DE102020213771A1 - Method for monitoring an energy source in an on-board network - Google Patents
Method for monitoring an energy source in an on-board network Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020213771A1 DE102020213771A1 DE102020213771.4A DE102020213771A DE102020213771A1 DE 102020213771 A1 DE102020213771 A1 DE 102020213771A1 DE 102020213771 A DE102020213771 A DE 102020213771A DE 102020213771 A1 DE102020213771 A1 DE 102020213771A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- battery
- energy source
- unit
- monitoring
- variable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
- H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
- H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Verfahren zum Überwachen einer Energiequelle in einem Bordnetz (10), wobei die energiequelle zum Versorgen mindestens eines Verbrauchers (14, 16, 20, 22, 24, 32, 34, 36) in dem Bordnetz (10) dient, wobei mit einer ersten Einheit eine Funktionsgröße der Energiequelle bestimmt und ausgewertet wird und mit einer zweiten Einheit die Funktionsgröße der Energiequelle ebenfalls bestimmt und ausgewertet wird, wobei die Bestimmung und Auswertung der beiden Einheiten unabhängig voneinander erfolgt.Method for monitoring an energy source in a vehicle electrical system (10), the energy source serving to supply at least one consumer (14, 16, 20, 22, 24, 32, 34, 36) in the vehicle electrical system (10), with a first unit a functional variable of the energy source is determined and evaluated and the functional variable of the energy source is also determined and evaluated with a second unit, the determination and evaluation of the two units being carried out independently of one another.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Energiequelle in einem Bordnetz sowie ein solches Bordnetz zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring an energy source in an on-board network and such an on-board network for carrying out the method.
Stand der TechnikState of the art
Unter einem Bordnetz, das auch als Energieversorgungsnetz bezeichnet werden kann, ist im automotiven Einsatz die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten in einem Kraftfahrzeug zu verstehen. Somit sind davon sowohl elektrische Verbraucher als auch Versorgungsquellen, wie bspw. Batterien, umfasst. Im Kraftfahrzeug ist darauf zu achten, dass elektrische Energie so verfügbar ist, dass das Kraftfahrzeug jederzeit gestartet werden kann und während des Betriebs eine ausreichende Stromversorgung gegeben ist. Aber auch im abgestellten Zustand sollen elektrische Verbraucher noch für einen angemessenen Zeitraum betreibbar sein, ohne dass ein nachfolgender Start beeinträchtigt wird.A vehicle electrical system, which can also be referred to as an energy supply network, is to be understood in automotive use as the entirety of all electrical components in a motor vehicle. This includes both electrical consumers and supply sources, such as batteries. In the motor vehicle, it must be ensured that electrical energy is available in such a way that the motor vehicle can be started at any time and that there is an adequate power supply during operation. But even when switched off, electrical consumers should still be able to be operated for a reasonable period of time without a subsequent start being impaired.
Das Fahrzeugbordnetz hat somit die Aufgabe, die elektrischen Verbraucher mit Energie zu versorgen. Dabei ist zu beachten, dass aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung von Aggregaten sowie der Einführung von neuen Fahrzeugfunktionen höhere Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit der elektrischen Energieversorgung im Kraftfahrzeug gestellt werden.The vehicle electrical system therefore has the task of supplying the electrical consumers with energy. It should be noted that due to the increasing electrification of units and the introduction of new vehicle functions, higher demands are placed on the safety and reliability of the electrical energy supply in vehicles.
In diesem Zusammenhang stellt insbesondere die Bleibatterie auf der 12V-Seite eine Schlüsselkomponente dar, deren Leistungsfähigkeit zu überwachen ist, weil diese in fast allen existierenden Bordnetzarchitekturen primär für die Versorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher zuständig ist.In this context, the lead-acid battery on the 12V side in particular is a key component whose performance must be monitored because it is primarily responsible for supplying safety-relevant consumers in almost all existing vehicle electrical system architectures.
Aus der Druckschrift
Durch eine zunehmende Elektrifizierung und Automatisierung von Fahrzeugfunktionen steigt die Relevanz einer zugehörigen sicheren Energieversorgung. Das Sicherheitsniveau, das in der Entwicklung sichergestellt werden muss, wird durch einen Automotive Safety Integrity Level (ASIL) beschrieben und in der konkreten Anwendung von der Fahrzeugfunktion für die elektrische Energieversorgung definiert.Due to the increasing electrification and automation of vehicle functions, the relevance of an associated secure energy supply is increasing. The level of safety that must be ensured during development is described by an Automotive Safety Integrity Level (ASIL) and defined in the specific application by the vehicle function for the electrical energy supply.
