DE102021119956A1 - Testing of power supply paths and consumers of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen zumindest eines Stromversorgungspfads (1) und/oder mindestens eines daran angeschlossenen Verbrauchers (3, 4, 10, 11), wobei bei dem Verfahren: (a) ausgehend von einem spannungslosen Zustand an den Stromversorgungspfad (1) eine Spannung (U1) mit einem ersten Spannungsniveau (U1,1, U1,2, U1,3) angelegt wird, (b) mindestens eine elektrische Größe (U1, U2, I) des Stromversorgungspfads (1) gemessen wird, (c) die mindestens eine gemessene elektrische Größe (U1, U2, I) und/oder eine daraus abgeleitete Größe mit einer Referenz verglichen wird, (d) dann, wenn das Ergebnis des Vergleichs einen Fehlerzustand angibt, mindestens eine Aktion ausgelöst wird, (e) zumindest dann, wenn das Ergebnis des Vergleichs einen fehlerfreien Zustand angibt, an den Stromversorgungspfad (1) eine Spannung (U1) angelegt wird, deren Spannungsniveau (U1,2, U1,3, U1,4) oberhalb des vorherigen Spannungsniveaus (U1,1, U1,2, U1,3) liegt, und (f) folgend die Schritte (b) bis (e) erneut ausgeführt werden.The present invention relates to a method for testing at least one power supply path (1) and/or at least one consumer (3, 4, 10, 11) connected to it, wherein in the method: (a) starting from a voltage-free state, the power supply path (1 ) a voltage (U1) with a first voltage level (U1,1, U1,2, U1,3) is applied, (b) at least one electrical variable (U1, U2, I) of the power supply path (1) is measured, (c ) the at least one measured electrical variable (U1, U2, I) and/or a variable derived from it is compared with a reference, (d) if the result of the comparison indicates an error state, at least one action is triggered, (e) at least when the result of the comparison indicates an error-free state, a voltage (U1) is applied to the power supply path (1) whose voltage level (U1,2, U1,3, U1,4) is above the previous voltage level (U1,1 , U1,2, U1,3) and (f) following step tte (b) to (e) are executed again.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen zumindest eines Stromversorgungspfads und/oder mindestens eines daran angeschlossenen Verbrauchers, wobei bei dem Verfahren an den Stromversorgungspfad eine Spannung mit einem bestimmten Spannungsniveau angelegt wird, mindestens eine elektrische Größe des Stromversorgungspfads gemessen wird, (c) die mindestens eine gemessene elektrische Größe und/oder eine daraus abgeleitete Größe mit einer Referenz verglichen wird und dann, wenn das Ergebnis des Vergleichs einen Fehlerzustand angibt, mindestens eine Aktion ausgelöst wird. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, aufweisend eine Baueinheit eines Energiebordnetzes des Fahrzeugs mit mindestens einem variablen Gleichspannungswandler, der ausgangsseitig mit dem ersten Ende des Stromversorgungspfads elektrisch verbunden ist, wobei das Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf das Überprüfen von Stromversorgungspfaden eines Energiebordnetzes eines Fahrzeugs und daran angeschlossenen Verbrauchern.The invention relates to a method for testing at least one power supply path and/or at least one consumer connected to it, in which method a voltage with a specific voltage level is applied to the power supply path, at least one electrical variable of the power supply path is measured, (c) the at least one measured electrical quantity and/or a quantity derived therefrom is compared with a reference and then, if the result of the comparison indicates an error state, at least one action is triggered. The invention also relates to a vehicle having a structural unit of an on-board power supply system of the vehicle with at least one variable DC-DC converter which is electrically connected on the output side to the first end of the power supply path, the vehicle being designed to carry out the method. The invention can be applied particularly advantageously to checking power supply paths of an on-board power supply system of a vehicle and consumers connected to it.
Bei einem System mit Spannungsversorgungen im höheren Niedervoltbereich, z.B. von 48 V, können auf einer Versorgungsleitung zu einem Subsystem des Fahrzeugs (z.B. einem elektrischen Lenksystem oder einem elektrischen Bremssystem) im Fehlerfall Störungen wie Leitungsunterbrechungen oder Lichtbögen mit ungewissem Schadensausgang entstehen. Das Energiemanagement von Energiebordnetzen weist bisher keinen Freiheitsgrad auf, um situativ zu entscheiden, wie sich eine Komponente im Subsystem bei einem ersten Anschalten / Hochfahren nach Starten eines Fahrzeugs (auch als „First Switch to Power“ bekannt) verhalten soll. Damit ist die energetische Effizienz der Subsysteme heute nicht optimal. Sicherheitsrelevante Subsysteme mit Sicherheitsanforderungen benötigen heute neben einer Versorgungsleitung eine separate Kommunikationsleitung, um eine Fehlerfall des Subsystems von außen detektieren zu können.In a system with voltage supplies in the higher low-voltage range, e.g. 48 V, faults such as line breaks or arcing with uncertain damage outcome can occur on a supply line to a subsystem of the vehicle (e.g. an electric steering system or an electric braking system). The energy management of on-board power supply systems has so far not had any degree of freedom to decide how a component in the subsystem should behave when it is first switched on / booted up after starting a vehicle (also known as "First Switch to Power"). This means that the energy efficiency of the subsystems is not optimal today. Safety-relevant subsystems with safety requirements now require a separate communication line in addition to a supply line in order to be able to detect a fault in the subsystem from the outside.
Gemäß
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere auf konstruktiv einfache Weise eine Möglichkeit bereitzustellen, eine Stromversorgungsleitung eines Steuergeräts und das Steuergerät auf Fehler, insbesondere Leitungsfehler, hin zu testen.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and in particular to provide a structurally simple way of testing a power supply line of a control unit and the control unit for faults, in particular line faults.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is solved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments can be found in particular in the dependent claims.
Verfahren zum Testen zumindest eines Stromversorgungspfads und/oder mindestens eines daran angeschlossenen Verbrauchers, wobei bei dem Verfahren:
- (a) ausgehend von einem spannungslosen Zustand an den Stromversorgungspfad eine Spannung mit einem ersten Spannungsniveau angelegt wird,
- (b) mindestens eine elektrische Größe des Stromversorgungspfads gemessen wird,
- (c) die mindestens eine gemessene elektrische Größe und/oder eine daraus abgeleitete Größe mit einer Referenz verglichen wird,
- (d) dann, wenn das Ergebnis des Vergleichs einen Fehlerzustand angibt, mindestens eine Aktion ausgelöst wird,
- (e) zumindest dann, wenn das Ergebnis des Vergleichs einen fehlerfreien Zustand angibt, den Stromversorgungspfad eine Spannung angelegt wird, deren Spannungsniveau oberhalb des vorherigen Spannungsniveaus liegt, und
- (f) folgend die Schritte (b) bis (e) erneut ausgeführt werden.
