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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung eines Laststromes in einer Versorgungsleitung, die eine erste Last mit elektrischem Strom versorgt.
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Stand der Technik
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In einem elektrischen Bordnetz von Fahrzeugen gibt es elektrische Widerstände aufgrund von beispielsweise elektrischen Leitungen oder Kontakten.
Fließt ein Strom durch solche Widerstände entsteht über den Widerständen ein Spannungsfall und die einem Verbraucher bzw. einer Last zur Verfügung stehende Klemmenspannung sinkt. Mit der Höhe des Stromes durch diese Widerstände erhöht sich auch der Spannungsfall an diesen Widerständen. Aufgrund der benötigten Leistung und der verhältnismäßig geringen Spannung in einem Bordnetz fließen sehr hohe Ströme, sodass dieser Effekt wesentlich für die Funktion von angeschlossenen elektrischen Lasten wie beispielsweise elektrischen Aggregaten wird. Wenn, aufgrund des Spannungsabfalls über zumindest Teilen der Versorgungsleitung, eine zu geringe Spannung an den Anschlussklemmen solcher Aggregate anliegt, können gegebenenfalls nicht mehr alle Funktionen aufrechterhalten werden oder eine resultierende Leistungsfähigkeit ist eingeschränkt. Je nach Typ des Aggregates und programmierter Szenarien wird dann entweder die Leistungsfähigkeit eines solchen Aggregates, wie beispielsweise einer elektrisch betätigten Bremse, reduziert oder es erfolgt ein Übergang in eine Rückfallebene in Form von einer Deaktivierung eines solchen Aggregates mit entsprechender Warnung oder dem Übergang zu einer Rückfalllösung mithilfe eines redundante Systems.
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Offenbarung der Erfindung
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Um einen solchen Spannungseinbruch aufgrund von Widerständen in einer Versorgungsleitung zu begrenzen, werden Systeme aufgebaut die eine Strombegrenzung aufweisen, die in einem solchen Fall die Stromaufnahme des Verbrauchers als direkte Funktion der Spannung reduzieren. Hierdurch kann in einigen Fällen ein Übergang in eine Rückfallebene der Last selbst oder eines zweiten Aggregates, das mit der gleichen Zuleitung versorgt wird, verhindert werden. Dies bedingt dann aber eine reduzierte Leistungsfähigkeit eines solchen Aggregates.
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Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Begrenzung eines Laststromes in einer Versorgungsleitung, eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es für eine Nutzung eines Gesamtsystem günstiger sein kann eine Strombegrenzung vorzusehen, die so beschaffen ist, dass Zusatzfunktionen eines Gesamtsystems, die durch sekundär angeschlossene Aggregate bereitgestellt werden, aufrechterhalten werden, auch wenn Leistungseinbußen von Primäraggregaten daraus resultieren. Beispielsweise kann das permanente Aufrechterhalten eines Antiblockiersystems (ABS) beim Bremsen wichtiger sein, als eine maximale Bremskraft, da unter Normalbedingungen schon bei 40% der Bremskraft die Bremse blockiert.
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Entsprechend eines Aspektes wird ein Verfahren zur Begrenzung eines Laststromes in einer Versorgungsleitung offenbart, wobei die Versorgungsleitung eine erste Last mit elektrischem Strom versorgt.
In einem Schritt des Verfahrens werden ein erstes Zeitintervall und ein zweites Zeitintervall festgelegt, wobei das erste Zeitintervall nach einem Zuschaltzeitpunkt der ersten Last zu der Versorgungsleitung beginnt und das zweite Zeitintervall später als das erst Zeitintervall beginnt.
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In einem weiteren Schritt wird der Laststrom innerhalb des ersten und zweiten Zeitintervalls auf einen ersten maximalen Wert begrenzt.
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In einem weiteren Schritt wird der Laststrom, zumindest am Ende des zweiten Zeitintervalls, auf einen zweiten maximalen Wert begrenzt, wobei der zweite maximale Wert kleiner als der erste maximale Wert ist.