In diesem Zusammenhang besteht in bestimmten Fahrzeugen bereits ohne zusätzliche automatisierte Fahrfunktion eine Anforderung bezüglich einer sicheren Energieversorgung nach ASIL C, die durch das 12V-Energiebordnetz dargestellt werden muss. Hierzu muss durch das 12V-Energiebordnetz auch eine Energieversorgung durch die Energiequelle, d. h. Energiequelle bei konventionellen Fahrzeugen: Generator/Energiequelle bei elektrifizierten Fahrzeugen: DC/DC-Wandler, und die 12V-Batterie sicherstellen.In this context, certain vehicles already have a requirement for a secure energy supply in accordance with ASIL C, even without an additional automated driving function, which must be represented by the 12V electrical system. For this purpose, the 12V power supply system must also supply energy from the energy source, i. H. Power source for conventional vehicles: alternator/power source for electrified vehicles: DC/DC converter, and ensure the 12V battery.
Die Sicherheitsanforderungen können dabei auf die unterschiedlichen Komponenten allokiert und im Sicherheits- bzw- Safety-Kontext dekomponiert werden. Aufgrund von komplexen Wechselwirkungen der Energieversorgung aus der Energiequelle (Generator/DCDC) mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs wird dabei häufig die größere Sicherheitslast mit ASIL C(C) auf die 12V-Batterie allokiert.The security requirements can be allocated to the different components and decomposed in the security or safety context. Due to complex interactions between the energy supply from the energy source (generator/DCDC) and the vehicle's drive train, the greater safety load with ASIL C(C) is often allocated to the 12V battery.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Bordnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Against this background, a method according to claim 1 and a vehicle electrical system with the features of claim 8 are presented. Embodiments result from the dependent claims and from the description.
Das vorgestellte Verfahren dient zum Überwachen einer Energiequelle in einem Bordnetz, wobei die Batterie zum Versorgen mindestens eines Verbrauchers in dem Bordnetz dient. Dabei wird mit einer ersten Einheit eine Funktionsgröße der Energiequelle bestimmt und ausgewertet. Mit einer zweiten Einheit wird diese Funktionsgröße der Energiequelle ebenfalls bestimmt und ausgewertet, wobei die Bestimmung und Auswertung der beiden Einheiten unabhängig voneinander erfolgt.The method presented serves to monitor an energy source in an on-board electrical system, with the battery serving to supply at least one consumer in the on-board electrical system. A functional variable of the energy source is determined and evaluated with a first unit. This functional variable of the energy source is also determined and evaluated with a second unit, with the determination and evaluation of the two units being carried out independently of one another.
Dies bedeutet, dass die beiden Einheiten unabhängig voneinander Größen erfassen bzw. messen, die ein Bestimmen der Funktionsgröße bzw. eines Werts der Funktionsgröße ermöglichen. Es werden somit unabhängig voneinander zwei Werte für die Funktionsgröße bzw. zwei Verläufe der Funktionsgröße bestimmt, die auch unabhängig voneinander ausgewertet werden können. Auf diese Weise ist es möglich, mit hoher Sicherheit eine Aussage zum Zustand und auch zum zukünftigen Zustand der Energiequelle zu treffen.This means that the two units record or measure quantities independently of one another, which enable the function quantity or a value of the function quantity to be determined. Two values for the function variable or two curves of the function variable are thus determined independently of one another and can also be evaluated independently of one another. In this way it is possible to make a statement about the state and also the future state of the energy source with a high degree of certainty.
Dem vorgestellten Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass aufgrund von technischen Limitierungen des Batteriesensors eine ASIL C(C) Anforderung, wie diese zuvor beschrieben wird, nicht durch die EBS-Komponente alleine dargestellt werden kann. Stattdessen müssen mehrere Batteriesensoren oder zusätzliche externe Komponenten verwendet werden, die ein redundantes Überwachen bzw. Monitoring der Energiequelle, bspw. einer 12V-Batterie, umsetzen können.The method presented is based on the consideration that due to the technical limitations of the battery sensor, an ASIL C(C) Requirement, as described above, cannot be represented by the EBS component alone. Instead, several battery sensors or additional external components must be used, which can implement redundant monitoring of the energy source, e.g. a 12V battery.
