DE102019105506A1

DE102019105506A1 - Device and method for detecting defective contacts of a connector

Info

Publication number: DE102019105506A1
Application number: DE102019105506.7A
Authority: DE
Inventors: Alfons Baar
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2020-09-10

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Erkennen defekter Kontakte eines Steckers, der mit einer Leitung zwischen einer Energiequelle, insbesondere einem Hochvoltspeicher, und einem Energieverbraucher, insbesondere einem elektrischen Antrieb, verbunden ist, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten Spannungsinformation des Steckers, einer zweiten Spannungsinformation des Steckers und einer Strominformation der Leitung zwischen der Energiequelle und dem Energieverbraucher, eine Berechnungseinheit zum Berechnen zumindest eines Widerstandswerts des Steckers basierend auf den Spannungsinformationen und der Strominformation und einer Verarbeitungseinheit zum Erkennen eines Defekts des Steckers, wenn der Widerstandswert einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.A device is provided for detecting defective contacts of a plug that is connected to a line between an energy source, in particular a high-voltage storage device, and an energy consumer, in particular an electric drive, the device having: a receiving unit for receiving first voltage information from the plug, a second voltage information of the plug and a current information of the line between the energy source and the energy consumer, a calculation unit for calculating at least one resistance value of the plug based on the voltage information and the current information and a processing unit for recognizing a defect of the plug when the resistance value exceeds a predefined threshold value .

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen defekter Kontakte eines Steckers, insbesondere zum Erkennen von Überlast und Defekten bei Stromleitungen und deren Leitungsverbindungen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erkennen defekter Kontakte eines Steckers, insbesondere zum Erkennen von Überlast und Defekten bei Stromleitungen und deren Leitungsverbindungen.The invention relates to a device for detecting defective contacts of a plug, in particular for detecting overload and defects in power lines and their line connections. The present invention also relates to a motor vehicle with such a device. Furthermore, the present invention relates to a method for detecting defective contacts of a plug, in particular for detecting overload and defects in power lines and their line connections.

In verschiedenen Systemen, wie beispielsweise in Fahrzeugen, werden Leitungen zur Energieübertragung verwendet. Um einen zuverlässigen Betrieb dieser Systeme zu ermöglichen, ist es erforderlich, die korrekte Funktionsweise solcher Leitungen und deren Leitungsverbindungen sicherzustellen. Bei Überlastung von energieübertragenden Leitungen/Kontakten können die Leitungen selbst oder damit verbundene Stecker oder andere damit verbundene Systeme beschädigt werden. Im schlimmsten Fall kann eine Überlastung ein thermisches Ereignis, d.h. einen Brand, zur Folge haben.In various systems, such as in vehicles, cables are used to transmit energy. To enable reliable operation of these systems, it is necessary to ensure the correct functioning of such lines and their line connections. If energy-transmitting cables / contacts are overloaded, the cables themselves or connectors connected to them or other systems connected to them can be damaged. In the worst case, overload can be a thermal event, i.e. cause a fire.

Um dies zu verhindern, können Überwachungsvorrichtungen vorgesehen sein, die eine Überlastung dieser Leitungen und/oder Stecker erkennen und entsprechende Schutzmaßnahmen initiieren. In bisherigen Systemen kann ein Überlastungsschutz für einen Kabel-Stecker-Verbund vorgesehen sein. Für die Feststellung einer solchen Überlastung wird eine Strom-Zeit-Kennlinie des schwächsten Glieds im Kabel-Stecker-Verbund herangezogen. Diese Kennlinie definiert, wie lange insbesondere hohe Ströme anliegen dürfen und es können damit Abschaltzeiten für diese hohen Ströme definiert werden. Wird ein Maximalwert überschritten, so werden Maßnahmen gegen eine Überlastung eingeleitet. Der Überlastungsschutz geht von einem nicht defekten Kabel-Stecker-Verbund aus. Ist jedoch bereits ein Defekt vorhanden, kann eine Überlastung, die in diesem Fall bereits bei wesentlich niedrigeren Strömen auftreten kann, nicht erkannt werden. Die Folge davon kann ein thermisches Ereignis, wie es oben beschrieben ist, sein.In order to prevent this, monitoring devices can be provided which recognize an overload of these lines and / or plugs and initiate appropriate protective measures. In previous systems, overload protection can be provided for a cable / plug assembly. To determine such an overload, a current-time characteristic curve of the weakest link in the cable-plug assembly is used. This characteristic defines how long, in particular, high currents may be present, and switch-off times for these high currents can thus be defined. If a maximum value is exceeded, measures are initiated against overload. The overload protection is based on the assumption that the cable-connector system is not defective. However, if there is already a defect, an overload, which in this case can already occur at significantly lower currents, cannot be detected. The consequence of this can be a thermal event as described above.

Um in diesen Fällen eine Schädigung durch thermische Ereignisse zu verhindern, ist es bekannt, Temperatursensoren im schwächsten Glied eines Kabel-Stecker-Verbundes einzubauen und diese zu überwachen. Allerdings ist hierzu zusätzliche anfällige Hardware, z.B. einen Temperatursensor, erforderlich, die selbst überwacht werden muss. Dies erhöht wiederum die Kosten. Zudem ist es nicht sicher, dass ein Defekt am schwächsten Glied auftritt.In order to prevent damage from thermal events in these cases, it is known to install temperature sensors in the weakest link of a cable / plug assembly and to monitor them. However, additional vulnerable hardware, e.g. a temperature sensor, which must be monitored by yourself. This in turn increases the cost. In addition, it is not certain that a defect will occur in the weakest link.

Es ist daher Aufgabe vorliegender Erfindung, eine verbesserte und sichere Überwachung von Kontakten von Steckern in einem energieübertragenen System bereitzustellen.It is therefore the object of the present invention to provide an improved and reliable monitoring of contacts of plugs in an energy-transmitting system.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Erkennen defekter Kontakte eines Steckers gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Erkennen defekter Kontakte eines Steckers gemäß Anspruch 10 gelöst. Die Leitung ist mit einer Energiequelle, insbesondere einem Hochvoltspeicher, und einem Energieverbraucher, insbesondere einem elektrischen Antrieb, verbunden.This object is achieved by a device for detecting defective contacts of a plug according to claim 1 and a method for detecting defective contacts of a plug according to claim 10. The line is connected to an energy source, in particular a high-voltage storage device, and an energy consumer, in particular an electric drive.

Die Vorrichtung zum Erkennen defekter Kontakte eines Steckers weist eine Empfangseinheit, eine Vergleichseinheit, eine Berechnungseinheit und eine Verarbeitungseinheit auf. Der Stecker kann eine Verbindung mit der Leitung in der Energiequelle oder dem Energieverbraucher bereitstellen.The device for detecting defective contacts of a plug has a receiving unit, a comparison unit, a calculation unit and a processing unit. The plug can provide a connection with the line in the energy source or the energy consumer.

Zunächst empfängt die Empfangseinheit eine erste Spannungsinformation des Steckers, das heißt eine Spannung, die an einem ersten Kontakt in dem Stecker anliegt. Des Weiteren empfängt die Empfangseinheit eine zweite Spannungsinformation des Steckers, das heißt eine Spannung, die an einem zweiten Kontakt anliegt. Die Empfangseinheit empfängt auch eine Strominformation der Leitung zwischen der Energiequelle und dem Energieverbraucher.First, the receiving unit receives first voltage information from the plug, that is to say a voltage that is applied to a first contact in the plug. The receiving unit also receives second voltage information from the plug, that is to say a voltage that is applied to a second contact. The receiving unit also receives current information from the line between the energy source and the energy consumer.

