DE102020205611A1

DE102020205611A1 - Method for monitoring the energy supply of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102020205611A1
Application number: DE102020205611.0A
Authority: DE
Inventors: Joerg Poehler; Nils Draese; Eveline Ries; Viola Malena Neudoerfler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-05-04
Filing date: 2020-05-04
Publication date: 2021-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mit automatisierter Fahrfunktion, wobei zumindest ein Energiespeicher (12) vorgesehen ist, der zumindest einen Verbraucher (16) versorgt, wobei zumindest ein elektronischer Lastverteiler (18) vorgesehen ist, über den der Verbraucher (16) angesteuert und abgesichert wird, wobei der Energiespeicher (12) mit dem Lastverteiler (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Kenngröße (Ub) insbesondere des Energiespeichers (12) von einem Sensor (14) und dem Lastverteiler (18) erfasst wird, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Ruhezustand befindet und ein Ruhestrom des Energiespeichers (12,24) einen Schwellwert unterschreitet, wobei die von dem Lastverteiler (18) und dem Sensor (14) jeweils erfassten elektrischen Kenngrößen (Ub) miteinander verglichen werden und bei signifikanter Abweichung als Fehlerfall behandelt werden.The invention relates to a method for monitoring the energy supply of a motor vehicle, in particular with an automated driving function, with at least one energy store (12) being provided which supplies at least one consumer (16), with at least one electronic load distributor (18) being provided via which the Load (16) is controlled and secured, the energy store (12) being connected to the load distributor (18), characterized in that at least one electrical parameter (Ub) in particular of the energy store (12) from a sensor (14) and the load distributor (18) is detected when the motor vehicle is in a quiescent state and a quiescent current of the energy store (12, 24) falls below a threshold value, with the electrical parameters (Ub) recorded by the load distributor (18) and the sensor (14) with one another can be compared and treated as an error if there is a significant deviation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mit automatisierter Fahrfunktion, nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a method for monitoring the energy supply of a motor vehicle, in particular with an automated driving function, according to the preamble of the independent claim.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10201006305 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Zustandsgröße einer Fahrzeugbatterie bekannt. Hierbei korreliert die zu ermittelnde Zustandsgröße mit einem aktuellen Ladezustand der Fahrzeugbatterie. Es wird ein Stromimpuls mit einer definierten zeitlichen Länge erzeugt und in die Fahrzeugbatterie eingespeist, wobei ein resultierender Spannungsverlauf erfasst und zur Bestimmung eines Innenwiderstands der Fahrzeugbatterie als Zustandsgröße ausgewertet wird.From the DE 10201006305 A1 a method and a device for determining a state variable of a vehicle battery are already known. Here, the state variable to be determined correlates with a current state of charge of the vehicle battery. A current pulse with a defined length of time is generated and fed into the vehicle battery, with a resulting voltage profile being recorded and evaluated as a state variable to determine an internal resistance of the vehicle battery.

