DE102021128536A1

DE102021128536A1 - Schützen eines Fahrzeugs vor Auswirkungen externer elektromagnetischer Störstrahlung

Info

Publication number: DE102021128536A1
Application number: DE102021128536.4A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schäfer; Dennis Hasselberg; Martin Halama
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-11-03
Filing date: 2021-11-03
Publication date: 2023-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen eines Fahrzeugs (2) vor externer elektromagnetischer Störstrahlung (EM), bei dem mittels des Fahrzeugs (2) in einem Fahrbetrieb die externe Störstrahlung (EM) in eine elektrisch leitfähige Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C) des Fahrzeugs (2) eingekoppelt wird, ein durch die Störstrahlung (EM) in der Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C) erzeugtes elektrisches Störsignal (S) detektiert wird, eine Stärke des Störsignals (S) ermittelt wird und dann, wenn die Stärke des Störsignals (S) ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, selbsttätig mindestens eine Schutzmaßnahme ausgelöst wird. Die Erfindung betrifft ein auch ein Fahrzeug (2), das zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf autonom fahrende Elektrofahrzeuge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen eines Fahrzeugs vor Auswirkungen externer elektromagnetischer Störstrahlung, bei dem die externe Störstrahlung in eine elektrisch leitfähige Einkopplungsleitung des Fahrzeugs eingekoppelt wird, ein durch die Störstrahlung in der Einkopplungsleitung erzeugtes elektrisches Störsignal detektiert wird und eine Stärke des Störsignals ermittelt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, das zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf autonom fahrende Elektrofahrzeuge.
Komponenten von Fahrzeugen werden auf ein vordefiniertes, dediziertes Störfestigkeitsniveau hin entwickelt bzw. gehärtet. Die Funktionen der Komponenten werden dann bis zu einer spezifizierten Störfestigkeitsschwelle sichergestellt. So können in einigen Komponenten enthaltene Sicherheitsfunktionen auf Sekundäreffekte der elektromagnetischen Störung (Verlust einer Kommunikation, Abweichung analoger Sensorwerte, Erwärmung usw.) reagieren. Oberhalb dieser Schwelle sind die Funktionen ggf. nicht mehr sichergestellt oder können sogar ausfallen.
Es ist bekannt, von Komponenten eines Fahrzeugs emittierte elektromagnetische Strahlung abzuschirmen. So offenbart beispielsweise DE 10 2014 018 432 A1 eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, bei der an zumindest einem Wicklungskopf eines Stators der elektrischen Maschine hierzu ein jeweiliges elektrisch leitendes, mit einem Massepotentialanschluss der elektrischen Maschine elektrisch verbundenes Schirmungselement angeordnet ist, welches dazu ausgelegt ist, den Wicklungskopf zur Umgebung hin elektrisch und/oder elektromagnetisch zu schirmen.
Es ist ferner bekannt, eine Verträglichkeit von Fahrzeugen bezüglich elektromagnetischer Strahlung in einer speziellen Testumgebung zu testen und beruhend darauf Komponenten des Fahrzeugs so auszulegen, dass deren elektromagnetische Verträglichkeit für vorgegebene Randbedingungen erfüllt sind.
CN110907734A betrifft das Gebiet der Prüfung auf elektromagnetische Verträglichkeit, insbesondere auf ein Verfahren zur Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit eines elektrischen Kraftfahrzeug-Motorantriebssystems, das die folgenden Schritte umfasst: 1) festes Montieren eines geprüften Motors und einer Motorsteuerung; 2) Schalten eines Ganges eines Getriebes in einen Zielgang; 3) Starten eines Systems zum Testen der Leistung der elektromagnetischen Verträglichkeit; 4) Erfassen des Echtzeitdrehmoments und der Drehzahl eines Motors des Dynamometers und Berechnen des Echtzeitdrehmoments und der Drehzahl des zu messenden Motors; 5) Beurteilen, ob das Testsystem für elektromagnetische Verträglichkeit normal arbeitet; 6) der Motorcontroller regelt und steuert das Echtzeitdrehmoment und die Drehzahl des getesteten Motors, so dass die relativen Fehler zwischen dem Echtzeitdrehmoment und der Drehzahl des getesteten Motors und dem Zieldrehmoment und dem Zielwert Drehzahl des getesteten Motors kleiner als 1 % sind und 7) Durchführung einer Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit. Das Verfahren kann den vorübergehenden Betriebszustand der Änderung der Ausgangsdrehzahl und des Drehmoments des Antriebsmotors wie Starten, Beschleunigen und Bremsen des neuen Energiefahrzeugs und die elektromagnetische Emission unter dem stabilen Betriebszustand des stabile Ausgangsdrehzahl und das Drehmoment des Antriebsmotors wie stabile Bergauf- und Fahrtrichtungen.
