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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Isolationswiderstands eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
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Als Isolationswiderstand eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs wird der ohmsche Widerstand je zwischen den Polen der Energiequelle und dem Potentialausgleichsleiter bezeichnet. Wenn der Isolationswiderstand des elektrisch betriebenen Fahrzeugs einen Schwellwert unterschreitet, bekommt der Fahrer des elektrisch betriebenen Fahrzeugs eine sogenannte „Gelbwarnung“. Das ist insbesondere ein Warnfenster in der Farbe Gelb im Kombiinstrument des elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Mit diesem wird auf einen zu niedrigen Isolationswiderstand hingewiesen und der Fahrer wird aufgefordert, eine Werkstatt aufzusuchen. Unterschreitet der Isolationswiderstand einen zweiten Schwellwert, erscheint ein „Rotfehler“, welcher als Warnfenster in der Farbe Rot im Kombiinstrument aufleuchtet. Dabei wird der Fahrer aufgefordert, das elektrisch betriebene Fahrzeug schnellstmöglich außer Betrieb zu nehmen. Wird das elektrisch betriebene Fahrzeug bei einem Rotfehler abgestellt und die Zündung ausgeschaltet, so lässt sich das Fahrzeug durch den Fahrer nicht wieder starten.
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Je nach Ursache des Isolationsfehlers verschlechtert sich der Wert des Isolationswiderstandes bei Erscheinen des Gelbfehlers weiter, bis schließlich der Rotfehler auftaucht, der den Fahrer auffordert, das Fahrzeug außer Betrieb zu nehmen. Das kann beispielsweise bereits nach zehn oder aber auch erst nach 10.000 Kilometer der Fall sein. Der Fahrer verhält sich unterschiedlich, wenn er weiß, ob er in zehn Kilometer das Fahrzeug stilllegen muss oder zunächst noch den Auftrag abschließen kann, um im Anschluss das Fahrzeug außer Betrieb nehmen zu können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Isolationswiderstand eines Fahrzeuges aktiv zu überwachen und eine Vorhersage über das Auftreten des Rotfehlers durchzuführen, sodass der Fahrer des Fahrzeugs eine bessere und fundiertere Entscheidung treffen kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Isolationswiderstands eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei ein zeitlicher Verlauf des Isolationswiderstands kontinuierlich überwacht und ausgewertet wird. Wenn der Isolationswiderstand einen ersten Schwellwert unterschreitet, dann wird ein Gradient des zeitlichen Verlaufs des Isolationswiderstands ermittelt. In Abhängigkeit des ermittelten Gradienten wird ein Zeitpunkt, an welchem der Isolationswiderstand einen zweiten Schwellwert unterschreitet, vorhergesagt. In Abhängigkeit des vorhergesagten Zeitpunktes wird eine Isolationsfehler-Information erzeugt.
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Durch das vorgeschlagene Verfahren kann der Zeitpunkt vorhergesagt werden, bei welchem der Isolationswiderstand des elektrisch betriebenen Fahrzeugs den Rotfehler erreicht. Dadurch kann der Fahrer beziehungsweise Nutzer des Fahrzeugs frühzeitig auf die bevorstehende Situation beziehungsweise den bevorstehenden Rotfehler des Isolationswiderstandes hingewiesen werden, sodass der Nutzer frühzeitig entsprechende Entscheidungen und/oder Gegenmaßnahmen treffen kann. Dadurch ist dem Nutzer eine umfänglichere und vielfältigere Nutzung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs im Falle eines Isolationsfehlers gegeben. Je nach Art der Gegebenheiten und/oder der Situation des entstehenden Isolationsfehlers kann der Nutzer situationsabhängig darauf reagieren und entsprechende Maßnahmen einleiten und/oder durchführen.
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Bei dem Isolationswiderstand handelt es sich insbesondere um einen ohmschen Widerstandsanteil zwischen elektrischen Leitern untereinander beziehungsweise gegenüber dem Erdpotential. Bei dem elektrisch betriebenen Fahrzeug kann es sich um ein Elektrofahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug handeln. Ebenso ist es denkbar, dass es sich bei dem Isolationswiderstand um einen Isolationswiderstand eines Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs handelt.
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Mit dem ermittelten Gradienten wird insbesondere der Verlauf des Isolationswiderstandes dargestellt. Durch die Ermittlung beziehungsweise Berechnung des Gradienten des zeitlichen Verlaufs des Isolationswiderstandes kann vorhergesagt werden, wann der Isolationswiderstand insbesondere in dem gefährlicheren Bereich, insbesondere in den Rotfehler, gelangt. Bei dem ersten Schwellwert handelt es sich insbesondere um die „Gelbwarnung“ und bei dem zweiten Schwellwert handelt es sich insbesondere um „Rotfeh ler“.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Figur einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Isolationswiderstands.