Aus der EP 1283424 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie bekannt. Hierzu erfolgt eine Aktivierung des Ladezustandsbestimmungsbetriebs, eine Einstellung eines definierten Laststroms für die Fahrzeugbatterie durch Ansteuerung mindestens einer E-Maschine des Fahrzeugs, ein Ableiten einer von der gemessenen Bordnetzspannung abhängigen Spannungscharakteristik, eine Bereitstellung einer Information über die Batterietemperatur des Fahrzeugs sowie die Ermittlung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie unter Verwendung der Spannungscharakteristik, der Batterietemperatur und eines für den definierten Laststrom eingespeicherten Kennfeldes.From the EP 1283424 B1 a method and a device for determining the state of charge of a vehicle battery are known. For this purpose, the state of charge determination mode is activated, a defined load current for the vehicle battery is set by controlling at least one electric machine of the vehicle, a voltage characteristic that is dependent on the measured vehicle electrical system voltage is derived, information about the battery temperature of the vehicle is provided and the state of charge is determined Vehicle battery using the voltage characteristics, the battery temperature and a map stored for the defined load current.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit und zugleich die Verfügbarkeit insbesondere automatisierter Fahrfunktionen sowie der benötigten Energieversorgung zu erhöhen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.The invention is based on the object of increasing the reliability and at the same time the availability, in particular of automated driving functions, as well as the required energy supply. This object is achieved by the features of the independent claim.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Dadurch, dass eine elektrische Kenngröße insbesondere des Energiespeichers von dem Sensor und von dem Lastverteiler erfasst wird, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Ruhezustand befindet und ein Ruhestrom des Energiespeichers einen Schwellwert unterschreitet, wobei die von dem Lastverteiler und dem Sensor jeweils erfassten elektrischen Kenngrößen miteinander verglichen und bei signifikanter Abweichung als Fehlerfall behandelt werden, kann die Funktionsfähigkeit des Sensors vor jedem Fahrzyklus sicher getestet werden. Dies ist insbesondere für die Aktivierung eines automatisierten Fahrbetriebs von besonderer Bedeutung. Insbesondere durch Messungen sowohl im Ruhezustand sowie auch anschließend im aktivierten Zustand des Lastverteilers lassen sich Messgrößen plausibilisieren, sodass sich die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ermittlung erhöhen. Sind die jeweils von Lastverteiler und Sensor ermittelten Messgrößen nicht plausibel, können rechtzeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Dadurch erhöht sich die Sicherheit weiter. Durch die Plausibilisierung der Messgröße durch eine weitere Komponente wie dem Lastverteiler kann eine Erhöhung bzw. ein Beitrag zur Erhöhung des ASIL-Levels erreicht bzw. unterstützt werden.In that an electrical parameter, in particular of the energy store, is detected by the sensor and the load distributor when the motor vehicle is in an idle state and a quiescent current of the energy store falls below a threshold value, the electrical parameters each detected by the load distributor and the sensor being compared with one another and are treated as a fault in the event of a significant deviation, the functionality of the sensor can be reliably tested before each driving cycle. This is particularly important for the activation of automated driving. Measurements can be checked for plausibility, in particular through measurements both in the idle state and also subsequently in the activated state of the load balancer, so that the accuracy and reliability of the determination are increased. If the measured variables determined by the load balancer and sensor are not plausible, countermeasures can be initiated in good time. This further increases security. By checking the plausibility of the measured variable using a further component such as the load balancer, an increase or a contribution to increasing the ASIL level can be achieved or supported.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Sensor erneut eine elektrische Kenngröße erfasst, wenn erkannt wurde, dass der Energiespeicher sich im Ruhezustand befindet. Damit kann erreicht werden, dass der Sensor sich nur bei geeigneten Rahmenbedingungen selbst überprüft und gegebenenfalls beispielsweise über einen SOC-Abgleich aktualisiert wird.In an expedient development, it is provided that the sensor again detects an electrical parameter when it has been recognized that the energy store is in the idle state. It can thus be achieved that the sensor only checks itself under suitable framework conditions and, if necessary, is updated via an SOC comparison, for example.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass als elektrische Kenngröße sowohl eine elektrische Spannung als auch ein elektrischer Strom jeweils sowohl vom Lastverteiler als auch von dem Sensor erfasst werden und jeweils miteinander verglichen werden. Durch die Auswertung zweier Kenngrößen lässt sich die Sicherheit der Plausibilisierung der verwendeten Komponenten weiter erhöhen.In an expedient development, it is provided that both an electrical voltage and an electrical current are recorded as electrical parameters by both the load distributor and the sensor and are each compared with one another. By evaluating two parameters, the reliability of the plausibility check of the components used can be further increased.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung aktiviert der Sensor nach erkanntem Ruhezustand den Lastverteiler, insbesondere unter Verwendung eines Kommunikationsmittels, besonders bevorzugt ein Bussystem. Zunächst erfasst der Sensor die zulässigen Randbedingungen und stellt sicher, dass lediglich bei zulässigen Randbedingungen der Lastverteiler für eine weitere Messung aktiviert wird. Dadurch wird ein unnötiges Aktivieren weiterer Komponenten unterbunden, wenn keine plausible Messung zu erwarten ist.In an expedient development, the sensor activates the load distributor after it has detected the idle state, in particular using a communication means, particularly preferably a bus system. First, the sensor records the permissible boundary conditions and ensures that the load distributor is only activated for a further measurement if the boundary conditions are permissible. This prevents unnecessary activation of further components if no plausible measurement is to be expected.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung aktiviert der Lastverteiler zumindest ein Mittel zur Einprägung eines Kurzschlussstroms. Damit lässt sich die Diagnosemöglichkeit weiter erhöhen, da unter gewissen Lastbedingungen Messungen erfolgen können. Die Zuverlässigkeit der Diagnose verbessert sich weiter.In an expedient development, the load distributor activates at least one means for impressing a short-circuit current. The diagnostic options can thus be further increased, since measurements can be made under certain load conditions. The reliability of the diagnosis continues to improve.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird der Lastverteiler nach erfolgter Messung wieder in den Ruhezustand versetzt, wobei der Sensor anschließend eine elektrische Kenngröße erfasst. Dadurch kann eine weitere Plausibilisierung der vorangehenden Messungen erfolgen.In an expedient development, the load distributor is put back into the idle state after the measurement has taken place, the sensor then recording an electrical parameter. This enables a further plausibility check of the previous measurements.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ermittelt der Sensor seinen eigenen Stromverbrauch und/oder einen Stromverbrauch des Lastverteilers. Auch diese Messgröße trägt zur Plausibilisierung der Messung bei.In an expedient development, the sensor determines its own power consumption and / or a power consumption of the load balancer. This measured variable also contributes to the plausibility check of the measurement.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ermittelt der Sensor, ob sich das Kraftfahrzeug im Ruhezustand befindet, insbesondere durch Ermittlung eines durch den Energiespeicher fließenden Ruhestroms und Vergleich des Ruhestroms mit einem Grenzwert. Nur wenn bestimmte Bedingungen erreicht sind, werden überhaupt die Messungen durchgeführt. Dies trägt weiter zu Verbesserung der Sicherheit und unnötigen Aktivierung des Lastverteiler bei.In an expedient development, the sensor determines whether the motor vehicle is in the idle state, in particular by determining a quiescent current flowing through the energy store and comparing the quiescent current with a limit value. The measurements are only carried out when certain conditions are met. This further contributes to improving the security and unnecessary activation of the load balancer.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung erfolgt eine Gegenmaßnahme wie beispielsweise eine Deaktivierung des automatisierten Fahrbetriebs und/oder ein Warnhinweis und/oder ein Eintrag in einem Fehlerspeicher, wenn die elektrische Kenngröße, insbesondere die Spannung des Energiespeichers, einen Grenzwert erreicht. Kommt es bei einem typischen Belastungsfall des Energiespeichers zu einer Unterspannung, so kann von einem gealterten Energiespeicher ausgegangen werden. Die Sperrung der Fahrfunktionen erhöht die Sicherheit ohne wesentlichen Zusatzaufwand.In an expedient development, a countermeasure such as a deactivation of the automated driving mode and / or a warning and / or an entry in a fault memory takes place when the electrical parameter, in particular the voltage of the energy store, reaches a limit value. If an undervoltage occurs in a typical case of load on the energy storage device, it can be assumed that the energy storage device is aged. Blocking the driving functions increases safety without any significant additional effort.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Further useful developments result from further dependent claims and from the description.