Es wird somit eine redundante Überwachung durch eine Bordnetzkomponente bereitgestellt, die eine Leistungsverteilung und Leistungssteuerungsfunktion umsetzt. Diese wird hierin als Bordnetzüberwachung bzw. Powernet Guardian (PNG) bezeichnet. Grundsätzlich kann hier eine Einrichtung, bspw. ein Steuergerät oder ein elektronischer Leistungsverteiler, verwendet werden, die in der Lage ist, den Strom und die Spannung der Batterie zu messen. Dabei wird in Ausgestaltung auf eine bereits vorhandene Messhardware zurückgegriffen und es werden somit Synergien im Gesamtsystem geschaffen.Redundant monitoring is thus provided by an on-board network component that implements a power distribution and power control function. This is referred to herein as vehicle electrical system monitoring or Powernet Guardian (PNG). In principle, a device that is able to measure the current and the voltage of the battery, for example a control device or an electronic power distributor, can be used here. In this case, already existing measurement hardware is used in the design and synergies are thus created in the overall system.
Der Zustand der Batterie wird über eine Funktionsgröße, in einem Fall der Innenwiderstand Ri der Batterie, redundant bestimmt. Dies bedeutet, dass die Funktionsgröße auf zwei Weisen unabhängig voneinander bestimmt bzw. gemessen und ausgewertet wird. Dabei kann in Ausgestaltung der SSOF (safety state of function: Sicherheitszustand der Funktion), der vom elektronischen Batteriesensor (EBS) bereitgestellt wird, von dem Innenwiderstand Ri unter Berücksichtigung weiterer Größen abgeleitet werden, während der Innenwiderstand Ri der Batterie, der vom PNG bereitgestellt wird,ebenfalls die Funktionsgröße darstellt. Es wird in diesem Zusammenhang auf
Die Funktionsgrößen haben eine unterschiedliche Aussagegenauigkeit bezüglich der Detektion verschiedener Fehlerbilder, sind aber auch einzeln für sich gesehen in der Lage, jedes Fehlerbild mit einer spezifischen Aussagegenauigkeit, was auch als Failure Mode Coverage bezeichnet wird, zu detektieren. Somit ist im Sicherheits- bzw. Safety-Kontext eine Dekomposition der Funktionalität „Batterie-Zustandsüberwachung“ auf die Auswertung der beiden unterschiedlichen Funktionsgrößen zulässig. Dies gilt sowohl bei der redundanten Batterie-Zustandsüberwachung derselben Batterie durch zwei unterschiedliche Komponenten als auch bei der Überwachung von zwei unterschiedlichen Batterien. In beiden Fällen wird durch die Bestimmung unterschiedlicher Funktionsgrößen auf unterschiedlichen Überwachungs- bzw. Monitoring-Komponenten eine technische Unabhängigkeit gewährleistet, die für eine ASIL-Dekomposition zwingend erforderlich ist.The function variables have a different level of accuracy with regard to the detection of different error patterns, but are also individually capable of detecting each error pattern with a specific accuracy, which is also referred to as failure mode coverage. Thus, in the security or safety context, a decomposition of the "battery status monitoring" functionality to the evaluation of the two different function variables is permissible. This applies both to the redundant battery condition monitoring of the same battery using two different components and to the monitoring of two different batteries. In both cases, the determination of different function variables on different monitoring or monitoring components ensures technical independence, which is absolutely necessary for ASIL decomposition.
Im Gesamtsystemkontext muss jede Funktionsgröße bei Über- oder Unterschreiten eines spezifizierten Grenzwerts der Batterieleistungsfähigkeit für sich einen Übergang in den sicheren Zustand einleiten. Eine vorherige Plausibilisierung oder sonstige Verrechnung der beiden Funktionsgrößen ist dabei nicht zulässig.In the overall system context, each functional variable must initiate a transition to the safe state if it exceeds or falls below a specified battery performance limit. A previous plausibility check or other offsetting of the two function variables is not permitted.
