DE102021001287A1

DE102021001287A1 - Method for monitoring the aging of an electrical fuse

Info

Publication number: DE102021001287A1
Application number: DE102021001287.9A
Authority: DE
Inventors: Christof Kosubek
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2022-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Alterung einer elektrischen Sicherung in einem elektrischen System eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wozu mittels eines Steuergeräts und einer Sensorik der durch die elektrische Sicherung fließende Strom (i) erfasst wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass während des elektrischen Betriebs des Fahrzeugs Strompulse in der elektrischen Sicherung erfasst und gezählt werden, wobei die gezählten Strompulse aufsummiert werden, und wobei eine Warnmeldung generiert wird, sobald die aufsummierte Zahl der Strompulse einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.The invention relates to a method for monitoring the aging of an electrical fuse in an electrical system of an at least partially electrically driven vehicle, for which purpose the current (i) flowing through the electrical fuse is detected by means of a control unit and a sensor system. The method according to the invention is characterized in that current pulses in the electrical fuse are detected and counted during electrical operation of the vehicle, with the current pulses being counted being added up, and a warning message being generated as soon as the total number of current pulses exceeds a predetermined limit value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Alterung einer elektrischen Sicherung in einem elektrischen System eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug.The invention relates to a method for monitoring the aging of an electrical fuse in an electrical system of an at least partially electrically powered vehicle according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1. The invention also relates to an at least partially electrically powered vehicle.

Verfahren zur Überwachung der Alterung von elektrischen Sicherungen sind grundlegend aus dem Stand der Technik bekannt. Die DE 10 2012 209 138 A1 beschreibt in diesem Zusammenhang das Erfassen eines Alterungsparameters anhand des gemessenen Stroms durch eine solche elektrische Sicherung in einem Batteriesystem. Der Alterungsparameter kann bevorzugt ein über die Betriebsdauer aufintegrierter Wert der Quadrierung des gemessenen Stroms sein. Über diesen Alterungsparameter lässt sich dann die Alterung der Sicherung vorhersagen, um so einem potenziellen Ausfall der Sicherung rechtzeitig entgegenzuwirken.Methods for monitoring the aging of electrical fuses are fundamentally known from the prior art. the DE 10 2012 209 138 A1 describes in this context the detection of an aging parameter based on the measured current through such an electrical fuse in a battery system. The aging parameter can preferably be a value of the squaring of the measured current that is integrated over the operating time. The aging of the fuse can then be predicted via this aging parameter in order to counteract a potential failure of the fuse in good time.