CN111208362A offenbart ein Verfahren zum schnellen Bewerten des EMV-Testrisikos eines gesamten Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen von EMV-Teststrahlungsstörungsdaten eines gesamten Fahrzeugs des Fahrzeugs und EMV-Störstrahlungsdaten einer beliebigen elektronischen Komponente im Fahrzeug; Aussortieren von ersten Frequenzpunktdaten gemäß den empfangenen EMV-Teststrahlungsstörungsdaten des gesamten Fahrzeugs; Erhalten von zweiten Frequenzpunktdaten in EMV-Strahlungsstörungsdaten einer beliebigen elektronischen Komponente gemäß den ersten Frequenzpunktdaten; Berechnen erster Referenzfrequenzpunktdaten des aktuellen Fahrzeugs gemäß den ersten Frequenzpunktdaten und den zweiten Frequenzpunktdaten; Aussortieren von dritten Frequenzpunktdaten gemäß den empfangenen EMV-Strahlungsstörungsdaten eines beliebigen elektronischen Teils; Erhalten von vierten Frequenzpunktdaten in den EMV-Teststrahlungsstörungsdaten des gesamten Fahrzeugs gemäß den dritten Frequenzpunktdaten; Berechnen zweiter Referenzfrequenzpunktdaten des aktuellen Fahrzeugs gemäß den dritten Frequenzpunktdaten und den vierten Frequenzpunktdaten; und Vergleichen der berechneten ersten Referenzfrequenzpunktdaten und zweiten Referenzfrequenzpunktdaten mit einem Standardgrenzwert, um ein Vergleichsergebnis zu erhalten.
CN113141166A offenbart eine elektromagnetische Interferenzunterdrückungsvorrichtung und ein Fahrzeug, wobei die elektromagnetische Interferenzunterdrückungsvorrichtung umfasst: ein erstes Gleichtaktfiltermodul, das mit dem Batteriepack an einem ersten Ende verbunden ist; wobei das erste Ende des ersten Gegentaktfiltermoduls mit dem zweiten Ende des ersten Gleichtaktfiltermoduls verbunden ist; das erste Ende des zweiten Gleichtaktfiltermoduls mit dem zweiten Ende des ersten Gegentaktfiltermoduls verbunden ist; und das erste Ende des zweiten Gegentaktfiltermoduls mit dem zweiten Ende des zweiten Gleichtaktfiltermoduls verbunden ist und das zweite Ende des zweiten Gegentaktfiltermoduls mit einem integrierten Hochspannungstreibersystem verbunden ist.
PL 216803 B1 offenbart ein Verfahren zur Überprüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit, EMV, von Fahrzeugen und Fahrzeugkomponenten, bei dem die zur Überprüfung ausgewählten elektrischen/elektronischen Komponenten nacheinander aus dem geprüften Fahrzeug demontiert, über Kabelbäume mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbunden werden und anschließend diese elektrischen/elektronischen Komponenten in einem neben dem Kraftfahrzeug befindlichen externen elektromagnetischen Feldsimulator platziert und überprüft werden, gefolgt von der Bewertung der elektromagnetischen Verträglichkeit des Gesamtfahrzeugs. Dabei wird davon ausgegangen, dass, wenn jede geprüfte Komponente die Anforderungen erfüllt, auch das Gesamtfahrzeug diese erfüllt, wenn mindestens eines der geprüften Komponenten die Anforderungen jedoch nicht erfüllt, davon ausgegangen wird , dass das gesamte Fahrzeug die Kompatibilitätsanforderungen nicht erfüllt.
CN102043101B stellt ein Verfahren zum Testen der elektromagnetischen Verträglichkeit, EMV, eines elektrisch angetriebenen Automobils bereit. Die elektromagnetische Interferenz eines elektrisch betriebenen Automobils unterscheidet sich von der des herkömmlichen Automobils mit Verbrennungsmotor, was das Arbeitsprinzip des elektrisch betriebenen Automobils anbelangt, darin, dass das elektrisch betriebene Automobil eine stärkere elektromagnetische Störungseigenschaft aufweist. Das elektrisch angetriebene Automobil ist auf einem belasteten Rollenprüfstand angeordnet und läuft mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf dem Rollenprüfstand. Die elektromagnetische Verträglichkeit des Fahrzeugs wird in einem Fahrzustand aus zwei Winkeln der elektromagnetischen Störung des Kraftfahrzeugs, EMI, und der elektromagnetischen Anfälligkeit, EMS, des Fahrzeugs bewertet, wodurch die elektromagnetische Störung des Kraftfahrzeugs in Fahrt genau gemessen werden kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit bereitzustellen ein Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, vor externer elektromagnetischer Störstrahlung zu schützen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Schützen eines Fahrzeugs vor Auswirkungen externer elektromagnetischer Störstrahlung, bei dem mittels des Fahrzeugs in einem Fahrbetrieb die externe Störstrahlung in einen elektrisch leitfähigen Leiter (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Einkopplungsleitung“ bezeichnet) des Fahrzeugs eingekoppelt wird, ein durch die Störstrahlung in der Einkopplungsleitung erzeugtes elektrisches Signal (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Störsignal“ bezeichnet) detektiert wird, eine Stärke des Störsignals ermittelt wird und dann, wenn die Stärke des Störsignals mindestens ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, durch das Fahrzeug selbsttätig mindestens eine Schutzmaßnahme ausgelöst wird.
Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass es möglich ist, z.B. lokal während einer Fahrt außerhalb einer Testumgebung auftretende externe Störstrahlung, die keiner definierten Teststrahlung entspricht, zu detektieren, zu beurteilen und darauf gezielt zu reagieren. So lässt sich der Schutz des Fahrzeugs insbesondere auch bei einer starken externen Störstrahlung, welche spezifizierten Störfestigkeitsschwellen, überschreitet, verbessert. Dies wiederum erhöht eine Sicherheit für die Insassen des Fahrzeugs.
Unter externer elektromagnetischer Störstrahlung wird elektromagnetische Strahlung verstanden, die von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Quelle erzeugt wird und auf das Fahrzeug einwirkt. Die externe Störstrahlung ist insbesondere dazu geeignet, ohne weitere Schutzmaßnahmen eine oder mehrere Funktionen des Fahrzeugs zu beeinträchtigen, z.B. wenn dieses in eine elektromagnetisch „heiße“ Zone fährt, in welcher eine Feldstärke der Störstrahlung sich einer Spezifikationsgrenze nähert bzw. diese überschreitet. Die Quelle(n) kann bzw. können beispielsweise Kommunikations-Sendeanlagen wie Mobilfunkmasten, mobile Transmitter, feste Transmitter, aber z.B. auch Quellen „ungewollter“, nicht zur Kommunikation genutzte Strahlung wie von Maschinen, Trafostationen, Ladeparks, militärische Systemen usw. sein. Die von Kommunikationssender ausgesandten elektromagnetische Felder können beispielweise im UKW-Band von ca. 88 MHz bis 104 MHz (z.B. bei Rundfunksendeanlagen), in Mobilfunk-Frequenzbändern (z.B., je nach Generation zwischen 800 MHz und 3 GHz) usw. liegen.
Unter einem Fahrbetrieb wird ein Betrieb eines fahrbereiten Fahrzeugs verstanden, bei dem es außerhalb einer Testumgebung bewegt werden kann oder bewegt wird, insbesondere durch einen Kunden. Dies kann auch als „normaler“ Fahrbetrieb bezeichnet werden. Im Fahrbetrieb ist das Fahrzeug insbesondere weder für einen Testbetrieb modifiziert noch an Testgeräte angeschlossen.
Die Einkopplungsleitung ist zum Einkoppeln der Störstrahlung geeignet, kann dafür z.B. eine bestimmte Mindestlänge aufweisen.
Die Stärke des Störsignals ist ein Maß für die Feldstärke der externen elektromagnetischer Störstrahlung. Das Ermitteln der Stärke des Störsignals kann beispielsweise ein Ermitteln

- einer, insbesondere betragsmäßigen, Amplitude des Störsignals; und/oder
- einer Leistung des Störsignals

Das mindestens eine vorgegebene Kriterium kann beispielsweise ein Erreichen oder Überschreiten mindestens eines vorgegebenen Schwellwerts umfassen, ggf. auch frequenzabhängig, wie weiter unten noch genauer ausgeführt.
Die mindestens eine Schutzmaßnahme kann beispielsweise ein Einschränken oder Aussetzen einer Funktionalität des Fahrzeugs umfassen, z.B. ein elektrisches Trennen einer Funktionskomponente von einem elektrischen Bordnetz, ein Deaktivieren einer Fahrzeugfunktion (z.B. ein kontrolliertes Abschalten des Antriebs) und ggf. Übernahme dieser Funktion durch den Fahrer, aber auch umgekehrt ein Aktivieren einer automatischen Funktion des Fahrzeugs (z.B. ein kontrolliertes Fahren an den Seitenstreifen), usw.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, das zur Durchführung des obigen Verfahrens ausgebildet ist. Das Fahrzeug kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug mindestens eine Schutzeinrichtung aufweist, die mindestens umfasst:

- eine elektrisch leitfähige Einkopplungsleitung, die dazu vorgesehen (d.h., angeordnet und ausgebildet) ist, die externe Störstrahlung einzukoppeln;
- eine mit der Einkopplungsleitung verbundene bzw. gekoppelte Detektoreinrichtung, die dazu vorgesehen ist, durch die externe Störstrahlung in der Einkopplungsleitung erzeugte elektrische Störsignale zu detektieren,
- eine mit der Detektoreinrichtung gekoppelte Bewertungseinrichtung, die dazu vorgesehen ist, zu bewerten, ob die Stärke der detektierten Störsignale das vorgegebene Kriterium erfüllt,
- eine mit der Bewertungseinrichtung gekoppelte Schutzauslöseeinrichtung, die dazu vorgesehen ist, bei Erfüllung des Kriteriums mindestens eine Schutzmaßnahme auszulösen.