FigurenlisteFigure list

the 1 shows an on-board network in which the method for monitoring the energy store is implemented by way of example.
2 relates to a flow chart for determining the appropriate boundary conditions in the system as well
3 a flow chart for an additional diagnosis of the sensor with load distributor.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically on the basis of an exemplary embodiment and is described in detail below with reference to the drawing.

Die Figur zeigt eine mögliche Topologie eines Energieversorgungssystems, bestehend aus einem Basisbordnetz 10, welches einen Energiespeicher 12, insbesondere eine Batterie 12 mit zugehörigem Sensor 14, vorzugsweise ein Batteriesensor, sowie mehrere Verbraucher 16, die durch einen elektrischen Lastverteiler 18 abgesichert bzw. angesteuert werden, umfasst. An den Lastverteiler 18 ist ebenfalls der Energiespeicher 12 angeschlossen. Der Sensor 14 ist in der Lage, eine elektrische Kenngröße wie beispielsweise eine Spannung Ub am Energiespeicher 12 und/oder einen Strom Ib durch den Energiespeicher 12 und/oder eine Temperatur Tb des Energiespeichers 12 zu erfassen. Der Sensor 14 kann aus den ermittelten elektrischen Kenngrößen Ub, Ib, Tb beispielsweise den Ladezustand SOC des Energiespeichers 12 oder weitere Kenngrößen des Energiespeichers 12 ermitteln.The figure shows a possible topology of a power supply system consisting of a basic electrical system 10 , which is an energy storage 12th , especially a battery 12th with associated sensor 14th , preferably a battery sensor, as well as several consumers 16 passing through an electrical load balancer 18th are secured or controlled, includes. To the load distributor 18th is also the energy store 12th connected. The sensor 14th is able to measure an electrical parameter such as a voltage Ub on the energy store 12th and / or a current Ib through the energy store 12th and / or a temperature Tb of the energy store 12th capture. The sensor 14th can use the determined electrical parameters Ub, Ib, Tb, for example, to determine the state of charge SOC of the energy store 12th or other parameters of the energy store 12th determine.

Der Lastverteiler 18 ist in der Lage, entsprechende Kenngrößen wie Spannung Uv, Strom Iv der Verbraucher 16 zu ermitteln. Der Lastverteiler 18 ist darüber hinaus ebenfalls in der Lage, entsprechende Kenngrößen des Energiespeichers 12 wie Spannung Ub und/oder Strom Ib und/oder Temperatur Tb zu ermitteln. Hierzu enthält der Lastverteiler 18 die entsprechende Sensorik. Ebenfalls besitzt der Lastverteiler 18 entsprechende Verarbeitungsmittel, erfasste Größen zu speichern bzw. auszuwerten. Alternativ könnte die Auswertung auch in einem anderen Steuergerät erfolgen.The load balancer 18th is able to provide corresponding parameters such as voltage Uv, current Iv of the consumer 16 to investigate. The load balancer 18th is also able to determine the corresponding parameters of the energy storage 12th how to determine voltage Ub and / or current Ib and / or temperature Tb. The load balancer contains for this purpose 18th the corresponding sensors. The load distributor also has 18th corresponding processing means to store or evaluate recorded variables. Alternatively, the evaluation could also take place in another control unit.

Weiterhin ist der Lastverteiler 18 in der Lage, abhängig vom Zustand des Energiespeichers 12 Signale, auf deren Basis der Übergang in einen sicheren Zustand eingeleitet wird, zu liefern. Dann leitet beispielsweise ein übergeordnetes Steuergerät beispielsweise einen sicheren Halt des Fahrzeugs (Anfahren des nächsten Parkplatzes, sofortiger Halt am Seitenstreifen etc.) ein und verlässt den autonomen Fahrbetrieb. Ein Starter zum Start eines konventionellen Verbrennungsmotors ist nicht vorgesehen.Furthermore is the load balancer 18th able, depending on the state of the energy storage device 12th To deliver signals on the basis of which the transition to a safe state is initiated. Then, for example, a higher-level control unit initiates, for example, a safe stop of the vehicle (approaching the next parking space, immediate stop at the hard shoulder, etc.) and exits the autonomous driving mode. A starter for starting a conventional internal combustion engine is not provided.

