value of a determined physical quantity is checked to see whether it is acceptable and / or reasonable and / or comprehensible and / or plausible.
Unter einer Bordnetzkomponente wird nachfolgend eine elektrische Baueinheit verstanden, welche mit mindestens einer Leitung eines Kabelbaums verbunden ist und beispielsweise als Steuergerät, Stromverteiler, Verbraucher, Energiespeicher usw. ausgeführt ist.An electrical system component is understood below to mean an electrical unit which is connected to at least one line of a cable harness and is designed, for example, as a control unit, power distributor, consumer, energy store, etc.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Messmoduls für ein Bordnetz und des im unabhängigen Patentanspruch 12 angegebenen Bordnetzes für ein Fahrzeug möglich.The measures and refinements recited in the dependent claims advantageous improvements of the independent claim 1 measuring module for a vehicle electrical system and the vehicle electrical system specified in the independent claim 12 are possible for a vehicle.
Besonders vorteilhaft ist, dass die mindestens zwei Messelemente jeweils über eigene Verbindungleitungen mit den mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten verbunden werden können. Dadurch ist eine redundante Auswertung und/oder Aufbereitung der Messsignale des jeweiligen Messelements in zwei Erfassungs- und Recheneinheiten möglich. Das bedeutet, dass sowohl die Messsignale eines ersten Messelements als auch die Messsignale eines zweiten Messelements durch zwei Erfassungs- und Recheneinheiten ausgewertet und aufbereitet werden können. Zudem kann eine mehrfache Redundanz bezüglich der Verbindungsleitungen innerhalb des Messmoduls umgesetzt werden.It is particularly advantageous that the at least two measuring elements can each be connected via their own connection lines with the at least two detection and computing units. As a result, a redundant evaluation and / or preparation of the measuring signals of the respective measuring element in two detection and processing units is possible. This means that both the measurement signals of a first measurement element and the measurement signals of a second measurement element can be evaluated and processed by two acquisition and processing units. In addition, a multiple redundancy with respect to the connection lines can be implemented within the measuring module.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können beispielsweise zwei Messelemente eines ersten Messelementepaars jeweils eine Temperatur an vorgegebenen Messpunkten erfassen. Zusätzlich oder alternativ können zwei Messelemente eines zweiten Messelementepaars jeweils eine elektrische Spannung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten erfassen. Zudem können zwei Messelemente eines dritten Messelementepaars zusätzlich oder alternativ jeweils einen elektrischen Strom durch eine vorgegebene Leitung erfassen.In an advantageous embodiment of the measuring module, for example, two measuring elements of a first measuring element pair can each detect a temperature at predetermined measuring points. Additionally or alternatively, two measuring elements of a second measuring element pair can each detect an electrical voltage between two predetermined measuring points. In addition, two Measuring elements of a third measuring element pair additionally or alternatively each detect an electric current through a predetermined line.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten die korrespondierenden Messsignale mit gleichen Algorithmen auswerten und/oder aufbereiten.In a further advantageous embodiment of the measuring module, the at least two detection and computing units can evaluate and / or process the corresponding measuring signals with the same algorithms.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten die Messsignale eines ersten Messelements und/oder die aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten mit den Messsignalen eines zweiten Messelements und/oder den aus den Messsignalen des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars plausibilisieren.In a further advantageous refinement of the measuring module, the at least two detection and calculating units can transmit the measuring signals of a first measuring element and / or the measuring data generated from the measuring signals of the first measuring element with the measuring signals of a second measuring element and / or the measuring data of the second measuring element generated from the measuring signals of the second measuring element Plausibilisieren associated measuring element pair.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Sende- und Empfangsvorrichtungen die korrespondierenden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden übertragen. Die drahtlose Übertragung der Messdaten kann beispielsweise über WLAN (Wireless Local Area Network) und/oder NFC (Near Field Communication) und/oder Bluetooth erfolgen. Die drahtgebundene Übertragung der Messdaten kann beispielsweise über einen elektrischen Drahtbus und/oder über einen optischen Bus erfolgen.In a further advantageous embodiment of the measuring module, the at least two transmitting and receiving devices can transmit the corresponding measured data wirelessly and / or by wire. The wireless transmission of the measured data can be carried out, for example, via WLAN (Wireless Local Area Network) and / or NFC (Near Field Communication) and / or Bluetooth. The wired transmission of the measured data can be done for example via an electric wire bus and / or an optical bus.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls kann mindestens ein Leistungsschalter innerhalb des Messmoduls in mindestens eine Leitung eingeschleift werden, und gesteuert von einer Schaltelektronik die Leitung auftrennen oder schließen. Dadurch können Verbraucher bzw. Strompfade einfach abgeschaltet oder alternative Strompfade einfach zugeschaltet werden.In a further advantageous embodiment of the measuring module, at least one circuit breaker can be looped within the measuring module in at least one line, and controlled by a switching electronics disconnect or close the line. As a result, consumers or current paths can simply be switched off or alternative current paths can simply be switched on.