DE102019120927A1 - Functional model line diagnosis - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leitungsdiagnose, insbesondere zum Ermitteln der Lebenszeit bzw. der Restlebensdauer und der Trendermittlung, eines Leitungssatzes (1) eingebaut zwischen einem Energiespeicher (2) und einer Last (3), die an ein Fahrzeug-Bussystem eines Fahrzeug-Bordnetzes angebunden sind, wobei der Leitungssatz (1) aus einer Mehrzahl von Leitungssatzabschnitten (L1, .., Ln) besteht, wobei zur Diagnose ein temperaturabhängiges Leitungsmodell (L) für die Leitungssatzabschnitte (L1, .., Ln) verwendet wird und für wenigstens einen der Leitungssatzabschnitte (L1, .., Ln) zwischen einem Stromverteiler (5) und der Last (3) der Spannungsabfall (4) bei einer Temperatur T erfasst wird und mit dem korrespondierenden Wert eines Spannungsabfalls des Leitungsmodells (L) für diese Temperatur T verglichen wird und das Maß einer Abweichung ermittelt wird.The invention relates to a method for line diagnosis, in particular for determining the service life or the remaining service life and determining trends, of a cable set (1) installed between an energy store (2) and a load (3) connected to a vehicle bus system of a vehicle electrical system are connected, the wiring harness (1) consisting of a plurality of wiring harness sections (L1, .., Ln), a temperature-dependent wiring model (L) for the wiring harness sections (L1, .., Ln) being used for diagnosis and for at least one of the wiring harness sections (L1, .., Ln) between a power distributor (5) and the load (3), the voltage drop (4) is detected at a temperature T and compared with the corresponding value of a voltage drop of the line model (L) for this temperature T. and the extent of a deviation is determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leitungsdiagnose, insbesondere zum Ermitteln der Lebenszeit bzw. der Restlebensdauer, eines Leitungssatzes eingebaut zwischen einem Energiespeicher und einer Last, die an ein Fahrzeug-Bussystem eines Fahrzeug-Bordnetzes angebunden sind.The invention relates to a method for line diagnosis, in particular for determining the service life or the remaining service life, of a cable set installed between an energy store and a load, which are connected to a vehicle bus system of a vehicle electrical system.
Umwelteinflüsse über die Lebensdauer eines Fahrzeugkabelsatzes können zu einer Veränderung der Leitfähigkeit der Leitungsverbindung führen. In Bordnetzen mit höheren Sicherheitsanforderungen, z. B. beim hochautomatisierten Fahren, kann es notwendig sein, die Integrität der Leitungsverbindung zwischen einem elektronischen Verteiler und einer Last zu überwachen, um die Veränderung zu erkennen. Ferner ist unter Umständen aus Gründen der funktionalen Sicherheit eine Überwachung von Leitungen zwischen Lasten auch ohne Einbindung eines Verteilers notwendig. Aktuelle Methoden erfordern zusätzliche Hardware wie beispielsweise Messleitungen, Impulsgeber und Sensoren.Environmental influences over the service life of a vehicle cable set can lead to a change in the conductivity of the line connection. In on-board networks with higher security requirements, e.g. B. in highly automated driving, it may be necessary to monitor the integrity of the line connection between an electronic distributor and a load in order to detect the change. Furthermore, for reasons of functional safety, it may be necessary to monitor lines between loads even without the integration of a distributor. Current methods require additional hardware such as test leads, pulse generators and sensors.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Leitungsdiagnose eines Leitungssatzes eingebaut zwischen einem Energiespeicher und einer Last eines Fahrzeugs bereitzustellen, das vorzugsweise eine bereits in Fahrzeugen vorhandene Hardware verwendet.It is therefore the object of the present invention to provide a method for line diagnosis of a line set installed between an energy store and a load of a vehicle, which method preferably uses hardware already present in vehicles.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the combination of features according to
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Leitungsdiagnose, insbesondere zum Ermitteln der Lebenszeit bzw. der Restlebensdauer, eines Leitungssatzes eingebaut zwischen einem Energiespeicher und einer Last, die an ein Fahrzeug-Bussystem eines Fahrzeug-Bordnetzes angebunden sind, vorgeschlagen. Ein Leitungssatz im Sinne der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Mehrzahl von Leitungssatzabschnitten
In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Geometrie des Leitungssatzes, wie die Länge und der Querschnitt; bekannt und fließt als Parameter in das Referenzmodell sowie in die Ermittlung des Spannungsfalls, z.B. in Form einer Kompensation ein.In one embodiment of the method according to the invention, the geometry of the line set, such as the length and the cross section; known and is used as a parameter in the reference model as well as in the determination of the voltage drop, e.g. in the form of compensation.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Leitungsmodell eine Kurvenschar mit Referenzspannungsverlaufskurven über eine elektrische Stromstärke bei einer Referenztemperatur umfasst. Auf diese Weise liegt für das Leitungsmodell für jeden relevanten Leitungsabschnitt ein Spannungsfall für die besagte Stromstärke vor.In an advantageous embodiment variant, it is provided that the line model comprises a family of curves with reference voltage profile curves over an electrical current strength at a reference temperature. In this way, there is a voltage drop for the said current intensity for the line model for each relevant line section.
