DE102018204177A1

DE102018204177A1 - Measuring arrangement and method for monitoring an electrical supply system

Info

Publication number: DE102018204177A1
Application number: DE102018204177.6A
Authority: DE
Inventors: Bernd Janssen; Erwin Köppendörfer; Markus Schill
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-19
Also published as: WO2019179565A1

Abstract

Es wird eine Messanordnung sowie ein Verfahren zur Überwachung eines elektrischen Versorgungssystems im Hinblick auf eine Störung, insbesondere zur Überwachung eines elektrischen Versorgungssystems eines Kraftfahrzeugs angegeben.The invention relates to a measuring arrangement and a method for monitoring an electrical supply system with regard to a fault, in particular for monitoring an electrical supply system of a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung sowie ein Verfahren zur Überwachung eines elektrischen Versorgungssystems.The invention relates to a measuring arrangement and to a method for monitoring an electrical supply system.

In elektrischen Versorgungssystemen, insbesondere in elektrischen Versorgungssystemen von elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen sind üblicherweise Messanordnungen zur Überwachung der vorhandenen Komponenten und/oder Leitungen des Versorgungssystems angeordnet. Unter dem elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug wird vorliegend allgemein ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen verstanden, welcher entweder einen hybriden Antrieb (Elektromotor und Verbrennungsmotor), sog. Plug-In Hybride oder einen reinen elektromotorischen Antrieb (Elektromotor) aufweist.In electrical supply systems, in particular in electrical supply systems of electric motor-driven motor vehicles, measuring arrangements for monitoring the existing components and / or lines of the supply system are usually arranged. Under the electric motor driven motor vehicle is presently generally understood a truck or a passenger car, which has either a hybrid drive (electric motor and engine), so-called. Plug-in hybrid or a pure electric motor drive (electric motor).

Derartige Messanordnungen dienen beispielsweise einer Vorhersage aktueller und/oder zukünftiger Störungen der Komponenten und/oder Leitungen des Versorgungssystems. Aufgrund dessen, dass die elektrischen Versorgungssysteme, insbesondere in elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen zunehmend umfangreicher und komplexer werden, sind die oben beschriebenen Messanordnungen ebenfalls aufwändig und somit kostenintensiv. So ist beispielsweise vorgesehen, jede in einem Versorgungssystem vorhandene Komponente einzeln mittels einer eigenen Messanordnung zu überwachen. Derartige Lösungen wirken sich jedoch ebenfalls negativ auf eine Gesamtmasse des Versorgungssystems aus, was insbesondere im Automobil-Bereich nachteilig ist.Such measuring arrangements are used, for example, to predict current and / or future faults of the components and / or lines of the supply system. Due to the fact that the electrical supply systems, in particular in electric motor-driven motor vehicles, are becoming increasingly extensive and complex, the measuring arrangements described above are likewise complicated and therefore expensive. For example, it is provided to monitor each component present in a supply system individually by means of its own measuring arrangement. However, such solutions also have a negative effect on a total mass of the supply system, which is particularly disadvantageous in the automotive sector.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Messanordnung sowie ein Verfahren anzugeben, mit deren Hilfe ein elektrisches Versorgungssystem einfach und hinreichend überwacht werden kann.Proceeding from this, the object of the invention is to provide a measuring arrangement and a method by means of which an electrical supply system can be monitored simply and adequately.

Die auf die Messanordnung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Messanordnung zur Überwachung eines elektrischen Versorgungssystems im Hinblick auf eine Störung. Insbesondere dient die Messanordnung einer Überwachung eines elektrischen Versorgungssystems eines Kraftfahrzeuges. Unter Versorgungssystem wird vorliegend beispielsweise ein Zusammenschluss aller für eine elektrische Versorgung notwendigen Komponenten, wie beispielsweise eine elektrische Quelle, Verteilerelemente und Verbraucher verstanden.The object directed to the measuring arrangement is achieved according to the invention by a measuring arrangement for monitoring an electrical supply system with regard to a fault. In particular, the measuring arrangement serves to monitor an electrical supply system of a motor vehicle. Under supply system is understood in the present example, an association of all necessary for an electrical supply components, such as an electrical source, distribution elements and consumers.

Das Versorgungssystem weist hierbei eine sich in eine Längsrichtung erstreckende elektrische Leitung zur Übertragung von elektrischer Leistung auf. Die Leitung weist hierzu zumindest eine Versorgungsader auf, die auch als Energieader bezeichnet ist. Die zumindest eine Versorgungsader ist beispielsweise zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers ausgebildet. Im Betrieb werden elektrische Leistungen mit einem Wert größer 0,5 kW, vorzugsweise mit einem Wert größer 2 kW, insbesondere größer 10 kW und speziell im Bereich zwischen 100 kW und 250 kW übertragen. Die übertragene Leistung weist jedoch bevorzugt einen Wert kleiner 0,3 MW oder kleiner 0,5 MW auf. Die Leitung weist beispielsweise drei Versorgungsadern auf, die zu einer Übertragung einer elektrischen Leistung über drei Phasen mit einem Wert von 1 kW oder von größer 1 kW ausgebildet sind.In this case, the supply system has an electrical line extending in a longitudinal direction for the transmission of electrical power. The line has for this purpose at least one supply line, which is also referred to as an energy source. The at least one supply line is designed, for example, to supply an electrical load. In operation, electrical services with a value greater than 0.5 kW, preferably with a value greater than 2 kW, in particular greater than 10 kW and especially in the range between 100 kW and 250 kW are transmitted. However, the transmitted power preferably has a value less than 0.3 MW or less than 0.5 MW. The line has, for example, three supply wires, which are designed to transmit an electrical power over three phases with a value of 1 kW or greater than 1 kW.

Die Leitung weist weiterhin ein Sensorelement auf, welches entlang der zumindest einen Versorgungsader geführt ist. Das Sensorelement weist einen elektrischen Leiter auf, der typischerweise von einer Isolierung umgeben ist. Speziell weist das Sensorelement eine Ader auf oder ist durch die Ader gebildet. Bei einer Ader handelt es sich allgemein um einen von einem Adermantel umgebenen Leiter. Der Durchmesser des Sensorelements ist vorzugsweise deutlich kleiner, beispielsweise um den Faktor 5 oder mehr als der Durchmesser der zumindest einen Versorgungsader.The line also has a sensor element, which is guided along the at least one supply line. The sensor element has an electrical conductor which is typically surrounded by insulation. Specifically, the sensor element has a wire or is formed by the wire. A wire is generally a conductor surrounded by a wire jacket. The diameter of the sensor element is preferably significantly smaller, for example by a factor of 5 or more than the diameter of the at least one supply wire.

Bei der Leitung handelt es sich insbesondere um ein Kabel, d.h. sämtliche Elemente der Leitung (Versorgungsadern, Sensorelement, ggf. Datenleitungen und ggf. eine Schirmung) sind von einem gemeinsamen (äußeren) Kabelmantel umgeben.In particular, the cable is a cable, i. All elements of the line (supply wires, sensor element, possibly data lines and possibly a shielding) are surrounded by a common (outer) cable sheath.