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann die Bordnetzkomponente mindestens ein Messelement umfassen, welches eine physikalische Größe erfassen und ein korrespondierendes Messsignal ausgeben kann. Hierbei kann mindestens eine Erfassungs- und Recheneinheit das Messsignal empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als Messdaten zur Verfügung stellen. Zudem kann mindestens eine Sende- und Empfangsvorrichtung die Messdaten an mindestens ein zugeordnetes Messmodul und/oder an zugeordnete Bordnetzkomponenten übertragen.In a further advantageous refinement of the vehicle electrical system, the vehicle electrical system component can comprise at least one measuring element which can detect a physical variable and output a corresponding measuring signal. In this case, at least one detection and arithmetic unit can receive and evaluate the measurement signal and / or process it and make it available as measurement data. In addition, at least one transmitting and receiving device can transmit the measured data to at least one assigned measuring module and / or to associated on-board network components.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann das mindestens eine erste Messelement eine Temperatur an einem vorgegebenen Messpunkt erfassen. Mindestens ein zweites Messelement kann zusätzlich oder alternativ eine elektrische Spannung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten erfassen. Zudem kann mindestens ein drittes Messelement zusätzlich oder alternativ einen elektrischen Strom durch eine vorgegebene Leitung erfassen.In a further advantageous refinement of the vehicle electrical system, the at least one first measuring element can detect a temperature at a predetermined measuring point. At least one second measuring element may additionally or alternatively detect an electrical voltage between two predetermined measuring points. In addition, at least one third measuring element additionally or alternatively detect an electric current through a predetermined line.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des mindestens einen zugeordneten Messmoduls die Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente empfangen. Dadurch können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls die von den aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten und/oder die von den aus den Messsignalen des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars fortlaufend mit den Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente abgeglichen werden. Des Weiteren können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls die Messsignale des ersten Messelements und/oder die aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten und/oder die Messsignale des zweiten Messelements und/oder die aus den Messsignalen des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars mit den Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente plausibilisieren. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine mehrfache Redundanz bezüglich der Messelemente selbst und eine mehrfache Redundanz bezüglich der Auswertung der Messsignale erreicht werden. Des Weiteren können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls basierend auf dem Messdatenabgleich ein Rechenmodell erzeugen und fortlaufend verbessern, welches von den aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten und/oder von den aus den Messsignalen des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars auf die Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente zurückrechnet. Die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten können das erzeugte Rechenmodell beispielsweise einsetzen, um bei Ausfall des mindestens einen Messelements der korrespondierenden Bordnetzkomponente eine aktuelle Messgröße zu ermitteln. Somit kann beispielsweise bei einem Ausfall der Messelemente in der Bordnetzkomponente auf kritische Temperaturen in der Bordnetzkomponente zurückgerechnet werden, um mittels weiterer Maßnahmen die Bordnetzkomponente vor thermischer Überlastung zu schützen.In a further advantageous refinement of the vehicle electrical system, the at least two detection and arithmetic units of the at least one associated measuring module can receive the measured data of the corresponding vehicle electrical system component. As a result, the at least two detection and arithmetic units of the associated measuring module can be used to continuously adjust the measurement data generated by the measuring signals of the first measuring element and / or the measured data of the associated measuring element pair generated by the measuring signals of the second measuring element to the measured data of the corresponding vehicle electrical system component. Furthermore, the at least two detection and arithmetic units of the associated measuring module may comprise the measuring signals of the first measuring element and / or the measuring data generated from the measuring signals of the first measuring element and / or the measuring signals of the second measuring element and / or the measuring data generated from the measuring signals of the second measuring element plausibility check of the associated measuring element pair with the measured data of the corresponding vehicle electrical system component. As a result, it is advantageously possible to achieve multiple redundancy with respect to the measuring elements themselves and multiple redundancy with regard to the evaluation of the measuring signals. Furthermore, the at least two acquisition and computation units of the associated measurement module can generate and continuously improve a computational model based on the measurement data comparison, which of the measurement data generated from the measurement signals of the first measurement element and / or from the measurement data generated from the measurement signals of the second measurement element Back to the measuring data of the corresponding wiring system component. The at least two detection and computing units can use the generated calculation model, for example, in order to determine a current measured variable in the event of failure of the at least one measuring element of the corresponding vehicle electrical system component. Thus, for example, in the event of a failure of the measuring elements in the vehicle electrical system component, it is possible to calculate back to critical temperatures in the vehicle electrical system component in order to protect the vehicle electrical system component from thermal overload by means of further measures.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann die mindestens eine Sende- und Empfangsvorrichtung der Bordnetzkomponente die korrespondierenden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden übertragen.In a further advantageous refinement of the vehicle electrical system, the at least one transmitting and receiving device of the vehicle electrical system component can transmit the corresponding measured data wirelessly and / or by wire.