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In dieser gesamten Beschreibung der Erfindung ist die Abfolge von Verfahrensschritten so dargestellt, dass das Verfahren leicht nachvollziehbar ist. Der Fachmann wird aber erkennen, dass viele der Verfahrensschritte auch in einer anderen Reihenfolge durchlaufen werden können und zu dem gleichen oder einem entsprechenden Ergebnis führen. In diesem Sinne kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte entsprechend geändert werden.
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Ein Vorteil des Begrenzens des Laststroms auf einen ersten Wert innerhalb des ersten und zweiten Zeitintervalls nach dem Zuschalten einer ersten Last, die dann mit der Versorgungsleitung verbunden ist, besteht darin, dass ein Spannungsabfall über zumindest Teilen der elektrischen Versorgungsleitung begrenzt werden kann. Aufgrund von Widerständen in der Zuleitung der elektrischen Energie zu der ersten Last kann, sowohl innerhalb der Versorgungsleitung selbst, als auch an Kontaktstellen ein Spannungsabfall auftreten, der durch den auftretenden Strom hervorgerufen wird. Sofern dieser Strom limitiert wird, wird vermieden, dass eine Klemmspannung an der ersten Last und weiteren Lasten unter einen resultierenden Spannungswert fallen kann. Denn von einer Versorgungsspannung, beispielsweise aus einer elektrischen Stromquelle, muss der Spannungsabfall an Widerständen der elektrischen Zuleitung subtrahiert werden und steht dann für die beispielsweise erste Last in Form der Klemmenspannung nicht mehr zur Verfügung.
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Somit kann erreicht werden, dass eine minimale Klemmenspannung, die die erste Last benötigt, um zumindest eine Grundfunktionalität bereitzustellen, mittels dieser Begrenzung des Laststroms nicht unterschritten wird. Dabei kann diese erste Last auch als ein System aufgefasst werden, das mehrere Lasten aufweist. Dies kann beispielsweise für ein Bremsensystem eines Fahrzeugs, das elektrisch betrieben wird, besonders relevant sein, da typischerweise Bremsensysteme so ausgelegt sind, dass schon ein Bruchteil ihrer Leistungsfähigkeit ausreicht, um unter Normalbedingungen die vollständige Bremsleistung aufzubringen. Dies kann bedeuten, dass bei diesem Bruchteil der Leistungsfähigkeit beispielsweise die gebremsten Räder blockieren.
Dadurch, dass mit einer Begrenzung des Laststroms eine minimale Klemmspannung nicht unterschritten wird, kann auch weiteren Aggregaten, die auch von der Versorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt werden, eine minimale Klemmenspannung bereitgestellt werden, die deren Funktionalität gewährleistet.
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Durch das Begrenzen des Laststroms zumindest am Ende des zweiten Zeitintervalls auf einen zweiten Wert, der kleiner als der erste Wert ist, kann erreicht werden, dass in einem zweiten Zeitbereich nach dem Zuschalten der Last zu der Versorgungsleitung der Laststrom weiter begrenzt wird, um eine Klemmenspannung an der ersten Last bereitzustellen, die höher ist als die oben genannte minimale Klemmenspannung. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein wenn weitere Aggregate, die auch von der Versorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt werden, eine höhere als die minimale Klemmenspannung benötigen, um über einen gewissen Zeitraum hinaus ihre Funktionalität bereitstellen zu können.
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Somit kann ein gegebenenfalls benötigter maximaler Laststrom in Höhe des ersten Wertes für ein erstes Zeitintervall beispielsweise für die erste Last bereitgestellt werden, wobei in diesem ersten Zeitintervall ein weiteres Aggregat, als sekundäre Last, seine Funktionalität noch aufrechterhält und durch eine zusätzliche Begrenzung des Laststroms im zweiten Zeitintervall gewährleistet werden, dass das zusätzliche Aggregat seine Funktionalität aufrecht erhält, auch wenn dies auf Kosten der Leistungsfähigkeit der ersten Last im zweiten Zeitintervall geht. Denn durch die Strombegrenzung auf einen niedrigeren Wert kann auch die erste Last nur einen geringeren Laststrom der Versorgungsleitungen entnehmen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das zweite Zeitintervall direkt an das erste Zeitintervall anschließt.