Die Spannungsinformationen und die Strominformation können beispielsweise von Steuergeräten in der Energiequelle sowie dem Energieverbraucher bereitgestellt werden. Diese Steuergeräte können die Spannungen in dem Stecker und den Strom der Leitung abgreifen oder diese Informationen von Sensoren empfangen. Die Vorrichtung kann dabei getrennt von diesen Steuergeräten vorgesehen sein oder Teil eines der Steuergeräte bilden. Bevorzugt ist die Vorrichtung Teil des Steuergeräts, welches dem Stecker zugeordnet ist. Die Übertragung der Daten zu der Vorrichtung kann kabellos, beispielsweise über eine Funkübertragung, oder kabelgebunden, beispielsweise über einen Datenbus, erfolgen.The voltage information and the current information can be provided, for example, by control devices in the energy source and the energy consumer. These control units can pick up the voltages in the plug and the current in the line or receive this information from sensors. The device can be provided separately from these control units or form part of one of the control units. The device is preferably part of the control device which is assigned to the plug. The transmission of the data to the device can take place wirelessly, for example via radio transmission, or by cable, for example via a data bus.

Unter einer Spannungsinformation kann in diesem Zusammenhang ein Spannungswert einer Spannung verstanden werden, die an dem ersten und/oder dem zweiten Kontakt des Steckers anliegt. Die Spannungsinformation kann mehrere Spannungswerte über einen bestimmten Zeitraum, kontinuierlich und/oder als in bestimmten Intervallen abgegriffene Spannungswerte aufweisen. Dies gilt analog für die Strominformation.In this context, voltage information can be understood to mean a voltage value of a voltage that is applied to the first and / or the second contact of the plug. The voltage information can have a plurality of voltage values over a specific period of time, continuously and / or as voltage values tapped at specific intervals. This also applies to the current information.

Nach dem Empfangen der ersten und zweiten Spannungsinformation (U_1K1, U_1K2), kann die Berechnungseinheit zumindest einen Widerstandswert des Steckers, insbesondere die Widerstandswerte der Kontakte des Steckers, berechnen. Zusätzlich zu den Spannungen verwendet die Berechnungseinheit auch die Strominformation der Leitung. Da der Widerstandswert sich in Abhängigkeit von einem Defekt des Steckers bzw. dessen Kontakten ändert, kann anhand des Widerstandswerts erkannt werden, ob ein Defekt des Steckers bzw. seiner Kontakte vorliegt.After receiving the first and second voltage _information (U _1K1 , U _1K2 ), the Calculation unit calculate at least one resistance value of the plug, in particular the resistance values of the contacts of the plug. In addition to the voltages, the calculation unit also uses the current information of the line. Since the resistance value changes as a function of a defect in the plug or its contacts, the resistance value can be used to identify whether there is a defect in the plug or its contacts.

Die Defekterkennung stützt sich also auf einen erhöhten Spannungsabfall an den Kontakten des Steckers. Der Spannungsabfall kann direkt am Stecker an den jeweiligen Kontaktenden gemessen werden.The defect detection is based on an increased voltage drop at the contacts of the connector. The voltage drop can be measured directly on the connector at the respective contact ends.

Bei dem Defekt kann es sich beispielsweise um schlechte Kontakte in Steckern, durch eine chemische bzw. korrosive Zersetzung oder Oxidation handeln. Wurde ein Defekt des Steckers erkannt, d.h. überschreitet der Widerstandswert einen vordefinierten Schwellwert, kann die Verarbeitungseinheit beispielsweise ein Signal ausgeben, welches einen Hinweis auf einen Defekt des Kontaktes im Stecker gibt. The defect can be, for example, bad contacts in connectors, chemical or corrosive decomposition or oxidation. If a defect in the plug was detected, i.e. If the resistance value exceeds a predefined threshold value, the processing unit can, for example, output a signal which indicates a defect in the contact in the plug.

Durch die oben beschriebene Vorrichtung ist es möglich, ohne weitere zusätzliche Sensoren, wie beispielsweise Temperatursensoren, sowohl einen Defekt als auch eine Überlastung der Leitung und/oder mit der Leitung verbundener Kontaktstellen (z.B. Stecker) in der Energiequelle und/oder dem Energieverbraucher zu detektieren. Die Bestimmung einer Überlastung oder eines Defekts erfolgt dabei lediglich durch die Berechnung der relevanten elektrischen Größen auf Basis lokaler Messwerte (Spannungen und Ströme) in dem Stecker, bzw. einem in diesem vorhandenen Steuergerät (ECU).The device described above makes it possible to detect both a defect and an overload of the line and / or contact points connected to the line (e.g. plugs) in the energy source and / or the energy consumer without additional sensors, such as temperature sensors. An overload or a defect is only determined by calculating the relevant electrical variables on the basis of local measured values (voltages and currents) in the plug or a control unit (ECU) present in it.

Die Vorrichtung kann für verschiedene Systeme mit einer Energiequelle und einem Energieverbraucher eingesetzt werden, beispielsweise für Fahrzeuge wie Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Landmaschinen oder Baumaschinen, aber auch in der Starkstromtechnik oder für Energieversorgungsanlagen. Bei der zu übertragenden Energie kann es sich um Gleichstrom oder Wechselstrom handeln, der auch mehrphasig sein kann. Die Vorrichtung kann des Weiteren sowohl für Hochspannungs- als auch Niederspannungssysteme eingesetzt werden. Bei der Energiequelle kann es sich beispielsweise auch um eine Ladestation handeln und bei dem Energieverbraucher um einen Energiespeicher, der durch die Ladestation aufgeladen wird.The device can be used for various systems with an energy source and an energy consumer, for example for vehicles such as land vehicles, aircraft, watercraft, agricultural machines or construction machines, but also in heavy current technology or for energy supply systems. The energy to be transmitted can be direct current or alternating current, which can also be multi-phase. The device can also be used for both high-voltage and low-voltage systems. The energy source can also be a charging station, for example, and the energy consumer can be an energy store that is charged by the charging station.

Durch die Vorrichtung kann nicht nur ein Defekt in dem Stecker erkannt werden, sondern es kann auch erkannt werden, an welchem der Kontakte des Steckers ein Defekt vorhanden ist. Bei Übertragungen mit zwei Drähten kann hierzu die Berechnungseinheit einen Widerstandswert eines ersten Kontakts des Steckers basierend auf der ersten Spannungsinformation und der Strominformation berechnen, und/oder einen Widerstandswert eines zweiten Kontakts des Steckers basierend auf der zweiten Spannungsinformation und der Strominformation zu berechnen. Übersteigt einer der Widerstandswerte einen vordefinierten Schwellwert, kann dies als Defekt des jeweiligen Kontakts gewertet werden. Durch diese Bestimmung eines Defekts kann zielgerichtet ein Abschalten oder ein Austausch des Steckers bzw. des entsprechenden Kontakts erfolgen.The device can not only recognize a defect in the plug, but it can also be recognized at which of the contacts of the plug a defect is present. For transmissions with two wires, the calculation unit can calculate a resistance value of a first contact of the plug based on the first voltage information and the current information, and / or calculate a resistance value of a second contact of the plug based on the second voltage information and the current information. If one of the resistance values exceeds a predefined threshold value, this can be assessed as a defect in the respective contact. By determining a defect in this way, it is possible to switch off or replace the plug or the corresponding contact in a targeted manner.