Da das Messmodul klein baut, kann das Messmodul in einen Stecker integriert werden, welcher die mindestens eine Leitung des Kabelbaums mit der zugeordneten Bordnetzkomponente verbindet. Der Stecker kann mindestens einen Leitungsanschluss, welcher mit einem korrespondierenden Leitungsanschluss der Bordnetzkomponente eine stromleitende Verbindung herstellt, und mindestens einen ersten Kommunikationsanschluss aufweisen, welcher mit einem korrespondierenden ersten Kommunikationsanschluss der Bordnetzkomponente eine erste Kommunikationsverbindung herstellt. Die erste Kommunikationsverbindung kann eine optische Kommunikationsverbindung sein, wobei die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten eine Qualität der ersten Kommunikationsverbindung ermitteln und auswerten, um ein Ablösen des Steckers zu erkennen. So kann das Ablösen des Steckers oder ein Wackelkontakt an der elektrischen Verbindungsstelle über die genannte optische Kommunikationsverbindung sofort durch das Messmodul festgestellt und gemeldet werden, wenn eine Signalqualität beispielsweise einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Since the measuring module is small in size, the measuring module can be integrated into a connector which connects the at least one line of the cable harness to the associated on-board network component. The plug can have at least one line connection, which establishes a current-conducting connection with a corresponding line connection of the on-board network component, and at least one first communication connection, which establishes a first communication connection with a corresponding first communication connection of the vehicle electrical system component. The first communication connection may be an optical communication connection, wherein the at least two detection and computing units determine and evaluate a quality of the first communication connection to detect a detachment of the connector. Thus, the detachment of the plug or a loose contact at the electrical connection point via the said optical communication connection can be detected and reported immediately by the measuring module when a signal quality falls below a predetermined threshold, for example.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes können mehrere Messmodule einen standardisierten Netzwerkverbund ausbilden, in welchem deterministische Erfassungszeiten für die mindestens eine Messgröße und/oder Berechnungszeiten für die Messdaten und/oder Übertragungsraten für die Messdaten vorgegeben werden können.In a further advantageous refinement of the vehicle electrical system, a plurality of measuring modules can form a standardized network network in which deterministic detection times for the at least one measured variable and / or calculation times for the measured data and / or transmission rates for the measured data can be predetermined.
Im Idealfall ermitteln die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten im Messmodul auf Basis der Messsignale der mindestens zwei Messelemente des Messmoduls die gleichen Temperaturwerte bzw. Messdaten. Wird jedoch einer der berechneten Temperaturwerte als nicht plausibel festgestellt, beispielsweise durch einen Vergleich mit den mittels der Erfassungs- und Recheneinheit der Bordnetzkomponente berechneten Messdaten bzw. Temperaturwerten, so wird die jeweils plausible Ergebnisse liefernde redundante Messkette, welche aus dem Messelement, der Erfassungs- und Recheneinheit und der Sendempfangsvorrichtung der Bordnetzkomponente besteht, für weitere Messaufgaben bevorzugt verwendet. Die Erfassungs- und Recheneinheit der nicht bevorzugten Einheit kann dann zeitweise vornehmlich zur Feststellung des Fehlerortes und ggf. zur Fehlerbehebung innerhalb seiner Messkette Verwendung finden. Die Meldung der Art- und Weise der Störung, wie Messdatenfehler, Fehler in der Erfassungs- und Recheneinheit, Dauerfehler, sporadischer Fehler usw., kann dann an eine weitere Bordnetzkomponente gemeldet werden. Je nach Fehlerschwere kann diese weitere Bordnetzkomponente dann den Austausch des Messmoduls durch geeignete Information an den Steuergeräteverbund und/oder den Fahrer empfehlen oder gar, zur Etablierung einer für automatisierte Fahrfunktionen geforderte Fehlerredundanz, vorschreiben. Ein Austausch des Messmoduls kann z.B. bei einem zerstörten Messelement erforderlich sein. Weiterhin kann das beschriebene Verfahren auch für die beschriebenen Messgrößen Strom und Spannung verwendet werden.Ideally, the at least two detection and calculation units in the measurement module determine the same temperature values or measurement data on the basis of the measurement signals of the at least two measurement elements of the measurement module. However, if one of the calculated temperature values is found to be not plausible, for example by comparison with the measured data or temperature values