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Die Fig. zeigt beispielsweise den zeitlichen Verlauf 1 eines Isolationswiderstands Riso eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Dabei ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Diagramm gezeigt, wo der Isolationswiderstand Riso in Bezug zu der Zeit t aufgezeichnet ist.
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Um den zeitlichen Verlauf 1 des Isolationswiderstands Riso aufzeichnen zu können, ist es erforderlich, dass der zeitliche Verlauf 1 des Isolationswiderstands Riso kontinuierlich überwacht und ausgewertet wird. Dabei werden über die Zeit t kontinuierlich die einzelnen Isolationswiderstandswerte des Isolationswiderstands Riso zeitabhängig aufgezeichnet und erfasst.
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Sollte der Isolationswiderstand Riso einen vorgegebenen ersten Schwellwert 2 unterschreiten, so liegt am Isolationswiderstand Riso beziehungsweise am elektrisch betriebenen Fahrzeug ein Isolationsfehler vor. Bei dem ersten Schwellwert 2 handelt es sich insbesondere um eine sogenannte „Gelbwarnung“, mit welcher beispielsweise der Fahrer des elektrisch betriebenen Fahrzeugs auf den nun eingetretenen Isolationsfehler hingewiesen wird. Wenn der Isolationswiderstand Riso den ersten Schwellwert 2 unterschritten hat, so wird ein Gradient des zeitlichen Verlaufs 1 des Isolationswiderstands Riso ermittelt. Bei dem Gradienten 3 handelt es sich insbesondere um einen mathematischen Operator, welcher den Verlauf beziehungsweise zeitlichen Verlauf einer physikalischen Größe beschreibt. Insbesondere können zu unterschiedlichen Zeiten des zeitlichen Verlaufs 1 mehrere Gradienten 3 ermittelt werden. Mithilfe des Gradienten 3 kann darauf geschlossen werden, wann der Isolationswiderstand Riso einen gefährlichen Bereich erreicht.
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Beispielsweise kann mit einer Auswerteeinheit und/oder einem anderen Fahrzeugsystem der Gradient 3 ausgewertet werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit des ermittelten Gradienten 3 ein Zeitpunkt t1, an welchem der Isolationswiderstand Riso einen zweiten Schwellwert 4 unterschreitet, vorhergesagt werden. Bei dem zweiten Schwellwert 4 handelt es sich insbesondere um den sogenannten „Rotfehler“. Insbesondere kann dann, wenn der Gradient 3 ermittelt wurde, der Zeitpunkt der Ermittlung festgehalten werden. Dies kann beispielsweise zum Zeitpunkt t2 erfolgen. Somit kann abhängig von dem Zeitpunkt des ermittelten Gradienten 3 die Zeitdifferenz Δt zu dem Zeitpunkt t1 bestimmt werden. Mit dieser Zeitdifferenz Δt kann dem Fahrzeug oder dem Nutzer ausreichend Zeit zur Verfügung gestellt werden, um entsprechende Maßnahmen und/oder Entscheidungen durchführen zu können. Beispielsweise kann in Abhängigkeit des vorhergesagten Zeitpunktes t1 eine Isolationsfehler-Information erzeugt und insbesondere an das elektrisch betriebene Fahrzeug oder den Nutzer übermittelt werden. Mithilfe der Isolationsfehler-Information kann dem Nutzer und/oder einem Fahrzeugsystem des elektrisch betriebenen Fahrzeugs frühzeitig über einen aktuellen Isolationsfehler informiert werden. Dadurch weiß beispielsweise der Nutzer frühzeitig, dass ein bevorstehender Rotfehler des Isolationswiderstands Riso bevorsteht und gegebenenfalls das elektrisch betriebene Fahrzeug sofort abgestellt werden sollte.