Die Detektoreinrichtung, die Bewertungseinrichtung und/oder die Schutzauslöseeinrichtung können als eigenständige Komponenten des Fahrzeugs vorliegen. Jedoch können zwei oder alle dieser Einrichtungen in einer gemeinsamen Komponente integriert sein. Eine Komponente des Fahrzeugs, welche eine oder mehrere dieser Einrichtungen umfasst, kann eine dedizierte bzw. nur dafür vorgesehene Komponente sein und somit keine andere Funktion aufweisen. Jedoch kann mindestens eine dieser Einrichtungen mindestens eine weitere Funktion ausüben, die insbesondere nicht dem Schutz vor der Störstrahlung zu dienen braucht. In anderen Worten kann mindestens eine Komponente des Fahrzeugs mindestens eine bestimmte Funktionalität aufweisen (z.B. ein Radio, ein Steuergerät, ein Bordcomputer usw.) und zusätzlich als mindestens eine dieser Einrichtungen dienen bzw. deren zugeordnete(n) Funktionalitäte(n) (Detektorfunktionalität, ... usw.) aufweisen .
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Einkopplungsleitung mindestens einen Leiter bzw. eine Leitung aus der Gruppe

- dedizierte Antenne (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Störstrahlungsantenne“ bezeichnet),
- Kombiantenne,
- Scheibenheizungsleitung,
- Leitungsabschnitt eines Bordnetzes

Die Nutzung einer dedizierten Störstrahlungsantenne ergibt den Vorteil, dass so eine Einkopplungsleitung bereitgestellt werden kann, die gezielt zur Einkopplung der Störstrahlung ausgelegt ist, so dass die Störstrahlung besonders effektiv einkoppelbar ist. Auch kann die Störstrahlungsantenne an zur Einkopplung besonders geeigneten Stellen im Fahrzeug verlegt sein. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Beeinflussung durch andere elektrische Signale vermieden werden kann.
Die Nutzung einer Antenne, welche auch zur Aussendung und/oder zum Empfang von Nutzsignalen wie z.B. Funksignalen verwendet wird („Kombiantenne“), ergibt den Vorteil einer Einsparung von Bauteilen und damit Kostenvorteile. Eine solche Kombiantenne kann beispielsweise eine Radioantenne oder eine Kommunikations-Funkantenne, z.B. zum Telefonieren und/oder zur Datenverbindung mit einem Funknetz sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Detektoreinrichtung dazu eingerichtet ist, die Nutzsignale von den Störsignalen zu trennen, beispielsweise durch Signalfilterung.
Die Nutzung der Scheibenheizungsleitung, meist ein Widerstandsheizleiter, z.B. einer Heckscheibenheizung, ergibt den Vorteil, dass dann, wenn die Heizung nicht aktiviert ist, kein Heizstrom durch die Scheibenheizungsleitung fließt und folglich die Störsignale rein detektierbar sind. Fließt ein Heizstrom, ist dieser vergleichsweise einfach von den Störsignalen trennbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Scheibenheizungsleitungen in der Regel exponiert am Fahrzeug angeordnet sind und dadurch Störstrahlung besonders effektiv einkoppeln können.