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Zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitintervall kann auch ein Zeitintervall vorgesehen sein, in dem die Begrenzung auf den ersten Wert in die Begrenzung auf den zweiten Wert übergeht. Je nach Ausgestaltung des Systems für die Begrenzung auf den ersten bzw. den zweiten Wert kann eine entsprechende Umschaltzeit benötigt werden.
Ebenso kann ein weiteres Zeitintervall nach dem Zuschaltzeitpunkt der ersten Last und dem Beginn des ersten Zeitintervalls vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der erste Wert für den Laststrom, mittels einer Laststrom-Kennlinie, abhängig von einer Klemmenspannung der ersten Last, bestimmt wird.
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Mittels einer solchen Laststrom-Kennlinie, die eine Beziehung zwischen dem Laststrom und einer Klemmenspannung an der ersten Last definiert, kann gewährleistet werden, dass der Laststrom so weit begrenzt wird, bis eine resultierende Spannung an dem elektrischen Anschluss der ersten Last einen minimalen Wert nicht unterschreitet.
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Mit einer solchen Sicherheitsmaßnahme wird gewährleistet, dass zumindest andere Aggregate, die auch mit dem Bordnetz verbunden sind, durch beispielsweise eine Fehlfunktion einer ersten Last, die das ganze Bordnetz auf eine zu niedrige Spannung ziehen würde, ihre Funktionalität behalten, da die entsprechende minimale Spannung aufrechterhalten wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Klemmenspannung für die Laststrom-Kennlinie im ersten und/oder zweiten Zeitintervall bestimmt wird.
Wenn die Begrenzung des Laststroms auf den ersten Wert auch im zweiten Zeitintervall weitergeführt wird, muss die Klemmenspannung auch im zweiten Zeitintervall bestimmt werden und wenn die Begrenzung im zweiten Zeitintervall auf den zweiten Wert erfolgt, der kleiner als der erste Wert ist, wird durch die Begrenzung des Laststroms auf den ersten Wert im zweiten Zeitintervall eine Rückfalllösung für die Begrenzung des Laststroms erreicht, die die Sicherheit des Gesamtsystems erhöht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Klemmenspannung auch außerhalb des ersten und zweiten Zeitintervalls bestimmt wird. Damit wird erreicht, dass auch vor einer Zuschaltung der ersten Last zur Versorgungsleitung, die Spannungswerte der Klemmenspannung der ersten Last bereitgestellt wird, um eine Begrenzung des Laststroms innerhalb einer kürzeren Zeitspanne nach dem Zuschalten der ersten Last zur Versorgungsleitung erreichen zu können.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der erste Wert für den Laststrom durch eine Steuerung der Höhe des Wertes des Laststromes, abhängig von einer Klemmenspannung an der ersten Last oder einer zweiten Last, begrenzt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der zweite Wert für den Laststrom durch einen Widerstandswert zumindest von Teilen der Versorgungsleitung bestimmt wird.
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Ein solcher Widerstandswert zumindest von Teilen der Versorgungsleitung kann in einer unabhängigen Widerstandsmessung ermittelt werden. Ein solcher Widerstand kann aus dem Widerstand der Versorgungsleitung selbst resultieren, da bei Fahrzeugen beispielsweise aufgrund von Korrosion dieser Wert im Laufe der Betriebszeit eines solchen Fahrzeuges zunehmen kann. Darüber hinaus ergibt sich ein solcher Widerstand aufgrund von Übergangswiderständen, vor allen Dingen an Kontakten, wobei solche Übergangswiderstände innerhalb der Betriebszeit beispielsweise durch Korrosion zunehmen können.
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Der Widerstand einer solchen Versorgungsleitung wird hier in dem Sinne verstanden, dass alle Widerstände, die die Klemmenspannung am Ende der Versorgungsleitung, an der eine Last angeschlossen ist in einem Wert zusammengefasst ist, wenn es nicht explizit anders beschrieben wird. Dies umfasst also auch Kontaktwiderstände und Masseverbindungen.