Die Messanordnung umfasst eine Messeinheit, welche an dem Sensorelement angeschlossen ist und welche zur Erfassung sowie Weiterleitung eines Signals, an eine Auswerteeinheit ausgebildet ist. Die eine Ader des Sensorelements ist an die Messeinheit angeschlossen. Die Messeinheit ist weiterhin an ein Bezugspotential angeschlossen.The measuring arrangement comprises a measuring unit which is connected to the sensor element and which is designed to detect and relay a signal to an evaluation unit. The one core of the sensor element is connected to the measuring unit. The measuring unit is still connected to a reference potential.

In einer Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit ein Teil der Messanordnung. Alternativ ist die Auswerteeinheit entfernt von der Messeinheit, z.B. in einer übergeordneten Steuereinheit beispielsweise eines Kraftfahrzeuges oder einer Wartungszentrale angeordnet.In one embodiment, the evaluation unit is a part of the measuring arrangement. Alternatively, the evaluation unit is remote from the measuring unit, e.g. arranged in a higher-level control unit, for example, a motor vehicle or a maintenance center.

Das Signal ist im Betrieb der Leitung infolge eines Nebensprechens von der Versorgungsader in das Sensorelement eingekoppelt.The signal is coupled in the operation of the line due to a crosstalk from the supply line in the sensor element.

Das Nebensprechen ist ein grundsätzlich bekannter und üblicherweise unerwünschter Effekt, der bei der Übertragung von elektrischen Daten oder elektrischer Leistung auftreten kann. Das Nebensprechen tritt in Folge von Wechselfeldern bei der Übertragung auf. Es wird also vorliegend explizit eine Einkopplung eines derartigen Nebensprechsignals in das Sensorelement ausgenutzt, da sich - vereinfacht ausgedrückt - das Nebensprechen bei einer Störung ändert und somit auch das in das Sensorelement eingekoppelte Signal.Crosstalk is a generally known and usually unwanted effect that can occur in the transmission of electrical data or electrical power. Crosstalk occurs as a result of alternating fields during transmission. In the present case, a coupling of such a crosstalk signal into the sensor element is therefore explicitly exploited, because - simplified - the crosstalk in a disturbance changes and thus also the signal coupled into the sensor element.

Hierdurch ist es ermöglicht, die Übertragung der elektrischen Leistung und somit auch ein Zustand der Versorgungsader anhand des eingekoppelten Signals zu erfassen und zu überwachen. Hierzu ist die Auswerteeinheit beispielsweise als ein Software Defined Radio (SDR) ausgebildet. Unter SDR wird vorliegend allgemein eine Signalverarbeitungseinheit für Hochfrequenzsignale verstanden. SDRs sind grundsätzlich bekannt.This makes it possible to detect the transmission of electric power and thus also a state of the supply wire on the basis of the coupled signal and monitor. For this purpose, the evaluation unit is designed, for example, as a Software Defined Radio (SDR). In the present case, SDR is generally understood to mean a signal processing unit for high-frequency signals. SDRs are basically known.

Ändert sich also ein Zustand der Versorgungsleitung, beispielsweise aufgrund eines Leitungsbruches, ändert sich auch das Nebensprechverhalten, also das Nebensprechsignal der Leitung. Diese Änderung führt zu einem veränderten eingekoppelten Signal in das Sensorelement, was seitens der Auswerteeinheit im Betrieb erfasst wird und auf eine Zustandsänderung der Versorgungsleitung schließen lässt.Thus, if a state of the supply line changes, for example because of a line break, the crosstalk behavior, ie the crosstalk signal of the line, also changes. This change leads to a modified coupled signal in the sensor element, which is detected by the evaluation unit during operation and can indicate a change in state of the supply line.

Bevorzugt weist das Sensorelement eine vorgegebene Nennimpedanz, auch Wellenwiderstand genannt, auf. Die Nennimpedanz, also der Wellenwiderstand ist eine grundsätzlich bekannte elektrische Kenngröße elektrischer Leiter. Das Sensorelement ist vorzugsweise an einem Ende mit der Nennimpedanz abgeschlossen. D.h. an ein Ende des Sensorelementes ist beispielsweise ein Widerstandselement angeschlossen, welches den Wert der Nennimpedanz des Sensorelementes aufweist. Hierin ist der Vorteil zu sehen, dass das in das Sensorelement eingekoppelte Signal nicht an dem mit der Nennimpedanz abgeschlossenen Ende reflektiert wird und das erfasste Signal negativ beeinflusst.Preferably, the sensor element has a predetermined nominal impedance, also called characteristic impedance. The nominal impedance, so the characteristic impedance is a fundamentally known electrical characteristic of electrical conductors. The sensor element is preferably terminated at one end with the nominal impedance. That To one end of the sensor element, for example, a resistance element is connected, which has the value of the nominal impedance of the sensor element. The advantage here is that the signal coupled into the sensor element is not reflected at the end terminated with the nominal impedance and has a negative effect on the detected signal.

Alternativ ist das eine Ende des Sensorelementes offen ausgestaltet, also ohne einen Abschluss durch beispielsweise ein Widerstandselement oder weiter alternativ kurzgeschlossen ausgestaltet. In beiden alternativen Ausgestaltungsvarianten ist bei der Auswertung des erfassten Signals eine Beeinflussung des erfassten Signals aufgrund der zuvor beschriebenen Reflektionen zu berücksichtigen.Alternatively, the one end of the sensor element is designed to be open, that is to say configured without a termination by, for example, a resistance element or, alternatively, short-circuited. In both alternative embodiments, an influence on the detected signal due to the reflections described above must be taken into account in the evaluation of the detected signal.

An dem anderen Ende ist das Sensorelement zur Auswertung des erfassten, also in das Sensorelement eingekoppelten Signals an die Auswerteeinheit angeschlossen.At the other end, the sensor element for evaluating the detected, that is coupled into the sensor element signal is connected to the evaluation unit.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Sensorelement ungeschirmt ausgebildet. Insbesondere durch die ungeschirmte Ausgestaltung ist ein einfaches Einkoppeln des durch das Nebensprechen bedingten Signals in das Sensorelement erreicht.According to an expedient development, the sensor element is unshielded. In particular, the unshielded design a simple coupling of the signal caused by the crosstalk signal is achieved in the sensor element.