Der Lastverteiler 18 umfasst zumindest ein Mittel 13 zur Einprägung eines Kurzschlussstroms. Im Ausführungsbeispiel beinhaltet dieses Mittel 13 zur Einprägung eines Kurzschlussstroms zumindest ein Schaltmittel 15 und ein Widerstand 17. Schaltmittel 15 und Widerstand 17 sind in Reihe und gegen Masse geschaltet. Der Lastverteiler 18 kann darüber hinaus optional zumindest ein Trennmittel 19 aufweisen, welches sicherstellt, dass in dem Testbetrieb der Energiespeicher 12 von weiteren Energiequellen wie beispielsweise der weitere Energiespeicher 24 getrennt wird.The load balancer 18th includes at least one means 13th for impressing a short-circuit current. In the exemplary embodiment, this includes means 13th at least one switching means for impressing a short-circuit current 15th and a resistance 17th . Switching means 15th and resistance 17th are connected in series and to ground. The load balancer 18th can also optionally have at least one release agent 19th have, which ensures that in the test operation of the energy storage 12th from further energy sources such as the further energy storage 24 is separated.

Die durch den Lastverteiler 18 angesteuerten Verbraucher 16 könnten beispielsweise sicherheitsrelevante Fahrzeugfunktionen wie beispielsweise Bremsen, Lenken etc. umfassen.The one through the load balancer 18th controlled consumer 16 could for example include safety-relevant vehicle functions such as braking, steering, etc.

Das Basisbordnetz 10 weist ein gegenüber einem Hochvolt-Bordnetz 20 niedrigeres Spannungsniveau U1 auf, beispielsweise kann es sich um ein 14 V-Bordnetz handeln. Zwischen dem Basisbordnetz 10 und dem Hochvolt-Bordnetz 20 ist ein Gleichspannungswandler 22 angeordnet. Das Hochvolt-Bordnetz 20 umfasst beispielhaft einen Energiespeicher 24, beispielsweise eine Hochvolt-Batterie, eventuell mit integriertem Batteriemanagementsystem, exemplarisch gezeigt eine Last 26, beispielsweise ein Komfortverbraucher wie eine mit erhöhtem Spannungsniveau versorgte Klimaanlage etc. sowie eine Elektromaschine 28. Als Hochvolt wird in diesem Zusammenhang ein Spannungsniveau U2 verstanden, welches höher ist als das Spannungsniveau U1 des Basisbordnetzes 10. So könnte es sich beispielsweise um ein 48-Volt-Bordnetz handeln. Alternativ könnte es sich gerade bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb um noch höhere Spannungsniveaus handeln. Alternativ könnte das Hochvolt-Bordnetz 20 ganz entfallen.The basic electrical system 10 shows one opposite a high-voltage on-board network 20th lower voltage level U1 on, for example, it can be a 14 V electrical system. Between the basic electrical system 10 and the high-voltage electrical system 20th is a DC / DC converter 22nd arranged. The high-voltage on-board network 20th includes, for example, an energy store 24 , for example a high-voltage battery, possibly with an integrated battery management system, a load shown as an example 26th , for example a comfort consumer such as an air conditioning system, etc. supplied with an increased voltage level, as well as an electric machine 28 . In this context, the high voltage is a voltage level U2 understood which is higher than the tension level U1 of the basic on-board network 10 . For example, it could be a 48-volt electrical system. Alternatively, electric vehicles in particular could have even higher voltage levels. Alternatively, the high-voltage electrical system could 20th completely omitted.

Mit dem Basisbordnetz 10 können zumindest einer oder weitere insbesondere sicherheitsrelevante Kanäle verbunden sein. Die sicherheitsrelevanten Kanäle könnten jeweils über eine weitere elektronische Lastverteilung mit dem Basisbordnetz 10 verbunden werden. Der weitere elektronische Lastverteiler könnte der Absicherung, Ansteuerung sowie der sicheren und zuverlässigen Abschaltung sicherheitsrelevanter Verbraucher bzw. der elektronischen Energienetzverteilung dienen. Diese Verbraucher könnten funktionsredundant durch unterschiedliche sicherheitsrelevante Kanäle versorgt werden. Außerdem kann der weitere elektronische Lastverteiler in der Lage sein, die fließenden Verbraucherströme bzw. anliegenden Spannungen zu erfassen. Diese kurz beschriebene, aber nicht gezeigte Ausführung, könnte für eine hochverfügbare Auslegung beispielsweise für das autonome Fahren zur Sicherheitserhöhung vorgesehen sein.With the basic on-board network 10 at least one or further, in particular safety-relevant channels can be connected. The safety-relevant channels could each be connected to the basic on-board network via a further electronic load distribution 10 get connected. The additional electronic load distributor could be used for safeguarding, controlling and safely and reliably disconnecting safety-relevant consumers or the electronic power network distribution. These consumers could be supplied with redundant functions through different safety-relevant channels. In addition, the further electronic load distributor can be able to detect the flowing consumer currents or applied voltages. This briefly described but not shown embodiment could be provided for a high availability configuration, for example for autonomous driving to increase safety.

Beispielhaft ist in dem Ausführungsbeispiel als möglicher Energiespeicher 12, 24 eine Batterie bzw. Akkumulator beschrieben. Alternativ können jedoch andere für diese Aufgabenstellung geeignete Energiespeicher beispielsweise auf induktiver oder kapazitiver Basis, Brennstoffzellen, Kondensatoren oder Ähnliches gleichermaßen Verwendung finden.The exemplary embodiment is an example of a possible energy store 12th , 24 a battery or accumulator described. Alternatively, however, other energy stores suitable for this task, for example on an inductive or capacitive basis, fuel cells, capacitors or the like, can be used equally.