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Insbesondere ist es ebenso denkbar, dass der zeitliche Verlauf 1 des Isolationswiderstands Riso zu unterschiedlichen Zeiten ausgewertet wird. Dadurch kann zu jeder Zeit eine neue Prognose und/oder Vorhersage getroffen werden, wann der Isolationswiderstand Riso den kritischen Bereich unterhalb des zweiten Schwellwerts 4 erreicht. Beispielsweise kann ein zusätzlicher Gradient 5 bestimmt werden. Dieser Gradient 5 wird zu einem Zeitpunkt t3 bestimmt und mithilfe des ermittelten Gradienten 5 kann der Zeitpunkt t4 ermittelt werden, an welchem in Abhängigkeit von diesem Gradienten 5 der Isolationswiderstand Riso den zweiten Schwellwert 4 unterschreitet. Dadurch ist eine dynamische Anpassung und insbesondere eine dynamische Vorhersage des Isolationswiderstands Riso möglich. Dadurch kann insbesondere eine aktive Isolationswiderstandsanalyse bereitgestellt werden. Insbesondere ist bei dem Gradienten 5 zu sehen, dass die Zeitdifferenz Δt in diesem Fall viel größer ist, wodurch insbesondere der Nutzer ausreichend Zeit zur Verfügung hat, um entsprechende Maßnahmen einleiten und durchführen zu können.
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Mithilfe der erzeugten Isolationsfehler-Information kann insbesondere dem Nutzer des elektrisch betriebenen Fahrzeugs beispielsweise über ein Infotainmentsystem des elektrisch betriebenen Fahrzeugs eine entsprechende Warnung und/oder Hinweis akustisch und/oder visuell und/oder haptisch ausgegeben werden.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass der erste Schwellwert 2 in Abhängigkeit einer fahrzeugspezifischen Information und/oder einer Umgebungsinformation und/oder einer Navigationsinformation dynamisch angepasst wird. Insbesondere können zusätzlich weitere Daten, wie beispielsweise Informationen über verbleibende Fahrzeiten und/oder Routeninformationen des Navigationssystems des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Dabei können diese Informationen herangezogen werden, um den ersten Schwellwert entsprechend variieren zu können. Beispielsweise kann bei einer hohen Motortemperatur und/oder eines bereits starken Verschleißzustandes des elektrisch betriebenen Fahrzeugs die erste Schwelle 2 entsprechend höher angesetzt werden. Dadurch ist eine Sicherheitsanforderung besser gegeben. Ebenso ist es denkbar, dass bei einer noch langen Wegstrecke und/oder bei einer schlechten Werkstattanbindung in der Umgebung des elektrisch betriebenen Fahrzeugs die erste Schwelle 2 etwas niedriger angesetzt wird, sodass der Nutzer nicht gezwungen ist, das Auto einfach abzustellen, ohne entsprechende Hilfsmaßnahmen wie Werkstätten aufsuchen zu können.
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Durch die variable und insbesondere dynamische Anpassung des ersten Schwellwerts 2 kann eine vorbeugende Instandhaltung mit insbesondere einem Werkstattaufenthalt frühzeitig und besser geplant werden.
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Beispielsweise können mithilfe der erzeugten Isolationsfehler-Information dem Nutzer des Fahrzeugs entsprechende Handlungsempfehlungen ausgegeben werden. Beispielsweise kann es sich um einen Nutzer eines Lastkraftwagens handeln, sodass anhand der Lenkzeiten dem Nutzer des Lastkraftwagens entsprechende Handlungsempfehlungen vor dem Abstellen des Lastkraftwagens bereitgestellt werden können.
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Beispielsweise kann ebenso mithilfe der Isolationsfehler-Information dem Nutzer mitgeteilt werden, dass es sich um einen kritischen Abfall des Isolationswiderstands Riso innerhalb einer Batterie des elektrisch betriebenen Fahrzeugs handelt. Somit ist es in diesem Zustand nicht zu empfehlen, das elektrisch betriebene Fahrzeug nur im Freien zu laden und/oder im Freien abzustellen. Dadurch ergeben sich verbesserte Sicherheitsanforderungen.
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Beispielsweise kann ein zusätzlicher dritter Schwellwert 6 eingefügt werden. Der dritte Schwellwert 6 ist insbesondere zwischen dem ersten Schwellwert 2 und dem zweiten Schwellwert 4 angeordnet. Sollte der Isolationswiderstand diesen dritten Schwellwert 6 unterschreiten, so kann eine Zusatz-Information erzeugt werden, mit welcher die bevorstehende Vorhersage des Zeitpunktes t1 angekündigt werden kann. Somit kann noch früher und effektiver der Nutzer über die bevorstehende Situation und insbesondere den abfallenden Isolationswiderstand Riso informiert und gewarnt beziehungsweise hingewiesen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- zeitlicher Verlauf des Isolationswiderstands
- 2
- erster Schwellwert
- 3
- Gradient
- 4
- zweiter Schwellwert
- 5
- weiterer Gradient
- 6
- dritter Schwellwert
- t1 bis t4
- Zeitpunkte
- t
- Zeit
- Δt
- Zeitdifferenz
- RIso
- Isolationswiderstand