Vorzugsweise wird das Verfahren zur Leitungsdiagnose so durchgeführt, dass der Spannungsabfall über den Leitungssatz mittels eines Leitungsmodells berechnet wird, in das Geometrie, Stromfluss und Spannung am Eingang des Leitungssatzes und am Ausgang des Leitungssatzes eingehen. Dabei wird der modellierte Spannungsabfall mit der Referenzspannungsverlaufskurve verglichen. Auf dieser Basis wird der Zusammenhang zwischen Spannungsabfall über die Leitung, Stromfluss, Leitungswiderstand und Temperatur als Kurvenschaar in einem Spannungsfall-Strom-Diagramm darstellbar. Aus dem Zusammenhang zwischen Widerstand, Spannung, Stromfluss und Temperatur ist bekannt, dass die Kurvenschar als ein linearer Offset über einer Referenzkurve darstellbar ist. Der ermittelte Spannungsabfall wird für eine vorbestimmte Referenztemperatur als Referenzkurve in diesem Diagramm definiert. Im Betrieb wird der Spannungsabfall zwischen dem Ausgang des Verteilers und dem Eingang der Last berechnet und mit dem anliegenden Strom als Wert gespeichert. Der Einfluss der Umgebungstemperatur der Leitungsverbindung wird als Normierung auf die Referenztemperatur einbezogen. Alternative zu einem mathematisch-physikalischen Berechnungsmodell ist, die Spannungsfälle experimentell an einem Referenzkabelsatz unter Laborbedingungen zu ermitteln und dann im Speicher abzulegen.The method for line diagnosis is preferably carried out in such a way that the voltage drop across the line set is calculated using a line model in which the geometry, current flow and voltage at the input of the line set and at the output of the line set are included. The modeled voltage drop is compared with the reference voltage curve. On this basis, the relationship between voltage drop across the line, current flow, line resistance and temperature can be represented as a set of curves in a voltage drop-current diagram. It is known from the relationship between resistance, voltage, current flow and temperature that the family of curves can be represented as a linear offset over a reference curve. The voltage drop determined is defined as a reference curve in this diagram for a predetermined reference temperature. During operation, the voltage drop between the output of the distributor and the input of the load is calculated and saved as a value with the current applied. The influence of the ambient temperature of the line connection is included as a normalization on the reference temperature. An alternative to a mathematical-physical calculation model is to determine the voltage drops experimentally on a reference cable set under laboratory conditions and then store them in the memory.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Referenzspannungsverlaufskurve mittels Einlernen durch eine Einlernspannungsverlaufskurve (vorzugsweise sukzessive) ersetzt wird. Im Neuzustand des Fahrzeugs und des Leitungssatzes ist eine Abweichung zwischen Messwerten und theoretischer Referenzkurve wahrscheinlich. Diese Abweichung ist im Neufahrzeug kalibrierbar. Die Kalibrierung kann über das Einlernen erfolgen. Mögliche Fehler beim Einlernen sind über die Festlegung eines maximal erlaubten Offsets zwischen der Referenzkurve und einer Lernkurve zu ermitteln. Mit einem erfolgreichen Abschluss des Einlernens wird die Lernkurve als neue Referenzkurve festgelegt. Nach Reparaturmaßnahmen ist gegebenenfalls ein neues Einlernen notwendig.In one exemplary embodiment of the method, it is provided that the reference voltage profile curve is replaced by a teach-in voltage profile curve (preferably successively) by means of teaching. When the vehicle and the wiring harness are new, a discrepancy between the measured values and the theoretical reference curve is likely. This deviation can be calibrated in the new vehicle. The calibration can be carried out via teach-in. Possible errors during teaching are about determine the definition of a maximum permitted offset between the reference curve and a learning curve. Once the learning process has been successfully completed, the learning curve is defined as the new reference curve. After repair work, it may be necessary to teach in again.
Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der der Leitungssatz in Leitungssatzabschnitten
In einer weiteren vorteilhaften Variante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass über Berechnungszyklen und Daten eines Datenspeichers, die eine Kurvenschar mit Referenzspannungsverlaufskurven über eine elektrische Stromstärke bei einer Referenztemperatur umfassen, welche jeweils die Veränderung des Spannungsabfalls unter spezifizierten Randbedingungen repräsentieren. Die Randbedingungen sind dabei wenigstens über eine Umgebungstemperatur an dem Leiter bzw. dem Leitungssatz definiert und jede der Spannungsverlaufskurven weist einen Grenzspannungswert, der einen Lebensdauergrenzwert darstellt, unter den jeweils entsprechenden Randbedingungen auf. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- a. Berechnung des Spannungsabfalls zwischen einem Ausgang des Stromverteilers und einem Eingang der Last,
- b. Korrelieren des ermittelten Spannungsabfalls auf die Referenztemperatur,
- c. Vergleich des ermittelten Spannungsabfalls mit den Referenzspannungsverlaufskurven und dem Grenzspannungswert.
- a. Calculation of the voltage drop between an output of the power distributor and an input of the load,
- b. Correlating the determined voltage drop to the reference temperature,
- c. Comparison of the determined voltage drop with the reference voltage curve and the limit voltage value.
Mit einer Anzahl von auf diese Weise ermittelten Messwerten ist eine statistische Auswertung möglich. Es kann eine Spannungsfall-Strom-Kurve in Bezug zur Referenzkurve dargestellt werden. Im Idealfall liegen die Referenzkurve und die gemessene Kurve direkt übereinander. Im realen Fall wird sich eine Abweichung ergeben. Ursachen hierfür sind, dass der Verteiler und die Last an unterschiedlichen potentialen im Fahrzeug angeschlossen sind, die Leitungslängen von der idealen Leitungslänge abweichen, die Temperaturen über den Leitungssatz nicht gleichmäßig verteilt sind und Messtoleranzen auftreten können. Mit der Alterung wird als weiterer Aspekt die Veränderung des Widerstands der Leitung und vorhandener Steckverbinder durch Korrosion und andere Umwelteinflüsse zu einer Verschiebung der tatsächlichen Mess-Kurve führen.A statistical evaluation is possible with a number of measured values determined in this way. A voltage drop-current curve can be displayed in relation to the reference curve. In the ideal case, the reference curve and the measured curve lie directly on top of one another. In the real case there will be a deviation. The reasons for this are that the distributor and the load are connected to different potentials in the vehicle, the cable lengths deviate from the ideal cable length, the temperatures are not evenly distributed over the cable set and measurement tolerances can occur. With aging, as a further aspect, the change in the resistance of the cable and existing connectors due to corrosion and other environmental influences will lead to a shift in the actual measurement curve.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn das beschriebene Verfahren in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt wird. Die jeweilige ermittelte Verschiebung aufgrund der Alterung kann als Trend erkannt werden, wenn in regelmäßigen Abständen der Vergleich zwischen der Referenzkurve und Messwerten durchgeführt wird. Definierte Grenzwerte können als Warnschwellen fungieren und anzeigen, wann eine Abweichung zwischen Messwerten und der Referenz zu groß wird.It is also advantageous if the method described is repeated at predetermined time intervals. The respective determined shift due to aging can be recognized as a trend if the comparison between the reference curve and measured values is carried out at regular intervals. Defined limit values can act as warning thresholds and indicate when a deviation between the measured values and the reference becomes too great.
In einer alternativen Ausführung des vorliegenden Verfahrens ist ferner vorgesehen, dass die Einlernspannungsverlaufskurve mittels Messung eines Spannungsabfalls in definierten Fahrsituationen und einem Mapping dieser Werte auf eine Temperaturdifferenz und Ablegen der Einlernspannungsverlaufskurve in dem Datenspeicher erfolgt.In an alternative embodiment of the present method, it is also provided that the training voltage curve takes place by measuring a voltage drop in defined driving situations and mapping these values to a temperature difference and storing the training voltage curve in the data memory.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird das Leitungssatzmodell anstelle der Referenzspannungsverlaufskurve herangezogen und ein Spannungsabfall über der elektrischen Stromstärke dient als Referenzwert.In a preferred embodiment variant of the method, the line set model is used instead of the reference voltage curve and a voltage drop over the electrical current strength serves as the reference value.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Leitungssatzes eingebaut zwischen einem Energiespeicher und einer Last eines Fahrzeugs, -
2 ein Diagramm eines Leitungsmodells mit einer Kurvenschar mit Referenzspannungsverlaufskurven über eine elektrische Stromstärke bei einer Referenztemperatur und -
3 ein Diagramm eines Leitungsmodells mit Spannungsverlaufskurven bei Auslegung, in einem Neufahrzeug und zum Ende der Lebenszeit eines Leitungssatzes
-
1 a schematic representation of a wiring harness installed between an energy store and a load of a vehicle, -
2 a diagram of a line model with a family of curves with reference voltage profile curves over an electrical current strength at a reference temperature and -
3rd a diagram of a line model with voltage curves during design, in a new vehicle and at the end of the service life of a wiring harness
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- 2019-09-23 DE DE102019120927.7A patent/DE102019120927A1/en not_active Withdrawn
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