calculated by means of the detection and arithmetic unit of the vehicle electrical system component, then the respectively plausible results supplying redundant measuring chain, which from the measuring element, the detection and Computing unit and the transmission receiving device of the onboard power supply component is preferably used for further measurement tasks. The detection and arithmetic unit of the non-preferred unit can then be used at times primarily for determining the location of the fault and possibly for troubleshooting within its measuring chain. The message of the type of fault, such as measurement data error, errors in the detection and processing unit, permanent error, sporadic error, etc., can then be reported to another on-board network component. Depending on the severity of the fault, this further on-board network component can then recommend the exchange of the measuring module by means of suitable information to the control unit network and / or the driver, or even prescribe fault reconstruction required for automated driving functions. An exchange of the measuring module can e.g. be required for a destroyed measuring element. Furthermore, the described method can also be used for the measured quantities current and voltage described.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In the drawing, like reference numerals designate components that perform the same or analog functions.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausschnitts eines Bordnetzes mit einem ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messmoduls für ein Bordnetz.1 shows a schematic block diagram of a section of a vehicle electrical system with a first embodiment of a measuring module according to the invention for a vehicle electrical system. -
2 zeigt eine schematisches Blockdiagramm eines Ausschnitts eines Bordnetzes mit einem zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messmoduls für ein Bordnetz.2 shows a schematic block diagram of a section of a vehicle electrical system with a second embodiment of a measuring module according to the invention for a vehicle electrical system. -
3 zeigt eine Temperatur-Zeit-Diagramm mit einer zwei Temperaturkennlinien.3 shows a temperature-time diagram with one of two temperature characteristics.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Wie aus
In den dargestellten Ausführungsbeispielen des Messmoduls
Wie aus
Wie aus
In den dargestellten Ausführungsbeispielen empfangen die Erfassungs- und Recheneinheiten
In den dargestellten Ausführungsbeispielen des Bordnetzes
Außerdem plausibilisieren die Erfassungs- und Recheneinheiten
Zudem erzeugen und verbessern die Erfassungs- und Recheneinheiten
Alternativ erzeugen und verbessern die Erfassungs- und Recheneinheiten
Wie aus
Wie aus
Vorzugsweise bilden mehrere Messmodule
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Messmodul für ein Bordnetz und ein Bordnetz für ein Fahrzeug zur Verfügung, welche ausfallsicher Messdaten für Strom, Spannung, und Temperatur erfassen und ausfallsicher in einer einheitlichen Weise mit gleicher Auflösung der Messung, gleichem Messverfahren, gleicher Abtastrate der Messung usw. im Bordnetz zur Verfügung gestellt werden. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen ausfallsicheren Messmoduls verfügen in vorteilhafter Weise über redundante Sensoren, redundante Messauswertungen, redundante Kommunikationsmöglichkeiten und eine redundante drahtgebundene und drahtlose Anbindung zu weiteren Bordnetzkomponenten SG und den darin befindlichen Messelementen. Durch den Einsatz von einheitlichen bzw. gleichgestalteten Sensoren für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in den Messmodulen kann die Auswertung der erfassten Messsignale in vorteilhafter Weise mit geringem Rechenaufwand und mit minimalen Verzögerungszeiten durchgeführt werden.Embodiments of the present invention provide a measuring module for a vehicle electrical system and an on-board network for a vehicle which fail-safe measure current, voltage, and temperature and fail-safe in a uniform manner with the same resolution of the measurement, the same measurement method, the same sampling rate of the measurement, etc .. be made available in the electrical system. Embodiments of the fail-safe measuring module according to the invention advantageously have redundant sensors, redundant measurement evaluations, redundant communication possibilities and a redundant wired and wireless connection to further on-board network components SG and the measuring elements located therein. By using uniform or identically designed sensors for current and / or voltage and / or temperature in the measuring modules, the evaluation of the detected measuring signals can advantageously be carried out with little computational effort and with minimal delay times.
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