Die Vorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform eine erste Modellierungseinheit zum Berechnen einer der Wärmeenergie im Stecker proportionalen Größe haben. Die erste Modellierungseinheit dient dabei zur Detektion der Überlastung des Steckers. Eine Überlastung des Steckers kann zu einer Temperaturerhöhung und damit zu einer Schädigung und einem Ausfall des Steckers führen. Wird dies rechtzeitig detektiert, kann somit der Schutz des Steckers durch entsprechende Gegenmaßnahmen verbessert werden.According to one embodiment, the device can have a first modeling unit for calculating a quantity proportional to the thermal energy in the plug. The first modeling unit is used to detect the overload of the connector. Overloading the connector can lead to an increase in temperature and thus to damage and failure of the connector. If this is detected in good time, the protection of the plug can be improved by appropriate countermeasures.

Die erste Modellierungseinheit kann beispielsweise als ein PT1-Glied implementiert werden, welches eine besonders einfache Möglichkeit darstellt, eine den Wärmeenergieinhalt des Steckers proportionale Größe mit Hilfe der Strom-Zeit-Kennlinie zu berechnen. Die Kennwerte, d.h. die Zeitkonstante und der maximal mögliche Dauerstrom, können aus der Strom-Zeit-Kennlinie des schwächsten Gliedes im Kabel-Stecker-Verbund abgeleitet werden. Das Ausgangssignal der ersten Modellierungseinheit, d.h. die der Wärmeenergie proportionale Größe, kann an die Verarbeitungseinheit weitergeleitet werden, um gegebenenfalls eine Überlastung des Steckers anzuzeigen.The first modeling unit can be implemented, for example, as a PT1 element, which represents a particularly simple possibility of calculating a variable proportional to the thermal energy content of the plug with the aid of the current-time characteristic. The characteristic values, i.e. the time constant and the maximum possible continuous current can be derived from the current-time characteristic curve of the weakest link in the cable-connector system. The output of the first modeling unit, i. the quantity proportional to the thermal energy can be forwarded to the processing unit in order to indicate an overload of the plug if necessary.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine zweite Modellierungseinheit für die im Stecker vorliegende Wärmeenergie auf. Während die erste Modellierungseinheit nur die Strominformation als Eingangsgröße erhält, verwendet die zweite Modellierungseinheit als Eingangsgrößen die erste Spannungsinformation, die zweite Spannungsinformation und die Strominformation. Bei der zweiten Modellierungseinheit kann ebenso für jeden Kontakt ein PT1-Glied implementiert werden und jeweils die gleiche Zeitkonstante wie die erste Modellierungseinheit verwenden. Da die zweite Modellierungseinheit neben dem Strom auch die erste und zweite Spannungsinformation, d.h. den Spannungsabfall an den Stecker-Kontakten berücksichtigt, werden bei der Berechnung der an den Kontakten vorliegenden Wärmeenergie gegebenenfalls Widerstandsänderungen aufgrund von Defekten, aber auch Änderungen des spezifischen Widerstandes aufgrund der Erwärmung der Kontakte mitberücksichtigt.According to a further embodiment, the device has a second modeling unit for the thermal energy present in the plug. While the first modeling unit only receives the current information as an input variable, the second modeling unit uses the first voltage information, the second voltage information and the current information as input variables. In the second modeling unit, a PT1 element can also be implemented for each contact and in each case use the same time constant as the first modeling unit. Since, in addition to the current, the second modeling unit also contains the first and second voltage information, i.e. If the voltage drop at the plug contacts is taken into account, changes in resistance due to defects, but also changes in the specific resistance due to the heating of the contacts, are taken into account when calculating the thermal energy present at the contacts.

Eine Änderung des spezifischen Widerstandes kann als eine Funktion der Temperatur betrachtet werden und kann mit einem Faktor - für die relative Widerstandsänderung aufgrund der Temperatur - berücksichtigt werden. Da die Temperatur direkt proportional zu der im Stecker berechneten Wärmeenergie ist, lässt sich durch die zweite Modellierungseinheit der Einfluss der Änderung des spezifischen Widerstandes aufgrund einer Temperaturänderung weitgehend eliminieren, um nur die Widerstandsänderungen aufgrund von Defekten beobachten zu können. A change in the specific resistance can be viewed as a function of the temperature and can be taken into account with a factor - for the relative change in resistance due to the temperature. Since the temperature is directly proportional to the thermal energy calculated in the connector, the influence of the change in the specific resistance due to a temperature change can largely be eliminated by the second modeling unit in order to be able to observe only the resistance changes due to defects.

Im neuen Zustand einer Anlage kann der Stecker und auch der gesamte Kabel-Stecker-Verbund als defektfrei angenommen werden. Der Neu-Widerstand der Kontaktverbindungen ergibt sich in diesem Fall aus der Wärmeenergie der zweiten Modellierungseinheit dividiert durch die der Wärmeenergie proportionale Größe der ersten Modellierungseinheit dividiert durch einen Faktor, der eine Änderung des spezifischen Widerstandes des Steckers bei 20°C berücksichtigt. Der so für jeden Kontakt ermittelte Neu-Widerstand kann beispielsweise als Referenz für die Überwachung durch die Berechnungseinheit und Verarbeitungseinheit verwendet werden.When a system is new, the connector and the entire cable-connector assembly can be assumed to be free of defects. In this case, the new resistance of the contact connections results from the thermal energy of the second modeling unit divided by the quantity proportional to the thermal energy of the first modeling unit divided by a factor that takes into account a change in the specific resistance of the connector at 20 ° C. The new resistance thus determined for each contact can be used, for example, as a reference for monitoring by the calculation unit and processing unit.

Kommt es zu keiner Überlastung/Beschädigung im Stecker bleibt das berechnete Verhältnis der zu der Wärmeenergie proportionalen Größe der zweiten Modellierungseinheit zu der zu der Wärmeenergie proportionalen Größe der ersten Modellierungseinheit dividiert durch den Neu-Widerstand und dividiert durch den Faktor für eine Änderung des spezifischen Widerstandes näherungsweise eins.If there is no overload / damage in the connector, the calculated ratio of the size of the second modeling unit proportional to the thermal energy to the size of the first modeling unit proportional to the thermal energy, divided by the new resistance and divided by the factor for a change in the specific resistance, remains approximately one.

Wird das berechnete Verhältnis für einen Kontakt größer als eins, so deutet das auf eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes hin. Je nach Größe des Widerstandsverhältnisses kann eine Warnung ausgegeben werden oder eine Leistungsreduzierung oder ein Abschalten des Stromes durch eine entsprechende Steuerung der Energiequelle bzw. des Energieverbrauchers initiiert werden.If the calculated ratio for a contact is greater than one, this indicates an increase in the contact resistance. Depending on the size of the resistance ratio, a warning can be issued or a power reduction or switching off the current can be initiated by a corresponding control of the energy source or the energy consumer.

Um die Berechnung der Überlastung genauer durchführen zu können, kann das zur Wärmeenergie proportionale Ausgangssignal der ersten Modellierungseinheit normiert werden, indem durch den maximal zulässigen Dauerstrom zum Quadrat dividiert wird. Dieses Ergebnis kann dann noch mit dem aktuellen Widerstandsverhältnis multipliziert werden, um auf einfache Weise die Überlastung genauer berechnen zu können.In order to be able to carry out the calculation of the overload more precisely, the output signal of the first modeling unit, which is proportional to the thermal energy, can be normalized by dividing by the maximum permissible continuous current squared. This result can then be multiplied by the current resistance ratio in order to be able to calculate the overload more precisely in a simple way.