Dies kann insbesondere bei zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, also beispielsweise Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, von entscheidendem Vorteil sein, da in einer solchen Fahrzeuganwendung ein Ausfall einer relevanten elektrischen Sicherung, beispielsweise zwischen dem Batteriesystem und der Elektronik zum Verteilen der elektrischen Leistung auf die Motoren, zu einem Liegenbleiben des Fahrzeugs führen könnte. Aus diesem Grund werden Sicherungen häufig überdimensioniert, was dann ihre Funktion hinsichtlich der Sicherheit einschränkt oder bei Wartungsintervallen relativ häufig ausgetauscht werden, obwohl dies gar nicht notwendig wäre, was zu einem erheblichen Mehraufwand an Kosten und Ressourcen führt.This can be a decisive advantage, particularly in the case of at least partially electrically powered vehicles, for example electric vehicles or hybrid vehicles, since in such a vehicle application a failure of a relevant electrical fuse, for example between the battery system and the electronics for distributing the electrical power to the motors, is likely could result in the vehicle breaking down. For this reason, fuses are often oversized, which then limits their function in terms of safety, or are replaced relatively frequently during maintenance intervals, although this would not be necessary, resulting in significant additional costs and resources.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zur Überwachung der Alterung einer elektrischen Sicherung anzugeben, welches gegenüber dem Verfahren im Stand der Technik außerordentlich einfach, effizient und zuverlässig die Alterung der Sicherung unter Berücksichtigung des individuellen Fahrerhaltens des Fahrzeugs erlaubt.The object of the present invention is to specify an improved method for monitoring the aging of an electrical fuse which, compared to the prior art method, allows the aging of the fuse to be extremely simple, efficient and reliable, taking into account the individual driver's position in the vehicle.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Im Anspruch 5 ist außerdem ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug angegeben, welches unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Aufgabe ebenfalls löst.According to the invention, this object is achieved by a method having the features in claim 1, and here in particular in the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements and developments result from the dependent subclaims. Claim 5 also specifies an at least partially electrically powered vehicle, which also achieves the object using the method according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es so, dass über ein Steuergerät und eine Sensorik der durch die Sicherung fließende Strom erfasst wird, ähnlich wie im Stand der Technik. Anstatt den Strom nun zu quadrieren und über die Betriebsdauer des Systems aufzuintegrieren, was relativ aufwändig ist und eine hohe Rechenkapazität erfordert, geht das erfindungsgemäße Verfahren den außerordentlich einfachen und effizienten Weg, dass der Stromfluss lediglich hinsichtlich auftretender Strompulse durch die elektrische Sicherung erfasst wird, wobei diese Strompulse gezählt werden. Das einfache und effiziente Zählen der Strompulse sowie ein Aufsummieren der gezählten Strompulse erlaubt dann über die Betriebsdauer des elektrischen Systems hinweg eine Warnmeldung zu generieren, sobald die aufsummierte Zahl der Strompulse einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.In the method according to the invention, the current flowing through the fuse is detected via a control device and a sensor system, similar to the prior art. Instead of squaring the current and integrating it over the operating time of the system, which is relatively complex and requires a high computing capacity, the method according to the invention takes the extremely simple and efficient way that the current flow is only detected with regard to current pulses that occur through the electrical fuse, where these current pulses are counted. The simple and efficient counting of the current pulses and summing up the counted current pulses then allows a warning message to be generated over the operating time of the electrical system as soon as the total number of current pulses exceeds a predetermined limit value.