- (a) starting from a voltage-free state, a voltage with a first voltage level is applied to the power supply path,
- (b) at least one electrical quantity of the power supply path is measured,
- (c) the at least one measured electrical variable and/or a variable derived therefrom is compared with a reference,
- (d) if the result of the comparison indicates an error condition, at least one action is triggered,
- (e) at least if the result of the comparison indicates a fault-free state, a voltage is applied to the power supply path, the voltage level of which is higher than the previous voltage level, and
- (f) following steps (b) to (e) are performed again.
Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass durch die schrittweise Erhöhung des Spannungsniveaus der auf den Stromversorgungspfad aufgegebenen Spannung die elektrische Reaktion für jedes der Niveaus einzeln messbar ist und damit für jedes der Spannungsniveaus der Gutfall / fehlerfreie Zustand bzw. der Schlechtfall / Fehlerfall gesondert bewertbar ist. Dadurch können Fehler, insbesondere Leitungsfehler, besonders präzise erkannt werden, welche sich ggf. erst bei höheren Spannungsniveaus zeigen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch Fehler in dem Verbraucher präziser lokalisiert werden können, was eine folgende Wartung (Reparatur, Austausch usw.) erleichtert. Zudem lässt sich das Verfahren vorteilhafterweise unter Einsatz herkömmlicher Komponenten umsetzen und bedarf keiner zusätzlichen Messeinrichtungen. Darüber hinaus kann ggf. auf eine separate Kommunikationsleitung zum Detektieren eines Fehlerfalls in dem Verbraucher von außen verzichtet werden.This method has the advantage that the electrical reaction for each of the levels can be measured individually due to the gradual increase in the voltage level of the voltage applied to the power supply path, and thus the good case / error-free state or the bad case / error case can be evaluated separately for each of the voltage levels. As a result, faults, in particular line faults, which may only become apparent at higher voltage levels, can be detected particularly precisely. A further advantage is that faults in the consumer can also be localized more precisely, which makes subsequent maintenance (repair, replacement, etc.) easier. In addition, the method can advantageously be implemented using conventional components and does not require any additional measuring devices. In addition, a separate communication line for externally detecting a fault in the consumer can be dispensed with.
Dass das Verfahren zum Testen eines Stromversorgungspfads und/oder eines daran angeschlossenen Verbrauchers vorgesehen ist, umfasst, dass das Verfahren nur zum Testen des Stromversorgungspfads, zum Testen nur des Verbrauchers oder zum Testen des Stromversorgungspfads und des Verbrauchers einsetzbar ist.The fact that the method is provided for testing a power supply path and/or a consumer connected to it includes that the method can only be used for testing the power supply path, for testing only the consumer or for testing the power supply path and the consumer.
Dadurch, dass der Stromversorgungspfad mit einem Verbraucher verbunden ist, kann der Verbraucher über den Stromversorgungspfad mit elektrischer Energie zu seinem Betrieb und ggf. zum Betrieb daran angeschlossener Peripheriekomponente versorgt werden.Because the power supply path is connected to a load, the load can be supplied with electrical energy via the power supply path for its operation and possibly for the operation of peripheral components connected to it.
Das Steuergerät weist insbesondere eine Elektronik auf, z.B. einen Mikrocontroller, ASIC, FPGA, usw. Es ist eine Weiterbildung, dass die Elektronik auf dem ersten Spannungsniveau betreibbar ist.In particular, the control unit has electronics, e.g. a microcontroller, ASIC, FPGA, etc. In a further development, the electronics can be operated at the first voltage level.
Dass an den Stromversorgungspfad eine Spannung angelegt wird, umfasst insbesondere, dass die Spannung an ein verbraucherabgewandtes („erstes“) Ende des Stromversorgungspfads angelegt wird. An dem verbraucherseitigen („zweiten“) Ende des Stromversorgungspfads liegt dann aufgrund des ohmschen Widerstands des Stromversorgungspfads zumindest im fehlerfreien Zustand eine Spannung an, die geringer ist als die an dem ersten Ende angelegt Spannung.The fact that a voltage is applied to the power supply path includes, in particular, that the voltage is applied to an end of the power supply path that is remote from the load (“first”). Due to the ohmic resistance of the power supply path, at least in the error-free state, there is a voltage at the load-side (“second”) end of the power supply path that is lower than the voltage applied at the first end.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die in Schritt (b) gemessene mindestens eine elektrische Größe die an dem ersten Ende des Stromversorgungspfads anliegende oder eingestellte Spannung, die an dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads anliegende Spannung und/oder den durch den Stromversorgungspfad fließenden Strom umfasst oder ist. Die gemessene elektrische Größe kann einem einzelnen Messwert oder einem aus mehreren Messwerten berechneten Wert entsprechen, z.B. einem Mittelwert von während einer vorgegebenen Zeitdauer gemessenen mehreren Messwerten.In one configuration, the at least one electrical variable measured in step (b) includes or is the voltage present or set at the first end of the power supply path, the voltage present at the second end of the power supply path and/or the current flowing through the power supply path . The electrical quantity measured may correspond to a single measured value or to a value calculated from a plurality of measured values, e.g.
Eine abgeleitete Größe kann beispielsweise eine Differenz (z.B. zwischen den an dem ersten und dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads anliegenden Spannungen) und/oder ein Quotient (z.B. zwischen der an dem ersten Ende anliegenden Spannung und dem Strom) oder irgendeine andere Verknüpfung mit einem oder mehreren gemessenen elektrischen Größen sein.A derived quantity can, for example, be a difference (e.g. between the voltages present at the first and second ends of the power supply path) and/or a quotient (e.g. between the voltage present at the first end and the current) or any other combination of one or more measured electrical quantities.
Der Vergleich mit der Referenz in Schritt (c) kann umfassen, dass die gemessene elektrische Größe (z.B. ein einzelner Messwert oder ein Mittelwert davon) direkt mit einer Referenz verglichen wird.The comparison with the reference in step (c) can include the measured electrical quantity (eg a single measured value or an average thereof) being compared directly with a reference.