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Wenn ein solcher Widerstandswert der Versorgungsleitung, beispielsweise aus einer vorhergehenden Messung bekannt ist, kann nach dem ohmschen Gesetz ermittelt werden wie groß der Strom maximal sein kann, um eine entsprechende minimale Klemmenspannung an der ersten Last zu gewährleisten.
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Da weitere Aggregate oder Lasten, die auch an der Versorgungsleitung angeschlossen sind, beispielsweise für einen Zeitraum, der das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall umfasst, ihre Funktionalität aufrecht erhalten können, wird dadurch, dass am Ende des zweiten Zeitintervalls der Strom entsprechend begrenzt ist, erreicht, dass eine minimale Klemmenspannung gewährleistet ist, die für ein solches Aggregat notwendig ist, um die Funktionalität kontinuierlich aufrechtzuerhalten.
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Dabei kann beispielsweise das erste Zeitintervall sehr kurz gewählt werden, oder dieser Wert kann auch für das erste Zeitintervall den Wert des Laststroms bestimmen, auf den der Strom im ersten Zeitintervall begrenzt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Widerstandswert von zumindest Teilen der Versorgungsleitung unabhängig von dem Verfahren zur Begrenzung des Laststroms bestimmt wird.
Damit wird beispielsweise erreicht, dass die Begrenzung des Laststroms im ersten Zeitintervall, d.h. also direkt nach dem Zuschalten beispielsweise der ersten Last zur Versorgungsleitung auf den ermittelten ersten Wert für den Laststrom begrenzt werden kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Laststrom im ersten und zweiten Zeitintervall auf den zweiten Wert für den Laststrom begrenzt wird, wobei dieser zweite Wert mittels des oben beschriebenen Widerstandswertes von zumindest Teilen der Versorgungsleitung bestimmt wird.
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Auf diese Weise wird erreicht, dass eine gewisse resultierende minimale Klemmenspannung sowohl im ersten Zeitintervall als auch im zweiten Zeitintervall aufrechterhalten wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Laststrom am Anfang des zweiten Zeitintervalls auf den ersten Wert begrenzt wird und innerhalb des zweiten Zeitintervalls mittels eines vordefinierten Verlaufes der Laststrom auf den zweiten Wert begrenzt wird.
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Ein solcher Verlauf kann linearer, progressiver, degressiv, monoton fallend oder schalten d.h. mit einem Sprung im Verlauf gesteuert werden.
Somit steht also auch im zweiten Zeitintervall ein höherer Laststrom zur Verfügung, der beispielsweise innerhalb dieses zweiten Zeitintervalls der ersten Last ermöglicht eine höhere Leistung abzugeben. Für ein elektrisch betriebenes Bremsensystem kann das bedeuten, dass eine Bremsleistung innerhalb des zweiten Zeitintervalls höher ist als nach dem Ende des zweiten Zeitintervalls.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Laststrom innerhalb des zweiten Zeitintervalls entsprechend einem Regelungsverfahren mit einem vorgegebenen Sollspannungsverlauf und im ersten und/oder zweiten Zeitintervall an der ersten Last gemessenen Klemmenspannungen, begrenzt wird.
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Bei dieser Ausgestaltung ist also die Kenntnis des Widerstandswerts, an dem ein Teil der Spannung, abhängig vom Laststrom, abfallen kann und somit eine reduzierte Klemmenspannung bereitstellt, nicht notwendig. Durch die Bestimmung der Spannung, wie beispielsweise der Klemmenspannung an der ersten Last, kann im Vergleich mit der Sollspannung oder einem Sollspannungsverlauf der Wert beispielsweise mit einer Regelungsschaltung ermittelt werden, auf den der zweite Wert des Laststrom zu begrenzen ist. Der vorzugebene Sollspannungsverlauf kann somit sehr eng an die möglichen Sollspannung in den unterschiedlichen Zeitfenstern angepasst werden, und somit beispielsweise für die erste Last den maximal möglichen Strom zur Verfügung stellen, der aufgrund der aktuellen Spannungsmessung einen aktuellen Zustand des Bordnetzes mit berücksichtigen kann. Ein solcher Sollspannungverlauf kann am Ende des zweiten Zeitintervalls T3 eine Sollspannung in der Höhe U2 vorgegeben, um das Weiterbetreiben einer zweiten Last wie oben beschrieben zu ermöglichen.