Das Verfahren wird beispielhaft anhand der Flussdiagramme der 2 und 3 beschrieben. Die nachfolgenden Schritte gemäß 2 dienen dazu, die geeigneten Randbedingungen im System zu ermitteln, Schritt 100. Die Diagnose wird hierzu im Ruhezustand bzw. Sleep-Modus durchgeführt. Das Fahrzeug wird geparkt, Schritt 101. Die entsprechenden Komponenten des Fahrzeugs werden die jeweiligen Ruhezustände überführt. Diese Ruhezustände zeichnen sich insbesondere durch einen geringen Energieverbrauch bzw. Stand-by-Betrieb etc. aus.The method is exemplified on the basis of the flowcharts in FIG 2 and 3 described. Follow the steps below according to 2 are used to determine the appropriate boundary conditions in the system, step 100 . For this purpose, the diagnosis is carried out in the idle state or sleep mode. The vehicle is parked, step 101 . The respective idle states are transferred to the corresponding components of the vehicle. These idle states are characterized in particular by low energy consumption or stand-by operation, etc.

Anschließend wacht der Sensor 14, insbesondere der Batteriesensor, auf, um die entsprechenden Standardmessungen und/oder entsprechende Zustandsbestimmungsalgorithmen durchzuführen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Ermittlung der Ruhespannung U0, Ermittlung des Ladezustands SOC und Ähnliches, Schritt 102.The sensor then wakes up 14th , in particular the battery sensor, in order to carry out the corresponding standard measurements and / or corresponding state determination algorithms. This is, for example, the determination of the open-circuit voltage U0 , Determination of the state of charge SOC and the like, step 102 .

Zunächst wird überprüft, ob sich das Fahrzeug tatsächlich im Ruhezustand befindet. Dies erfolgt beispielsweise durch die Messung des Ruhestroms 10 durch den Sensor 14, Abfrage 104. Unterschreitet der Ruhestrom 10 einen gewissen Schwellwert, der beispielsweise im Bereich von 15 mA liegt, kann man davon ausgehen, dass sich das Fahrzeug im Ruhezustand befindet. Dadurch können beispielsweise eventuelle störende Verbraucher wie Ladegerät für Handy, Kühlbox, Solar-Ladeeinrichtung etc. erkannt werden.First of all, it is checked whether the vehicle is actually in the idle state. This is done, for example, by measuring the quiescent current 10 through the sensor 14th , Query 104 . If the quiescent current falls below 10 a certain threshold value, which is, for example, in the range of 15 mA, one can assume that the vehicle is in the idle state. In this way, for example, any disruptive loads such as mobile phone charger, cool box, solar charger, etc. can be detected.

Der Sensor 14 kann zur Durchführung des Schritts 102 im Ruhezustand bzw. nach dem Parken des Fahrzeugs vorzugsweise zyklisch geweckt werden, um die Bestimmung der interessierenden Kenngröße wie beispielsweise die Ruhespannung U0, Ruhestrom I0 oder weitere interessierende Größen durchzuführen, Schritt 103. Beispielsweise könnte der Sensor 14 zyklisch einmal pro Stunde oder Ähnliches aus dem Ruhezustand geweckt werden.The sensor 14th can carry out the step 102 are preferably cyclically awakened in the idle state or after parking the vehicle in order to determine the characteristic variable of interest, such as the idle voltage U0 , Quiescent current I0 or to carry out further quantities of interest, step 103 . For example, the sensor could 14th be woken up cyclically once an hour or the like from the idle state.

Liegt der Ruhestrom 10 beispielsweise unter dem gewünschten Schwellwert, sodass auf einen Ruhezustand geschlossen werden kann, erfolgt eine weitere Diagnose unter Verwendung des Lastverteilers 18, Schritt 105.Is the quiescent current 10 For example, below the desired threshold value, so that a state of rest can be concluded, a further diagnosis is carried out using the load balancer 18th , Step 105 .

Gemäß 3 wird näher ausgeführt, wie die Zusatzdiagnose des Sensors 14 zusammen mit dem Lastverteiler 18 erfolgt, Block 110. Ziel dieser Zusatzdiagnose ist die Erhöhung der Zuverlässigkeit (bspw. Erhöhung von ASIL B auf ASIL C) einer entsprechenden Messung durch eine redundante Vorgehensweise in einem Teilbordnetz.According to 3 is explained in more detail like the additional diagnosis of the sensor 14th together with the load distributor 18th done, block 110 . The aim of this additional diagnosis is to increase the reliability (e.g. increase from ASIL B to ASIL C) of a corresponding measurement through a redundant procedure in a sub-board network.

Wenn die Messung des Sensors 14 darauf hindeutet, dass der Energiespeicher 12 tatsächlich in Ruhe ist, führt der Sensor 14 seine eigene Diagnose (beispielsweise SOC-Abgleich oder Ähnliches) durch. Beispielsweise ermittelt der Sensor 14 seinen Eigenverbrauch, Schritt 112When the measurement of the sensor 14th suggests that the energy storage 12th is actually at rest, the sensor performs 14th his own diagnosis (e.g. SOC comparison or similar). For example, the sensor determines 14th his own consumption, step 112

Anschließend weiter weckt der Sensor 14 über ein geeignetes Kommunikationsmittel (beispielsweise über ein Bussystem wie LIN/CAN oder Ähnliches) den Lastverteiler 18, Schritt 113. Hierzu kann der Lastverteiler 18 einen entsprechenden Controller umfassen. Der Lastverteiler 18 kann in diesem Fall als Master des Kommunikationsmittels für den Sensor 14 agieren.The sensor then continues to wake up 14th the load balancer via a suitable means of communication (for example via a bus system such as LIN / CAN or the like) 18th , Step 113 . The load balancer can do this 18th include a corresponding controller. The load balancer 18th In this case, it can act as the master of the communication medium for the sensor 14th act.