Das bedeutet, dass basierend auf den Ausgangssignalen beider Modellierungseinheiten durch die Berechnungseinheit und die Verarbeitungseinheit sowohl eine Überlastung als auch ein Defekt des Steckers bzw. der Kontakte des Steckers festgestellt werden kann.This means that, based on the output signals of both modeling units, the calculation unit and the processing unit can determine both an overload and a defect in the connector or the contacts of the connector.

Durch die Verwendung der zwei Modellierungseinheiten kann sowohl ein verbesserter Überlastungsschutz als auch eine Defekterkennung im Stecker realisiert werden.By using the two modeling units, both improved overload protection and defect detection in the connector can be implemented.

Zusätzlich zu einer Defekterkennung des Steckers bzw. dessen Kontakten kann durch die Vorrichtung auch eine Defekterkennung auch der Stromleitung und/oder der Leitungsverbindungen realisiert werden. Die Leitungsverbindungen können Kontakte bei Steckverbindungen, Schraubverbindungen usw. sein.In addition to the detection of defects in the plug or its contacts, the device can also detect defects in the power line and / or the line connections. The line connections can be contacts in plug connections, screw connections, etc.

Hierzu ist gemäß einer weiteren Ausführungsform die Empfangseinheit dazu eingerichtet, eine dritte Spannungsinformation (U₁ ) der Energiequelle und eine vierte Spannungsinformation (U₂ ) des Energieverbrauchers zu empfangen. Die Vergleichseinheit kann basierend auf einem Vergleich der dritten Spannungsinformation und der vierten Spannungsinformation einen Spannungsunterschied bestimmen, wobei die Berechnungseinheit dazu eingerichtet ist, einen Widerstandswert der Leitung basierend auf diesem Spannungsunterschied und der Strominformation zu berechnen. Analog zu der Defekterkennung des Steckers kann die Verarbeitungseinheit einen Defekt der Leitung erkennen, wenn der hier berechnete Widerstandswert der Leitung einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.For this purpose, according to a further embodiment, the receiving unit is set up to receive third voltage information ( U ₁ ) the energy source and a fourth voltage information ( U ₂ ) of the energy consumer. The comparison unit can determine a voltage difference based on a comparison of the third voltage information and the fourth voltage information, the calculation unit being configured to calculate a resistance value of the line based on this voltage difference and the current information. Analogously to the defect detection of the plug, the processing unit can detect a defect in the line if the resistance value of the line calculated here exceeds a predefined threshold value.

Da der Spannungsabfall an Leitungen meistens sehr klein ist und/oder die Messungen der Spannungen Offset-Fehler aufweisen können, ist es vorteilhaft, die Differenzbildung der Spannungen U₁ , U₂ zu kalibrieren. Hierzu kann die Verarbeitungseinheit eine Kalibrierungseinheit aufweisen. Diese kann die Kalibrierung beispielsweise im Ruhezustand durchführen, d.h. wenn gerade kein Strom fließt, da dann der Spannungsabfall innerhalb des Steckers bzw. am Kabel-Stecker-Verbund gleich Null ist. Die Kalibrierspannung ist in diesem Fall gleich der Differenzspannung U₁ minus U₂ .Since the voltage drop on lines is usually very small and / or the measurements of the voltages can show offset errors, it is advantageous to calculate the difference between the voltages U ₁ , U ₂ to calibrate. For this purpose, the processing unit can have a calibration unit. This can, for example, carry out the calibration in the idle state, ie when there is currently no current flowing, since the voltage drop within the connector or on the cable-connector assembly is then zero. In this case, the calibration voltage is equal to the differential voltage U ₁ minus U ₂ .

Das Bestimmen des Spannungsunterschieds kann ein Bestimmen eines Kalibrierwertes aufweisen. Auf diese Weise kann eine sehr kleine Differenzspannung genauer berechnet und ein Offset-Messfehler eliminiert werden. Des Weiteren können Maßnahmen zur Verringerung von Quantisierungsfehlern getroffen werden, wenn die Quantisierungsstufen gegenüber den zu messenden Differenzspannungen zu groß sind.Determining the voltage difference can include determining a calibration value. In this way, a very small differential voltage can be calculated more precisely and an offset measurement error can be eliminated. Furthermore, measures can be taken to reduce quantization errors if the quantization steps are too large compared to the differential voltages to be measured.

Es sollte beachtet werden, dass bei Antrieben oder Anlagen mit nicht-symmetrischer Belastung Strom über einen Nullleiter fließt. Dieser Nullleiter sollte dann gegebenenfalls zusätzlich beobachtet werden. Des Weiteren können bei Drehstrom die einzelnen Leitungen unsymmetrisch belastet sein, weshalb hier ebenfalls jede Leitung einzeln beobachtet werden sollte.It should be noted that in drives or systems with non-symmetrical loading, current flows through a neutral conductor. This neutral conductor should then also be monitored if necessary. Furthermore, with three-phase current, the individual lines can be loaded asymmetrically, which is why each line should also be observed individually here.

Zur verbesserten Erkennung von Überlast und Defekten bei Stromleitungen und deren Leitungsverbindungen werden die Modellierungseinheiten sowohl für die Leitung als auch für die Steckkontakte pro Stecker angewandt. Beispielsweise können dazu jeweils PT1-Glieder als Modelle verwendet werden. Die Zeitkonstante und Strombelastbarkeit können von den Strom-Zeit-Kennlinien abgeleitet werden. Die Strom-Zeit-Kennlinien der einzelnen Stecker sowie der Leitung sind im Normalfall unterschiedlich.To improve the detection of overload and defects in power lines and their line connections, the modeling units are used both for the line and for the plug contacts per connector. For example, PT1 elements can be used as models for this. The time constant and current carrying capacity can be derived from the current-time characteristics. The current-time characteristics of the individual connectors and the cable are usually different.

Durch die vorgeschlagene Vorrichtung ist es möglich, defekte Kontakte von Steckern und/oder Leitungen zu erkennen, bevor diese zu weiteren Schäden oder zu einer Gefährdung führen. Zusätzlich zu einer reinen Detektion eines Defekts oder einer Überlastung kann die Detektion mit einem Notlaufkonzept verbunden werden. Je nachdem, wie hoch die Überlastung und/oder wie umfangreich der Defekt ist, kann sichergestellt werden, dass das System, wie beispielsweise ein Fahrzeug, noch betrieben werden kann, bis ein sicherer Zustand erreicht wurde. Durch Kenntnis der aktuell berechneten Wärmeenergie im Kabel-Stecker-Verbund kann ein Notlaufkonzept abgeleitet werden, bei dem ein Fahrzeug auch bei defektem Kabel-Stecker-Verbund noch in die Werkstatt gefahren werden kann.The proposed device makes it possible to detect defective contacts of plugs and / or lines before they lead to further damage or to a hazard. In addition to the pure detection of a defect or an overload, the detection can be combined with an emergency running concept. Depending on how high the overload and / or how extensive the defect is, it can be ensured that the system, such as a vehicle, can still be operated until a safe state has been achieved. Knowing the currently calculated thermal energy in the cable-connector system, an emergency concept can be derived in which a vehicle can still be driven to the workshop even if the cable-connector system is defective.