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Damit wird zum einen erreicht, dass die vorherige Bestimmung des Widerstandswertes der Versorgungsleitung nicht notwendig ist, und der Laststrom wirklich nur so viel in Bezug auf seine Höhe und das zur Verfügung stehende zweite Zeitintervall begrenzt wird, wie es notwendig ist um eine minimale Klemmenspannung, die Sollspannung, zu gewährleisten.
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Somit wird erreicht, dass im zweiten Zeitintervall der maximale Laststrom für die erste Last unter den gegebenen Randbedingungen einer notwendigen Klemmenspannung zur Verfügung gestellt werden kann.
Durch diese Begrenzung des Laststromes im zweiten Zeitintervall kann ein weiteres Aggregat bzw. eine zweite Last, die eine erste Klemmenspannung temporär bzw. eine zweite Klemmenspannung, die höher als die erste Klemmenspannung ist, permanent benötigt, kontinuierlich betrieben werden kann. Trotzdem steht für die erste Last auch im zweiten Zeitintervall ein Laststrom zur Verfügung, der eine höhere Leistungsfähigkeit ermöglicht.
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Darüber hinaus kann bei bekanntem Zuleitungswiderstand dies in die Bestimmung des zweiten Wertes für den Laststrom abhängig von einer Klemmenspannung berücksichtigt werden, um ein Regelungsverfahren für die Strombegrenzung des Laststromes, abhängig von der Klemmenspannung im Vergleich mit der Sollspannung, zu optimieren.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass innerhalb eines Start-Zeitintervalls, das vor dem ersten Zeitintervall oder zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitintervall liegt, keine Begrenzung des Laststroms erfolgt. Innerhalb dieses Start-Zeitintervalls kann beispielsweise eine Spannungsmessung erfolgen oder auch eine Totzeit einer elektronischen Schaltung zur Begrenzung des Laststroms liegen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass Parameter der Spannungsregelung in Bezug auf die Ausregelgeschwindigkeit mittels eines ersten gemessenen Spannungswertes und des Sollspannungswertes und dem vorgegebenen zweiten Zeitintervall bestimmt wird.
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Damit wird erreicht, dass die Bestimmung des zweiten Wertes des Laststroms abhängig von gemessenen Spannungen dem gegebenen System optimal angepasst werden kann. Dabei kann auch ein gegebenenfalls bekannter Widerstandswert der Versorgungsleitung berücksichtigt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Versorgungsleitung eine erste Last und eine zweite Last mit elektrischem Strom versorgt, und der zweite Wert des Laststroms abhängig von einer minimalen Klemmenspannung der zweiten Last bestimmt wird.
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Durch die Berücksichtigung der minimalen Klemmenspannung der zweiten Last kann die zweite Last zumindest nach dem Ende des zweiten Zeitintervalls betrieben werden.
Wenn die erste Last eine geringere minimale Spannung für eine Grundfunktionalität benötigt als die zweite Last, kann nach dem Ende des zweiten Zeitintervalls die zweite Last weiter betrieben werden. Dabei kann die zweite Last so ausgestaltet sein, dass innerhalb des ersten bzw. zweiten Zeitintervalls die Funktionalität der zweiten Last für diese begrenzte Zeit gegeben ist.