Daran schließt sich ein weiterer Schritt 114 an, der eine Plausibilisierung umfasst. Das Fahrzeug befindet sich weiterhin im Ruhezustand, wobei im Moment lediglich der Sensor 14 sowie der Lastverteiler 18 aktiv sind. Dadurch gibt es keinen relevanten Masse-Shift, da sich das Bordnetz in der Ruhelage befindet. Sowohl der Sensor 14 wie auch der Lastverteiler 18 können nun entsprechende Messungen durchführen und/oder vergleichen. In einem Plausibilisierungstest gemäß Schritt 114 misst der Sensor 14 zusätzlich zu dem zuvor bestimmten eigenen Stromverbrauch nun auch den Stromverbrauch des Lastverteilers 18.This is followed by another step 114 which includes a plausibility check. The vehicle is still in the idle state, with only the sensor at the moment 14th as well as the load balancer 18th are active. As a result, there is no relevant mass shift because the vehicle electrical system is in the rest position. Both the sensor 14th as well as the load balancer 18th can now take appropriate measurements perform and / or compare. In a plausibility test according to step 114 the sensor measures 14th In addition to the previously determined own power consumption, the power consumption of the load distributor is now also included 18th .

In einem weiteren Plausibilisierungstest erfolgt die Messung der Spannung Ub des Energiespeichers 12 als mögliche Kenngröße sowohl durch den Sensor 14 als auch durch den Lastverteiler 18, Schritt 116. Entweder der Sensor 14 oder der Lastverteiler 18 vergleicht nun die beiden gemessenen Werte der Spannung Ub, insbesondere der Batteriespannung. Bei signifikanten Abweichungen wird auf einen Fehlerfall geschlossen.The voltage Ub of the energy store is measured in a further plausibility test 12th as a possible parameter both by the sensor 14th as well as through the load balancer 18th , Step 116 . Either the sensor 14th or the load balancer 18th now compares the two measured values of the voltage Ub, in particular the battery voltage. If there are significant deviations, an error is assumed.

In einem sich anschließenden Schritt 118 erfolgt das Aufschalten einer definierten Last 17. Hierfür wird das Schaltmittel 15 im Lastverteiler 18 geschlossen. Das Mittel 13 erzeugt über den Widerstand 17 einen Kurzschlussstrom, der zur Entladung des Energiespeichers 12 führt. Um die Leistungsfähigkeit des Energiespeichers 12 feststellen zu können, muss sichergestellt werden, dass die Leistung im Testbetrieb lediglich aus dem Energiespeicher 12 entnommen wird. Über das Trennmittel 19, welches im Sicherungsverteiler bzw. Lastverteiler 18 selbst integriert sein kann, kann diese Alleinstellung des Energiespeichers 12 sichergestellt werden. Eine Integration in den Sicherungsverteiler bzw. Lastverteiler 18 hat dabei den Vorteil, dass die Gesamtfunktion des Leistungsfähigkeitstests des Energiespeichers 12 im Lastverteiler 18 vollumfänglich realisiert werden kann. Hierbei könnte beispielsweise als Trennmittel 19 ein Schaltmittel (zum Beispiel mindestens ein Mosfet) vorgesehen sein, welches die Kopplung der beiden Bordnetze 10, 20 unterbindet. Alternativ könnte das Trennmittel 19 in einer entsprechenden Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 22 im Sinne eines Öffnens realisiert sein.In a subsequent step 118 a defined load is switched on 17th . The switching means 15th in the load distributor 18th closed. The middle 13th generated via the resistance 17th a short-circuit current that discharges the energy storage device 12th leads. About the efficiency of the energy storage system 12th To be able to determine, it must be ensured that the performance in the test mode only comes from the energy storage 12th is removed. About the release agent 19th , which is in the fuse distributor or load distributor 18th can itself be integrated, this unique position of the energy storage 12th be ensured. An integration into the fuse distributor or load distributor 18th has the advantage that the overall function of the performance test of the energy storage 12th in the load distributor 18th can be fully implemented. This could, for example, be used as a release agent 19th a switching means (for example at least one Mosfet) can be provided, which the coupling of the two vehicle electrical systems 10 , 20th prevents. Alternatively, the release agent could 19th in a corresponding control of the DC voltage converter 22nd be realized in the sense of opening.

Die Entladung des Energiespeichers 12 wird beispielsweise so lange durchgeführt, wie ein worst-case-Manöver zur Erreichung eines sicheren Zustands (im autonomen Fahrbetrieb) dauert. Typischerweise bewegt sich die Dauer bei einem Automatisierungslevel 3 (Highway Pilot Fahrzeug) in einem Bereich von 30 s bis 2 min, bei höheren Automatisierungsstufen entsprechend länger. Bevorzugt wird das eingeprägte Stromprofil entsprechend der Belastung in dem Manöver zur Erreichung eines sicheren Zustands gewählt. Alternativ wird ein Stromprofil, welches im Stromwert das worst-case-Manöver übersteigt, eingeprägt und die Antwort des Energiespeichers 12, 24 bewertet. Vorzugsweise wird hierzu beispielsweise die maximale Stromhöhe entsprechend dem Worst-case-Manöver gewählt. Dies wäre insbesondere für die Bewertung der Leistungsfähigkeit des Energiespeichers 12, 24 von Vorteil. Alternativ könnte jedoch eine Stromhöhe, die typisch ist für den normalen Fahrbetrieb, für die Prüfung der Sensoren 14 verwendet werden.The discharge of the energy storage 12th is carried out, for example, as long as a worst-case maneuver to achieve a safe state (in autonomous driving mode) lasts. Typically the duration moves at one automation level 3 (Highway Pilot vehicle) in a range of 30 s to 2 min, longer with higher automation levels. The impressed current profile is preferably selected in accordance with the load in the maneuver in order to achieve a safe state. Alternatively, a current profile whose current value exceeds the worst-case maneuver is impressed and the response from the energy store 12th , 24 rated. For this purpose, for example, the maximum current level is preferably selected in accordance with the worst-case maneuver. This would be particularly useful for evaluating the performance of the energy store 12th , 24 advantageous. Alternatively, however, a current level that is typical for normal driving operation could be used for testing the sensors 14th be used.

Kommt es während des Testbetriebs zu einer Unterspannung (elektrische Kenngröße Ub erreicht einen definierten Grenzwert) der Spannung Ub des Energiespeichers 12, kann von einem gealterten Energiespeicher 12 ausgegangen werden. In diesem Fall (Energiespeicher 12 verhält sich nicht ordnungsgemäß) kann zumindest eine Gegenmaßnahme durchgeführt werden. Hierbei könnte beispielsweise die Fahrfunktionen gesperrt oder nicht freigegeben werden. Alternativ oder zusätzlich ergeht ein Warnhinweis und/oder beispielsweise eine zusätzliche Maßnahme, die die Inspektion des Energiespeichers 12 oder den Tausch des Energiespeichers 12 einleitet. Beispielsweise kann die Fahrzeugfunktionalität wie beispielsweise die maximale Fahrgeschwindigkeit eingeschränkt werden.If an undervoltage occurs during the test operation (electrical parameter Ub reaches a defined limit value) of the voltage Ub of the energy store 12th , can be from an aged energy store 12th can be assumed. In this case (energy storage 12th does not behave properly) at least one countermeasure can be taken. Here, for example, the driving functions could be blocked or not released. Alternatively or additionally, there is a warning and / or, for example, an additional measure that involves the inspection of the energy store 12th or the exchange of the energy storage 12th initiates. For example, the functionality of the vehicle, such as the maximum driving speed, can be restricted.

Der Testbetrieb kann beispielsweise direkt in dem elektronischen Lastverteiler 18 integriert werden. In dem elektronischen Lastverteiler 18 sind üblicherweise Mittel zur Erfassung entsprechender elektrischer Größen wie Strom und/oder Spannung der angeschlossenen Verbraucher 16 bzw. des angeschlossenen Energiespeichers 12 ohnehin vorgesehen. Damit kann der elektronische Lastverteiler 18 die beschriebene Spannungsüberwachungsfunktion übernehmen. Die Gesamtfunktion wie beschrieben kann innerhalb dieser Komponente abgedeckt werden. Weiterhin könnte in dem elektronischen Lastverteiler 18 zumindest ein Trennmittel 19 vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der Energiespeicher 12 als einzige Energiebereitstellungseinheit zur Verfügung steht und der Test damit valide ist. Während des Testbetriebs trennt der Lastverteiler 18 die Verbraucher 16 vom Bordnetz 10.The test operation can, for example, be carried out directly in the electronic load balancer 18th to get integrated. In the electronic load balancer 18th are usually means for recording corresponding electrical quantities such as current and / or voltage of the connected consumers 16 or the connected energy storage 12th planned anyway. This enables the electronic load balancer 18th take over the described voltage monitoring function. The overall function as described can be covered within this component. Furthermore could in the electronic load balancer 18th at least one release agent 19th be provided to ensure that the energy storage 12th is the only energy supply unit available and the test is therefore valid. The load distributor disconnects during test operation 18th the consumers 16 from the electrical system 10 .

Das Mittel 13 zur Einprägung eines Kurzschlussstroms könnte anstelle eines festen Widerstands 17 zur Erreichung eines definierten Kurzschlussstromprofils auch andere Mittel vorsehen. So wäre der Widerstand 17 beispielsweise als Shunt, Keramikwiderstand, Leiterplattenmäander, PTC, Konstantanwickel oder Ähnliches auszuführen. Alternativ könnte ein Schwingkreis vorgesehen sein, der zumindest einen Kondensator umfasst. Alternativ könnte eine Anordnung von mindestens einem weiteren Schalter und mindestens einem weiteren Widerstand vorgesehen werden, sodass durch Öffnen und Schließen des Schalters das Stromprofil variiert werden kann. Es könnten auch unipolare oder bipolare Halbleiterschalter (beispielsweise MOSFET) und/oder mindestens eine Induktivität vorgesehen sein. Die oben genannten Varianten könnten auch kombiniert werden.The middle 13th to impress a short-circuit current instead of a fixed resistor 17th also provide other means to achieve a defined short-circuit current profile. That would be the resistance 17th for example as a shunt, ceramic resistor, circuit board meander, PTC, constantan winding or similar. Alternatively, an oscillating circuit could be provided which comprises at least one capacitor. Alternatively, an arrangement of at least one further switch and at least one further resistor could be provided so that the current profile can be varied by opening and closing the switch. Unipolar or bipolar semiconductor switches (for example MOSFET) and / or at least one inductance could also be provided. The above variants could also be combined.

Nachdem die Last 17 aufgeschaltet wurde, schließt sich ein weiterer Plausibilisierungstest an, Schritt 120. So erfassen der Sensor 14 und der Lastverteiler 18 den durch die Aktivierung der Last 17 hervorgerufenen Strom. Anschließend werden die beiden erfassten Ströme verglichen, entweder im Sensor 14 und/oder im Lastverteiler 18 und/oder in einem weiteren Steuergerät. Bei signifikanten Abweichungen der Kenngrößen wird auf einen Fehlerfall geschlossen. Wie beschrieben können Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.After the load 17th has been activated, a further plausibility test follows, step 120 . This is how the sensor captures 14th and the load balancer 18th by activating the load 17th evoked current. The two recorded currents are then compared, either in the sensor 14th and / or in the load balancer 18th and / or in a further control unit. In the event of significant deviations in the parameters, it is concluded that there is an error. As described, countermeasures can be initiated.

Anschließend wird der Ruhezustand des Lastverteiler 18 wieder aktiviert, Schritt 122.The load balancer will then go to sleep 18th activated again, step 122 .

Im sich daran anschließenden Schritt 124 erfolgt die erneute Überprüfung des Eigenverbrauchs des Sensors 14 zur Validierung der Gültigkeit der Randbedingungen. Damit soll sichergestellt sein, dass während der gesamten Diagnose die entsprechenden Randbedingungen eingehalten wurden.In the next step 124 the self-consumption of the sensor is checked again 14th to validate the validity of the boundary conditions. This is to ensure that the relevant boundary conditions were observed during the entire diagnosis.

Damit ist das Verfahren abgeschlossen, Schritt 126. Wurden aufgrund signifikanter Abweichungen der Messwerte (insb. Strom und/oder Spannung) gegenüber der Messwerte bzw. gegenüber Messwerte bezogen auf die andere Komponente (Sensor 14 oder Lastverteiler 18) Fehlerfälle ermittelt, so werden entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet. Dies geht beispielsweise einher mit einer Aktivierung der Diagnose, Warnmeldungen insbesondere an den Fahrer oder die Werkstatt etc..That completes the procedure, step 126 . Were there significant deviations in the measured values (in particular current and / or voltage) compared to the measured values or compared to measured values related to the other component (sensor 14th or load balancer 18th ) If errors are detected, appropriate countermeasures are initiated. This goes hand in hand with an activation of the diagnosis, warning messages in particular to the driver or the workshop, etc.

Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Diagnose des Sensors 14 und/oder des Energiespeichers 12 in einem Kraftfahrzeug, bei dem der Energiespeicher 12 Funktionen für den automatisierten Fahrbetrieb versorgt und der Sensor 14 dessen Funktionsfähigkeit überwacht. Die Verwendung ist jedoch darauf nicht eingeschränkt.The method is particularly suitable for diagnosing the sensor 14th and / or the energy store 12th in a motor vehicle in which the energy store 12th Functions for automated driving are supplied and the sensor 14th monitors its functionality. However, its use is not limited to this.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 10201006305 A1 [0002]
EP 1283424 B1 [0003]

Claims

Method for monitoring the energy supply of a motor vehicle, in particular with an automated driving function, with at least one energy store (12) being provided which supplies at least one consumer (16), with at least one electronic load distributor (18) being provided via which the consumer (16) is controlled and secured, the energy store (12) being connected to the load distributor (18), characterized in that at least one electrical parameter (Ub), in particular of the energy store (12), is detected by a sensor (14) and the load distributor (18) is when the motor vehicle is in a quiescent state and a quiescent current of the energy store (12, 24) falls below a threshold value, the electrical parameters (Ub) recorded by the load distributor (18) and the sensor (14) being compared with one another and at significant deviation can be treated as an error.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the sensor (14) again detects an electrical parameter (Ub) when it has been recognized that the energy store (12) is in the idle state.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that both an electrical voltage and an electrical current are recorded as the electrical parameter (Ub) both by the load distributor (18) and by the sensor (14) and are each compared with one another.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (14) activates the load distributor (18) after the idle state has been recognized, in particular using a communication means, particularly preferably a bus system.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the load distributor (18) and / or the sensor (14) activates at least one means (13) for impressing a short-circuit current.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (14) and / or the load distributor (18) detects an electrical parameter (Ub) and / or the respectively detected parameters after activation of the means (13) for impressing a short-circuit current compares with each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the load distributor (18) is returned to the idle state after the measurement has taken place and / or the sensor (14) then detects an electrical parameter (Ub).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (14) determines its own power consumption and / or a power consumption of the load distributor (18).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (14) determines whether the motor vehicle is in the idle state, in particular by determining a quiescent current flowing through the energy store (12) and comparing the quiescent current with a limit value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (14) cyclically carries out a measurement when the motor vehicle and / or the energy store (12) and / or the load distributor (18) are inactive.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the load distributor (18) takes over the detection and / or evaluation of the electrical parameter (Ub).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a countermeasure such as a deactivation of the automated driving mode and / or a warning and / or an entry in a fault memory takes place when the electrical parameter (Ub) reaches a limit value.