Des Weiteren wird ein Kraftfahrzeug mit einer Energiequelle, insbesondere einem Hochvoltspeicher, mit einem Energieverbraucher, insbesondere einem elektrischen Antrieb, und mit einer wie oben beschriebenen Vorrichtung zum Erkennen defekter Leitungen und/oder Kontakte von Steckern zwischen der Energiequelle und dem Energieverbraucher vorgeschlagen. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein.Furthermore, a motor vehicle with an energy source, in particular a high-voltage storage device, with an energy consumer, in particular an electric drive, and with a device as described above for detecting defective lines and / or contacts of plugs between the energy source and the energy consumer is proposed. The motor vehicle can be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Erkennen defekter Kontakte eines Steckers, der mit einer Leitung zwischen einer Energiequelle, insbesondere einem Hochvoltspeicher, und einem Energieverbraucher, insbesondere einem elektrischen Antrieb, verbunden ist, vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

Empfangen einer ersten Spannungsinformation des Steckers, einer zweiten Spannungsinformation des Steckers und einer Strominformation der Leitung zwischen der Energiequelle und dem Energieverbraucher,
Berechnen zumindest eines Widerstandswerts des Steckers basierend auf der ersten und der zweiten Spannungsinformation und der Strom information und
Erkennen eines Defekts des Steckers, wenn der Widerstandswert einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.

According to a further aspect, a method for detecting defective contacts of a plug that is connected to a line between an energy source, in particular a high-voltage storage device, and an energy consumer, in particular an electric drive, is proposed. The procedure consists of the following steps:

Receiving a first voltage information of the plug, a second voltage information of the plug and a current information of the line between the energy source and the energy consumer,
Calculating at least one resistance value of the plug based on the first and second voltage information and the current information and
Detection of a defect in the connector if the resistance value exceeds a predefined threshold value.

Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.The embodiments and features described for the proposed device apply accordingly to the proposed method.

Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches einen Programmcode aufweist, der dazu ausgebildet ist, auf einem Computer die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens zu veranlassen.Furthermore, a computer program product is proposed which has a program code which is designed to cause the method as explained above to be carried out on a computer.

Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.A computer program product such as a computer program means, for example, as a storage medium, e.g. Memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or also in the form of a downloadable file from a server in a network. This can be done, for example, in a wireless communication network by transmitting a corresponding file with the computer program product or the computer program means.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.Further advantages and advantageous embodiments are specified in the description, the drawings and the claims. In particular, the combinations of features specified in the description and in the drawings are purely exemplary, so that the features can also be present individually or in a different combination.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.In the following, the invention is to be described in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings. The exemplary embodiments and the combinations shown in the exemplary embodiments are purely exemplary and are not intended to define the scope of protection of the invention. This is defined solely by the pending claims.

Es zeigen:

1: ein schematisches Blockschaltbild einer Energiequelle und eines Energieverbrauchers;
2: ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Erkennen defekter Leitungen zwischen der Energiequelle und dem Energieverbraucher, und
3: ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Erkennen defekter Kontakte einer Verbindung der Leitung an der Energiequelle oder dem Energieverbraucher

Show it:

1 : a schematic block diagram of an energy source and an energy consumer;
2 : a schematic block diagram of a first embodiment of a device for Detection of defective lines between the energy source and the energy consumer, and
3 : a schematic block diagram of a second embodiment of the device for detecting defective contacts of a connection of the line to the energy source or the energy consumer

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical or functionally equivalent elements are identified below with the same reference symbols.

1 zeigt eine Energiequelle 2, beispielsweise einen Hochvoltspeicher, und einen Energieverbraucher 4, beispielsweise einen elektrischen Antrieb. Diese sind über jeweils einen Stecker 5, 8 und eine Leitung oder Kabel 11 miteinander verbunden, um Energie von der Energiequelle 2 an den Energieverbraucher 4 zu liefern. Eine Steuerung der Energiequelle 2 und des Energieverbrauchers 4 erfolgt dabei über jeweilige Steuergeräte 12, 14, die beispielsweise über einen Bus 16 miteinander kommunizieren können. Die Stecker 5, 8 weisen jeweils zwei Kontakte 6, 7 und 9, 10 auf. 1 shows an energy source 2 , for example a high-voltage battery and an energy consumer 4th , for example an electric drive. These are each via a connector 5 , 8th and a wire or cable 11 interconnected to get energy from the energy source 2 to the energy consumer 4th to deliver. A control of the energy source 2 and the energy consumer 4th takes place via the respective control units 12 , 14th for example, via a bus 16 communicate with each other. The plugs 5 , 8th each have two contacts 6th , 7th and 9 , 10 on.

Um einen zuverlässigen Betrieb des Gesamtsystems zu ermöglichen, ist es erforderlich, die korrekte Funktionsweise der Leitung 11 und der Stecker 5, 8 sicherzustellen. Bei Überlastung des sogenannten Kabel-Stecker-Verbunds, d.h. der Stecker 5, 8 und der Leitung 11, kann die Leitung 11 selbst oder die damit verbundenen Stecker 5, 8 oder auch die Energiequelle 2 und der Energieverbraucher 4 beschädigt werden. Eine solche Schädigung kann beispielsweise durch thermische Ereignisse, wie einen Brand der Leitung 11 oder der Stecker 5, 8, erfolgen, die aufgrund der Überlastung auftreten.In order to enable reliable operation of the overall system, it is necessary that the line is functioning correctly 11 and the plug 5 , 8th to ensure. When the so-called cable-connector network is overloaded, ie the connector 5 , 8th and the line 11 , the line can 11 themselves or their associated plugs 5 , 8th or the energy source 2 and the energy consumer 4th to be damaged. Such damage can be caused, for example, by thermal events such as a fire in the line 11 or the plug 5 , 8th , which occur due to the overload.

Um dies zu verhindern, kann eine Vorrichtung 20 zum Erkennen defekter Leitungen und/oder Kontakte vorgesehen sein, wie sie in 2 und 3 gezeigt ist. Die Vorrichtung 20 kann in einem der Steuergeräte 12, 14 integriert oder extern zu diesen angeordnet sein.To prevent this, a device 20th be provided to detect defective lines and / or contacts, as described in 2 and 3 is shown. The device 20th can in one of the control units 12 , 14th be integrated or arranged externally to these.

Die Vorrichtung 20 kann verwendet werden, um die Leitung 11 zu überwachen. In 2 sind diejenigen Elemente der Vorrichtung 20 dargestellt, die zur Überwachung der Leitung 11 verwendet werden. In 3 sind diejenigen Elemente der Vorrichtung 20 dargestellt, die zur Überwachung der Stecker 5, 8 und deren Kontakte 6, 7, 9, 10 11 verwendet werden, wobei gleiche Elemente dieselben Bezugszeichen tragen. Obwohl die beiden Funktionen der Vorrichtung 20 hier getrennt dargestellt sind, können diese auch kombiniert werden.The device 20th can be used to line up 11 to monitor. In 2 are those elements of the device 20th shown used to monitor the line 11 be used. In 3 are those elements of the device 20th shown, the monitoring of the connector 5 , 8th and their contacts 6th , 7th , 9 , 10 11 are used, the same elements bearing the same reference numerals. Although the two functions of the device 20th are shown separately here, they can also be combined.