Durch die Dekomposition der Funktionalität „Batterie-Zustandsüberwachung“ auf unterschiedliche Bauelemente, müssen die Bauelemente jeweils nur nach einem geringeren ASIL entwickelt werden. Dies bietet Vorteile in der einzelnen Komponente, die bei geringerer ASIL-Integrität kostengünstiger umgesetzt werden kann. Zusätzlich ermöglicht die Kombination verschiedener Maßnahmen auch eine bessere Skalierbarkeit des Produktportfolios auf verschiedene Fahrzeuganwendungen, da nicht eine einzelne Komponente, z. B. EBS, auf verschiedene ASIL-Anforderungen hin skaliert werden muss, sondern diese Skalierung durch die Kombination der Bauelemente im Gesamtsystem ermöglicht wird.By decomposing the "battery condition monitoring" functionality to different components, the components only have to be developed according to a lower ASIL. This offers advantages in the individual component, which can be implemented more cost-effectively with lower ASIL integrity. In addition, the combination of different measures also enables better scalability of the product portfolio to different vehicle applications, since no single component, e.g. B. EBS, has to be scaled to different ASIL requirements, but this scaling is made possible by the combination of the components in the overall system.
Bei der Ausführung mit einer Kombination von EBS und PNG wird zudem auf bereits im Fahrzeug befindliche Bauelemente und deren Messmöglichkeiten zurückgegriffen und diese auf die Anwendung hin angepasst. Daher ist es nicht erforderlich, zusätzliche Bauelemente zu verbauen. Solche zusätzlichen Bauelemente, die erhöhte Kosten für das Gesamtsystems verursachen, umfassen zusätzliche Energiespeicher, wie bspw. DLC-Kondensatoren, Li-lon-Batterien, oder eine ASIL-Qualifikation von 48V- und Hochvolt-Bordnetzen auf eine sichere Energieversorgung.In the case of the version with a combination of EBS and PNG, the components already in the vehicle and their measurement options are used and adapted to the application. It is therefore not necessary to install additional components. Such additional components, which cause increased costs for the overall system, include additional energy stores, such as DLC capacitors, Li-Ion batteries, or an ASIL qualification of 48V and high-voltage vehicle electrical systems for a secure energy supply.
Das vorgestellte Bordnetz weist typischerweise neben anderen Komponenten, wie Verbrauchern und Energiequellen, eine Energiequelle, bspw. eine Batterie, auf, die gemäß dem vorgestellten Verfahren überwacht werden kann. Die Überwachung dieser Energiequelle bedeutet, dass die Funktion dieser Energiequelle überwacht wird, um so deren Funktions- bzw. Betriebssicherheit gewährleisten zu können, d. h. dass rechtzeitig eine Degradation der Funktion dieser Komponente oder gar deren Ausfall erkannt werden kann.In addition to other components, such as consumers and energy sources, the vehicle electrical system presented typically has an energy source, for example a battery, which can be monitored using the method presented. The monitoring of this energy source means that the function of this energy source is monitored in order to be able to guarantee its functional and operational safety, d. H. that a degradation in the function of this component or even its failure can be detected in good time.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Figurenlistecharacter list
-
1 zeigt in einem vereinfachten Blockschaltbild ein Bordnetz.1 shows a vehicle electrical system in a simplified block diagram. -
2 zeigt Darstellungen zum Hintergrund der funktionalen Sicherheit.2 shows representations of the background of functional safety. -
3 zeigt in einem Blockdiagramm eine Ausführung des vorgestellten Verfahrens.3 shows an embodiment of the presented method in a block diagram. -
4 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens.4 shows a possible sequence of the presented method in a flowchart. -
5 zeigt in einem Graphen den Hintergrund des Cvm-Moduls.5 shows the background of the cvm module in a graph.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawings using embodiments and is described in detail below with reference to the drawings.
Zu beachten ist, dass die Energieversorgung aufgeteilt ist für ASIL QM(C) von dem Gleichspannungswandler 12 und für ASIL C(C) von der Batterie 30. Der dritte Verbraucher 20, der ein EPS darstellt, erfordert eine sichere Versorgung nach ASIL C. Die Batterie 30 muss mit ASIL C(C) überwacht werden. Die Entwicklung des EBS 38 wird jedoch nur gemäß ASIL B durchgeführt. Daher wird eine Aufteilung der Überwachung der Batterie 30 mit dem EBS 38 und dem PNG 18 vorgenommen. Der PNG 18 ist dafür eingerichtet, die Batterie 30 gemäß ASIL A(C) zu überwachen.It should be noted that the energy supply is split for ASIL QM(C) from the DC-
Die Darstellung zeigt oben eine Batterie 50 mit dem äquivalenten Ersatzschaltbild 52, das verwendet wird, um eine Spannung vorherzusagen, um ein sicheres Stopp-Manöver durchzuführen. Das Ersatzschaltbild 52 umfasst eine Spannungsquelle 54, einen Innenwiderstand Ri 56, einen Widerstand Rpol 58, der Durchtrittswiderstand, der beim Übergang des Elektrons vom Elektrolyten ins Gitter oder umgekehrt auftritt, und eine Kapazität 60.The illustration shows a
Ein erster Graph 70, an dessen Abszisse 72 die Zeit und an dessen Ordinate 74 der Strom aufgetragen ist, zeigt einen Stromverlauf zum Steuern und Bremsen bis zum Stopp des Fahrzeugs. Ein zweiter Graph 80, an dessen Abszisse 82 die Zeit und an dessen Ordinate 84 die Spannung aufgetragen ist, zeigt den Verlauf der vorhergesagten Spannung, die zu einem Zeitpunkt 86 unter eine kritische Spannungsgrenze 88 gelangt. Eine Bedingung 90 sieht vor:
- Wenn der Verlauf der vorhergesagten Spannung über der kritischen Spannungsgrenze 88 liegt, dann ist eine sichere Energieversorgung nach ASIL B gegeben.