Nach einer vordefinierten Zeit und abhängig von einer bereitgestellten Spannung an einer zweiten Last kann die zweite Last eingerichtet sein die Funktionalität einzustellen und nur über einen Reset-Prozess, der eine gegebenenfalls nicht tolerierbare Zeitdauer benötigt wieder in Betrieb gesetzt werden. Diese Zeitdauer bzw. diese bereitgestellte Spannung an der ersten bzw. der zweiten Last bei der eine Einstellung der Funktionalität erfolgt, kann für die erste bzw. zweite Last unterschiedlich sein. Das erste Zeitintervall und/oder das zweite Zeitintervall kann abhängig von einem Zeitraum definiert sein, indem die zweite Last unterhalb der zweiten Klemmenspannung funktionsfähig bleibt oder einen Zeitbereich, bei dessen Verstreichen gerade noch kein Reset-Prozess ausgelöst werden muss.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung eines zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs und/oder ein Warnsignal zur Warnung eines Fahrzeuginsassen ausgesendet wird, wenn die Höhe des Laststroms den ersten und/oder zweiten Wert des Laststroms erreicht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung eines zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs und/oder ein Warnsignal zur Warnung eines Fahrzeuginsassen ausgesendet wird, wenn die Höhe des Laststroms den ersten und/oder zweiten Wert des Laststroms für eine spezifizierte Zeitdauer erreicht oder überschreitet. Dabei umfasst diese spezifizierte Zeitdauer auch das kleinste mögliche Zeitintervall in dem eine einzelne Überschreitung liegt.
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Da das Erreichen der Höhe des Laststroms entsprechend dem ersten und/oder Wert bedeutet, das gegebenenfalls zumindest teilweise die Funktionalität der ersten bzw. der zweiten Last eingeschränkt ist, kann dies bei einem zumindest teilautomatisierten Fahrzeug dazu führen, das gewisse Fahrmanöver nicht mehr durchgeführt werden oder der Fahrer das Fahrzeug wieder selber führen muss. Wenn aufgrund einer kurzen Dauer der eingeschränkten Funktionalität die volle Funktionalität danach wieder zur Verfügung steht, kann gegebenenfalls auch eine Warnung an einen Fahrzeugführer ausreichen.
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Es wird eine Vorrichtung offenbart, die eingerichtet ist, ein Verfahren wie es oben beschrieben ist durchzuführen. Mit einer solchen Vorrichtung lässt sich das Verfahren schnell und einfach in unterschiedliche größere Einheiten integrieren. Eine solche größere Einheit kann ein zumindest teilautomatisiertes Fahrzeug sein, oder auch ein Fahrassistenzsystem, dass in einem Fahrzeug eingesetzt wird.
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Das beschriebene Verfahren zur Begrenzung eines Laststroms in einer Versorgungsleitung kann in vielen Anwendungsfällen eingesetzt werden, insbesondere in allen Anwendungsfällen in den ein elektrohydraulisches Bremssystem verwendet wird. In diesem Zusammenhang ist unter einem Fahrzeug allgemein ein Auto, inklusive einem zumindest teilautomatisierten Fahrzeug oder einem Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem, sowie insbesondere Motorräder, Baumaschinen, landwirtschaftliche Fahrzeuge und weitere zu verstehen. Es beinhaltet aber auch allgemein mobile Plattformen, mobile Multisensor-Roboter wie z.B. Roboterstaubsauger oder Rasenmäher, ein mobiles Multisensor-Überwachungssystem, eine Fertigungsmaschine, ein persönlicher Assistent oder ein Zugangskontrollsystem sein. Darüber hinaus kann das Verfahren auch allgemein bei nicht mobilen Maschinen, die beispielsweise elektrohydraulische Bremssysteme aufweisen, verwendet werden.
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Es wird ein Computerprogramm offenbart, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Mit einem solchen Computerprogramm lässt sich das Verfahren leicht in unterschiedliche Systeme integrieren.
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Es wird ein maschinenlesbares Speichermedium offenbart, auf dem das oben beschriebene Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Mit einem solchen maschinenlesbaren Speichermedium kann das oben beschriebene Computerprogramm leicht transportiert werden.
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Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezug auf die 1 bis 3 dargestellt und im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Sollspannungen und Zeitintervalle des Verfahrens;
- 2 Beispiele für den begrenzten Laststromverlauf in den Zeitintervallen des Verfahrens;
- 3 einen beispielhaften Verlauf einer Laststrom-Kennlinie;
- 4 einen beispielhaften Verlauf einer Klemmenspannung in den Zeitintervallen; und
- 5 Verfahrensschritte zur Begrenzung des Laststroms.