Eine Nutzung eines Leitungsabschnitt eines Bordnetzes ergibt den Vorteil, dass dadurch die Störstrahlung nahe an zu schützenden Komponenten messbar ist und so Schutzmaßnahmen besonders gezielt auslösbar und durchführbar sind. Das Bordnetz kann z.B. ein Versorgungsbordnetz des Fahrzeugs sein. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Detektoreinrichtung dazu eingerichtet ist, die über das Bordnetz transportierten Nutzsignale und idealerweise auch transienten Signale von den Störsignalen zu trennen, beispielsweise durch Signalfilterung.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Stärke des Störsignals dessen Amplitude entspricht bzw. die Amplitude als Maß für die Stärke des Störsignals herangezogen wird. Dies lässt sich besonders einfach umsetzen, z.B. mittels einer Diodendetektorschaltung auf IC-Ebene, insbesondere falls die Amplitude frequenzunabhängig bzw. nicht frequenzaufgelöst bestimmt wird. Die Amplitude ist insbesondere die betragsmäßig detektierte Amplitude.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Kriterium das Erreichen oder Überschreiten mindestens eines vorgegebenen Schwellwerts umfasst. Dies ist besonders einfach umsetzbar. So kann das Kriterium beispielsweise erfüllt sein, wenn eine Amplitude des Störsignals betragsmäßig den Schwellwert erreicht oder überschreitet. Bei frequenzabhängiger Auswertung kann das Kriterium beispielsweise erfüllt sein, wenn eine frequenzabhängige Amplitude des Störsignals betragsmäßig einen zugehörigen Schwellwert erreicht oder überschreitet oder wenn gleichzeitig mehrere frequenzabhängige Amplituden des Störsignals betragsmäßig einen jeweils zugehörigen Schwellwert erreichen oder überschreiten. Die zugehörigen Schwellwerte können gleich oder unterschiedlich sein. Der Schwellwertvergleich lässt sich analog im Fourierraum durchführen.
Auch kann umfasst sein, dass die Stärke des Störsignals, ggf. frequenzabhängig, mit mehreren Schwellwerten unterschiedlicher Höhe verglichen wird, was den Vorteil ergibt, dass sich die Stärke des Störsignals zumindest grob weiter quantifizieren lässt. Dadurch wiederum können Schutzmaßnahmen abhängig von dem Erreichen oder Überschreiten des größten Schwellwerts durchgeführt werden. Tendenziell können die Schutzmaßnahmen umso umfangreicher sein, je höher der größte erreichte oder überschrittene Schwellwert ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug mehrere Schutzeinrichtungen aufweist. So wird der Vorteil einer Redundanz erreicht, als auch die Möglichkeit aus unterschiedlichen Richtungen auf das Fahrzeug einfallende Störstrahlung besonders zuverlässig detektieren zu können. Die Schutzeinrichtungen können beispielsweise an unterschiedlichen Stellen am Fahrzeug angeordnet sein, z.B. vorne und hinten, und/oder unterschiedliche Empfindlichkeiten für bestimmte Frequenzbänder aufweisen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug mehrere Schutzeinrichtungen aufweist, von denen mindestens zwei dazu eingerichtet sind, unterschiedliche Schutzmaßnahme auszulösen, z.B. abhängig von ihrer Position am Fahrzeug und/oder von ihrer Empfindlichkeit. So kann besonders gezielt auf die Störstrahlung reagiert werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Fahrzeug mehrere autonome Schutzeinrichtungen aufweist, was eine besonders hohe Redundanz ermöglicht.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug mehrere Schutzeinrichtungen aufweist, von denen sich zumindest zwei Schutzeinrichtungen, insbesondere alle Schutzeinrichtungen, eine gemeinsame Schutzauslöseeinrichtung teilen. Dies ermöglicht einen besonders flexibel reagierenden und preiswerten Aufbau.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Fahrzeug mehrere Schutzeinrichtungen aufweist, von denen sich zumindest zwei Schutzeinrichtungen, insbesondere alle Schutzeinrichtungen, eine gemeinsame Bewertungseinrichtung teilen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise einen noch preiswerteren Aufbau.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die gemeinsame Schutzauslöseeinrichtung einem zentralen Steuergerät, insbesondere Bordcomputer, des Fahrzeugs entspricht. Dies ermöglicht einen ganz besonders flexibel und schnell reagierenden und preiswerten Aufbau.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Detektoreinrichtung in eine die Einkopplungsleitung nutzende Funktionskomponente des Fahrzeugs funktional integriert ist. So kann vorteilhafterweise auf eine gesonderte Detektoreinrichtung verzichtet werden, und die Funktion der Detektoreinrichtung wird durch die die Einkopplungsleitung nutzende Funktionskomponente übernommen, welche dann also auch als Detektoreinrichtung dient. So kann beispielsweise ein Radio als eine solche Funktionskomponente mit Detektorfunktionalität verwendet werden, welches mit einer Radioantenne als der Kombiantenne verbunden ist. Auch kann das zentrale Steuergerät, insbesondere Bordcomputer, als eine solche Funktionskomponente mit Detektorfunktionalität ausgebildet sein, da dort bereits mehrere Empfangssysteme zusammengeführt werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Fahrzeug mehrere Schutzeinrichtungen aufweist, von denen sich zumindest zwei Schutzeinrichtungen, insbesondere alle Schutzeinrichtungen, eine gemeinsame Detektoreinrichtung teilen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise einen ganz besonders preiswerteren Aufbau.