Der Erfinder in der Sache hat erkannt, dass die Alterung der Sicherungen letztlich nicht durch die Menge des Stroms, welcher durch die Sicherungen fließt, bestimmt wird, sondern primär durch ein mechanisches Phänomen, welches beim Aufheizen und anschließenden Abkühlen des leitenden elektrischen Elements der Sicherungen auftritt. Durch den unvermeidbaren elektrischen Widerstand kommt es nämlich zu einem Aufheizen des elektrischen Elements, welches dann bei einem zu hohen Strom als Schmelzsicherung entsprechend aufschmilzt. Auch bei zulässigen Stromstärken kommt es jedoch zu dem Aufheizen. Ein anschließendes Abkühlen führt dann zu mechanischen Spannungen in dem Bauteil, was zu Mikrorissen führen kann und für die Alterung der elektrischen Sicherung maßgeblich ist. Beim Betrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ist es nun so, dass die benötigte elektrische Leistung typischerweise sehr starken dynamischen Schwankungen entsprechend der Leistungsanforderungen des Fahrzeugs an das elektrische System unterliegt. Diese starken dynamischen Schwankungen führen letztlich zu einer Vielzahl von einzelnen Strompulsen, welche jeweils zu einem entsprechenden Aufheizen des elektrisch leitenden Elements in der elektrischen Sicherung und nach Abklingen des Strompulses zu einem Abkühlen führen. Dieses fortwährend abwechselnde Erwärmen und Abkühlen des stromleitenden Elements in der elektrischen Sicherung wird nun als Maß für die Alterung über das Zählen der Strompulse außerordentlich effizient und direkt erfasst, um so anhand der aufgetretenen Zahl von Strompulsen sehr einfach die Alterung der elektrischen Sicherung überwachen zu können. Ab einer vorgegebenen Grenzzahl von aufgetretenen Strompulsen ist die elektrische Sicherung dann soweit gealtert, dass mit einem Ausfall gerechnet werden muss, sodass eine entsprechende Warnmeldung generiert werden kann, welche beispielsweise eine Warnung an eine das Fahrzeug nutzende Person und/oder einen Fehlereintrag in dem Steuergerät verursacht. Auch die Weitergabe des Warnwerts beispielsweise an den Zentralcomputer eines Flottenmanagements oder dergleichen wäre denkbar. Anhand dieser Warnung kann dann, beispielsweise beim nächsten anstehenden Wartungsintervall, die Sicherung ausgetauscht werden, um so einen Ausfall der Sicherung aufgrund ihres Alterns zu vermeiden.The inventor in the matter has recognized that the aging of the fuses is ultimately not determined by the amount of current flowing through the fuses, but primarily by a mechanical phenomenon which occurs when the conductive electrical element of the fuses is heated and then cooled . Because of the unavoidable electrical resistance, the electrical element heats up, which then melts as a safety fuse if the current is too high. However, even at permissible current levels, heating occurs. Subsequent cooling then leads to mechanical stresses in the component, which can lead to microcracks and is decisive for the aging of the electrical fuse. When operating an at least partially electrically powered vehicle, the required electrical power is typically subject to very strong dynamic fluctuations in accordance with the vehicle's power requirements of the electrical system. These strong dynamic fluctuations ultimately lead to a large number of individual current pulses, which in each case lead to a corresponding heating of the electrically conductive element in the electrical fuse and, after the current pulse has subsided, to cooling. This continuously alternating heating and cooling of the current-conducting element in the electrical fuse is now recorded extremely efficiently and directly as a measure of aging by counting the current pulses, so that the aging of the electrical fuse can be monitored very easily based on the number of current pulses that have occurred. From a predetermined limit number of current pulses that have occurred, the electrical fuse has aged to such an extent that a failure must be expected, so that a corresponding warning message can be generated, which, for example, warns a person using the vehicle and/or an error entry in the control unit. It would also be conceivable for the warning value to be passed on, for example, to the central computer of a fleet management system or the like. On the basis of this warning, the fuse can then be replaced, for example at the next pending maintenance interval, in order to prevent the fuse from failing due to its aging.

Gemäß einer sehr außerordentlich günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es dabei ferner vorgesehen sein, dass jeder der Strompulse anhand seiner Amplitude, also des aufgetretenen Stromwerts bzw. dessen Betrags, einer Stromklasse zugeordnet wird, wobei für jede Stromklasse ein Faktor vorgegeben ist, mit welchem die Anzahl der erfassten Strompulse je Stromklasse gewichtet wird. Die aufgetretene Amplitude des Stroms, kann also entsprechend klassifiziert werden, um so beispielsweise bei mittleren Strömen ein Gewichtungsfaktor von 1 vorzugeben, sodass der entsprechende Puls also einfach gezählt wird. Bei höheren Strömen kann ein höherer Faktor vorgebeben werden, beispielsweise in dem jeder Puls dreifach oder auch fünffach gezählt wird. Bei sehr kleinen Amplituden kann der Faktor auch unter 1 liegen, sodass beispielsweise Pulse mit sehr geringen Amplituden lediglich zu 0,5 oder 0,1 gezählt werden. Durch diese immer noch sehr einfache Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Genauigkeit der Erfassung nochmals deutlich verbessert und die Vorhersage hinsichtlich der Alterung der elektrischen Sicherung kann optimiert werden.According to a very extraordinarily favorable development of the method according to the invention, it can also be provided that each of the current pulses is assigned to a current class based on its amplitude, i.e. the current value that has occurred or its amount, with a factor being specified for each current class, with which the Number of recorded current pulses per current class is weighted. The amplitude of the current that has occurred can therefore be classified accordingly, for example in order to specify a weighting factor of 1 for medium currents, so that the corresponding pulse is simply counted. In the case of higher currents, a higher factor can be specified, for example by counting each pulse three times or even five times. In the case of very small amplitudes, the factor can also be below 1, so that, for example, pulses with very small amplitudes are only counted as 0.5 or 0.1. As a result of this still very simple variant of the method according to the invention, the accuracy of the detection is again significantly improved and the prediction with regard to the aging of the electrical fuse can be optimized.

Eine weitere außerordentlich günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es dabei vorsehen, dass die erfassten Strompulse mittels eines Filterelements gefiltert und/oder geglättet werden. Dieses Filtern oder Glätten ermöglicht es beispielsweise, Strompulse mit sehr kleinen Amplituden oder auch sehr hochfrequente Strompulse entsprechend herauszufiltern, weil diese auf die Alterung häufig nur wenig Einfluss haben, da sie entweder nur minimale Temperaturänderungen verursachen oder aufgrund der hohen Frequenz ein Abkühlen und Aufheizen des elektrischen Leiters der Sicherung zwischen den Strompulsen nicht ermöglichen, sodass beispielsweise derartige Strompulse hinsichtlich der thermischen Belastung der elektrischen Sicherung wie ein einziger Strompuls wirken. Über ein geeignetes Filterelement, welches die erfassten Strompulse filtert und/oder glättet, lassen sich also die erfassten Werte in ihrer Aussagekraft nochmals optimieren.A further extraordinarily favorable embodiment of the method according to the invention can provide for the detected current pulses to be filtered and/or smoothed by means of a filter element. This filtering or smoothing makes it possible, for example, to filter out current pulses with very small amplitudes or very high-frequency current pulses, because these often have little influence on aging, since they cause either only minimal temperature changes or, due to the high frequency, cooling and heating of the electrical Conductor of the fuse between the current pulses do not allow, so that such current pulses act as a single current pulse with respect to the thermal load on the electrical fuse, for example. Using a suitable filter element, which filters and/or smoothes the recorded current pulses, the recorded values can be further optimized in terms of their informative value.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es dabei vorgesehen sein, dass der vorgegebene Grenzwert, ab welcher Zahl an Strompulsen die Warnmeldung generiert wird, anhand von Prüfstandtests und/oder Erfahrungswerten zum jeweiligen Typ der elektrischen Sicherung festgelegt wird. Für jeden Typ und jede Einbausituation von Sicherung kann also beispielsweise anhand von Erfahrungswerten aus einer laufenden Flotte von Fahrzeugen oder insbesondere vor dem ersten Start einer entsprechenden Fahrzeugserie durch Prüfstandtests der vorgegebene Grenzwert abgeschätzt werden, in dem mittels vorgegebener Pulse die Alterung einer elektrischen Sicherung simuliert wird, um festzustellen, nach wieviel Strompulsen sie ausfällt. Ein solcher den Ausfall definierender Wert wird dann um einen Sicherheitsfaktor heruntergesetzt, um so den Vorgabewert zu ermitteln, beispielsweise bei 75% des Werts, bei dem gemäß der Tests oder Erfahrungen die Sicherung typischerweise ausfällt.According to an extraordinarily favorable development of the method according to the invention, it can be provided that the predefined limit value, from which number of current pulses the warning message is generated, is determined on the basis of test bench tests and/or empirical values for the respective type of electrical fuse. For each type and each installation situation of fuse, for example, the specified limit value can be estimated on the basis of empirical values from a running fleet of vehicles or in particular before the first start of a corresponding vehicle series by test stand tests, in which the aging of an electrical fuse is simulated using specified pulses, to determine after how many current pulses it fails. Such a value defining the failure is then reduced by a safety factor in order to determine the default value, for example at 75% of the value at which the fuse typically fails according to tests or experience.

Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug kann nun gemäß der Erfindung mit einem elektrischen System ausgestattet sein, welches zumindest eine Batterie umfasst. Das Fahrzeug umfasst außerdem ein Steuergerät und eine Sensorik, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sind. Damit lässt sich im Betrieb des Fahrzeugs das erfindungsgemäße Verfahren nutzen, um die Alterung der Sicherungen, insbesondere der für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs relevanten Sicherungen, entsprechend zu überwachen, um so potenzielle Ausfälle und Liegenbleiben des Fahrzeugs zu verhindern.According to the invention, an at least partially electrically powered vehicle can now be equipped with an electrical system which comprises at least one battery. The vehicle also includes a control unit and a sensor system, which are set up to carry out the method according to the invention. The method according to the invention can thus be used during operation of the vehicle in order to monitor the aging of the fuses, in particular the fuses relevant to the driving operation of the vehicle, in order to prevent potential failures and breakdowns of the vehicle.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschreiben ist.Further advantageous refinements of the method according to the invention also result from the exemplary embodiment, which is described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

1 ein Diagramm eines typischerweise auftretenden Verlaufs des Stroms i über der Zeit t in einer elektrischen Sicherung beim elektrischen Betrieb eines Fahrzeugs;
2 eine Auswertung eines beispielhaften erfassten Stroms nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
3 eine Tabelle vorgegebener Stromklassen; und
4 eine Auswertung der Strompulse gemäß 2 anhand der Tabelle gemäß 3.

show:

1 a diagram of a typically occurring profile of the current i over time t in an electrical fuse during electrical operation of a vehicle;
2 an evaluation of an exemplary detected current according to the method according to the invention;
3 a table of specified current classes; and
4 an evaluation of the current pulses according to 2 according to the table 3 .

Die Grundüberlegung des Ausführungsbeispiels richtet sich auf ein Fahrzeug, welches über ein elektrisches System mit einer Batterie, insbesondere ein elektrisches Batteriesystem, elektrisch angetrieben wird. Das elektrische Batteriesystem kann dabei der einzige Leistungslieferant sein, beispielsweise bei einem batterieelektrischen Fahrzeug. Es kann auch unterstützend zu anderen Leistungslieferanten vorhanden sein, beispielsweise bei einem Hybridfahrzeug. Bei diesem Hybridfahrzeug kann die zusätzliche Leistung beispielsweise in Form von mechanischer Leistung über einen Verbrennungsmotor bereitgestellt werden. Auch das Bereitstellen der neben der Leistung aus der Batterie genutzten Leistung über ein elektrisches System, beispielsweise ein Brennstoffzellensystem, wäre hier denkbar.The basic consideration of the exemplary embodiment is aimed at a vehicle which is electrically driven via an electrical system with a battery, in particular an electrical battery system. The electric battery system can be the only power supplier, for example in a battery electric vehicle. It can also be supportive to other leis be present, for example in the case of a hybrid vehicle. In this hybrid vehicle, the additional power can be provided, for example, in the form of mechanical power via an internal combustion engine. The provision of the power used in addition to the power from the battery via an electrical system, for example a fuel cell system, would also be conceivable here.

Um den Betrieb des elektrischen Systems, beispielsweise des Batteriesystems, abzusichern, sind nun zwischen dem Batteriesystem und der Leistungsverteilung der elektrischen Energie auf die elektrischen Antriebsmotoren des Fahrzeugs zumindest in einigen Bereichen Sicherungen vorgesehen. Diese können auch Nebenaggregate wie Kühlmedienpumpen oder dergleichen betreffen. Kommt es nun zu einem Ausfall einer solchen elektrischen Sicherung, kann dies grundsätzlich zwei Gründe haben. Entweder die Sicherung hat angesprochen, weil ein zu hoher Strom geflossen ist, dann liegt ganz offensichtlich ein Problem in dem elektrischen System vor, welches ohnehin einer Wartung bedarf. Häufiger und für den Nutzer eines solchen Fahrzeugs meist ärgerlicher, ist der Ausfall dann, wenn die Sicherung ausfällt, weil sie entsprechend stark gealtert ist und entweder durch ein mechanisches Aufreißen des elektrischen Leiters versagt, oder durch ein Ansprechen bzw. Aufschmelzen des elektrischen Leiters bei einem sehr viel geringeren Strom, als der für den sie ausgelegt ist. In diesem Fall ist ein Liegenbleiben des Fahrzeugs aufgrund einer ausgefallenen Sicherung vor allem ärgerlich, weil dies eigentlich vermeidbar gewesen wäre.In order to secure the operation of the electrical system, for example the battery system, fuses are now provided at least in some areas between the battery system and the power distribution of the electrical energy to the electric drive motors of the vehicle. These can also affect ancillary units such as coolant pumps or the like. If an electrical fuse of this type fails, this can basically have two reasons. Either the fuse has tripped because the current was too high, then there is obviously a problem in the electrical system, which requires maintenance anyway. The failure is more frequent and usually more annoying for the user of such a vehicle when the fuse fails because it has aged correspondingly and failed either due to the electrical conductor tearing open mechanically, or due to the electrical conductor responding or melting much lower current than it is designed for. In this case, if the vehicle breaks down due to a failed fuse, it is particularly annoying because this could actually have been avoided.

Aus diesem Grund soll nun die Alterung der elektrischen Sicherung überwacht werden. Hierfür werden Strompulse, welche über die Sicherung fließen, ausgewertet, da diese die Sicherung erwärmen und diese sich anschließend abkühlt und die Strompulse somit für eine mechanische Alterung der Sicherung relevant sind.For this reason, the aging of the electrical fuse should now be monitored. For this purpose, current pulses that flow through the fuse are evaluated, since they heat up the fuse and then cool it down, and the current pulses are therefore relevant to mechanical aging of the fuse.

In der Darstellung der 1 ist in einem Diagramm der Strom i in Ampere A über der Zeit t in Sekunden s dargestellt. Mit durchgezogener Linie ist dabei der real gemessene Strom gezeigt, welcher beim typischerweise auftretenden dynamischen Betrieb des elektrischen Fahrzeugs pulsiert. Dabei sind einige Pulse nicht weiter relevant, weil ihre Amplitude entweder sehr klein ist oder sie in ihrer Frequenz so schnell aufeinander folgen, dass ein nennenswertes Abkühlen des elektrisch leitenden Elements der Sicherung nicht auftritt und die Pulse damit bezüglich der Alterung nicht mehrfach relevant sind. Um solche weniger relevanten Phänomene nicht berücksichtigen zu müssen, kann über ein Filterelement der erfasste reale Wert des Stroms i entsprechend gefiltert werden. Der gefilterte Verlauf des Stroms i ist hier mit gestrichelter Linie dargestellt. Es verbleiben hier also im Wesentlichen drei Pulse, auf die in der folgenden Darstellung der 2 näher eingegangen wird. Der erste Puls hat eine Amplitude x, der zweite Puls eine Amplitude x+1 und der dritte Puls eine Amplitude von x+2. Neben der reinen Anzahl der Pulse, hier also drei, spielen auch die Amplituden und damit die Stromwerte i eine gewisse Rolle.In the representation of 1 is shown in a diagram of the current i in ampere A over the time t in seconds s. The actually measured current, which pulsates during the dynamic operation of the electric vehicle that typically occurs, is shown with a solid line. Some pulses are no longer relevant because their amplitude is either very small or they follow each other so quickly in terms of frequency that the electrically conductive element of the fuse does not cool down significantly and the pulses are therefore not repeatedly relevant with regard to aging. In order not to have to take such less relevant phenomena into account, the recorded real value of the current i can be filtered accordingly via a filter element. The filtered course of the current i is shown here with a dashed line. Essentially three pulses remain here, which are referred to in the following illustration 2 will be dealt with in more detail. The first pulse has an amplitude x, the second pulse has an amplitude x+1 and the third pulse has an amplitude x+2. In addition to the sheer number of pulses, in this case three, the amplitudes and thus the current values i also play a certain role.

In der Darstellung der 3 ist eine entsprechende Klassifikation eingezeichnet. Bei einem Strom i in der Größenordnung von 0 bis 300 A ergibt sich entsprechend ein Faktor F von 0,1, weil dies als entsprechend niedriger Strom zu werten ist, welcher die zugeordnete Sicherung bezüglich der Alterung kaum belastet. Bei Strömen zwischen 300 und 350 A wird ein Faktor F von 1 verwendet, da hier eine durchschnittliche Belastung hinsichtlich der Alterung der Sicherung auftritt. Bei der nächsten Stromklasse mit Strömen zwischen 350 und 450 A wird der Faktor F auf 5 gesetzt, bei mehr als 450 A bis zu einem Grenzstrom der Auslösung auf 10.In the representation of 3 a corresponding classification is shown. With a current i in the order of magnitude of 0 to 300 A, a factor F of 0.1 results, because this is to be evaluated as a correspondingly low current, which hardly burdens the associated fuse with regard to aging. For currents between 300 and 350 A, a factor F of 1 is used, as this is where an average load with regard to fuse aging occurs. The factor F is set to 5 for the next current class with currents between 350 and 450 A, and to 10 for more than 450 A up to a tripping limit current.

In der Praxis kann es nun so sein, dass beispielsweise über Teststandversuche mit Strompulsen oder auch über in Feldversuchen gewonnene Erfahrungswerte für die jeweilige Sicherung feststeht, dass diese beispielsweise bei ca. 500.000 Strompulsen typischerweise alterungsbedingt ausfällt. Auf dieser Basis lässt sich nun beispielsweise ein vorgegebener Grenzwert für die Anzahl der Strompulse generieren, ab welchem eine Warnung in dem oben beschriebenen Sinn ausgegeben wird. Dieser vorgegebene Grenzwert kann beispielsweise bei 350.000 Strompulsen oder Pulsäquivalenten, also einer je nach Stromklasse mit dem Faktor F multiplizierten bzw. gewichteten Anzahl von Strompulsen, liegen. In der Darstellung der 4 ist nun eine solche Auswertung gezeigt. Zu Beginn der erfassten Stromwerte soll der ursprüngich auf 350.000 stehende Zähler bei einem Wert von 300.000 gestanden haben. Der erste Strompuls mit seiner Amplitude x fällt dabei in die Stromklasse von 300 bis 350 A, beispielsweise lag die Amplitude bei 310 A. Dabei wurde ein Strompuls gezählt, welcher mit dem Faktor F=1 multipliziert den Wert von 1 ergibt. Dieser wird vom bestehenden Zähler abgezogen, sodass nach diesem Strompuls ein Status von verbleibenden 299.999 Strompulsen bestehen bleibt. Der zweite Strompuls mit der Amplitude x+1 liegt minimal höher, aber immer noch in der gleichen Stromklasse, sodass auch hier der Wert von 1 zum Abzug kommt. Der Restwert der noch verfügbaren Strompulse bzw. Strompulsäquivalente beträgt dementsprechend 299.998.In practice, it can now be the case that, for example through test bench experiments with current pulses or also through empirical values gained in field tests for the respective fuse, it is certain that this typically fails due to ageing, for example after approx. 500,000 current pulses. On this basis, a predefined limit value for the number of current pulses can now be generated, for example, from which a warning in the sense described above is issued. This predetermined limit value can be, for example, 350,000 current pulses or pulse equivalents, ie a number of current pulses multiplied or weighted by the factor F depending on the current class. In the representation of 4 such an evaluation is now shown. At the beginning of the recorded current values, the counter originally set at 350,000 should have stood at a value of 300,000. The first current pulse with its amplitude x falls in the current class from 300 to 350 A, for example the amplitude was 310 A. A current pulse was counted, which multiplied by the factor F=1 gives the value of 1. This is subtracted from the existing counter, so that after this current pulse, a status of the remaining 299,999 current pulses remains. The second current pulse with the amplitude x+1 is slightly higher, but still in the same current class, so that the value of 1 is deducted here as well. The residual value of the current pulses or current pulse equivalents that are still available is accordingly 299,998.