Vorzugsweise ist an der Leitung zumindest eine elektrische Komponente angeschlossen, die im Betrieb über die Leitung mit elektrischer Leistung versorgt wird. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, anhand des erfassten Signals auf eine Störung der mit der Leitung verbundenen zumindest einen elektrischen Komponente zu schließen. Dieser Ausgestaltung liegt der Gedanke zugrunde, dass - analog zu zuvor genanntem - eine Störung, z.B. eine mechanische Beschädigung der elektrischen Komponente zu einer Änderung des Nebensprechens innerhalb der mit der Komponente verbundenen Leitung führt. Im Normalbetrieb der Komponente, also ohne Störung, wird schon, ein aufgrund der durch die Leitung übertragenen Leistung, Signal in das Sensorelement eingekoppelt. Ein derartiges zu einem Normalsignal führendes Nebensprechen weist üblicherweise eine Frequenz mit einem Wert im Bereich von einigen Kilohertz, vorzugsweise bis zu einigen 100 Kilohertz auf.Preferably, at least one electrical component is connected to the line, which is supplied with electrical power via the line during operation. The evaluation unit is set up to use the detected signal to infer a disturbance of the at least one electrical component connected to the line. This embodiment is based on the idea that - analogous to the above - a disturbance, e.g. mechanical damage to the electrical component results in a change in crosstalk within the line connected to the component. In normal operation of the component, that is, without interference, signal is already coupled into the sensor element due to the power transmitted through the line. Such a crosstalk leading to a normal signal usually has a frequency with a value in the range of a few kilohertz, preferably up to several 100 kilohertz.

Insbesondere führt also eine Störung zu einem zusätzlichen höherfrequenten (f > 1MHz) Nebensprechen, welches ein zu dem Normalsignal überlagertes Signal (auch Störsignal bezeichnet) in das Sensorelement einkoppelt. Eine derartige Änderung des Nebensprechens, insbesondere das zusätzliche Nebensprechen ist mittels der Auswerteinheit erfassbar und lässt auf eine aufgetretene Störung der Komponente schließen. Somit kann auf eine zusätzliche (gesonderte) Überwachung der elektrischen Komponente verzichtet werden.In particular, a disturbance thus leads to an additional high-frequency (f> 1 MHz) crosstalk, which couples in a signal superimposed on the normal signal (also referred to as interference signal) into the sensor element. Such a change of the crosstalk, in particular the additional crosstalk can be detected by means of the evaluation unit and can conclude that a malfunction of the component has occurred. Thus, an additional (separate) monitoring of the electrical component can be dispensed with.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, anhand des erfassten Signals auf eine Art der Störung innerhalb des Versorgungssystems und insbesondere innerhalb der Komponente zu schließen. Dies erfolgt beispielsweise durch einen Vergleich des Verlaufs des erfassten Signals mit im Vorfeld hinterlegten Referenzverläufen von Signalen, die jeweils eine definierte Art einer Störung charakterisieren.In accordance with a preferred embodiment, the evaluation unit is designed to use the detected signal to deduce a type of disturbance within the supply system and, in particular, within the component. This is done, for example, by a comparison of the course of the detected signal with stored in advance reference curves of signals that each characterize a defined type of interference.

Zweckdienlicherweise ist die Auswerteeinheit zur frequenzselektiven Auswertung des erfassten Signals ausgebildet. Unter frequenzselektiver Auswertung wird vorliegend allgemein verstanden, dass eine Auswertung in Abhängigkeit beispielsweise vorgegebener, bestimmter Frequenzen erfolgt. Hierdurch wird im Hinblick auf die Auswertung des erfassten Signals einer Unterscheidung zwischen dem eingekoppelten Normalsignal und dem Störsignal Rechnung getragen, um ein rein durch eine Störung bedingtes Signal zu erfassen und auszuwerten.Conveniently, the evaluation unit is designed for frequency-selective evaluation of the detected signal. In this case, frequency-selective evaluation is generally understood to mean that an evaluation takes place as a function of, for example, predetermined, specific frequencies. In this way, with regard to the evaluation of the detected signal, a distinction is made between the coupled-in normal signal and the interference signal in order to detect and evaluate a signal caused purely by a fault.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Auswerteeinheit zur Auswertung von Frequenzen im Bereich von 1 MHz bis 1 GHz, vorzugsweise zur Auswertung von Frequenzen im mittleren zweistelligen MHz-Bereich, d.h. speziell im Bereich von 50 MHz bis 70 MHz ausgebildet. D.h. die Auswerteeinheit weist bevorzugt eine Empfangsbandbreite in dem genannten Bereich auf. Dieser Frequenzbereich entspricht im Wesentlichen dem Frequenzbereich des durch die Störung zusätzlich zum Normalsignal in das Sensorelement eingekoppelten Störsignals.According to an expedient development, the evaluation unit for evaluating frequencies in the range of 1 MHz to 1 GHz, preferably for the evaluation of frequencies in the middle two-digit MHz range, ie specially designed in the range of 50 MHz to 70 MHz. That is the Evaluation unit preferably has a reception bandwidth in said area. This frequency range essentially corresponds to the frequency range of the interference signal coupled into the sensor element by the interference in addition to the normal signal.

Gemäß einer weiteren zweckdienlichen Weiterbildung ist die Auswerteeinheit lediglich zur Auswertung von Frequenzen mit Werten in den im vorherigen Abschnitt genannten Bereichen ausgebildet. Die Messanordnung ist bevorzugt dazu eingerichtet, das elektrische Versorgungssystem lediglich auf Basis dieses Frequenzbereichs zu überwachen, d.h. die Auswerteeinheit wertet im Hinblick auf die Prüfung der Funktionsfähigkeit des Versorgungssystems nur diesen speziellen durch das Nebensprechen bedingten Frequenzbereich aus. Ein Vorteil hierbei ist, dass das Normalsignal, welches für eine Detektion einer Störung nicht relevant ist, „ausgeblendet“ ist und lediglich Störsignale erfasst und ausgewertet werden, die auf einer Störung innerhalb der Leitung und/oder der Komponente basieren. Hierzu weist die Auswerteinheit vorzugsweise Filterelemente, z.B. Filterelemente, die durch eine Kombination aus induktiven, resistiven und/oder kapazitiven Bauelementen ausgebildet sind auf. Hierdurch ist eine einfache Empfangsbandbreite der Auswerteinheit erreicht.According to a further expedient development, the evaluation unit is designed only for the evaluation of frequencies with values in the areas mentioned in the previous section. The measuring arrangement is preferably configured to monitor the electrical supply system only on the basis of this frequency range, i. the evaluation unit only evaluates this specific frequency range due to the crosstalk in order to test the functioning of the supply system. One advantage here is that the normal signal, which is not relevant for the detection of a disturbance, is "hidden" and only disturbing signals are detected and evaluated that are based on a disturbance within the line and / or the component. For this purpose, the evaluation unit preferably has filter elements, e.g. Filter elements which are formed by a combination of inductive, resistive and / or capacitive components. As a result, a simple reception bandwidth of the evaluation unit is achieved.