Die Referenz ist ein Maß für den Gut- oder Schlechtfall bzw. fehlerfreien Fall oder Fehlerfall. Bildet die Referenz z.B. den Gutfall bzw. den fehlerfreien Zustand ab und stimmt die mindestens eine gemessene elektrische Größe und/oder die daraus abgeleitete Größe ausreichend genau mit dem jeweiligen Referenzwert überein, kann von einem fehlerfreien Zustand ausgegangen werden, ansonsten von einem Fehlerfall bzw. Fehlerzustand. Die Referenz kann ein einzelner Wert, insbesondere Schwellwert, sein, bei dessen Erreichen oder Unterschreiten bzw. Überschreiten ein Fehlerzustand angenommen wird. Die Referenz kann auch ein Werteband („Referenzband“) sein, wobei beispielsweise dann, wenn der Messwert bzw. die daraus abgeleitete Größe innerhalb des Wertebands liegt, ein fehlerfreier Zustand festgestellt wird, ansonsten ein Fehlerzustand. Allgemein kann dies so beschrieben werden, dass überprüft wird, ob die mindestens eine gemessene elektrische Größe und/oder die daraus abgeleitete Größe ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, und wenn dies der Fall ist, ein Fehlerzustand oder ein fehlerfreier Zustand festgestellt wird. Beispiele für Referenzen können der für ein bestimmtes Spannungsniveau erwartete Soll-Strom durch den Stromversorgungspfad und/oder für eine ein bestimmtes Spannungsniveau erwartete Spannungsdifferenz über den Stromversorgungspfad bzw. Wertebänder davon sein.The reference is a measure of the good or bad case or error-free case or error case. If, for example, the reference reflects the good case or the error-free state and the at least one measured electrical variable and/or the variable derived from it matches the respective reference value with sufficient accuracy, an error-free state can be assumed, otherwise an error or error state . The reference can be an individual value, in particular a threshold value, which is assumed to be in error when it is reached, fallen below or exceeded. The reference can also be a range of values (“reference range”), in which case, for example, if the measured value or the variable derived from it lies within the range of values, an error-free state is determined, otherwise an error state. In general, this can be described as checking whether the at least one measured electrical variable and/or the variable derived therefrom meets a predetermined criterion, and if this is the case, an error state or an error-free state is determined. Examples of references can be the desired current through the power supply path expected for a specific voltage level and/or a voltage difference across the power supply path or value bands expected for a specific voltage level.
Das Ergebnis des Vergleichs kann ein Zustand aus der Gruppe „fehlerfreier Zustand“ / „Fehlerzustand“ sein. Jedoch kann das Ergebnis auch in mehr als zwei Zustände kategorisiert werden, z.B. „fehlerfreier Zustand“ / „bedenklicher Zustand“ / „Fehlerzustand“ oder „grün“ / „gelb“ / „rot“ nach Art einer Ampelschaltung.The result of the comparison can be a status from the "error-free status" / "error status" group. However, the result can also be categorized into more than two states, e.g. "error-free state" / "questionable state" / "error state" or "green" / "yellow" / "red" in the manner of a traffic light switch.
Wird ein Fehlerzustand erkannt, kann mindestens eine Aktion ausgelöst werden. Die mindestens eine Aktion kann z.B. das Ausgeben einer Fehlermeldung ein Verhindern eines weiteren Erhöhens der an den Stromversorgungspfad angelegten Spannung, ein Verringern dieser Spannung und/oder ein Ausschalten des Verbrauchers umfassen.If an error condition is detected, at least one action can be triggered. The at least one action can include, for example, outputting an error message, preventing a further increase in the voltage applied to the power supply path, reducing this voltage and/or switching off the load.
Die Erhöhung der Spannungsniveaus geschieht insbesondere schritt- bzw. sprungweise. Die angelegten Spannungsniveaus sind vorgegebene Testspannungen. Das jeweilige Spannungsniveau kann insbesondere für eine vorgegebene Dauer gehalten werden.The increase in the voltage level occurs, in particular, step by step or abruptly. The voltage levels applied are predetermined test voltages. The respective voltage level can in particular be maintained for a predetermined period.
Das Verfahren kann insbesondere vor Fahrtbeginn („Pre-Drive-Check“) durchgeführt werden, insbesondere im Rahmen eines erstmaligen Hochfahrens des Verbrauchers genutzt werden.The method can be carried out in particular before the start of the journey (“pre-drive check”), in particular it can be used when the consumer starts up for the first time.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Schritte (e) bis (f) mehrfach durchgeführt werden, bis ein höchstes Spannungsniveau erreicht ist. Dies ergibt den Vorteil, dass der Fehlerfall für mehrere unterschiedliche Betriebsszenarien mit unterschiedlichen aktivierten Betriebskomponenten des Verbrauchers (z.B. Elektronik, Kommunikationsmodul, Sensoren, Aktoren, usw.) gesondert durchführbar ist, was eine Ursachenanalyse vereinfacht.In one configuration, steps (e) to (f) are carried out multiple times until a maximum voltage level is reached. This has the advantage that the error can be carried out separately for several different operating scenarios with different activated operating components of the consumer (e.g. electronics, communication module, sensors, actuators, etc.), which simplifies a cause analysis.
Das höchste Spannungsniveau ist insbesondere dasjenige Spannungsniveau, bei dem der Verbraucher und alle daran angeschlossenen Peripheriekomponenten in Betrieb sind, betriebsbereit sind oder betriebsbereit geschaltet werden können. Das höchste Spannungsniveau kann insbesondere der Nominalspannung des zugehörigen Energiebordnetzes entsprechen, z.B. je nach Energiebordnetz 12 V, 48 V, 120 V, 400 V, 800 V, usw. The highest voltage level is in particular that voltage level at which the consumer and all peripheral components connected to it are in operation, are ready for operation or can be switched to be ready for operation. In particular, the highest voltage level can correspond to the nominal voltage of the associated power supply system, e.g. 12 V, 48 V, 120 V, 400 V, 800 V, etc. depending on the power supply system.