Wie in 2 gezeigt ist, weist die Vorrichtung 20 eine Empfangseinheit 22 auf. Diese Empfangseinheit 22 empfängt zunächst eine erste Spannungsinformation U₁ der Energiequelle 2, das heißt eine Spannung, die in der Energiequelle 2 in Bezug auf die Leitung 11 zu dem Energieverbraucher 4 anliegt. Des Weiteren empfängt die Empfangseinheit 22 eine zweite Spannungsinformation U₂ des Energieverbrauchers 4, das heißt eine Spannung, die in dem Energieverbraucher 4 in Bezug auf die Leitung 11 zwischen der Energiequelle 2 und dem Energieverbraucher 4 anliegt. Zusätzlich empfängt die Empfangseinheit 22 eine Strominformation I der Leitung 11 zwischen der Energiequelle 2 und dem Energieverbraucher 4.As in 2 is shown, the device 20th a receiving unit 22nd on. This receiving unit 22nd receives first voltage information U ₁ the energy source 2 , that is, a voltage that is in the energy source 2 in terms of management 11 to the energy consumer 4th is applied. The receiving unit also receives 22nd second voltage information U ₂ of the energy consumer 4th , that is, a voltage that is in the energy consumer 4th in terms of management 11 between the energy source 2 and the energy consumer 4th is applied. The receiving unit also receives 22nd current information I. the line 11 between the energy source 2 and the energy consumer 4th .

Die Spannungsinformationen U₁ , U₂ und die Strominformation I können beispielsweise von den Steuergeräten 12, 14 bereitgestellt werden. Diese Steuergeräte 12, 14 können die Spannungen U₁ , U₂ und den Strom I abgreifen oder diese Informationen von Sensoren empfangen und an die Vorrichtung 20 weiterleiten.The voltage information U ₁ , U ₂ and the current information I. can for example from the control units 12 , 14th to be provided. These control units 12 , 14th can relieve the tension U ₁ , U ₂ and the stream I. tap or receive this information from sensors and send it to the device 20th hand off.

Die Strominformation I kann an eine erste und eine zweite Modellierungseinheit 24, 25 weitergeleitet werden. Die Spannungsinformationen U1, U2 können an die zweite Modellierungseinheit 25 weitergeleitet werden. Die erste Modellierungseinheit 24 berechnet eine zur Wärmeenergie proportionale Größe für die Stromleitung. Die zweite Modellierungseinheit 25 berechnet die Wärmeenergie für die Stromleitung. Für die Modellierungseinheiten 24, 25 können PT1-Glieder angewendet werden.The current information I. can be connected to a first and a second modeling unit 24 , 25th to get redirected. The voltage information U1 , U2 can go to the second modeling unit 25th to get redirected. The first modeling unit 24 calculates a quantity for the power line proportional to the heat energy. The second modeling unit 25th calculates the thermal energy for the power line. For the modeling units 24 , 25th PT1 elements can be used.

Die erste Modellierungseinheit 24 dient zum Modellieren eine zur Wärmeenergie proportionalen Größe im Kabel-Stecker-Verbund unter Verwendung der Strom information I. Der Ausgang der ersten Modellierungseinheit 24 kann zur Detektion der Überlastung der Leitung 11 verwendet werden. Da eine Überlastung der Leitung 11 zu einer Temperaturerhöhung und damit zu einer Schädigung und einem Ausfall der Leitung 11 führen kann, ist es erforderlich, dies zu detektieren, um rechtzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen zu können. Nähert oder überschreitet die berechnete Wärmeenergie einen Schwellwert, kann dies als eine Überlastung der Leitung 11 interpretiert werden.The first modeling unit 24 is used to model a variable proportional to the thermal energy in the cable-connector assembly using the current information I. The output of the first modeling unit 24 can be used to detect line overload 11 be used. Because a line overload 11 to an increase in temperature and thus to damage and failure of the line 11 can lead, it is necessary to detect this in order to be able to take appropriate countermeasures in good time. If the calculated thermal energy approaches or exceeds a threshold value, this can be seen as an overload of the line 11 be interpreted.

Der Ausgang der ersten Modellierungseinheit 24 wird an eine Verarbeitungseinheit 32 weitergeleitet werden, die ein Signal ausgeben kann, um eine Überlastung der Leitung 11 anzuzeigen.The output of the first modeling unit 24 is sent to a processing unit 32 that can output a signal to overload the line 11 to display.

Die zweite Modellierungseinheit 25 dient zum Modellieren der aktuellen Wärmeenergie der Leitung 11 unter Verwendung der ersten Spannungsinformation U₁ , der zweiten Spannungsinformation U₂ und der Strominformation I. Der Ausgang der zweiten Modellierungseinheit 25 kann an eine Vergleichseinheit 28 weitergeleitet werden. In der Berechnungseinheit 30 wird eine Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes eliminiert, so dass mit Hilfe der Vergleichseinheit 28 eine Widerstandsänderung der Leitung 11 aufgrund eines Defekts festgestellt werden kann.The second modeling unit 25th is used to model the current thermal energy of the pipe 11 using the first voltage information U ₁ , the second voltage information U ₂ and the current information I. The output of the second modeling unit 25th can be sent to a comparison unit 28 to get redirected. In the calculation unit 30th becomes a temperature dependence of the resistivity eliminated, so that using the comparison unit 28 a change in resistance of the line 11 can be determined due to a defect.

Aus den Ausgangssignalen der ersten Modellierungseinheit 24 und der zweiten Modellierungseinheit 25 kann in der Berechnungseinheit 30 der Widerstandswert der Leitung 11 berechnet werden. Gegebenenfalls kann im Neuzustand eines Systems der Widerstand unter bestimmten Bedingungen bei einem Initialisierungslauf berechnet und als Referenzwert abgespeichert werden. Der Referenzwert kann später durch fortlaufende Berechnung hinsichtlich einer Widerstandserhöhung verglichen werden.From the output signals of the first modeling unit 24 and the second modeling unit 25th can in the calculation unit 30th the resistance of the line 11 be calculated. If necessary, when a system is new, the resistance can be calculated under certain conditions during an initialization run and saved as a reference value. The reference value can later be compared with a continuous calculation with regard to an increase in resistance.

Da der Widerstandswert sich in Abhängigkeit von einem Defekt der Leitung 11 ändert, kann anhand des Widerstandswerts erkannt werden, ob ein Defekt der Leitung 11 vorliegt.Since the resistance value depends on a defect in the line 11 changes, the resistance value can be used to determine whether there is a defect in the line 11 present.

Wurde ein Defekt der Leitung 11 erkannt, d.h. überschreitet der Widerstandswert einen vordefinierten Schwellwert, oder wurde eine Überlastung der Leitung 11 detektiert, kann die Verarbeitungseinheit 32 beispielsweise ein Signal ausgeben, welches einen Hinweis auf einen Defekt oder eine Überlastung der Leitung gibt.Became a defect in the line 11 detected, ie the resistance value exceeds a predefined threshold value, or an overload of the line has been detected 11 detected, the processing unit 32 for example, output a signal that indicates a defect or overloading of the line.

Die Defekterkennung der Stecker 5, 8 wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die in 3 gezeigte Vorrichtung 20 weist dieselben Elemente wie die in 2 gezeigte Vorrichtung 20, d.h. die Empfangseinheit 22, die erste und zweite Modellierungseinheit 24, 25, die Vergleichseinheit 28, die Berechnungseinheit 30 und die Verarbeitungseinheit 32, die grundsätzlich dieselben Funktionen erfüllen.Defect detection of the connector 5 , 8th is made with reference to 3 described. In the 3 shown device 20th has the same elements as those in 2 shown device 20th , ie the receiving unit 22nd , the first and second modeling units 24 , 25th , the comparison unit 28 , the calculation unit 30th and the processing unit 32 which basically fulfill the same functions.