- If the course of the predicted voltage is above the
critical voltage limit 88, then a safe energy supply according to ASIL B is given.
Die Darstellung zeigt unten ebenfalls eine Batterie 100, die mit Ausgangskanälen 102 für ein elektrisches Steuern und Bremsen verbunden ist. Der PNG bestimmt ein Riwwiring, der Innenwiderstand Ri der Batterie zusammen mit dem Kabelwiderstand Rwiring, als Indikator für eine sichere Versorgung der Ausgangskanäle 102. Ein erster Graph 110, an dessen Abszisse 112 SOC und an dessen Ordinate 104 Riwwiring aufgetragen ist, zeigt einen Verlauf dieses Widerstands. Ein zweiter Graph 120, an dessen Abszisse 122 die Temperatur der Batterie und an dessen Ordinate 124 Riwwiring aufgetragen ist, zeigt einen Verlauf dieses Widerstands. Ein dritter Graph 130, an dessen Abszisse 132 die Fahrzeugslebensdauer und an dessen Ordinate 134 Riwwiring aufgetragen ist, zeigt einen Verlauf dieses Widerstands. Weiterhin ist für alle drei Graphen 110, 120, 130 eine Widerstandsschwelle 138 eingetragen, bei dessen Überschreiten ein kritischer Zustand erreicht wird.Also shown below is a
Eine Bedingung 140 besagt:
- Wenn Riwwiring kleiner als die
Widerstandsschwelle 138 ist, so ist eine sichere Versorgung gemäß ASIL A gegeben.
- If R iwwiring is less than the
resistance threshold 138, a safe supply according to ASIL A is given.
Sind beide Bedingungen 90 und 140 erfüllt, so ist eine sichere Versorgung gemäß ASIL C gegeben.If both
Die erläuterte RCR-Funktion zur Erzeugung eines redundanten Sicherheitspfads auf dem PNG ist in
In dem Block 200 sind ein erstes Modul Sri 206 (Safety Battery Resistance Determination (internal)), ein zweites Modul Rmu 208 (Resistance Measurement Uncertainty Determination), ein drittes Modul Cvm 210 (Charging Voltage Monitoring) und ein viertes Modul Sre 212 (Safety Battery Resistance Evaluator) vorgesehen. Zu den einzelnen Modulen wird ausgeführt:
- Sri:
- Ermittlung des ohmschen Batterie-Innenwiderstands Ri, einschließlich des Kabelwiderstand zwischen der Batterie und dem PNG, dieser wird jedoch später mit seinem Begin-of-Life Nominalwert berücksichtigt. Eingesetzt wird hier der EBS-Batterie-Zustands-Erfassung-Ri-Zeitdomänen-Algorithmus, d. h. der Wert des vom EBS bestimmten ohmschen Widerstands, der zukünftig auf ASIL C/D angehoben wird. Dieser Algorithmus liefert bei geeigneten Anregungen auf der Leitungsleitung den Ri sowie ein Signal, das diesen als gültig bzw. valid oder invalid einstuft. Ein Wechsel von valid auf invalid hat aber nicht die Bedeutung, dass der Ri nun falsch ist, sondern er bedeutet lediglich, dass die Anregung auf der Stromleitung nicht ausreicht, um den Ri innerhalb einer Algorithmus-internen Kovarianzschwelle zu bestimmen. Es kann somit als Wechsel von bekanntem auf unbekanntem Ri gesehen werden.
- Rmu:
- Abschätzung der Messunsicherheit des berechneten Ri auf dem PNG, da diese Unsicherheit später bei der Prüfung gegen ein Ri -Sicherheitslimit mit berücksichtigt werden muss.
- Cvm:
- Überwachen der Ladespannung und ggf. im Entladefall die Nachführung des letzten validen Ri durch worst case Annahmen. Es wird somit im Falle des Ausfalls der Bestimmung der Funktionsgröße ein Nachführen dieser Größe unter Berücksichtigung des letzten bestimmten Werts der Funktionsgröße vorgenommen.
- Sre:
- Modul zur Auswertung der Informationen aus vorhergehenden Modulen und Entscheider über Reaktionen nach außen, Anregungs-Anfrage, gelbe, rote Warnleuchte, Konsequenz auf Fahrzeugebene kann durch eine Degradation von verschiedenen Komponenten gegeben sein, um noch eine Fahrt bis zur nächsten Werkstatt durchführen zu können.
- Sri:
- Determination of the internal ohmic battery resistance Ri, including the cable resistance between the battery and the PNG, but this is later taken into account with its start-of-life nominal value. The EBS battery condition detection R i time domain algorithm is used here, ie the value of the ohmic resistance determined by the EBS, which will be raised to ASIL C/D in the future. With suitable excitations on the line, this algorithm supplies the R i and a signal that classifies this as valid or valid or invalid. However, a change from valid to invalid does not mean that the R i is now wrong, it simply means that the excitation on the power line is not sufficient to determine the R i within an algorithm-internal covariance threshold. It can thus be seen as a change from known to unknown R i .
- Rmu:
- Estimation of the measurement uncertainty of the calculated R i on the PNG, since this uncertainty must later be taken into account when checking against an R i safety limit.
- cvm:
- Monitoring the charging voltage and, if necessary, tracking the last valid R i in the event of discharging using worst-case assumptions. In the event that the determination of the functional variable fails, this variable is tracked taking into account the last determined value of the functional variable.
- Sre:
- Module for evaluating the information from previous modules and decision-maker on reactions to the outside, excitation request, yellow, red warning lights, consequences at vehicle level can be given by a degradation of various components in order to be able to drive to the next workshop.
Ein möglicher Ablauf der RCR-Funktion im Fahrbetrieb, d. h. kein Sleepmodus, kann wie folgt aussehen:
- In einem ersten
Schritt 250 wird ein Anregungssignal, bspw. ein geeignetes Strommuster, angefordert, das eine Ri-Detektion ermöglicht. In einem zweitenSchritt 252 wird Ri ermittelt. In einem drittenSchritt 254 wird Ri gegen die Widerstandssicherheitsschwelle (Ri Safety Limit) sowie 70% von Ri Safety Limit geprüft.- a.
Bei Überschreiten von 70% (x%) Safety Limit: bspw. eine Warnung an übergeordnetes Steuergerät senden, um z. B. ein Laden der Batterie anzufordern oder auch eine Degradationsstrategie einzuleiten. - b. Bei Überschreiten des Ri Safety Limit liegt ein Fehler vor, was bedeutet, dass nicht mehr ausreichend Leistungsfähigkeit von Seiten der Batterie zur Verfügung steht, um ein Safe Stopp Manöver durchzuführen.
- c. Im iO Fall weiter mit einem vierten Schritt.
- a.
- In a
first step 250, an excitation signal, for example a suitable current pattern, is requested that enables R i detection. In asecond step 252, R i is determined. In athird step 254, R i is checked against the resistance safety threshold (R i Safety Limit) and 70% of R i Safety Limit.- a. If the 70% (x%) safety limit is exceeded: e.g. send a warning to the higher-level control unit, e.g. B. to request charging of the battery or to initiate a degradation strategy.
- b. If the Ri Safety Limit is exceeded, there is an error, which means that the battery capacity is no longer sufficient to carry out a safe stop manoeuvre.
- c. If OK, continue with a fourth step.
In dem vierten Schritt 256 erlischt das RiValid Signal, das einen Indikator für ausreichende Anregung und somit ein fortlaufendes Aktualisieren des Innenwiderstands signalisiert, i.d.R. in modernen Bordnetzen nach einiger Zeit, da die Anregung nicht ausreicht, um den Ri valide zu erhalten. In einem fünften Schritt 258 wird daher nun über das Cvm-Modul sichergestellt, dass der Ri sich nicht verschlechtert. Es wird in diesem Zusammehang auf
Das wird prinzipiell über zwei Ansätze durchgeführt:
- a. Das Vorhalten einer ausreichend hohen Batteriespannung, bspw. > 13.2V, oberhalb der
Leerlaufspannung von SOC 100%, um somit ein Entladen der Batterie zu verhindern, da dies mit einer Verschlechterung des Innenwiderstands bei PbAc Batterien korreliert. Dies ist die meiste Zeit der Fall. - b. Für kurzfristige Strompulse muss jedoch auch ermöglicht werden, dass die Batteriespannung unterhalb des vorstehend genannten Werts sein kann. Diese niedrigere Spannung darf nur eine begrenzte Zeit anliegen, sozusagen als eine Art Entprellen bzw. Debouncing für die Spannung bzw. die zulässige Entlademenge.
- a. Maintaining a sufficiently high battery voltage, e.g. > 13.2V, above the open circuit voltage of
SOC 100% in order to prevent the battery from being discharged, as this correlates with a deterioration in the internal resistance of PbAc batteries. This is the case most of the time. - b. For short-term current pulses, however, it must also be possible for the battery voltage to be below the value mentioned above. This lower voltage may only be applied for a limited time, so to speak as a kind of debouncing or debouncing for the voltage or the permissible amount of discharge.
Es wird über die Stromintegration und die Nachführung des letzten gültig bzw. valid eingestuften Ri mit einer oder mehrerer worst case Ableitungen dRi/dQ von gealterten Batterien eine sichere Abschätzung der Verschlechterung des Ri beim Entladen abgebildet, so dass die Sicherheit nach wie vor garantiert ist. Hier ist z. B. eine Verwendung unterschiedlicher worst case Steigungen dRi/dQ denkbar, in Abhängigkeit der Differenz zwischen aktuellem Ri und Safety Limit Wert.A safe one is achieved via the current integration and the tracking of the last valid or valid classified R i with one or more worst-case derivations dRi/dQ from aged batteries Estimation of the deterioration of the R i during discharging mapped so that safety is still guaranteed. Here is e.g. For example, the use of different worst-case gradients dR i /dQ is conceivable, depending on the difference between the current R i and the safety limit value.
In einem sechsten Schritt 260 wird, da die Nachführung durch die worst case dRi/dQ Steigung sehr konservativ ist, durch eine Prüfung des nachgeführten Ri gegen z. B. 70% von Safety Limit eine extra Anregung für den Ri angefordert. Dies hat zur Folge, dass der Ri-Wert wieder auf die „echte“ Ri-Kurve der Batterie einjustiert wird und somit auch eine ausreichende Verfügbarkeit des Fahrzeugs erhalten bleibt. Generell wird in einem siebten Schritt 262 X sec vor Ablauf FHTI (fault handling time interval) wiederum ein Anregungssignal angefordert, so dass mit der FHTI eine maximale Zeitdauer für die Aktualität des Ri eingehalten wird, bspw. 5 oder 10 min. FHTI ist ein Begriff aus der ISO26262 Norm, nämlich die Zeit, in der nach einem auftretenden sicherheitskritischen Fehler das System in den sicheren Zustand gebracht werden muss.In a
Das Weiteren kann ein Batteriealter-Indikator innerhalb des PNG-Algorithmus realisiert werden, der z. B. auf einer Auswertung der „Extra-Anregungen“ pro Stunde beruht.Furthermore, a battery age indicator can be implemented within the PNG algorithm. B. based on an evaluation of the "extra suggestions" per hour.
Ein erster Pfeil 320 verdeutlicht eine worst case Annahme:
Es werden lediglich Entladeströme integriert, ein Reset wird vorgenommen, wenn das RiValid-Flag wahr wird nach der Anregung.Only discharge currents are integrated, a reset is made when the RiValid flag becomes true after excitation.