Das Verfahren führt die angegebenen Schritte insbesondere in der angegebenen Reihenfolge aus.Specifically, the method performs the steps specified in the order specified.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Verbraucher ein Steuergerät ist, das Steuergerät eine Elektronik und eine Kommunikationseinrichtung aufweist und mit mindestens einer über das Steuergerät mit elektrischer Energie versorgbaren Peripheriekomponente verbunden ist. Dies ergibt den Vorteil, dass so speziell auch sicherheitsrelevante Subsysteme des Fahrzeugs mittels des Verfahrens getestet werden können.In one configuration, the consumer is a control unit, the control unit has electronics and a communication device and is connected to at least one peripheral component that can be supplied with electrical energy via the control unit. This results in the advantage that safety-relevant subsystems of the vehicle can also be specifically tested using the method.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Steuergerät und die mindestens eine Peripheriekomponente - oder Komponenten bzw. Bauteile davon - mindestens zwei unterschiedliche Spannungsniveaus als Betriebs- bzw. Versorgungsspannungen aufweisen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass mindestens eine Komponente bei einem niedrigeren Spannungsniveau noch nicht in Betrieb genommen wird und daher vorteilhafterweise auch keine dynamischen Effekte erzeugt, welche die in Schritt (b) gemessene elektrische Größe beeinflussen könnte. Bei Feststellen eines Fehlerzustands kann zudem eine noch nicht in Betrieb befindliche Komponente als Ursache für den Fehlerzustand ausgeschlossen werden, was eine Fehlersuche vereinfacht.In one configuration, the control device and the at least one peripheral component—or components or components thereof—have at least two different voltage levels as operating or supply voltages. This achieves the advantage that at least one component is not yet put into operation at a lower voltage level and therefore advantageously also does not produce any dynamic effects that could influence the electrical variable measured in step (b). If an error state is detected, a component that is not yet in operation can also be ruled out as the cause of the error state, which simplifies troubleshooting.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Steuergerät mindestens eine Versorgungsspannung aufweist, die geringer ist als eine Versorgungsspannung mindestens einer Peripheriekomponente. Die kann z.B. so umgesetzt sein, dass das Steuergerät eine nominale Versorgungsspannung zum Betrieb zumindest seiner Elektronik zwischen 2,5 V und 3 Volt aufweist, ferner eine Kommunikationseinrichtung wie einen Bus-Schnittstelle mit einer nominalen Versorgungsspannung zwischen 4,5 V und 6 V aufweist, einige Peripheriekomponenten eine nominale Versorgungsspannung von 12 V benötigen und weitere Peripheriekomponenten eine nominale Versorgungsspannung von 48 V benötigen. Das zugehörige Bordenergienetz des Fahrzeugs ist dann z.B. ein 48 V-Bordnetz.In one development, the control unit has at least one supply voltage that is lower than a supply voltage of at least one peripheral component. This can be implemented, for example, in such a way that the control unit has a nominal supply voltage of between 2.5 V and 3 volts for operating at least its electronics has a communication device such as a bus interface with a nominal supply voltage between 4.5 V and 6 V, some peripheral components require a nominal supply voltage of 12 V and further peripheral components require a nominal supply voltage of 48 V. The vehicle's associated on-board power supply system is then, for example, a 48 V on-board power supply.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Spannungsniveau mindestens ein Spannungsniveau aus der Gruppe der folgenden Spannungsniveaus umfasst:
- - ein erstes Spannungsniveau, bei dem die Elektronik des Steuergeräts betreibbar ist, aber noch keine Kommunikationseinrichtung des Steuergeräts und noch keine Peripheriekomponente. Das erste Spannungsniveau kann z.B. in einem Bereich [2,5 V; 3 V] liegen.
- - ein zweites Spannungsniveau, bei dem die Elektronik des Steuergeräts und seine Kommunikationseinrichtung betreibbar sind, aber noch keine Peripheriekomponente.
- - A first voltage level at which the electronics of the control unit can be operated, but still no communication device of the control unit and no peripheral component. The first voltage level can be in a range [2.5 V; 3V].
- - A second voltage level at which the electronics of the control unit and its communication device can be operated, but no peripheral components.
Das zweite Spannungsniveau kann z.B. in einem Bereich [4,5 V; 6 V] liegen.
- - ein drittes Spannungsniveau, bei dem die Elektronik und die Kommunikationseinrichtung des Steuergeräts sowie mindestens eine Peripheriekomponente (z.B. mindestens eine Sensor) betreibbar sind, aber andere Peripheriekomponenten (z.B. Aktuatoren) noch nicht betreibbar sind. Das dritte Spannungsniveau kann z.B. bei 12 V liegen.
- - ein viertes Spannungsniveau, bei dem die Elektronik und die Kommunikationseinrichtung des Steuergeräts sowie alle Peripheriekomponenten betreibbar sind. Das vierte Spannungsniveau kann z.B. bei 48 V liegen.
- - A third voltage level at which the electronics and the communication device of the control unit and at least one peripheral component (eg at least one sensor) can be operated, but other peripheral components (eg actuators) are not yet operable. The third voltage level can be 12 V, for example.
- - A fourth voltage level at which the electronics and the communication device of the control unit and all peripheral components can be operated. The fourth voltage level can be 48 V, for example.
Die Auswertung auf dem ersten Spannungsniveau ergibt den Vorteil, dass im fehlerfreien Zustand gezielt der fehlerfreie Zustand des Stromversorgungspfads und/oder der Elektronik festgestellt werden kann. Tritt ein Fehlerzustand auf, kann dieser also auf den Stromversorgungspfad und/oder die Elektronik ursächlich begrenzt werden. Da die Kommunikationseinrichtung noch nicht aktiviert ist bzw. noch nicht arbeitet, können von dem Steuergerät keine Werte über die an dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads gemessene(n) elektrische(n) Größe(n) ausgesandt bzw. gemeldet werden.The evaluation at the first voltage level has the advantage that the error-free state of the power supply path and/or the electronics can be determined in a targeted manner in the error-free state. If an error occurs, the cause can be limited to the power supply path and/or the electronics. Since the communication device is not yet activated or is not yet working, the control device cannot send or report any values for the electrical variable(s) measured at the second end of the power supply path.
Die Auswertung auf dem zweiten Spannungsniveau ergibt den Vorteil, dass im fehlerfreien Zustand der fehlerfreie Zustand des Stromversorgungspfads, der Elektronik und/oder der Kommunikationseinrichtung (z.B. eines CAN-Bus-Schnittstellenmoduls) festgestellt werden kann. Tritt ein Fehlerzustand auf, kann dieser auf den Stromversorgungspfad, die Elektronik und/oder auf die Kommunikationseinrichtung ursächlich begrenzt werden. Da die Kommunikationseinrichtung nun aktiviert ist bzw. arbeitet, können von dem Steuergerät die an dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads gemessenen Spannungswerte ausgesandt bzw. gemeldet werden, so dass zur Feststellung des Gesundheitszustands nun auch eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads herangezogen werden kann.The evaluation at the second voltage level has the advantage that the error-free state of the power supply path, the electronics and/or the communication device (e.g. a CAN bus interface module) can be determined in the error-free state. If an error occurs, its cause can be limited to the power supply path, the electronics and/or the communication device. Since the communication device is now activated or is working, the voltage values measured at the second end of the power supply path can be sent or reported by the control unit, so that a voltage difference between the first and the second end of the power supply path can now also be used to determine the state of health can.
Die Auswertung auf dem dritten Spannungsniveau ergibt den Vorteil, dass im fehlerfreien Zustand zusätzlich der fehlerfreie Zustand der auf dem dritten Spannungsniveau betreibbaren Peripheriekomponenten angenommen werden kann, z.B. von Sensoren.The evaluation at the third voltage level has the advantage that, in the fault-free state, the fault-free state of the peripheral components that can be operated at the third voltage level, e.g. sensors, can also be assumed.
Die Auswertung auf dem dritten Spannungsniveau ergibt den Vorteil, dass im fehlerfreien Zustand zusätzlich der fehlerfreie Zustand der auf dem vierten Spannungsniveau betreibbaren Peripheriekomponenten angenommen werden kann, z.B. von Aktoren.The evaluation on the third voltage level has the advantage that, in the error-free state, the error-free state of the peripheral components that can be operated on the fourth voltage level, e.g. actuators, can also be assumed.