Wird die Überwachung und Defekterkennung der Stecker 5, 8 durchgeführt, empfängt die Empfangseinheit 22 allerdings als erste Spannungsinformation U_K1 eine Spannung, die an einem ersten Kontakt 6, 9 eines Steckers 5, 8 in Bezug auf die Leitung 11 anliegt, und als zweite Spannungsinformation U_K2 eine Spannung, die an einem zweiten Kontakt 7, 10 eines Steckers 5, 8 in Bezug auf die Leitung 11 anliegt.Will be monitoring and defect detection of the connector 5 , 8th is carried out, the receiving unit receives 22nd but as the first voltage information U _K1 a voltage applied to a first contact 6th , 9 of a plug 5 , 8th in terms of management 11 and as second voltage information U _K2 a voltage applied to a second contact 7th , 10 of a plug 5 , 8th in terms of management 11 is applied.

Wie in Zusammenhang mit 2 beschrieben, wird die Strominformation I an die erste und die zweite Modellierungseinheit 24, 25 weitergeleitet. Die Spannungsinformationen U_K1 , U_K2 werden an die zweite Modellierungseinheit 25 weitergeleitet, die in diesem Fall gemäß der Anzahl der Steckkontakte pro Stecker hier zwei Untereinheiten 26, 27 aufweist. Die erste Untereinheit 26 empfängt die erste Spannungsinformation U_K1 und die zweite Untereinheit 27 empfängt die zweite Spannungsinformation U_K2 . Die erste Modellierungseinheit 24 berechnet eine zur Wärmeenergie proportionale Größe für die Steckkontakte. Die zweite Modellierungseinheit 25 berechnet die Wärmeenergien für die einzelnen Kontakte der jeweiligen Stecker 5, 8. Für die Modellierungseinheiten 24, 25 können PT1-Glieder angewendet werden.As in connection with 2 is described, the current information I is sent to the first and second modeling units 24 , 25th forwarded. The voltage information U _K1 , U _K2 are sent to the second modeling unit 25th forwarded, which in this case according to the number of plug contacts per plug here two subunits 26th , 27 having. The first subunit 26th receives the first voltage information U _K1 and the second subunit 27 receives the second voltage information U _K2 . The first modeling unit 24 calculates a quantity for the plug contacts that is proportional to the thermal energy. The second modeling unit 25th calculates the heat energy for the individual contacts of the respective connector 5 , 8th . For the modeling units 24 , 25th PT1 elements can be used.

Die erste Modellierungseinheit 24 dient zum Modellieren einer zur Wärmeenergie proportionalen Größe im Stecker 5, 8 unter Verwendung der Strominformation I. Der Ausgang der ersten Modellierungseinheit 24 kann zur Detektion der Überlastung des Steckers 5, 8 verwendet werden. Da eine Überlastung des Steckers 5, 8 zu einer Temperaturerhöhung und damit zu einer Schädigung und einem Ausfall des Steckers 5, 8 führen kann, ist es erforderlich, dies zu detektieren, um rechtzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen zu können. Nähert oder überschreitet die berechnete Wärmeenergie einen Schwellwert, kann dies als eine Überlastung des Steckers 5, 8 interpretiert werden.The first modeling unit 24 is used to model a quantity in the connector that is proportional to the thermal energy 5 , 8th using the stream information I. . The output of the first modeling unit 24 can be used to detect the overload of the plug 5 , 8th be used. Because an overload of the plug 5 , 8th to a temperature increase and thus to damage and failure of the connector 5 , 8th can lead, it is necessary to detect this in order to be able to take appropriate countermeasures in good time. If the calculated thermal energy approaches or exceeds a threshold value, this can be seen as an overload of the plug 5 , 8th be interpreted.

Wie in der Ausführungsform von 2 wird der Ausgang der ersten Modellierungseinheit 24 an die Verarbeitungseinheit 32 weitergeleitet, die ein Signal ausgeben kann, um in diesem Fall eine Überlastung des Steckers 5, 8 anzuzeigen. As in the embodiment of 2 becomes the output of the first modeling unit 24 to the processing unit 32 forwarded, which can output a signal, to overload the connector in this case 5 , 8th to display.

Die zweite Modellierungseinheit 25 dient zum Modellieren der aktuellen Wärmeenergie der einzelnen Kontakte 6, 7 bzw. 9, 10 unter Verwendung der ersten Spannungsinformation U_K1 bzw. der zweiten Spannungsinformation U_K2 und der Strominformation I. Insbesondere dient dabei die erste Untereinheit 26 zum Modellieren der Wärmeenergie des ersten Kontakts 6, 9 und die zweite Untereinheit 27 zum Modellieren der Wärmeenergie des zweiten Kontakts 7, 10.The second modeling unit 25th is used to model the current thermal energy of the individual contacts 6th , 7th or. 9 , 10 using the first voltage information U _K1 or the second voltage information U _K2 and the current information I. . The first subunit is used in particular 26th to model the thermal energy of the first contact 6th , 9 and the second subunit 27 to model the thermal energy of the second contact 7th , 10 .

Der Ausgang der zweiten Modellierungseinheit 25 bzw. die Ausgänge der Untereinheiten 26, 27 werden ebenfalls an die Vergleichseinheit 28 weitergeleitet. In der Berechnungseinheit 30 wird eine Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes eliminiert, so dass mit Hilfe der Vergleichseinheit 28 eine Widerstandsänderung der Kontakte 6, 7, 9, 10 des Steckers 5, 8 aufgrund eines Defekts festgestellt werden kann.The output of the second modeling unit 25th or the outputs of the subunits 26th , 27 are also sent to the comparison unit 28 forwarded. In the calculation unit 30th a temperature dependency of the specific resistance is eliminated, so that with the aid of the comparison unit 28 a change in resistance of the contacts 6th , 7th , 9 , 10 of the plug 5 , 8th can be determined due to a defect.

Aus den Ausgangssignalen der ersten Modellierungseinheit 24 und der zweiten Modellierungseinheit 25 kann in der Berechnungseinheit 30 der Widerstandswert des Steckers 5, 8 und der Kontakte 6, 7, 9, 10 berechnet werden. Werden die Funktionen der Vorrichtung 20, wie sie in 2 gezeigt ist, und der Vorrichtung 20, wie sie in 3 gezeigt ist, kombiniert, können die Widerstandswerte aller Elemente des gesamten Kabel-Stecker-Verbundes berechnet werden. Es sollte beachtet werden, dass die Vorrichtung 20 nicht nur einen Stecker 5, 8 sondern alle Stecker 5, 8 in dem Kabel-Stecker-Verbund überwacht werden.From the output signals of the first modeling unit 24 and the second modeling unit 25th can in the calculation unit 30th the resistance value of the connector 5 , 8th and the contacts 6th , 7th , 9 , 10 be calculated. Will the functions of the device 20th as in 2 and the device 20th as in 3 is shown combined, the resistance values of all elements of the entire cable-connector assembly can be calculated. It should be noted that the device 20th not just a plug 5 , 8th but all plugs 5 , 8th can be monitored in the cable-connector network.

Im Neuzustand eines Systems kann der Widerstand der einzelnen Elemente unter bestimmten Bedingungen bei einem Initialisierungslauf berechnet und als Referenzwert abgespeichert werden. Der Referenzwert kann später durch fortlaufende Berechnung hinsichtlich einer Widerstandserhöhung verglichen werden.When a system is new, the resistance of the individual elements can be calculated under certain conditions during an initialization run and saved as a reference value. The reference value can later be compared with a continuous calculation with regard to an increase in resistance.