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In der 1 sind exemplarisch Sollspannungen in unterschiedlichen Zeitintervallen nach dem Zuschalten einer Last zu einer Versorgungsleitung dargestellt. Zum Zeitpunkt T0 wird die erste Last an die Versorgungsleitung geschaltet, an das sich bis T1 ein Start-Zeitintervall anschließen kann, indem gegebenenfalls keine Strombegrenzung oder eine hier nicht dargestellte Strombegrenzung erfolgt. Dabei kann das Start-Zeitintervall auch vollständig wegfallen.
Das erste Zeitintervall beginnt zum Zeitpunkt T1 und kann beispielsweise am Zeitpunkt T2 enden. In der 1 schließt sich das zweite Zeitintervall direkt an das erste Zeitintervall an, wobei das zweite Zeitintervall zum Zeitpunkt T3 endet. Ein Zeitintervall zwischen T2' und T3 kann als Sicherheitsvorhalt für Ausgleichsvorgänge oder für ein Zeitintervall vorgesehen sein, in dem aufgrund einer Regelung des Stroms abhängig von der Klemmenspannung, die Klemmenspannung von U1 auf U2 geregelt wird.
Die erste Sollspannung U1 ist kleiner als die zweite Sollspannung U2 und erstreckt sich von T1 bis T3. Die zweite Sollspannung U2 beginnt zum Zeitpunkt T3. Diese Spannungen und Zeitintervalle können aufgrund von technischen Vorgaben oder Anforderungen an beispielsweise ein Aggregat, das entsprechend der ersten Last als zweite Last an die Versorgungsleitung angeschlossen ist und somit die gleiche Versorgungsleitung aufweist, gegeben sein.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel soll die Klemmenspannung der ersten Last für ein begrenztes Zeitintervall zwischen T1 und T3 unterhalb der zweiten Sollspannung U2, und oberhalb der ersten Sollspannung U1 gehalten werden. Dazu wird der Laststrom der Versorgungsleitung, die die erste Last mit elektrischem Strom versorgt, begrenzt.
Es wird ein erstes Zeitintervall von T1 bis T2 und ein zweites Zeitintervall von T2 bis T3 festgelegt S1, wobei das erste Zeitintervall direkt nach einem Zuschaltzeitpunkt T1 der ersten Last zu der Versorgungsleitung beginnt. Alternativ kann zwischen dem Zuschaltzeitpunkt der Last und dem Beginn des ersten Zeitintervalls bei T1 noch ein definiertes Start-Intervall zwischen T0 und T1 liegen. Dabei beginnt das zweite Zeitintervall zum Zeitpunkt T2 später als das erst Zeitintervall zum Zeitpunkt T1. In der 1 schließt sich das zweite Zeitintervall zum Zeitpunkt T2 direkt an das erste Zeitintervall an.
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Die 2 zeigt einen Verlauf des, entsprechend dem Verfahren begrenzten, Laststroms 24 innerhalb des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls von beispielsweise einem Wert des Laststroms l0, vor der Zuschaltung der Last zur Versorgungsleitung, der auf einen ersten Wert l1 begrenzt wird S2. Dabei wird der erste Wert l1 für den Laststrom, mittels einer Laststrom-Kennlinie 30 (3), abhängig von einer Klemmenspannung der ersten Last, bestimmt.
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In der 3 ist eine beispielhafte Laststrom-Kennlinie zur Ermittlung der notwendigen Strombegrenzung, abhängig von einer Klemmenspannung U der ersten Last, skizziert. Solange die Klemmenspannung U der ersten Last größer als eine zweite Sollspannung U2 ist, kann der maximale Strom l0 von der Versorgungsleitung bereitgestellt werden. Sobald eine Messung der Klemmenspannung U eine Unterschreitung der zweiten Sollspannung U2 ermittelt, wird der Laststrom, entsprechend der Kennlinie 30, beispielsweise auf einen ersten Wert l1 des Laststroms verringert, um eine Klemmenspannung U an der ersten Last in Höhe der ersten Sollspannung U1 sicherzustellen.