Tritt ein Fehlerfall auf, kann dessen Ursache an einer Leitungsstörung des Stromversorgungspfads (z.B. einer Ausbildung eines Lichtbogens) oder an den an dem angelegten Spannungsniveau betriebenen Komponenten liegen. Dabei kann auch der Fall auftreten, dass der Stromversorgungspfad bei einem niedrigeren Spannungsniveau noch keine Störung zeigt, sondern erst bei einem höheren Spannungsniveau.If an error occurs, its cause can be a line fault in the power supply path (e.g. formation of an arc) or the components operated at the applied voltage level. The case can also arise in this case that the power supply path does not yet show a fault at a lower voltage level, but only at a higher voltage level.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Gruppe der Spannungsniveaus ein weiteres Spannungsniveau umfasst, das unterhalb des ersten Spannungsniveaus liegt, und das so niedrig ist, das die Elektronik des Steuergeräts noch nicht betreibbar ist. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Leitungsunterbrechung des Stromversorgungspfads bereits bei niedrigen Spannungen erkannt werden.In a further development, the group of voltage levels includes a further voltage level which is below the first voltage level and which is so low that the electronics of the control unit cannot yet be operated. As a result, a line break in the power supply path can advantageously be detected even at low voltages.
Insbesondere können die obigen Spannungsniveaus in der angegebenen Reihenfolge sukzessive durchlaufen werden. Die an den Stromversorgungspfad angelegte Spannung wird dann insbesondere sprungweise auf die normale Versorgungsspannung des Steuergeräts hochgefahren. Dies ergibt den weiteren Vorteil, dass durch die für diesen „sanften“ Hochlauf benötigte Zeitdauer die Lebensdauer beispielsweise von Eingangskondensatoren positive beeinflusst.In particular, the above voltage levels can be run through successively in the specified order. The voltage applied to the power supply path is then ramped up to the normal supply voltage of the control unit, in particular in jumps. This results in the further advantage that the time required for this "smooth" run-up has a positive influence on the service life of input capacitors, for example.
Es ist eine Ausgestaltung, dass auf den Stromversorgungspfad, insbesondere auf das erste Ende des Stromversorgungspfads, ein kurzer Test-Spannungspuls aufgegeben wird, insbesondere mit der höchsten für den Stromversorgungspfad vorgesehenen Versorgungs- bzw. Betriebsspannung. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass schnell eine zusätzliche Information auf ein Vorliegen einer Störung, insbesondere Leitungsstörung, erhalten werden kann, insbesondere auch noch vor oder in frühen Phasen des stufenweisen Hochfahrens gemäß dem vorliegenden Verfahren.It is an embodiment that on the power supply path, in particular on the first End of the power supply path, a short test voltage pulse is applied, in particular with the highest intended for the power supply path supply or operating voltage. This achieves the advantage that additional information on the presence of a fault, in particular a line fault, can be obtained quickly, in particular also before or in early phases of the gradual ramp-up according to the present method.
Beispielsweise kann dann, wenn der zugehörige Strom durch den Stromversorgungspfad im Vergleich zu einem Referenzschwellwert zu gering ist, auf eine Leitungskorrosion oder einen drohenden Leitungsbruch hindeuten. Wenn andererseits der zugehörige Strom im Vergleich zu einem Referenzschwellwert zu hoch ist, kann dies auf eine Ausbildung eines Lichtbogens hindeuten. Insbesondere ist der Test-Spannungsimpuls so kurz, dass er keine Funktionskomponenten aktiviert. Der Test-Spannungsimpuls kann z.B. eine Dauer zwischen 1 µs und 100 µs aufweisen. So kann ein Test-Spannungsimpuls in einem 48 V-Energiebordnetz für 1 µs und 100 µs mit einer Höhe von 48 V aufgegeben werden, usw. Der Test-Spannungsimpuls kann ausgehend von einem beliebigen Spannungsniveau ausgegeben werden, und auch aus einem ansonsten spannungslosen Zustand heraus.For example, if the associated current through the power supply path is too low compared to a reference threshold value, this can indicate line corrosion or an impending line break. On the other hand, if the associated current is too high compared to a reference threshold, this may indicate arcing. In particular, the test voltage pulse is so short that it does not activate any functional components. For example, the test voltage pulse may have a duration between 1 µs and 100 µs. A test voltage pulse can be applied in a 48 V power supply system for 1 µs and 100 µs with a level of 48 V, etc. The test voltage pulse can be output from any voltage level, and also from an otherwise voltage-free state .
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, aufweisend eine Baueinheit eines Energiebordnetzes des Fahrzeugs mit mindestens einem variablen Gleichspannungswandler, der ausgangsseitig mit dem ersten Ende des Stromversorgungspfads elektrisch verbunden ist, wobei das Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist. Das Fahrzeug kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.The object is also achieved by a vehicle having a structural unit of an on-board power supply system of the vehicle with at least one variable DC-DC converter which is electrically connected on the output side to the first end of the power supply path, the vehicle being designed to carry out the method. The vehicle can be designed analogously to the method and vice versa, and has the same advantages.