Bevorzugt ist das Versorgungssystem in einem Kraftfahrzeug angeordnet oder mit diesem verbunden. Mit Hilfe der Messanordnung erfolgt hierbei im Betrieb eine Überwachung der zumindest einen an die Leitung angeschlossenen Komponente. Bei der Komponente handelt es sich vorliegend gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung um eine Leistungselektronik und/oder um einen elektrischen Fahrmotor eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges. Hierdurch ist eine Überwachung hinsichtlich einer auftretenden Störung innerhalb der Leistungselektronik und/oder des elektrischen Fahrmotors durch die Messanordnung erreicht. Unter der Leistungselektronik wird vorliegend beispielsweise ein gesamter Versorgungsstrang von einer Batterie des Kraftfahrzeuges über einen Umrichter bis hin zum Fahrmotor, inklusive aller eingesetzten Schaltelemente verstanden. Somit ist eine Überwachung aller elektrischer Komponenten und der dazwischen angeordneten Leitungen des elektrischen Kraftfahrzeuges realisiert. Dabei wird im Betrieb lediglich ein in das Sensorelement eingekoppeltes Signal erfasst, sodass auf komplizierte und aufwändige Überwachungseinheiten verzichtet werden kann.Preferably, the supply system is arranged in a motor vehicle or connected thereto. With the aid of the measuring arrangement, in this case a monitoring of the at least one component connected to the line takes place during operation. In the present case, according to a preferred embodiment, the component is power electronics and / or an electric traction motor of an electrically driven motor vehicle. As a result, monitoring with regard to an occurring disturbance within the power electronics and / or the electric traction motor is achieved by the measuring arrangement. Under the power electronics is understood in the present example, an entire supply line of a battery of the motor vehicle via a converter to the traction motor, including all switching elements used. Thus, a monitoring of all electrical components and the interposed lines of the electric motor vehicle is realized. During operation, only a signal coupled into the sensor element is detected, so that complicated and complex monitoring units can be dispensed with.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Leitung ein Ladekabel zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, insbesondere einer Batterie des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges ausgebildet. Somit sind mittels der Messanordnung beispielsweise nicht nur Komponenten innerhalb eines Kraftfahrzeuges überwachbar sondern auch mit dem Kraftfahrzeug verbundene Komponenten.According to an alternative embodiment, the line is a charging cable for charging an electrically driven motor vehicle, in particular a battery of the electrically driven motor vehicle. Thus, by means of the measuring arrangement, for example, not only components within a motor vehicle can be monitored but also components connected to the motor vehicle.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sensorelement als ein Adernpaar ausgebildet, welches unverseilt oder vorzugsweise verseilt ist. Bevorzugt ist das Adernpaar an einem Ende mit der Nennimpedanz nach bereits beschriebener Weise abgeschlossen. Das andere Ende des Sensorelementes ist zur Erfassung und Weiterleitung des erfassten Signals an die Messeinheit angeschlossen.According to a preferred embodiment, the sensor element is designed as a pair of wires, which is unstretched or preferably stranded. Preferably, the pair of wires is terminated at one end with the nominal impedance in the manner already described. The other end of the sensor element is connected to the measuring unit for detecting and transmitting the detected signal.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist das Sensorelement als eine Koaxialleitung ausgebildet. In beiden Ausgestaltungen ist das Sensorelement beispielsweise parallel zu den Versorgungsadern geführt.According to an alternative embodiment, the sensor element is designed as a coaxial line. In both embodiments, the sensor element is guided, for example, parallel to the supply wires.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Sensorelement lediglich eine Ader auf. Das Bezugspotential für die Messeinheit wird beispielsweise durch eine Schirmung der elektrischen Leitung bereitgestellt. Bei der Schirmung handelt es sich insbesondere um einen Gesamtschirm der Leitung, d.h. die Schirmung umgibt die Versorgungsadern sowie das Sensorelement gemeinsam.According to a further embodiment, the sensor element has only one core. The reference potential for the measuring unit is provided for example by a shielding of the electrical line. In particular, the shield is a total screen of the line, i. The shielding surrounds the supply wires and the sensor element together.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Sensorelement als eine Datenleitung ausgebildet, d.h. die Sensorleitung hat eine Doppelfunktion und dient sowohl zur Datenübertragung als auch zur Erfassung des Signals. Bei dieser Ausgestaltung wird daher vorzugsweise eine bestehende, sowieso vorgesehene Datenleitung verwendet, die Teil der Leitung bzw. des Kabels ist. Hierbei ist weiterhin eine Dateneinheit vorgesehen, in die beispielsweise die Messeinheit integriert ist. Die Dateneinheit ist bevorzugt sowohl zu einem Senden und Empfangen von Daten über das Sensorelement als auch zu einem Empfangen und Weiterleiten eines Signals im Falle einer Störung einer zu überwachenden Komponente ausgebildet.According to a preferred embodiment, the sensor element is designed as a data line, i. The sensor cable has a dual function and serves both for data transmission and for the detection of the signal. In this embodiment, therefore, an existing, anyway provided data line is preferably used, which is part of the line or the cable. In this case, a data unit is further provided, in which, for example, the measuring unit is integrated. The data unit is preferably designed both for transmitting and receiving data via the sensor element and for receiving and relaying a signal in the event of a fault of a component to be monitored.

Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung eines elektrischen Versorgungssystems im Hinblick auf eine Störung, insbesondere zur Überwachung eines elektrischen Versorgungssystems eines Kraftfahrzeuges, wobei mit Hilfe einer elektrischen Leitung elektrische Leistung übertragen wird. Die Leitung weist hierzu zumindest eine Versorgungsader auf, über die ein elektrischer Strom, übertragen wird. Unter dem elektrischen Strom wird vorliegend insbesondere ein Wechselstrom mit einer Frequenz mit einem Wert kleiner 100 kHz verstanden. Beispielsweise handelt es sich bei dem Strom um ein durch eine Puls-Weiten-Modulation (PWM) gebildetes Wechselstromsignal oder um ein sinusförmiges Stromsignal, wie es z.B. zur Bestromung von Elektromotoren eingesetzt wird.The object directed to the method is achieved by a method for monitoring an electrical supply system with regard to a fault, in particular for monitoring an electrical supply system of a motor vehicle, wherein electrical power is transmitted by means of an electrical line. For this purpose, the line has at least one supply line via which an electric current is transmitted. In the present case, electrical current is understood in particular to mean an alternating current having a frequency of less than 100 kHz. For example, the current is an AC signal formed by pulse width modulation (PWM) or sinusoidal Current signal, as used for example for energizing electric motors.

Neben der Versorgungsader verläuft ein Sensorelement, in das durch ein - durch den Strom bedingtes - Nebensprechen ein Signal eingekoppelt und erfasst wird. Das Signal wird zur Auswertung an eine Auswerteeinheit übertragen. Anhand des erfassten Signals wird ermittelt, ob innerhalb des Versorgungssystems eine Störung vorliegt. Unter Störung wird vorliegend allgemein eine Abweichung des Betriebsverhaltens des Versorgungssystems von einem Normalbetrieb (Betrieb ohne Störung), beispielsweise aufgrund einer (mechanischen) Beschädigung oder eines Kontaktverlustes einer Steckerverbindung verstanden.In addition to the supply wire runs a sensor element, in which by a - caused by the current - crosstalk a signal is coupled and detected. The signal is transmitted to an evaluation unit for evaluation. Based on the detected signal is determined whether there is a fault within the supply system. Disturbance in the present case is generally understood to mean a deviation of the operating behavior of the supply system from normal operation (operation without fault), for example due to (mechanical) damage or contact loss of a plug connection.

Bevorzugt ist an der elektrischen Leitung zumindest eine elektrische Komponente angeschlossen. Im Normalbetrieb des Versorgungssystems und insbesondere der Komponente wird als Signal ein Normalsignal - oder auch als Normalsignal bezeichnet - mit einer Frequenz im Bereich von 1 kHz bis 500 kHz in das Sensorelement eingekoppelt und erfasst. Anhand des erfassten Signals wird das Versorgungssystem und insbesondere die elektrische Komponente auf eine Störung hin überwacht.Preferably, at least one electrical component is connected to the electrical line. In normal operation of the supply system and in particular of the component, a normal signal-or else referred to as a normal signal-is coupled into the sensor element at a frequency in the range from 1 kHz to 500 kHz and detected as a signal. On the basis of the detected signal, the supply system and in particular the electrical component is monitored for a fault.

Hierzu liegt im Falle einer Störung zweckdienlicherweise ein Störanteill des erfassten Signals mit einer Störfrequenz mit einem Wert im Bereich von 1 MHz bis 1 GHz vor. D.h. Tritt im Versorgungssystem und insbesondere in der zumindest einen Komponente eine Störung, beispielsweise eine Beschädigung auf, so wird neben dem bereits genannten Normalsignal auch ein höherfrequentes Störsignal in das Sensorelement eingekoppelt. Vorliegend werden die Begriffe Störsignal und Störanteil analog verwendet. Mit anderen Worten: Störungen innerhalb des Versorgungssystems oder der Komponente rufen ein Nebensprechen mit einer höheren Frequenz hervor als die des Nebensprechens, welches durch den durch die Leitung fließenden Stromes auftritt. Somit verändert sich auch das durch das Nebensprechen eingekoppelte Signal in das Sensorelement, wenn eine Störung vorliegt. Die Frequenz eines durch eine Störung eingekoppelten Störanteils des erfassten Signals liegt somit oberhalb der Frequenz des Normalsignals.For this purpose, in the case of a fault expediently a disturbance component of the detected signal with an interference frequency with a value in the range of 1 MHz to 1 GHz before. That Occurs in the supply system and in particular in the at least one component a disorder, such as damage, so in addition to the already mentioned normal signal and a higher-frequency interference signal is coupled into the sensor element. In the present case, the terms interference signal and interference component are used analogously. In other words, perturbations within the supply system or component cause crosstalk at a higher frequency than crosstalk which occurs due to the current flowing through the line. Thus, the signal injected by the crosstalk also changes into the sensor element when there is a fault. The frequency of a noise component coupled in by a disturbance component of the detected signal is thus above the frequency of the normal signal.

Das Nebensprechen verhält sich somit frequenzabhängig und nimmt beispielsweise um einen Wert von 20dB pro Zehnerpotenz der Frequenz zu. Geeignete Messungen haben ergeben, dass mit steigendem Wert der Nebensprechfrequenz auch ein höherer Spannungswert als Signal in das Sensorelement eingekoppelt wird.The crosstalk thus behaves frequency-dependent and increases, for example, by a value of 20dB per power of ten of the frequency. Suitable measurements have shown that as the value of the crosstalk frequency increases, a higher voltage value than signal is coupled into the sensor element.

Zur Auswertung, ob eine Störung vorliegt, wird also beispielsweise im einfachsten Fall eine Überschreitung eines Schwellwertes erfasst. D.h. steigt das Nebensprechen und somit der Spannungswert des eingekoppelten Signals über einen vorgegebene Schwellwert an, so liegt eine Störung innerhalb des Versorgungssystems vor. Bei dem Schwellwert handelt es sich beispielsweise um einen Maximalwert der Spannung, die aufgrund des Nebensprechens des Leitungsstroms eingekoppelt wird, also von der Spannung des Normalsignals. Somit ist zweifelsfrei eine auftretende Störung innerhalb des Versorgungssystems oder der Komponente erfassbar. Ein derartiger Schwellwertvergleich wird beispielsweise mittels des bereits erwähnten SDR realisiert.To evaluate whether a fault is present, an exceeding of a threshold value is thus detected, for example, in the simplest case. That If the crosstalk and thus the voltage value of the injected signal rises above a predetermined threshold value, there is a disturbance within the supply system. The threshold value is, for example, a maximum value of the voltage which is coupled in because of the cross-talk of the line current, that is to say from the voltage of the normal signal. Thus, an occurring disturbance within the supply system or the component is undoubtedly detectable. Such a threshold value comparison is realized for example by means of the already mentioned SDR.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass lediglich über ein in das Sensorelement eingekoppeltes Signal eine Zustandsbeurteilung des gesamten Versorgungssystems inklusive der zumindest einen an die Leitung angeschlossenen Komponente erfolgt. Eine Überwachung hinsichtlich einer auftretenden Störung wird somit vereinfacht und auf die zu überwachende Leitung zentralisiert. Es kann auf aufwändige und kostenintensive Überwachungseinheiten verzichtet werden.The advantage of this refinement is that only via a signal coupled into the sensor element does a status assessment of the entire supply system including the at least one component connected to the line take place. Monitoring with regard to an occurring disturbance is thus simplified and centralized to the line to be monitored. It can be dispensed with time-consuming and costly monitoring units.

Vorzugsweise wird anhand des erfassten Signals, insbesondere anhand des Störanteils des erfassten Signals auf eine Art der Störung zurückgeschlossen. Dies erfolgt beispielsweise durch einen Vergleich des Verlaufes, der Frequenz sowie der Amplitude des erfassten Störanteils mit Referenzverläufen, die jeweils eine Art einer Störung charakterisieren. Die Referenzverläufe werden beispielsweise in einem internen Speicher der Messanordnung oder einem Speicherelement der Auswerteeinheit hinterlegt.Preferably, a type of disturbance is deduced based on the detected signal, in particular on the basis of the interference component of the detected signal. This is done for example by a comparison of the course, the frequency and the amplitude of the detected noise component with reference curves, each characterizing a type of fault. The reference curves are stored, for example, in an internal memory of the measuring arrangement or a memory element of the evaluation unit.

Insbesondere wird zweckdienlicherweise anhand des erfassten Signals, insbesondere anhand des Störanteils des erfassten Signals auf eine der folgenden Fehlerklassen zurückgeschlossen:

- eine Funkenbildung innerhalb des Versorgungssystems, mit einer Zuordnung der verursachenden Komponente,
- eine mangelnde Kontaktverbindung zwischen zwei Komponenten des Versorgungssystems, z.B. eine lose Schraub-, Klemm- oder Steckverbindung, die ebenfalls ein hochfrequentes, charakteristisches und vom „Normalbetrieb-Nebensprechen! abweichendes Nebensprechen in die Leitung „einspeist“,
- ein Bürstenfeuer eines angeschlossenen Elektromotors, beispielsweise eines elektrischen Fahrmotors des Kraftfahrzeuges (Nebensprechen durch Funkenbildung),
- ein Drahtbruch innerhalb des Elektromotors (Nebensprechen durch Lichtbogen zwischen den Kontakten der Bruchstelle),
- Alterserscheinungen von Leistungsbauteilen, insbesondere von Halbleiterschaltelementen (Das hierbei auftretende charakteristische Nebensprechen ist auf die sich mit Ablauf der Lebensdauer des Schaltelements ändernden Schaltflanken zurückzuführen) sowie
- ein Fehler in der Leitung, wie beispielsweise Lichtbögen oder Gleitentladungen. So führen Lichtbögen, die beispielsweise in Folge eines Leiterbruches auftreten, zu einem Nebensprechen. Die Lichtbögen „erzeugen“ dabei ein hochfrequentes Nebensprechen, das sich in das Sensorelement einkoppelt. Zusätzlich können auch durch Alterungseffekte entstehende Gleitendladungen beispielsweise im Kabel oder anderen sich in eine Längsrichtung erstreckenden Bauteilen erfasst werden.

In particular, it is expedient to deduce one of the following error classes on the basis of the detected signal, in particular on the basis of the interference component of the detected signal:

a sparking within the supply system, with an allocation of the causative component,
- A lack of contact connection between two components of the supply system, eg a loose screw, clamp or plug connection, which is also a high-frequency, characteristic and of the "normal operation crosstalk! deviating crosstalk in the line "feeds",
a brush fire of a connected electric motor, for example an electric drive motor of the motor vehicle (crosstalk due to sparking),
a break in the wire inside the electric motor (crosstalk due to an arc between the contacts of the breakage point),
- Signs of aging of power components, in particular of semiconductor switching elements (the characteristic crosstalk occurring here is due to the change with the expiration of the life of the switching element switching edges) and
- A fault in the line, such as arcs or sliding discharges. Arcs, which occur, for example, as a result of a conductor break, lead to crosstalk. The arcs "generate" a high-frequency crosstalk that couples into the sensor element. In addition, sliding charges resulting from aging effects, for example in the cable or other components extending in a longitudinal direction, can also be detected.

Das Versorgungssystems wird vorzugsweise auf zumindest eine, insbesondere auf mehrere und speziell auf alle diese Fehlerklassen hin überwacht. Anhand des diagnostizierten Störfalles kann somit eine Aussage über die weitere Lebensdauer des Betroffenen Bauteils oder generell bei Ausfall des Bauteils auf das ausgefallene Bauteil getroffen werden.The supply system is preferably monitored for at least one, in particular several, and especially for all these error classes. On the basis of the diagnosed incident can thus be made a statement about the further life of the affected component or generally in case of failure of the component to the failed component.

Die im Hinblick auf die Messanordnung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auf das Verfahren zu übertragen und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments listed with regard to the measuring arrangement are to be transferred analogously to the method and vice versa.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in teilweise stark vereinfachten Darstellungen:

1 ein Blockschaltbild eines mittels einer Messanordnung überwachten Versorgungssystems eines Kraftfahrzeuges,
2a-c jeweils einen Querschnitt durch eine Leitung zur Übertragung von elektrischer Leistung des Versorgungssystems mit unterschiedlichen Sensorelementen sowie
3 ein skizzierter Verlauf des erfassten Signals in Abhängigkeit der Frequenz.

An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS. These show in partly strongly simplified representations:

1 1 is a block diagram of a supply system of a motor vehicle monitored by means of a measuring arrangement;
2a-c in each case a cross section through a line for transmitting electrical power of the supply system with different sensor elements and
3 a sketched course of the detected signal as a function of frequency.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt.In the figures, like-acting parts are represented by the same reference numerals.

1 zeigt eine Messanordnung 2 zur Überwachung eines Versorgungssystems 4. Im Ausführungsbeispiel dient das Versorgungssystem 4 einer elektrischen Versorgung eines zur Vereinfachung lediglich durch ein Rechteck dargestellten Kraftfahrzeugs 6. Die Messanordnung 2 ist im Ausführungsbeispiel in das Kraftfahrzeug 6 integriert. Das Versorgungssystem 4 weist eine sich in eine Längsrichtung L erstreckende Leitung 8 auf. Die Leitung 8 ist somit im Ausführungsbeispiel ein Teil des Versorgungssystems 4. Die Leitung 8 weist zur Übertragung von elektrischer Leistung, im Ausführungsbeispiel zur Übertragung eines elektrischen Stromes I, an eine an die Leitung angeschlossene Komponente 11 zumindest eine, im Ausführungsbeispiel drei Versorgungsadern 10 auf (vgl. 2). Die Komponente 11 ist im Ausführungsbeispiel beispielsweise eine Leistungselektronik oder ein elektrischer Fahrmotor des Kraftfahrzeuges 6. Weiterhin weist die Leitung 8 ein Sensorelement 12 (vgl. z.B. 2a) auf, welches sich ebenfalls in Längsrichtung L erstreckt. Es ist insbesondere parallel zu den Versorgungsadern 10 in der Leitung 8 geführt ist. 1 shows a measuring arrangement 2 for monitoring a supply system 4 , In the exemplary embodiment, the supply system is used 4 an electrical supply of a simplified for simplicity only by a rectangle illustrated motor vehicle 6 , The measuring arrangement 2 is in the embodiment in the motor vehicle 6 integrated. The supply system 4 has a line extending in a longitudinal direction L. 8th on. The administration 8th is thus part of the supply system in the embodiment 4 , The administration 8th has for the transmission of electrical power, in the embodiment for transmitting an electric current I, to a device connected to the line component 11 at least one, in the exemplary embodiment, three supply wires 10 on (cf. 2 ). The component 11 is in the embodiment, for example, a power electronics or an electric traction motor of the motor vehicle 6 , Furthermore, the line 8th a sensor element 12 (cf., eg 2a) on, which also extends in the longitudinal direction L. It is especially parallel to the supply wires 10 in the pipe 8th is guided.

Die Messanordnung 2 weist zudem eine Messeinheit 14 auf. Das Sensorelement 12 ist an einem ersten Ende 16 an die Messeinheit 14 angeschlossen. An dem zweiten Ende 18 ist das Sensorelement 12 in hier nicht näher dargestellter Weise mit einem ebenfalls nicht dargestellten Widerstandselement elektrische abgeschlossen, welches den gleichen Impedanzwert aufweist wie die Nennimpedanz des Sensorelementes 12. Unter Nennimpedanz wird vorliegend der Wellenwiderstand des Sensorelementes 12 verstanden. Die Messeinheit 14 ist zur Erfassung sowie Weiterleitung eines Signals S an eine Auswerteeinheit 20 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 20 Teil der Messeinheit 14. Alternativ ist die Auswerteeinheit 14 in eine übergeordnete Steuereinheit integriert.The measuring arrangement 2 also has a measuring unit 14 on. The sensor element 12 is at a first end 16 to the measuring unit 14 connected. At the second end 18 is the sensor element 12 in a manner not shown here electrically terminated with a resistor element, also not shown, which has the same impedance value as the nominal impedance of the sensor element 12 , Under nominal impedance is present the characteristic impedance of the sensor element 12 Understood. The measuring unit 14 is for detecting and forwarding a signal S to an evaluation unit 20 educated. In the exemplary embodiment, the evaluation unit 20 Part of the measuring unit 14 , Alternatively, the evaluation unit 14 integrated into a higher-level control unit.