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Der Laststrom in der Versorgungsleitung der ersten Last wird innerhalb des zweiten Zeitintervalls so begrenzt S3, dass zumindest am Ende des zweiten Zeitintervalls T3 der Laststroms nicht höher als der zweiten Wert l2 ist, wobei der zweite Wert l2 kleiner ist als der erste Wert l1 des Laststroms.
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Entsprechend eines Ausführungsbeispiels wird die Klemmenspannung U im ersten und/oder zweiten Zeitintervall bestimmt und der zweite Wert l2 des Laststroms wird durch einen Widerstandswert, zumindest von Teilen der Versorgungsleitung, bestimmt. Dieser Widerstandswert von zumindest Teilen der Versorgungsleitung kann in einem von der Begrenzung des Laststroms unabhängigen Verfahren bestimmt werden. Dabei errechnet sich der zweite Strom l2 aus der bestimmten bzw. gemessenen Klemmenspannung mit diesem Widerstandswert nach dem ohmschen Gesetz. Ein möglicher Verlauf der Klemmenspannung, aufgrund der weiteren Begrenzung des Laststroms vom ersten Wert l1 auf den zweiten Wert l2 kann einen Klemmenspannungs-Verlauf 46 hervorrufen wie er in der 4 dargestellt ist. Dabei verläuft die Klemmenspannung so, dass Spannungs-Zeitbereiche 42, 44, die beispielsweise eine Abschaltung eines Aggregates zur Folge hätten, vermieden werden. Daraus resultiert eine Klemmenspannung U der ersten Last, für Zeiträume die nach dem zweiten Zeitintervall liegen, die größer als der Wert U2 ist und somit weitere Aggregate, die auch mit der Versorgungsleitung elektrisch verbunden sind, kontinuierlich betrieben werden können wie oben beschrieben ist.
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Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels wird der Laststrom im ersten und zweiten Zeitintervall auf den so ermittelten zweiten Wert l2 begrenzt, wie in der 2 mit dem Verlauf 22 des Laststroms der Versorgungsleitung skizziert ist.
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Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels kann der Laststrom am Anfang des zweiten Zeitintervalls T2 auf den ersten Wert l1 des Laststroms begrenzt werden und innerhalb des zweiten Zeitintervalls entsprechend eines vordefinierten Verlaufes der Begrenzung des Laststroms auf den zweiten Wert l2 am Ende des zweiten Zeitintervalls T3 geführt werden. In der 2 ist dies mit dem Verlauf 24 und 26 des Laststromes im ersten und zweiten Zeitintervall skizziert, wobei im Verlauf 26 beispielhaft im zweiten Zeitintervall ein vorwiegend linearer Verlauf gewählt ist. Der Verlauf des Laststroms im zweiten Zeitintervall kann aber auch eine andere Form aufweisen, wie beispielsweise auch durch den sprunghaften Verlauf 24 zum Zeitpunkt T2 skizziert ist.
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Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels wird der Laststrom innerhalb des zweiten Zeitintervalls auf den zweiten Wert l2 begrenzt, und der zweite Wert l2 wird nicht wie oben dargestellt durch eine Widerstandsmessung berechnet, sondern entsprechend einem Regelungsverfahren im zweiten Zeitintervall mit vorgegebener Sollspannung, wie beispielsweise der ersten Sollspannung U1, und einer im ersten und/oder zweiten Zeitintervall gemessenen Klemmenspannung U an der ersten Last, bestimmt. Dazu wird die Klemmenspannung U zumindest innerhalb des zweiten Zeitintervalls wiederholt gemessen, um entsprechend einem Regelungsverfahren den Laststrom auf einen entsprechenden Wert so zu begrenzen, dass innerhalb des zweiten Zeitintervalls die Klemmenspannung U an der ersten Last größer als die zweite Sollspannung U1 ist und am Ende des zweiten Zeitintervalls der Laststrom auf den zweiten Wert l2 so begrenzt wird, dass die Klemmenspannung U an der ersten Last größer als die zweite Sollspannung U2 ist.
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In der 5 sind die oben beschriebenen Verfahrensschritte S1 bis S3 skizziert.