Da der Widerstandswert sich in Abhängigkeit von einem Defekt der Leitung 11 oder der Stecker 5, 8 bzw. deren Kontakten 6, 7, 9, 10 ändert, kann anhand des Widerstandswerts erkannt werden, ob ein Defekt der Leitung 11, eines Steckers 5, 8 oder eines Kontakts 6, 7, 9, 10 der Stecker 5, 8 vorliegt. Insbesondere kann genau bestimmt werden, welcher Stecker 5, 8 oder welcher Kontakt 6, 7, 9, 10 welchen Steckers 5, 8 einen Defekt zeigt.Since the resistance value depends on a defect in the line 11 or the plug 5 , 8th or their contacts 6th , 7th , 9 , 10 changes, the resistance value can be used to determine whether there is a defect in the line 11 , a plug 5 , 8th or a contact 6th , 7th , 9 , 10 The plug 5 , 8th present. In particular, it can be determined exactly which connector 5 , 8th or which contact 6th , 7th , 9 , 10 which connector 5 , 8th shows a defect.

Wurde ein Defekt eines Steckers 5, 8, eines Kontakts 6, 7, 9, 10 oder der Leitung 11 erkannt, d.h. überschreitet der jeweilige Widerstandswert einen vordefinierten Schwellwert, oder wurde eine Überlastung eines Steckers 5, 8, eines Kontakts 6, 7, 9, 10 oder der Leitung 11 detektiert, kann die Verarbeitungseinheit 32 beispielsweise ein Signal ausgeben, welches einen Hinweis auf einen Defekt oder eine Überlastung des jeweiligen Elements gibt.Became a defect in a connector 5 , 8th , a contact 6th , 7th , 9 , 10 or the line 11 detected, ie the respective resistance value exceeds a predefined threshold value, or an overload of a connector has been detected 5 , 8th , a contact 6th , 7th , 9 , 10 or the line 11 detected, the processing unit 32 for example, output a signal that gives an indication of a defect or overload of the respective element.

Durch die Verwendung der zwei Modellierungseinheit 24, 25 kann auf einfache Weise erkannt werden, ob es sich um eine Überlastung der Leitung 11, eines Steckers 5, 8 oder eines Kontakts 6, 7, 9, 10 oder um einen Defekt der Leitung 11, eines Steckers 5, 8 oder eines Kontakts 6, 7, 9, 10 handelt. Die erste Modellierungseinheit 24 dient dabei zur Detektion der Überlastung der jeweiligen Elemente und die zweite Modellierungseinheit 25 dient zur Detektion eines Defektes. Zusätzliche Temperatursensoren oder andere Sensoren werden nicht benötigt.By using the two modeling unit 24 , 25th can easily be recognized as to whether the line is overloaded 11 , a plug 5 , 8th or a contact 6th , 7th , 9 , 10 or a defect in the line 11 , a plug 5 , 8th or a contact 6th , 7th , 9 , 10 acts. The first modeling unit 24 serves to detect the overload of the respective elements and the second modeling unit 25th is used to detect a defect. Additional temperature sensors or other sensors are not required.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22: EnergiequelleEnergy source
44th: EnergieverbraucherEnergy consumers
55: Steckerplug
66th: erster Kontaktfirst contact
77th: zweiter Kontaktsecond contact
88th: Steckerplug
99: erster Kontaktfirst contact
1010: zweiter Kontaktsecond contact
1111: Leitungmanagement
1212: SteuergerätControl unit
1414th: SteuergerätControl unit
1616: Busbus
2020th: Vorrichtungcontraption
2222nd: EmpfangseinheitReceiving unit
2424: erste Modellierungseinheitfirst modeling unit
2525th: zweite Modellierungseinheitsecond modeling unit
2626th: Unter-ModellierungseinheitSub-modeling unit
2727: Unter-ModellierungseinheitSub-modeling unit
2828: VergleichseinheitComparison unit
3030th: BerechnungseinheitCalculation unit
3232: VerarbeitungseinheitProcessing unit
II.: Strom informationElectricity information
U₁, U₂ U ₁ , U ₂: SpannungsinformationVoltage information
U_K1, U_K2 U _K1 , U _K2: SpannungsinformationVoltage information

Claims

Device (20) for detecting defective contacts (6, 7, 9, 10) of a plug (5, 8) which is connected to a line (11) between an energy source (2), in particular a high-voltage storage device, and an energy consumer (4), in particular an electric drive, the device (20) having: a receiving unit (22) for receiving first voltage information (U _K1 ) of the plug (5, 8), a second voltage information (U _K2 ) of the plug (5, 8) and current information (I) of the line (11) between the energy source (2) and the energy consumer (4), a calculation unit (30) for calculating at least one resistance value of the plug (5, 8) based on the voltage information (U _K1 , U _K12 ) and the current information (I) and a processing unit (32) for detecting a defect in the plug (5, 8) when the resistance value exceeds a predefined threshold value.

Device (20) after Claim 1 , wherein the calculation unit (30) is set up to calculate a resistance value of a first contact (6, 9) of the plug (5, 8) based on the first voltage information (U _K1 ) and the current information (I), and / or a To calculate the resistance value of a second contact (7, 10) of the plug (5, 8) based on the second voltage information (U _K2 ) and the current information (I).

Device according to one of the preceding claims, having a first modeling unit (24) for calculating a signal proportional to a thermal energy of contacts of the plug (5, 8) and for applying the signal to the current information (I).

Device according to Claim 3 , wherein the first modeling unit (24) is set up to detect an overload of the plug (5, 8).

Device according to Claim 3 or 4th , wherein the first modeling unit (24) is a PT1 element.

Device according to one of the preceding claims, with a second modeling unit (25) for calculating a signal proportional to the thermal energies in the contacts of the plug (5, 8) and applying the signal to the first voltage information (U _K1 ) and the current information (I) and / or applying the signal to the second voltage information (U _K2 ) and the current information (I).

Device according to Claim 6 , wherein the second modeling unit (25) is set up to eliminate a temperature dependency of the line resistance.

Device according to Claim 6 or 7th , wherein the calculation unit (30) is set up to calculate the resistance values of the contacts (5, 8) based on the voltage difference and an output of the second modeling unit (25).

Device according to one of the preceding claims, wherein the receiving unit (22) is set up to receive third voltage information (U ₁ ) from the energy source (2) and fourth voltage information (U ₂ ) from the energy consumer (4), the comparison unit (28 ) is set up to determine a voltage difference based on a comparison of the third voltage information (U ₁ ) and the fourth voltage information (U ₂ ), the calculation unit (30) being set up to determine a resistance value of the line (11) based on the voltage difference and to calculate the current information (I), and wherein the processing unit (32) is set up to detect a defect in the line (11) when the resistance value exceeds a predefined threshold value.

Method for detecting defective contacts (6, 7, 9, 10) of a plug (5, 8) connected to a line (11) between an energy source (2), in particular a high-voltage storage device, and an energy consumer (4), in particular an electrical one Drive, is connected, the method comprising the following steps: receiving a first voltage information (U _K1 ) of the plug (5, 8), a second voltage information (U _K2 ) of the plug (5, 8) and a current information (I) the line (11) between the energy source (2) and the energy consumer (4), calculating at least one resistance value of the connector (5, 8) based on the voltage information (U _K1 , U _K12 ) and the current information (I) and detecting a defect of the plug (5, 8) when the resistance value exceeds a predefined threshold value.