Eine jeweilige Detektoreinrichtung kann aber auch in mindestens ein anderes (als das zentrale) Steuergerät integriert sein, z.B. in ein Steuergerät, zum Ansteuern nur bestimmter Fahrzeugkomponenten vorgesehen ist, z.B. zum Steuern der Lenkung, eines Bremssystems, usw. In ein solches („Komponenten-“)Steuergerät kann in einer Weiterbildung auch die zugehörige Bewertungseinrichtung und ggf. eine Schutzauslöseeinrichtung zum Auslösen einer Schutzaktion für die von diesem Steuergerät gesteuerten Fahrzeugkomponenten funktional integriert sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ist. Das Elektrofahrzeug kann ein Plug-In-Fahrzeug oder ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug sein. Ein Elektrofahrzeug kann besonders von dem Vorsehen der mindestens einen Schutzeinrichtung profitieren, da die externe Störstrahlung potenziell besonders viele Fahrzeugfunktionen stören kann. Dies gilt besonders für den Fall eines vollelektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Jedoch kann das Fahrzeug auch ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug ein autonom fahrendes Fahrzeug ist. Bei diesem kann eine Störung von Funktionskomponenten durch externe Störstrahlung besonders schwerwiegende Folgen haben, so dass das Vorsehen der mindestens einen Schutzeinrichtung hierfür besonders vorteilhaft ist.
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 ein Funktionsdiagramm einer Schutzeinrichtung eines Fahrzeugs; und
2 zeigt eine Skizze eines Fahrzeugs mit mehreren Schutzeinrichtungen.

1 zeigt ein Funktionsdiagramm einer Schutzeinrichtung 1 eines Fahrzeugs 2 mit einer Schutzeinrichtung 3.
Die Schutzeinrichtung 1 weist eine elektrisch leitfähige Einkopplungsleitung 3 z.B. in Form einer Antenne auf, die zum Einkoppeln externer elektromagnetischer Störstrahlung EM vorgesehen ist. Die Störstrahlung EM erzeugt in der Einkopplungsleitung 3 ein elektrisches Störsignal S, das durch eine mit der Einkopplungsleitung 3 elektrisch gekoppelte bzw. verbundene Detektoreinrichtung 4 detektiert wird. Die Stärke des Störsignals S korreliert mit der Feldstärke der Störstrahlung EM am Ort der Einkopplungsleitung 3.
Die Detektoreinrichtung 4 kann z.B. als Diodenschaltung aufgebaut sein oder eine solche Diodenschaltung verwenden, insbesondere falls als Maß für die Stärke des Störsignals die betragsmäßige Höhe der Amplitude des Störsignal S verwendet wird. Die Detektoreinrichtung 4 kann in einer Weiterbildung einen A/D-Wandler aufweisen, so dass sein Ausgangssignal dann als digitaler Messwert vorliegt. In der folgenden Beschreibung diese Ausführungsbeispiels Amplitude des Störsignal S sei beispielhaft dieser Fall der Auswertung der Signalamplitude aufgeführt.
Mit der Detektoreinrichtung 4 ist eine Bewertungseinrichtung 5 datentechnisch gekoppelt, die dazu vorgesehen ist, von der Detektoreinrichtung 4 ausgegebene Messwerte zu empfangen und zu bewerten, ob die Stärke der detektierten Störsignale ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, hier: der Amplitudenwert einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet. Ist dies nicht der Fall, wird keine Aktion ausgelöst. Ist dies jedoch der Fall, wird von der Bewertungseinrichtung 5 an eine damit datentechnisch gekoppelte Schutzauslöseeinrichtung 6 eine entsprechendes Signal ausgegeben, beispielsweise ein Pegel einer Signalleitung geändert (z.B. von „low“ nach „high“) oder eine Nachricht ausgegeben (z.B. über eine Datenleitung ein Befehl oder Code übermittelt).
Durch die Schutzauslöseeinrichtung 6 wird beruhen darauf mindestens eine Schutzmaßnahme ausgelöst, z.B. eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen deaktiviert oder zumindest eingeschränkt. Somit dient die Schutzeinrichtung 1 zum Schützen des Fahrzeugs 2 vor externer elektromagnetischer Störstrahlung. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Fahrzeug 2 ein elektrisch angetriebenes, autonom fahrendes Fahrzeug ist.
Obwohl die Komponenten Detektoreinrichtung 4, Bewertungseinrichtung 5 und Schutzauslöseeinrichtung 6 oben als eigenständige Einheiten beschrieben worden sind, können sie auch in funktional miteinander integriert sein. So können beispielsweise die Detektoreinrichtung 4 und die Bewertungseinrichtung 5 in einer einzigen Funktionseinheit („Detektor-/Bewertungseinrichtung“ 4, 5) zusammengefasst sein, die Bewertungseinrichtung 5 und die Schutzauslöseeinrichtung 6 in einer einzigen Funktionseinheit („Bewertungs-/Schutzauslöseeinrichtung“ 5, 6) zusammengefasst sein oder sogar alle diese Einrichtungen in einer einzigen Funktionseinheit („Detektor-/Bewertungs-/Schutzauslöseeinrichtung“ 4, 5, 6) zusammengefasst sein.