Ein Doppelpfeil 322 verdeutlicht ein ΔQ für ein Entprellen. Weiterhin ist ein Ri-Wert 324 von einem Sri-Modul mit wahrem RiValid-Flag eingetragen.A
Eine weitere Kurve 330 zeigt den Verlauf einer gealterten Batterie, der von einer worst case Neigung dRi/dQ bei Ri Safety Limit abgeleitet ist. Weiterhin ist ein Schwellwert 340 für das Auslösen einer Anregung eingetragen. Wenn Riangenommen diesen Wert übersteigt, wird eine Anregung vom Gleichspannungswandler angefordert, um Ri wieder auf die reale Kurve, nämlich die Kurve 306, zu bekommen.Another
Das vorgestellte Verfahren ermöglicht bspw. ein ASIL C Inselbordnetz ohne weitere Maßnahmen und eine verbesserte Batteriediagnose in AD-Fahrzeugen und dadurch ein Vermeiden von Liegenbleibern.The method presented enables, for example, an ASIL C isolated on-board network without further measures and improved battery diagnostics in AD vehicles, thereby avoiding breakdowns.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102015200124 A1 [0005]DE 102015200124 A1 [0005]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020213771.4A DE102020213771A1 (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Method for monitoring an energy source in an on-board network |
CN202111281830.2A CN114527397A (en) | 2020-11-02 | 2021-11-01 | Method for monitoring an energy source in a vehicle network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020213771.4A DE102020213771A1 (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Method for monitoring an energy source in an on-board network |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020213771A1 true DE102020213771A1 (en) | 2022-05-05 |
Family
ID=81184016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020213771.4A Pending DE102020213771A1 (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Method for monitoring an energy source in an on-board network |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114527397A (en) |
DE (1) | DE102020213771A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115207421B (en) * | 2022-09-19 | 2023-01-10 | 质子汽车科技有限公司 | Energy supply method and device for battery system, electronic equipment and storage medium |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015200124A1 (en) | 2015-01-08 | 2016-07-14 | Robert Bosch Gmbh | Method for supplying at least one consumer |
-
2020
- 2020-11-02 DE DE102020213771.4A patent/DE102020213771A1/en active Pending
-
2021
- 2021-11-01 CN CN202111281830.2A patent/CN114527397A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015200124A1 (en) | 2015-01-08 | 2016-07-14 | Robert Bosch Gmbh | Method for supplying at least one consumer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114527397A (en) | 2022-05-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102018217116B3 (en) | High-voltage system and method for monitoring insulation faults in a high-voltage system | |
WO2020109108A1 (en) | Method for monitoring an energy storage device in a vehicle electrical system | |
DE102019112706A1 (en) | Method and device for supplying energy to an electrical consumer of a vehicle | |
DE102020213357A1 (en) | Method for checking the behavior of at least one group of consumers in a motor vehicle | |
WO2021115689A1 (en) | Method for monitoring a stored energy source in a motor vehicle | |
EP2619844A1 (en) | Battery system and method for determining battery module voltages | |
DE102013211567A1 (en) | Method for checking the functionality of a DC link | |
DE102019219436A1 (en) | Method for detecting a load-related state of at least one component, in particular an energy store, in a motor vehicle | |
DE102020212414A1 (en) | Method for monitoring an on-board network of a motor vehicle | |
DE102016221249A1 (en) | Method for operating a vehicle electrical system | |
DE102018212351A1 (en) | Method for diagnosing a switching device in a motor vehicle | |
DE102005025616B4 (en) | Method for monitoring and / or controlling or regulating the voltage of individual cells in a cell stack | |
DE102020213771A1 (en) | Method for monitoring an energy source in an on-board network | |
WO2016177488A1 (en) | Method for detecting a proper connection of at least one energy store to an on-board electrical system | |
DE102018212770A1 (en) | Method for monitoring a component of a motor vehicle | |
DE10142085A1 (en) | Method and device for on-board electrical system diagnosis of a motor vehicle electrical system | |
WO2022179724A1 (en) | Method for monitoring the supply of energy to a motor vehicle | |
EP3510413A1 (en) | Device and method for detecting a missing electrical connection of an energy store to an energy supply system, in particular a vehicle electrical system of a motor vehicle | |
DE102019212479A1 (en) | Battery system for an electric vehicle, method for operating a battery system and electric vehicle | |
DE102019202979A1 (en) | Method for monitoring an electrical variable of a battery, monitoring device and motor vehicle | |
EP4114691B1 (en) | Method for operating a vehicle electrical system | |
DE102019206685A1 (en) | Method for monitoring the energy supply of a motor vehicle, in particular with an automated driving function | |
DE102018212372A1 (en) | Method for checking the plausibility of a measured variable of a sensor in a motor vehicle | |
DE102017210366A1 (en) | Method for operating a vehicle electrical system | |
DE102018007713B4 (en) | Method for operating a motor vehicle electrical system and a motor vehicle electrical system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) |