Das Signal S ist im Betrieb des Versorgungssystems 4 in Folge eines Nebensprechens N von den Versorgungsadern 10 in das Sensorelement 12 eingekoppelt. Im Falle einer Störung, d.h. beispielsweise einer mechanischen Beschädigung der Komponente 11 oder des Versorgungssystems 4, ändert sich das Nebensprechen N, da aufgrund der Störung hochfrequente Nebensprechsignale mit einer Frequenz im Bereich zwischen 1 MHz und1 GHz (vgl. 3) in die Leitung 8, insbesondere in die Versorgungsadern 10 eingespeist werden. Aufgrund dieser (zusätzlichen) hochfrequenten Nebensprechsignale ändert sich auch das in das Sensorelement 12 eingekoppelte Signal S, was von der Messeinheit detektiert wird. Somit kann aufgrund einer Änderung des erfassten eingekoppelten Signals S eine Störung der Leitung 8, der Komponente 11 oder sogar des gesamten Versorgungssystems 4 erkannt und anhand des Verlaufes des Signals S sogar lokalisiert werden. Beispielsweise wird mit Hilfe eines Vergleichen des Verlaufes des erfassten Signals S mit hinterlegten Referenzverläufen auf eine Fehlerklasse zurückgeschlossen, sodass erkannt wird, welche Komponente 11 (sofern mehrere Komponenten 11 in dem Versorgungssystem angeordnet sind) eine Störung aufweist.The signal S is in operation of the supply system 4 as a result of a crosstalk N from the supply wires 10 in the sensor element 12 coupled. In the case of a fault, ie, for example, a mechanical damage of the component 11 or the supply system 4 , the crosstalk N changes, since due to the interference high-frequency crosstalk signals having a frequency in the range between 1 MHz and 1 GHz (see. 3 ) in the line 8th , especially in the supply veins 10 be fed. Due to these (additional) high-frequency crosstalk signals, this also changes into the sensor element 12 coupled signal S , which is detected by the measuring unit. Thus, due to a change in the detected injected signal S a fault in the line 8th , the component 11 or even the entire supply system 4 detected and based on the course of the signal S even localized. For example, by means of comparing the course of the detected signal S with stored reference curves, an error class is deduced, so that it is recognized which component 11 (if several components 11 arranged in the supply system) has a disturbance.

In 2a-c ist jeweils in vereinfachter und teilweise unvollständiger Darstellung ein Querschnitt der Leitung 8 mit unterschiedlichen Varianten für das Sensorelement 12 gezeigt. Die sich in die Längsrichtung L erstreckende Leitung 8 weist wie bereits erwähnt im Ausführungsbeispiel beispielsweise drei Versorgungsadern 10 auf. Zudem weist die Leitung 8 das Sensorelement 12 auf. In den drei gezeigten Darstellungen sind jeweils Varianten des Sensorelements zu sehen. Grundsätzlich können weitere Leitungselemente in der Leitung 8 enthalten sein. Die Leitung 8 ist insbesondere als Kabel mit einem äußeren Kabelmantel 22 ausgebildet. Weiterhin weist die Leitung in bevorzugter Variante einen Gesamtschirm 15 auf, wie er beispielhaft in 2c dargestellt ist.In 2a-c is in a simplified and partially incomplete representation of a cross section of the line 8th with different variants for the sensor element 12 shown. Which is in the longitudinal direction L extending line 8th As already mentioned in the exemplary embodiment, for example, three supply wires 10 on. In addition, the line 8th the sensor element 12 on. Variants of the sensor element can be seen in each case in the three representations shown. In principle, further line elements in the line 8th be included. The administration 8th is especially as a cable with an outer cable sheath 22 educated. Furthermore, the line in a preferred variant has an overall screen 15 on, as he exemplifies in 2c is shown.

In 2a ist das Sensorelement 12 als ein ungeschirmtes und vorzugsweise verseiltes Adernpaar ausgebildet, sodass eine optimale Einkopplung des Nebensprechens N von den Versorgungsadern 10 garantiert ist. Die beiden Adern des Adernpaares sind im Ausführungsbeispiel zur Erfassung des eingekoppelten Signals S an die Messeinheit 14 angeschlossen.In 2a is the sensor element 12 designed as an unshielded and preferably stranded pair of wires, so that an optimal coupling of the crosstalk N of the supply wires 10 is guaranteed. The two wires of the pair of wires are in the embodiment for detecting the coupled signal S to the measuring unit 14 connected.

In 2b ist das Sensorelement 12 als eine Koaxialleitung mit einem Innenleiter und einem Außenleiter ausgebildet. Zur Erfassung des eingekoppelten Signals S sind der Innenleiter und der Außenleiter an die Messeinheit 14 angeschlossen.In 2 B is the sensor element 12 formed as a coaxial line with an inner conductor and an outer conductor. For detecting the injected signal S are the inner conductor and the outer conductor to the measuring unit 14 connected.

In der dritten alternativen Ausgestaltung gemäß 2c ist das Sensorelement 12 als eine Ader ausgebildet. Weiterhin weist die Leitung 8 gemäß dieser alternativen Ausgestaltung den Gesamtschirm 15 auf, der zusammen mit der einen Ader an die Messeinheit 14 angeschlossen ist. Der Schirm 15 umgibt im Ausführungsbeispiel gemäß 2c sowohl die Versorgungsadern 10 als auch das als eine Ader ausgebildete Sensorelement 12.In the third alternative embodiment according to 2c is the sensor element 12 designed as a vein. Furthermore, the line 8th according to this alternative embodiment, the overall screen 15 on, along with the one vein to the measuring unit 14 connected. The screen 15 surrounds in the embodiment according to 2c both the supply veins 10 as well as the trained as a wire sensor element 12 ,

3 zeigt einen skizzierten Verlauf des erfassten Signals S in Abhängigkeit der Frequenz f. Das erfasste Signal S teilt sich in ein Normalsignal S_N sowie in einen Störanteil S_Stör (hier schematisch jeweils durch die beiden eingekreisten Peaks dargestellt) auf. Bei dem Normalsignal S_N handelt es sich um einen in das Sensorelement 12 eingekoppelter Signalteil, der aufgrund des Normalbetriebes der Leitung auftritt. Mit anderen Worten: Im Betrieb des Versorgungssystems fließt ein elektrischer Strom I, vorzugsweise ein Wechselstrom durch die Versorgungsadern 10, um die Komponente 11 zu versorgen. Dieser Strom I verursacht ein Nebensprechen N, das in das Sensorelement 12 eingekoppelt wird. Diese eingekoppelte Nebensprechen N ist das Normalsignal S_N . Es steht nicht im Zusammenhang mit einem durch eine Störung verursachten Nebensprechen N und ist somit kein Indiz für eine vorliegende Störung. Das Normalsignal S_N weist eine Frequenz im Bereich von einigen Kilohertz, beispielsweise im Bereich von 50kHz bis 100KHz auf. In Abhängigkeit der Ausgestaltung der durch das Sensorelement 12 zu überwachenden Einheiten, kann das Normalsignal S_N auch Werte im MHz-Bereich aufweisen. Allgemein gilt vorliegend speziell, dass die Werte der Frequenz des Normalsignals S_N kleiner sind als die Werte der Frequenz des Störsignals S_Stör . 3 shows a sketched course of the detected signal S depending on the frequency f. The detected signal S is divided into a normal signal S _N as well as in a noise component S _sturgeon (shown here schematically by the two circled peaks). In the normal signal S _N it is one in the sensor element 12 coupled signal part that occurs due to the normal operation of the line. In other words, during operation of the supply system, an electric current I flows, preferably an alternating current through the supply wires 10 to the component 11 to supply. This current I causes a crosstalk N that enters the sensor element 12 is coupled. This coupled crosstalk N is the normal signal S _N , It is not associated with a crosstalk N caused by a disturbance and is therefore no indication of an existing disturbance. The normal signal S _N has a frequency in the range of a few kilohertz, for example in the range of 50 kHz to 100 kHz. Depending on the configuration of the by the sensor element 12 units to be monitored, the normal signal S _N also have values in the MHz range. In general, in the present case, the values of the frequency of the normal signal are valid S _N are smaller than the values of the frequency of the interfering signal S _sturgeon ,

Der Störanteil S_Stör des erfassten Signals S hingegen, tritt lediglich im Falle einer Störung auf. Da bei einem Defekt oder einer Beschädigung des Versorgungssystems 4, der Komponente 11 oder der Leitung 8 ein Nebensprechen N mit einer höheren Frequenz als der des Normalsignals S_N eingekoppelt wird, ist die Frequenz des Störanteils S_Stör ebenfalls deutlich höher und somit von dem Normalsignal S_N differenzierbar. In 3 ist dies anhand des Nebensprechwertes (vorliegend der jeweiligen Verstärkung des Nebensprechens N in dB) in Abhängigkeit der Frequenz f verdeutlicht. Bei den beiden eingekreisten Peaks, die ein Aufgrund einer auftretenden Störung auftretendes Nebensprechen N charakterisieren, ist eine deutliche Abgrenzbarkeit zu dem Normalsignal S_N erkennbar.The disturbance part S _sturgeon the detected signal S, however, only occurs in the event of a fault. Because of a defect or damage to the supply system 4 , the component 11 or the line 8th a crosstalk N having a higher frequency than that of the normal signal S _N is the frequency of the noise component S _sturgeon also significantly higher and thus from the normal signal S _N differentiable. In 3 this is illustrated by the crosstalk value (in this case the respective amplification of the crosstalk N in dB) as a function of the frequency f. For the two circled peaks, which characterize a crosstalk N occurring as a result of an occurring disturbance, there is a clear differentiation from the normal signal S _N recognizable.

Zur Auswertung des Signals S auf ein Störanteil S_Stör erfolgt beispielsweise mittels der Auswerteeinheit 20 ein Schwellwertvergleich, der bei einem Überschreiten eines Schwellwertes durch den erfassten Wert des Nebensprechens N in dem Sensorelement 12 eine Störung ermittelt. Ein Vergleich des Verlaufes mit den bereits erwähnten Referenzverläufen dient anschließend einer Identifizierung der Störung.To evaluate the signal S to a noise component S _sturgeon takes place, for example, by means of the evaluation unit 20 a threshold comparison, which in case of exceeding a threshold value by the detected value of the crosstalk N in the sensor element 12 a fault is detected. A comparison of the course with the already mentioned reference curves then serves to identify the disorder.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

Claims

Measuring arrangement for monitoring an electrical supply system with regard to a fault, in particular for monitoring an electrical supply system of a motor vehicle, comprising: - a longitudinally extending electrical line for transmitting electrical power, wherein the line for transmitting the electrical power has at least one supply line and wherein the line further comprises a sensor element with at least one wire, which is guided along the at least one supply wire, - a measuring unit, which is connected to the sensor element and which for detecting and forwarding a signal, which due to a Crosstalk from the supply line is coupled into the sensor element, is formed on an evaluation unit.

Measuring arrangement after Claim 1 wherein the sensor element has a nominal impedance and is terminated at one end with the nominal impedance and wherein the sensor element is connected at the other end to the evaluation unit.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 or 2 , wherein the sensor element is unshielded.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 3 , wherein at least one electrical component is connected to the line and the evaluation unit is adapted to close on the basis of the detected signal to a fault in the electrical component connected to the line.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 4 wherein the evaluation unit is designed to conclude on the basis of the detected signal to a kind of disturbance within the supply system.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 5 , wherein the evaluation unit is designed for frequency-selective evaluation of the detected signal.

Measuring arrangement after Claim 6 , which is designed to evaluate frequencies in the range of 1 MHz to 1 GHz.

Measuring arrangement according to one of Claims 6 or 7 which is designed to monitor the electrical supply system based only on frequencies in the range of 1 MHz to 1 GHz.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 8th wherein the supply system is arranged in a motor vehicle or is connected to the latter and with the aid of the measuring arrangement during operation at least one component connected to the line is monitored.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 9 wherein the at least one connected component is a power electronics or an electric traction motor of an electrically driven motor vehicle.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 9 wherein the line is a charging cable for charging an electrically driven motor vehicle.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 11 , wherein the sensor element is designed as a preferably stranded pair of wires or as a coaxial line.

Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 12 wherein the sensor element is designed as a data line.

Method for monitoring an electrical supply system with regard to a fault, in particular for monitoring an electrical supply system of a motor vehicle, wherein electrical power is transmitted by means of an electrical line and the line for this purpose has at least one supply wire, via which an electric current is transmitted, in addition the at least one supply line, a sensor element extends, in which by cross-talk a signal is coupled and detected, which is transmitted to an evaluation unit for evaluation, is determined based on the detected signal, whether there is a fault within the supply system.

Method according to Claim 14 in which at least one electrical component is connected to the line and in normal operation of the component as signal a normal signal with a frequency in the range of 1 kHz to 500 kHz is coupled and detected and wherein the at least one electrical component based on the detected signal to a fault is monitored.

Method according to one of Claims 14 or 15 in which, in the case of a disturbance, a disturbance component of the detected signal with a disturbing frequency with a value in the range of 1 MHz to 1 GHz is present and the disturbance component of the signal is identified and from the basis of which a disturbance is detected.

Method according to one of Claims 14 to 16 in which, on the basis of the detected signal, in particular on the basis of the interference component of the detected signal, a type of interference is deduced.

Method according to one of Claims 14 to 17 in which, on the basis of the detected signal, in particular on the basis of the detected interference component of the signal, one of the following error classes is determined: spark formation within the supply system defective connection between two components of the supply system brush fire of a connected electric motor wire break within an electric motor , - aging of power components, in particular of semiconductor switching elements and - faults in the line.