Ferner ist es möglich, dass die einzelnen Komponenten 3 bis 6 der Schutzeinrichtung 1 weitere Funktionalitäten aufweisen bzw. zur Durchführung weiterer Funktionalitäten vorgesehen sind oder funktional in Komponenten des Fahrzeugs integriert sind, die zur Durchführung noch weiterer Funktionalitäten vorgesehen sind. Beispielsweise kann die Einkopplungsleitung 3 eine dedizierte Störstrahlungsantenne sein, alternativ aber auch eine Kombiantenne z.B. zum Empfang und/oder zur Aussendung von Funksignalen, eine Scheibenheizungsleitung, ein Leitungsabschnitt eines Bordnetzes, usw. sein. Ebenfalls beispielhaft kann die Detektoreinrichtung 4 eine eigenständige Einheit sein oder alternativ funktional z.B. in ein Radio, ein Steuergerät, usw. integriert sein. Auch die Bewertungseinrichtung 5 kann eine eigenständige Einheit sein oder alternativ funktional z.B. in ein Steuergerät, einen zentralen Bordcomputer usw. integriert sein. Auch die Schutzauslöseeinrichtung 6 kann eine eigenständige Einheit sein oder alternativ funktional z.B. in ein Steuergerät, einen zentralen Bordcomputer usw. integriert sein.
2 zeigt eine Skizze eines Fahrzeugs 2 mit drei Schutzeinrichtungen, die insbesondere Varianten der Schutzeinrichtung 1 aus 1 sein können. Die Schutzeinrichtungen teilen sich eine gemeinsame Schutzauslöseeinrichtung 6, die funktional in einen Bordcomputer 7 integriert ist. Vorliegend ist also nur der Bordcomputer 7 dazu vorgesehen, mindestens eine Schutzmaßnahme auszulösen.
Die erste Schutzeinrichtung weist eine Einkopplungsleitung in Form einer Kombiantenne 3A auf, die gleichzeitig als Radioantenne dient und mit einem Radio 8 elektrisch verbunden ist. Das Radio 8 umfasst eine Detektoreinrichtung 4A, die z.B. auf IC-Ebene als Diodendetektorschaltung ausgebildet sein kann. In anderen Worten nimmt das Radio 8 auch die Funktion der Detektoreinrichtung 4A war. Darüber hinaus nimmt das Radio 8 auch die Funktion einer Bewertungseinrichtung 5A war und ist datentechnisch mit dem Bordcomputer 7 gekoppelt. In einer Variante kann das Radio 8 selbst in den Bordcomputer integriert sein. Trifft externe elektromagnetischen Störstrahlung EM auf die Kombiantenne 3A, erzeugt sie darin elektrische Störsignale S, welche durch die Detektoreinrichtung 4A des Radios 8 detektiert werden. Die Bewertungseinrichtung 5A bewertet, ob die Stärke der detektierten Störsignale S das vorgegebene Kriterium erfüllt (z.B. dessen Amplitude einen bestimmten Schwellwert erreicht oder überschreitet), und gibt, wenn dies der Fall ist, eine Nachricht an den Bordcomputer 7 aus, welcher wiederum auf Basis der Nachricht mindestens eine Schutzmaßnahme auslöst oder auslösen kann.
Die zweite Schutzeinrichtung weist eine Einkopplungsleitung in Form einer dedizierten Störstrahlungsantenne 3B auf, die mit einer kombinierten Detektoreinrichtung 4B / Bewertungseinrichtung 5B elektrisch verbunden ist. Die Detektor- / Bewertungseinrichtung 4B, 5B ist datentechnisch mit dem Bordcomputer 7 gekoppelt. Trifft externe elektromagnetischen Störstrahlung EM auf die Störstrahlungsantenne 3B, erzeugt sie darin elektrische Störsignale S, welche durch die Detektor- / Bewertungseinrichtung 4B, 5B detektiert werden und dann dahingehend bewertet werden, ob ihre Stärke ein vorgegebenes Kriterium erfüllt. Ist dies der Fall, wird eine Nachricht an den Bordcomputer 7 übermittelt, welcher wiederum auf Basis der Nachricht mindestens eine Schutzmaßnahme auslöst oder auslösen kann.