Der dritte Strompuls mit der Amplitude x+2 liegt nun etwas höher, beispielsweise in der Größenordnung von 380 A. Er fällt damit in eine höhere Stromklasse, sodass der eine aufgetretene Strompuls mit dem Faktor 5 entsprechend der Tabelle in 3 multipliziert wird. Ein Wert von 5 Pulsäquivalenten kommt hier also zum Abzug, sodass nach dem dritten Strompuls ein Status von 299.993 verbleibt. Wie es durch die entsprechenden Punkte angedeutet ist, wird das Verfahren so lange vorgeführt, bis der Zählwert bzw. Status bei 0 angelangt ist. Dann erfolgt eine entsprechende Warnung beispielsweise an eine das Fahrzeug bedienende Person und alternativ oder ergänzend hierzu ein Eintrag in einem Fehlerprotokoll eines Steuergeräts und/oder die Weitergabe an ein Flottenmanagement sowie gegebenenfalls eine für die Wartung zuständige Werkstatt. The third current pulse with the amplitude x+2 is now somewhat higher, for example of the order of 380 A. It thus falls within a higher range Current class, so that the current pulse that occurs has a factor of 5 according to the table in 3 is multiplied. A value of 5 pulse equivalents is deducted here, so that a status of 299,993 remains after the third current pulse. As indicated by the corresponding dots, the process is performed until the count or status reaches 0. A corresponding warning is then sent, for example to a person operating the vehicle, and, alternatively or additionally, an entry is made in an error log of a control device and/or it is passed on to a fleet management system and possibly a workshop responsible for maintenance.

Dort ist dann bekannt, dass bei der nächsten Inspektion die entsprechende Sicherung ausgetauscht werden muss.It is then known there that the corresponding fuse must be replaced during the next inspection.

Aufgrund des Sicherheitsabstands zu dem Wert von 500.000, bei welchem die Sicherung typischerweise nach Erfahrungswerten oder gemessenen Vorgabewerten ausfällt, verbleibt ein gewisser Zeitraum, sodass das Fahrzeug auch nach der Warnung noch in der Lage sein sollte, über einen entsprechenden Zeitraum weiter betrieben zu werden, bis die nächste Wartung ansteht bzw. eine das Fahrzeug nutzende Person nach Aufleuchten der Warnmeldung Zeit findet in eine Werkstatt zu gehen, um die Sicherung tauschen zu lassen.Due to the safety margin to the value of 500,000, at which the fuse typically fails according to empirical values or measured default values, there is a certain period of time so that the vehicle should still be able to continue to be operated for a corresponding period of time even after the warning the next maintenance is due or a person using the vehicle finds time to go to a workshop to have the fuse replaced after the warning message has been displayed.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102012209138 A1 [0002]

Claims

Method for monitoring the aging of an electrical fuse in an electrical system of an at least partially electrically powered vehicle, for which purpose the current (i) flowing through the electrical fuse is detected by means of a control unit and a sensor system, characterized in that current pulses are generated during electrical operation of the vehicle are detected and counted in the electrical fuse, the counted current pulses being summed up, and a warning message being generated as soon as the summed up number of current pulses exceeds a predetermined limit value.

procedure after claim 1 , characterized in that each of the current pulses is assigned to a current class on the basis of its amplitude (x), a factor (F) being specified for each current class, with which the number of detected current pulses per current class is weighted.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the detected current pulses are filtered and/or smoothed by means of a filter element.

procedure after claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the predetermined limit value is set based on bench tests and / or empirical values for the respective type of electrical fuse.

At least partially electrically powered vehicle with an electrical system, which comprises at least one battery, with a control unit and a sensor system, which are used to carry out the method according to one of Claims 1 until 4 are set up.