Das Fahrzeug kann ein Pkw, Lkw, Bus, Motorrad usw. sein. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Hybridfahrzeug oder ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug sein, ist aber nicht darauf beschränkt.The vehicle can be a car, truck, bus, motorcycle, etc. In particular, the vehicle can be a hybrid vehicle or an all-electric vehicle, but is not limited thereto.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Baueinheit mit einem Energiemanagementsystem gekoppelt ist. Das Energiemanagementsystem kann dazu eingerichtet sein, das Verfahren ablaufen zu lassen und kann dazu die Baueinheit oder direkt den variablen Gleichspannungswandler anweisen, ausgangsseitig ein bestimmtes Spannungsniveau einzustellen, insbesondere ein erstes bis viertes Spannungsniveau wie oben beschrieben. Insbesondere kann eine Koordination des Hochlaufs des Steuergeräts und des Stromverteilers sowie die Speicherung der Überwachungsergebnisse im Gut- wie auch im Fehlerfall durch das Energiemanagementsystem übernommen werden.In one configuration, the structural unit is coupled to an energy management system. The energy management system can be set up to run the method and can instruct the assembly or directly the variable DC-DC converter to set a specific voltage level on the output side, in particular a first to fourth voltage level as described above. In particular, the energy management system can coordinate the startup of the control unit and the power distributor and store the monitoring results in the event of a good or faulty situation.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Baueinheit ein Stromverteiler mit mehreren variablen Gleichspannungswandlern ist, die jeweils an unterschiedliche Verbraucher anschließbar sind. Der Stromverteiler kann beispielsweise einen wie in
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Stromversorgungspfad mindestens eine elektrische Steckverbindung aufweist. Das Verfahren ist in diesem Fall besonders vorteilhaft anwendbar, da Steckverbindungen besonders anfällig gegenüber einer Leitungsstörung sind, z.B. aufgrund von Korrosion, mechanischer Wechselbelastung, usw. Insbesondere können sich Lichtbögen an Steckverbindungen besonders häufig ausbilden.In one configuration, the power supply path has at least one electrical plug connection. In this case, the method can be used particularly advantageously, since plug connections are particularly susceptible to a line fault, e.g. due to corrosion, alternating mechanical stress, etc. In particular, arcs can form particularly frequently on plug connections.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Stromversorgungspfad ein Steckverbindungskabel mit Steckverbindungen an beiden Seiten aufweist. Das Steckverbindungskabel kann z.B. einerseits in einen Ausgang eines Stromverteilers und andererseits in ein Steuergerät eingesteckt oder einsteckbar sein.In one development, the power supply path has a plug-in connection cable with plug-in connections on both sides. The plug-in connection cable can, for example, be plugged or can be plugged into an output of a power distributor on the one hand and into a control device on the other hand.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Stromversorgungspfad zumindest an seinem ersten Ende eine elektronische Sicherung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die dort anliegende Spannung und/oder den durch den Stromversorgungspfad fließenden elektrischen Strom zu messen. Die elektronische Sicherung kann eine Komponente des Stromverteilers sein und z.B. ausgangsseitig des Spannungswandlers angeordnet sein.In one configuration, the power supply path has an electronic fuse at least at its first end, which is set up to measure the voltage present there and/or the electrical current flowing through the power supply path. The electronic fuse can be a component of the power distributor and can be arranged, for example, on the output side of the voltage converter.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Stromversorgungspfad an seinem zweiten Ende eine elektronische Sicherung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Spannung und/oder den durch den Stromversorgungspfad fließenden elektrischen Strom zu messen. Die elektronische Sicherung kann eine Komponente des Steuergeräts sein und z.B. an einem Anschluss des Spannungswandlers für das Steckverbindungskabel angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät auch ohne elektronische Sicherung eigenständig dazu eingerichtet sein, die Spannung und/oder den Strom an dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads zu messen.In one development, the power supply path has an electronic fuse at its second end, which is set up to measure the voltage and/or the electrical current flowing through the power supply path. The electronic fuse can be a component of the control unit and can be arranged, for example, on a connection of the voltage converter for the plug connection cable. As an alternative or in addition, the control unit can also be set up independently without an electronic fuse to measure the voltage and/or the current at the second end of the power supply path.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Peripheriekomponente mindestens einen Sensor und/oder mindestens einen Aktuator umfasst, insbesondere mindestens einen Sensor und mindestens einen Aktuator. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, den mindestens einen Aktuator anzusteuern und von dem mindestens einen Sensor Sensorsignale zu empfangen. Insbesondere kann das Steuergerät den mindestens einen Aktuator abhängig von den empfangenen Sensorsignalen ansteuern.In one configuration, the at least one peripheral component includes at least one sensor and/or at least one actuator, in particular at least one sensor and at least one actuator. The control unit is set up to control the at least one actuator and the at least one sensor receive sensor signals. In particular, the control device can control the at least one actuator depending on the received sensor signals.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Steuergerät und die damit verbundenen Peripheriekomponenten ein elektrisches Bremssystem bilden. Es ist eine Ausgestaltung, dass das Steuergerät und die damit verbundenen Peripheriekomponenten ein elektrisches Lenksystem bilden.In one configuration, the control unit and the peripheral components connected thereto form an electric braking system. In one configuration, the control unit and the peripheral components connected thereto form an electric steering system.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Sensor auf dem dritten Spannungsniveau, z.B. von mindestens 12 V, und der mindestens eine Aktuator auf dem vierten Spannungsniveau, z.B. von 48 V, betreibbar ist.In one configuration, the at least one sensor can be operated at the third voltage level, e.g. at least 12 V, and the at least one actuator can be operated at the fourth voltage level, e.g. 48 V.
Zumindest die Schritt (a) und (c) bis (f) können von einer grundsätzlich beliebigen Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann dem Energiemanagement-System entsprechen oder in dieses integriert sein. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann alternativ dem Stromverteiler entsprechen oder in diesem integriert sein. Auch ist es möglich, dass die Datenverarbeitungseinrichtung auf mehrere Komponenten des Fahrzeugs, insbesondere seines Energiebordnetzes, verteilt ist, z.B. auf das Energiemanagement-System und den Stromverteiler. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, die Gleichspannungswandler dazu anzusteuern, eine Spannung mit einem gewünschten Spannungsniveau auszugeben, Messdaten über Spannungen und/oder Ströme zu empfangen und auszuwerten und/oder die mindestens eine Aktion auszulösen.At least steps (a) and (c) to (f) can be carried out by basically any data processing device. The data processing device can correspond to the energy management system or be integrated into it. Alternatively, the data processing device can correspond to the power distributor or be integrated into it. It is also possible for the data processing device to be distributed over a number of components of the vehicle, in particular its on-board energy supply system, e.g. over the energy management system and the power distributor. The data processing device is set up in particular to control the DC-DC converters to output a voltage at a desired voltage level, to receive and evaluate measurement data on voltages and/or currents and/or to trigger the at least one action.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
-
1 zeigt verschiedene Komponenten eines Fahrzeugs einschließlich eines Stromversorgungspfads zwischen einem variablen Gleichspannungswandler und einem Steuergerät eines Subsystems des Fahrzeugs; -
2 zeigt als Auftragung einer Spannung gegen die Zeit einen Verlauf einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers als auch einen Verlauf einer Stromstärke durch den Stromversorgungspfad für einen fehlerfreien Zustand des Stromversorgungspfads und des Subsystems; -
3 zeigt ineiner zu 2 analogen Darstellung einen Verlauf einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers als auch einen Verlauf einer Stromstärke durch den Stromversorgungspfad bei Vorliegen eines Fehlerzustands; -
4 zeigt ineiner zu 2 analogen Darstellung einen Verlauf einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers mit einem Testpuls als auch einen Verlauf einer Stromstärke durch den Stromversorgungspfad für einen fehlerfreien Zustand des Stromversorgungspfads und des Subsystems; -
5 zeigt ineiner zu 2 analogen Darstellung einen Verlauf einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers mit einem Testpuls als auch einen Verlauf einer Stromstärke durch den Stromversorgungspfad bei einem Fehlerzustand; und -
6 zeigt als Auftragung einer Spannung gegen die Zeit einen Verlauf einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers als auch einen Verlauf einer Spannung an dem steuergeräteseitigen Ende des Stromversorgungspfads für einen fehlerfreien Zustand des Stromversorgungspfads.
-
1 Figure 12 shows various components of a vehicle including a power supply path between a variable DC/DC converter and a vehicle subsystem controller; -
2 shows, as a plot of a voltage versus time, a course of an output voltage of the DC/DC converter and a course of a current strength through the power supply path for a fault-free state of the power supply path and the subsystem; -
3 shows in a too2 analog representation of a course of an output voltage of the DC-DC converter and a course of a current intensity through the power supply path in the presence of a fault condition; -
4 shows in a too2 analog representation of a course of an output voltage of the DC-DC converter with a test pulse and a course of a current intensity through the power supply path for a fault-free state of the power supply path and the subsystem; -
5 shows in a too2 analog representation of a course of an output voltage of the DC-DC converter with a test pulse and a course of a current intensity through the power supply path in an error state; and -
6 12 shows, as a voltage plotted against time, a profile of an output voltage of the DC-DC converter and also a profile of a voltage at the end of the power supply path on the control device side for a fault-free state of the power supply path.
Der variable Gleichspannungswandler 2 ist Teil eines Stromverteilers 5, der mehrere solcher variablen Gleichspannungswandler 2 aufweist, die alle an einer Eingangs-Gleichspannung UG anliegen, deren Spannungsniveau insbesondere der Nominalspannung bzw. nominalen Betriebsspannung eines zugeordneten Energieversorgungsnetzes entspricht, z.B. einer 48 V-Gleichspannung. Der variable Gleichspannungswandler ist so ansteuerbar, dass er die eingangsseitig anliegende Eingangsspannung UG entweder auf dem Spannungsniveau der Eingangsspannung UG belässt oder auf ein vorgegebenes anderes Spannungsniveau (insbesondere aus einer Gruppe vorgegebener Spannungsniveaus) wandelt, insbesondere herunterwandelt.The variable DC-
Der variable Gleichspannungswandler 2 ist in einer Variante dazu eingerichtet, sowohl die an ihm ausgangsseitig anliegende Gleichspannung U1 als auch den durch den Ausgang fließenden Strom I zu messen. Da der Ausgang des Gleichspannungswandlers 2 dem ersten Ende des Stromversorgungspfads 1 entspricht, ist die Spannung U1 die an dem ersten Ende des Stromversorgungspfads 1 anliegende Spannung.In one variant, the variable
Optional oder zusätzlich kann dem Ausgang des Spannungswandlers 2 eine elektronische Sicherung 6 nachgeschaltet sein, die dazu eingerichtet ist, die dort herrschende Spannung als auch den durch sie fließenden Strom I zu messen. Dies kann z.B. für den Fall sinnvoll sein, dass die Spannung U1 und/oder der Strom I durch den Gleichspannungswandler nicht oder nicht genau genug messbar sind. Die elektronische Sicherung 6 kann als Komponente des Stromversorgungspfads 1 angesehen werden. Die elektronische Sicherung 6 ist hier unmittelbar (d.h., entweder direkt oder über ein kurzes Leitungsstück ohne Zwischenbauteile) an dem Ausgang des Spannungswandlers 2 angeordnet, so dass die dort gemessene Spannung praktisch der Ausgangsspannung des Spannungswandlers 2 entspricht, und damit auch der Spannung U1 an dem ersten Ende des Stromversorgungspfads 1. Die Spannung U1 und der Strom I können also grundsätzlich durch den Spannungswandler 2 und/oder durch die elektronische Sicherung 6 gemessen werden. Es ist aber auch möglich, dass als die Spannung U1 die am Ausgang des Gleichspannungswandlers 2 eingestellte (Soll-)Spannung verwendet wird, ohne sie auch noch zu messen.Optionally or additionally, the output of the
Der Stromversorgungspfad 1 umfasst hier auch eine Steckverbindungsleitung 7, z.B. ein Stromkabel, das an beiden Enden ein Steckverbindungselement aufweist, das mit einem jeweils zugehörigen Steckverbindungsgegenelement des Stromverteilers 5 bzw. des Steuergeräts 3 eine jeweilige Steckverbindung 8 bzw. 9 bildet. Diese Steckverbindungen 8, 9 sind besonders häufig Ursache für Störungen des Stromversorgungspfads 1, z.B. aufgrund ihrer Anfälligkeit für Korrosion, Schwächung der mechanischen Kontaktkraft durch mechanische Wechselbelastungen, usw. Dies kann z.B. zu einem erhöhten Übergangswiderstand oder sogar zu einem Lichtbogen führen.The power supply path 1 also includes a plug-in connection line 7, e.g. These plug-in connections 8, 9 are particularly often the cause of faults in the power supply path 1, e.g. due to their susceptibility to corrosion, weakening of the mechanical contact force due to alternating mechanical loads, etc. This can e.g. lead to an increased contact resistance or even to an arc.
Das Steuergerät 3 kann in einer Variante dazu eingerichtet sein, die an ihm eingangsseitig anliegende Spannung U2 zu messen, als auch den durch den Eingang fließenden Strom I. Da der Eingang des Steuergeräts dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads 1 entspricht, ist die Spannung U2 die an dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads 1 anliegende Spannung. Optional oder zusätzlich kann dem Eingang des Steuergeräts 3 eine elektronische Sicherung (o. Abb.) nachgeschaltet sein, die dazu eingerichtet ist, die dort herrschende Spannung als auch den durch sie fließenden Strom I zu messen. Dies kann z.B. für den Fall sinnvoll sein, dass die Spannung U2 und/oder der Strom I nicht oder nicht genau genug durch das Steuergerät 3 messbar sind. Diese elektronische Sicherung kann als eigenständiges Bauteil oder als Komponente des Steuergeräts 3 angesehen werden.In one variant, the
Allgemein kann anstelle einer elektronischen Sicherung eine reine Messeinrichtung bzw. überwachungsfähige Beschaltung verwendet werden.In general, instead of an electronic fuse, a pure measuring device or circuit that can be monitored can be used.
Das Steuergerät 3 ist mit mindestens einem Sensor 10 und mit mindestens einem Aktuator 11 verbunden. Es kann z.B. von dem mindestens einen Sensor 10 Sensordaten empfangen und zur Steuerung des mindestens einen Aktuators 11 nutzen.
Das Steuergerät 3 kann ferner eine Elektronik 12 und ein Kommunikationsmodul 13 aufweisen. Mittels des Kommunikationsmoduls 13, z.B. einer CAN-Bus-Schnittstelle, kann das Steuergerät 3 über eine Kommunikationsverbindung 14, z.B. einen CAN-Bus, mit dem Stromverteiler 5 und/oder mit einem Energiemanagement-System 15 kommunizieren. Insbesondere können über das Kommunikationsmodul 13 die aktuell gemessene Spannung U2 und ggf. der aktuell gemessene Strom I gemeldet werden.The
Zur weiteren Beschreibung sei beispielhaft angenommen, dass die Gleichspannung U1 an dem ersten Ende des Stromversorgungspfads 1 mittels des Gleichspannungswandlers 2 zumindest auf zwei der folgenden Spannungsniveaus einstellbar ist:
Vor Fahrtantritt des Fahrzeugs F sollen dessen Verbraucher hochgefahren werden, sowie benötigt, z.B. das Subsystem 4. Dies geschieht hier durch ein eine gewisse Dauer benötigendes stufenweises Hochfahren von dem spannungslosen Zustand mit dem Spannungsniveau U1,0 = 0 V auf das vierte Spannungsniveau U1,4 = 48 V.Before the vehicle F starts driving, its consumers are to be booted up and required,
Zunächst wird die Spannung U1 in einem Schritt auf das erste Spannungsniveau U1,1 angehoben und dort für einen „ersten“ Zeitraum gehalten. Der Zeitraum ist so bemessen, dass die die Elektronik 12 des Steuergeräts 3 vollständig hochfahren kann. Das Steuergerät 3 kann jedoch noch nicht kommunizieren. Da aus Herstellerangaben, Experimenten und/oder Simulationen bekannt ist, wieviel Strom die Elektronik 12 in ihrem hochgefahrenen Zustand üblicherweise verbraucht, kann der an dem ersten Ende des Stromversorgungspfads 1 gemessene Strom I mit dem auf diesem ersten Spannungsniveau U1,1 zu erwartenden Strom als der Referenz verglichen werden. Liegt dann beispielsweise der gemessene Strom I innerhalb eines bestimmten zu erwartenden Referenzbands, kann von einen fehlerfreien Zustand der Elektronik 12 ausgegangen werden.First, the voltage U 1 is raised in one step to the first voltage level U 1,1 and held there for a “first” period. The period of time is such that the
Folgend, und insbesondere falls zuvor ein fehlerfreier Zustand festgestellt worden ist, wird durch entsprechende Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 2 die Spannung U1 auf das zweite Spannungsniveau U1,2 angehoben und dort für einen „zweiten“ Zeitraum gehalten. Der zweite Zeitraum ist so bemessen, dass das Kommunikationsmodul 13 des Steuergeräts 3 vollständig hochfahren kann und ggf. auch so lange, bis eine Kommunikationsverbindung mit dem Stromverteiler 2 und/oder dem Energiemanagement-System 15 hergestellt worden ist. Da aus Herstellerangaben, Experimenten und/oder Simulationen bekannt ist, wieviel Strom die Elektronik 12 und das Kommunikationsmodul 13 in ihrem hochgefahrenen Zustand verbrauchen, kann der an dem ersten Ende des Stromversorgungspfads 1 gemessene Strom I mit dem auf diesem zweiten Spannungsniveau U1,2 zu erwartenden Strom als der Referenz verglichen werden. Liegt dann beispielsweise der gemessene Strom I innerhalb eines bestimmten zu erwartenden Referenzbands, kann von einen fehlerfreien Zustand des Kommunikationsmoduls 13 ausgegangen werden.Subsequently, and in particular if an error-free state has been determined beforehand, the voltage U 1 is raised to the second voltage level U 1 , 2 by appropriate activation of the DC-
Analog kann die Spannung U1 für einen „dritten“ Zeitraum auf das dritte Spannungsniveau U1,3 und dann weiter auf das vierte Spannungsniveau U1,4 angehoben werden und durch jeweilige Referenzvergleiche des gemessenen Stroms I mit einem zugehörigen Referenzschwellwert oder Referenzband auf einen fehlerfreien oder fehlerhaften Zustand (hier einen fehlerfreien Zustand) des mindestens einen Sensors 10 bzw. des mindestens einen Aktuators 11 geschlossen werden.Analogously, the voltage U 1 can be raised to the third voltage level U 1.3 and then further to the fourth voltage level U 1.4 for a “third” period of time and to an error-free level by respective reference comparisons of the measured current I with an associated reference threshold value or reference band or faulty state (here a fault-free state) of the at least one
Die entsprechende Antwort des Stroms I ist hier ebenfalls hoch und liegt in dem für einen fehlerfreien Zustand erwarteten Werteband.The corresponding response of the current I is also high here and is in the range of values expected for a fault-free state.
Durch Betrachtung der Spannungsdifferenz wird der zusätzliche Vorteil erreicht, dass zuverlässig erkannt werden kann, ob ein Fehler an dem Stromversorgungspfad 1 vorliegt. Allgemein kann in zusammenschauender Betrachtungsweise mit dem durch den Stromversorgungspfad 1 fließenden Strom I eine mögliche Fehlerursache noch genauer eingegrenzt werden, da durch die Spannungsdifferenz der Gesundheitszustand des Stromversorgungspfads 1 separat beurteilt werden kann.By considering the voltage difference, the additional advantage is achieved that it can be reliably detected whether there is a fault in the power supply path 1 . In general, a possible fault cause can be narrowed down even more precisely in an overall perspective with the current I flowing through the power supply path 1, since the state of health of the power supply path 1 can be assessed separately by the voltage difference.
Wird die Spannungsdifferenz ΔU für jedes der eingestellten Spannungsniveaus U1,1 bis U1,4 ausgewertet, kann erkannt werden, ob in dem Stromversorgungspfad 1 ein Fehlerfall auftritt, und bei welcher angelegten Spannung U1 er auftritt.If the voltage difference .DELTA.U is evaluated for each of the set voltage levels U 1.1 to U 1.4 , it can be recognized whether an error occurs in the power supply path 1 and at which applied voltage U 1 it occurs.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.Of course, the present invention is not limited to the embodiment shown.
Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.In general, "a", "an" etc. can be understood as a singular or a plural number, in particular in the sense of "at least one" or "one or more" etc., as long as this is not explicitly excluded, e.g. by the expression "exactly a" etc.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.A numerical specification can also include exactly the specified number as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Stromversorgungspfadpower path
- 22
- GleichspannungswandlerDC converter
- 33
- Steuergerätcontrol unit
- 44
- Subsystemsubsystem
- 55
- Stromverteilerpower distributor
- 66
- Elektronische SicherungElectronic fuse
- 77
- Steckverbindungsleitungconnector cable
- 88th
- Steckverbindungconnector
- 99
- Steckverbindungconnector
- 1010
- Sensorsensor
- 1111
- Aktuatoractuator
- 1212
- Elektronikelectronics
- 1313
- Kommunikationsmodulcommunication module
- 1414
- Kommunikationsverbindungcommunication link
- 1515
- Energiemanagement-Systemenergy management system
- Ff
- Fahrzeugvehicle
- II
- StromElectricity
- UGUG
- Eingangs-Gleichspannunginput DC voltage
- U1U1
- an dem ersten Ende des Stromversorgungspfads anliegende GleichspannungDC voltage present at the first end of the power supply path
- U2U2
- an dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads anliegende GleichspannungDC voltage present at the second end of the power supply path
- U1,0U1,0
- Spannungsloser ZustandDe-energized state
- U1,1U1,1
- Erstes SpannungsniveauFirst level of tension
- U1,2U1,2
- Zweites SpannungsniveauSecond level of tension
- U1,3U1,3
- Drittes SpannungsniveauThird level of tension
- U1,4U1,4
- Viertes SpannungsniveauFourth level of tension
- TT
- Testpulstest pulse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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