Die dritte Schutzeinrichtung weist eine Einkopplungsleitung in Form z.B. eines Kabels 3C eines Versorgungsbordnetzes 9 auf, welches mit dem Bordcomputer 7 verbunden ist. Der Bordcomputer übernimmt hier auch die Funktionen einer Detektoreinrichtung 4C und einer Bewertungseinrichtung 5C für in das Kabel 3C eingekoppelte Störsignale S. Wird durch den Bordcomputer 7 erkannt, dass die Stärke des in das Kabel 3C eingekoppelten Störsignals S ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, löst der Bordcomputer 7 mindestens eine Schutzmaßnahme aus.
Die ausgelösten Schutzmaßnahmen können allgemein davon abhängig sein, welche Bewertungseinrichtung 5A, 5B oder 5C die Erfüllung des Kriteriums erkannt hat. Es ist allgemein auch möglich, dass mindestens zwei Schutzeinrichtungen unterschiedliche Kriterien nutzen.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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.
Bezugszeichenliste

1: Schutzeinrichtung
2: Fahrzeug
3: Einkopplungsleitung
3A: Kombiantenne
3B: Störstrahlungsantenne
3C: Kabel
4: Detektoreinrichtung
4A-4C: Detektoreinrichtung
5: Bewertungseinrichtung
5A-5C: Bewertungseinrichtung
6: Schutzauslöseeinrichtung
7: Bordcomputer
8: Radio
9: Versorgungsbordnetz
EM: Externe elektromagnetische Störstrahlung
S: Störsignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014018432 A1 [0003]
CN 110907734 A [0005]
CN 111208362 A [0006]
CN 113141166 A [0007]
PL 216803 B1 [0008]
CN 102043101 B [0009]

Claims

Verfahren zum Schützen eines Fahrzeugs (2) vor Auswirkungen externer elektromagnetischer Störstrahlung (EM), bei dem mittels des Fahrzeugs (2) in einem Fahrbetrieb - die externe Störstrahlung (EM) in eine elektrisch leitfähige Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C) des Fahrzeugs (2) eingekoppelt wird, - ein durch die Störstrahlung (EM) in der Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C) erzeugtes elektrisches Störsignal (S) detektiert wird, - eine Stärke des Störsignals (S) ermittelt wird und dann, - wenn die Stärke des Störsignals (S) ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, selbsttätig mindestens eine Schutzmaßnahme ausgelöst wird.
Fahrzeug (2), das zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ausgebildet ist und dazu mindestens eine Schutzeinrichtung (1) aufweist, die mindestens umfasst: - eine elektrisch leitfähige Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C), die dazu vorgesehen ist, die externe Störstrahlung (EM) einzukoppeln; - eine mit der Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C) gekoppelte Detektoreinrichtung (4; 4A; 4B; 4C), die dazu vorgesehen ist, durch die externe Störstrahlung (EM) in der Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C) erzeugte elektrische Störsignale (S) zu detektieren, - eine mit der Detektoreinrichtung (4; 4A; 4B; 4C) gekoppelte Bewertungseinrichtung (5; 5A; 5B; 5C), die dazu vorgesehen ist, zu bewerten, ob die Stärke der detektierten Störsignale (S) das vorgegebene Kriterium erfüllt, - eine mit der Bewertungseinrichtung (5; 5A; 5B; 5C) gekoppelte Schutzauslöseeinrichtung (6, 7), die dazu vorgesehen ist, bei Erfüllung des Kriteriums mindestens eine Schutzmaßnahme auszulösen.
Fahrzeug (2) nach Anspruch 2, wobei die Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C) mindestens eine Leitung aus der Gruppe - dedizierte Störstrahlungsantenne (3B), - Funktionsantenne (3A), - Scheibenheizungsleitung, - Leitungsabschnitt (3C) eines Bordnetzes umfasst.
Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Stärke des Störsignals (S) dessen Amplitude entspricht.
Fahrzeug (2) nach Anspruch 4, wobei das Kriterium das Erreichen oder Überschreiten mindestens eines Schwellwerts umfasst.
Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Fahrzeug (2) mehrere Schutzeinrichtungen (1) aufweist, von denen mindestens zwei dazu eingerichtet sind, unterschiedliche Schutzmaßnahme auszulösen.
Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Fahrzeug (2) mehrere Schutzeinrichtungen (1) aufweist, welche eine gemeinsame Schutzauslöseeinrichtung (6, 7) teilen.
Fahrzeug (2) nach Anspruch 7, wobei die gemeinsame Schutzauslöseeinrichtung (6,7) einem zentralen Steuergerät, insbesondere Bordcomputer (7), des Fahrzeugs (2) entspricht.
Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Detektoreinrichtung (4; 4A; 4B; 4C) in eine die Einkopplungsleitung (3; 3A; 3B; 3C) nutzende Funktionskomponente (7; 8) des Fahrzeugs (2) integriert ist.
Fahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Fahrzeug (2) ein Elektrofahrzeug (2) ist, insbesondere ein autonom fahrendes vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug.