DE102022213760B3 - Method for detecting foreign bodies in a battery for a motor vehicle, measuring device and a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Fremdkörpererkennung in einer Batterie (10) für ein Kraftfahrzeug (20) vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug eine Messvorrichtung (100), eine Messschaltung (11) und ein Hochvolt-System (HV-System) (13) aufweist und das HV-System (13) eine erste y-Kapazität (C1) und eine zweite y-Kapazität (C2) aufweist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:a) Betätigen der Messschaltung (11), um wechselweise die erste y-Kapazität (C1) und die zweite y-Kapazität (C2) des HV-Systems (13) umzuladen;b) Bestimmen einer y-Gesamtkapazität aus dem Umladen der ersten y-Kapazität (C1) und der zweiten y-Kapazität (C2);c) Vergleichen der y-Gesamtkapazität mit einem y-Kapazitätsreferenzwert;d) Erkennen eines Fremdkörpers in der Batterie (10) durch Feststellen einer Abweichung beim Vergleich der y-Gesamtkapazität aus dem Umladen der ersten y-Kapazität (C1) und der zweiten y-Kapazität (C2) mit dem y-Kapazitätsreferenzwert; unde) basierend auf dem Erkennen eines Fremdkörpers, Einleiten einer Schutzmaßnahme.A method for detecting foreign bodies in a battery (10) for a motor vehicle (20) is proposed, wherein the vehicle has a measuring device (100), a measuring circuit (11) and a high-voltage system (HV system) (13) and that HV system (13) has a first y-capacity (C1) and a second y-capacity (C2). The method has the following steps:a) actuating the measuring circuit (11) to alternately reload the first y-capacitance (C1) and the second y-capacitance (C2) of the HV system (13);b) determining a y-capacity Total capacity from recharging the first y-capacity (C1) and the second y-capacity (C2);c) comparing the y-total capacity with a y-capacity reference value;d) detecting a foreign body in the battery (10) by detecting a deviation when comparing the total y-capacity from reloading the first y-capacity (C1) and the second y-capacity (C2) with the y-capacity reference value; ande) based on the detection of a foreign body, initiate a protective measure.
Description
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Überwachung von Betriebszuständen von Batterien, insbesondere von Hochvoltbatterien. Im Speziellen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fremdkörpererkennung in einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, eine Messvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug.The invention generally relates to the field of monitoring operating states of batteries, in particular high-voltage batteries. In particular, the invention relates to a method for detecting foreign bodies in a battery for a motor vehicle, a measuring device and a motor vehicle.
Für einen sicheren Betrieb einer Batterie, wie etwa einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, und/oder einer Hochvoltbatterie, ist die Überwachung von deren Zustand erforderlich. Es sollte grundsätzlich vermieden werden, dass Fremdkörper, wie etwa Flüssigkeit, in die Batterie oder in das Batteriesystem eindringen. Denn wenn es dazu kommt, kann dies zu einem ungewollten Zustand, wie etwa eine thermische Reaktion, beispielsweise Korrosion in der Batterie, führen. Die Überwachung des Zustands der Batterie kann daher unter anderem die Erkennung von Fremdkörpern im Inneren des Batteriesystems umfassen. Dies kann zum Beispiel mittels Feuchtigkeitssensoren oder vergleichbaren Sensoren durchgeführt werden. Das Anbringen von Sensoren in Batteriesystemen kann jedoch mit Platzbedarf sowie regelmäßigen Instandsetzungen verbunden sein. Die Verwendung von speziellen Sensoren zur Erkennung von Fremdkörpern in Batteriesystemen weisen generell die Aufwendung eines zusätzlichen Bauteils auf. Dies birgt sowohl Kosten als auch neue potentielle Schwachstellen für Undichtigkeiten.For safe operation of a battery, such as a traction battery of a motor vehicle, and/or a high-voltage battery, monitoring of its condition is necessary. It should always be avoided that foreign bodies, such as liquid, enter the battery or the battery system. Because if this happens, it can lead to an undesirable condition, such as a thermal reaction, such as corrosion in the battery. Monitoring the condition of the battery can therefore include, among other things, the detection of foreign bodies inside the battery system. This can be carried out, for example, using moisture sensors or comparable sensors. However, installing sensors in battery systems can require space and require regular repairs. The use of special sensors to detect foreign bodies in battery systems generally requires the use of an additional component. This entails both costs and new potential vulnerabilities for leaks.
Batterien werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere werden Hochvoltbatterien für Elektrofahrzeuge, d. h. Kraftfahrzeuge, die zumindest teilweise mit elektrischer Energie angetrieben werden, verwendet. In letzterem Beispielsfall, wie auch in anderen beispielhaften Verwendungen von Batterien und Hochvoltbatterien, muss sichergestellt werden können, dass in keinen Fall, d. h. auch nicht beim Eintreten eines Fehlers, der Benutzer gefährdet wird. Vor solchem sicherheitstechnischen Hintergrund kann es zusätzlich zur Überwachung des Batteriezustands erforderlich sein, den Isolationswiderstand und die y-Kapazität des Batteriesystems zu überwachen.Batteries are used, for example, in motor vehicles. In particular, high-voltage batteries for electric vehicles, i.e. H. Motor vehicles that are at least partially powered by electrical energy are used. In the latter example, as well as in other exemplary uses of batteries and high-voltage batteries, it must be possible to ensure that in no case, i.e. H. not even if an error occurs that endangers the user. Against such a safety background, in addition to monitoring the battery condition, it may be necessary to monitor the insulation resistance and the y-capacity of the battery system.
Aus der
Aus der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erkennung von Fremdkörpern in einer Batterie für ein Kraftfahrzeug ohne spezielle Sensoren zu ermöglichen. Gleichzeitig ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorhandene Isolationswiderstandsüberwachung zur Überwachung der y-Kapazität auszunutzen, um wiederum aus der Überwachung der y-Kapazität eine Fremdkörpererkennung zu ermöglichen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit des Betriebs einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug, zu erhöhen.It is the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to enable the detection of foreign bodies in a battery for a motor vehicle without special sensors. At the same time, it is the object of the present invention to utilize an existing insulation resistance monitoring for monitoring the y-capacitance in order to enable foreign body detection from the monitoring of the y-capacitance. In particular, it is the object of the present invention to increase the safety of the operation of a battery for a motor vehicle, in particular a high-voltage battery for a motor vehicle.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9, durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10, durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, dem Computerprogrammprodukt und/oder dem computerlesbaren Medium und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a method with the features of claim 1, by a measuring device with the features of claim 9, by a vehicle with the features of
Mit Ausführungsformen der Erfindung kann in vorteilhafter Weise ein verbessertes Verfahren zur Fremdkörpererkennung in einer Batterie für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. Mit einem solchen Verfahren kann die Sicherheit des Betriebs einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug, erhöht werden.Embodiments of the invention can advantageously provide an improved method for detecting foreign bodies in a battery for a motor vehicle. With such a method, the safety of the operation of a battery for a motor vehicle, in particular a high-voltage battery for a motor vehicle, can be increased.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fremdkörpererkennung in einer Batterie für Kraftfahrzeug, wobei eine Messvorrichtung eine Messschaltung und ein Hochvolt-System (HV-System) aufweist und das HV-System eine erste y-Kapazität und eine zweite y-Kapazität aufweist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- a) Betätigen der Messschaltung, um wechselweise die erste y-Kapazität und die zweite y-Kapazität des HV-Systems umzuladen;
- b) Bestimmen einer y-Gesamtkapazität aus dem Umladen der ersten y-Kapazität und der zweiten y-Kapazität;
- c) Vergleichen der y-Gesamtkapazität mit einem y-Kapazitätsreferenzwert;
- d) Erkennen eines Fremdkörpers in der Batterie durch Feststellen einer Abweichung beim Vergleich der y-Gesamtkapazität aus dem Umladen der ersten y-Kapazität und der zweiten y-Kapazität mit dem y-Kapazitätsreferenzwert; und
- e) basierend auf dem Erkennen eines Fremdkörpers, Einleiten einer Schutzmaßnahme.
- a) actuating the measuring circuit to alternately charge the first y-capacitance and the second y-capacitance of the HV system;
- b) determining a total y capacity from reloading the first y capacity and the second y capacity;
- c) comparing the y-total capacity with a y-capacity reference value;
- d) detecting a foreign body in the battery by detecting a deviation when comparing the total y capacity from recharging the first y capacity and the second y capacity with the y capacity reference value; and
- e) based on the detection of a foreign body, initiate a protective measure.
Mit anderen Worten, kann das Verfahren für die Ausnutzung einer Überwachung der y-Kapazität zur Erkennung von Fremdkörpern, insbesondere Flüssigkeiten, in der Batterie durch die Veränderung der y-Gesamtkapazität sorgen. Denn die y-Kapazität und somit die y-Gesamtkapazität hängen von der elektrischen Permittivität ab. Eine Veränderung der elektrischen Permittivität kann sich dabei auf den Wert der y-Gesamtkapazität auswirken. Eine Veränderung der y-Gesamtkapazität kann durch einen Vergleich der y-Gesamtkapazität mit einem y-Kapazitätsreferenzwert festgestellt werden.In other words, the method can provide for the use of monitoring of the y-capacity to detect foreign bodies, in particular liquids, in the battery by changing the overall y-capacity. Because the y-capacity and thus the y-total capacity depend on the electrical permittivity. A change in the electrical permittivity can affect the value of the y-total capacitance. A change in the y-total capacity can be determined by comparing the y-total capacity with a y-capacity reference value.
Es sei angemerkt, dass der Ausdruck Fremdkörpererkennung in der Batterie im Kontext der vorliegenden Offenbarung breit zu verstehen ist. Dabei kann eine Fremdkörpererkennung in einem Batteriesystem gemeint sein. Es kann sich dabei grundsätzlich um die Erkennung von störenden Fremdkörpern in der Batterie handeln. Der Begriff Batterie ist vorliegend ebenso breit zu verstehen. Es kann sich dabei um eine Hochvoltbatterie, ein Batteriemodul, ein Batteriesystem oder dergleichen handeln. Insbesondere kann die Batterie mehrere Zellen und ein Batteriegehäuse aufweisen.It should be noted that the term foreign body detection in the battery is to be understood broadly in the context of the present disclosure. This can mean foreign body detection in a battery system. In principle, this can involve the detection of disruptive foreign bodies in the battery. The term battery is to be understood just as broadly in this case. This can be a high-voltage battery, a battery module, a battery system or the like. In particular, the battery can have several cells and a battery housing.
Die Messvorrichtung kann ein erstes Hochvoltpotential, ein zweites Hochvoltpotential und eine Fahrzeug-Masse, die sowohl mit der Messschaltung als auch mit dem HV-System elektrisch leitend verbunden sind, aufweisen. Das erste Hochvoltpotential kann ein positiver Pol, z. B. mit einer Anode der Batterie elektrisch leitend verbunden, sein. Das zweite Hochvoltpotential kann ein negativer Pol, z. B. mit einer Kathode der Batterie elektrisch leitend verbunden, sein. Es sei angemerkt, dass die Messvorrichtung die Batterie umfassen kann. Alternativ kann aber die Messvorrichtung mit der Batterie elektrisch leitend verbunden sein und die Batterie nicht umfassen.The measuring device can have a first high-voltage potential, a second high-voltage potential and a vehicle ground, which are electrically connected to both the measuring circuit and the HV system. The first high-voltage potential can be a positive pole, e.g. B. be electrically connected to an anode of the battery. The second high-voltage potential can be a negative pole, e.g. B. be electrically connected to a cathode of the battery. It should be noted that the measuring device may include the battery. Alternatively, the measuring device can be electrically connected to the battery and not include the battery.
Die Messschaltung kann zwei Schalter aufweisen. Zwischen dem ersten Hochvoltpotential und der Fahrzeug-Masse kann ein erster Schalter angeordnet sein. Zwischen dem zweiten Hochvolt-Potential und der Fahrzeug-Masse kann ein zweiter Schalter angeordnet sein. Die Messschaltung kann ferner einen definierten Widerstand aufweisen.The measuring circuit can have two switches. A first switch can be arranged between the first high-voltage potential and the vehicle ground. A second switch can be arranged between the second high-voltage potential and the vehicle ground. The measuring circuit can also have a defined resistance.
Das HV-System kann die zwei y-Kapazitäten sowie zwei Isolationswiderstände aufweisen. Zwischen dem ersten Hochvoltpotential und der Fahrzeug-Masse können die erste y-Kapazität sowie ein erster Isolationswiderstand im HV-System angeordnet sein. Zwischen dem zweiten Hochvolt-Potential und der Fahrzeug-Masse können die zweite y-Kapazität und der zweite Isolationswiderstand angeordnet sein.The HV system can have two y-capacitances and two insulation resistances. The first y-capacitance and a first insulation resistance in the HV system can be arranged between the first high-voltage potential and the vehicle mass. The second y-capacitance and the second insulation resistance can be arranged between the second high-voltage potential and the vehicle mass.
In einem ersten Verfahrensschritt kann die Messschaltung derart betätigt werden, dass die erste y-Kapazität und die zweite y-Kapazität des HV-Systems umgeladen werden. Mit anderen Worten können die erste und die zweite y-Kapazitäten periodisch auf- und wieder entladen werden. Dies kann dadurch erreicht werden, indem die Messschaltung zwischen einem ersten Zustand und einen zweiten Zustand betätigt wird.In a first method step, the measuring circuit can be actuated in such a way that the first y-capacitance and the second y-capacity of the HV system are reloaded. In other words, the first and second y-capacitances can be periodically charged and discharged again. This can be achieved by actuating the measuring circuit between a first state and a second state.
Es sei bemerkt, dass die erste y-Kapazität und die zweite y-Kapazität jeweils die gesamte y-Kapazität des Systems bezeichnen können, jedoch jeweils die y-Kapazität, welche durch eine erste und entsprechend eine zweite Messung messbar ist. Die genannten y-Kapazitäten bezeichnen insbesondere jeweils die gesamten y-Kapazitäten in dem entsprechenden Teil des elektrischen Systems. Die getrennte Bezeichnung der ersten y-Kapazität und der zweiten y-Kapazität kann rechnerische Hintergründe haben. Die Bezeichnung „erste“ und „zweite“ ist nicht dahingehend zu verstehen, dass damit zwei unterschiedlichen physikalischen Kapazitäten bezeichnet werden.It should be noted that the first y-capacity and the second y-capacity can each denote the total y-capacity of the system, but in each case the y-capacity, which can be measured by a first and correspondingly a second measurement. The y-capacities mentioned refer in particular to the total y-capacities in the corresponding part of the electrical system. The separate designation of the first y-capacity and the second y-capacity may have computational reasons. The terms “first” and “second” should not be understood to mean two different physical capacities.
Im ersten Zustand kann der zweite Schalter geöffnet sein und der erste Schalter betätigt werden. In einem zweiten Zustand kann der erste Schalter geöffnet sein und der zweite Schalter betätigt werden. Durch das wechselweise Umladen der zwei y-Kapazitäten kann die y-Gesamtkapazität bestimmt werden. Die y-Gesamtkapazität umfasst die erste y-Kapazität und die zweite y-Kapazität.In the first state, the second switch can be opened and the first switch can be actuated. In a second state, the first switch can be opened and the second switch can be actuated. By reloading the two y-capacities alternately, the total y-capacity can be determined. The total y capacity includes the first y capacity and the second y capacity.
Es sei angemerkt, dass zur Bestimmung der y-Gesamtkapazität aus dem Umladen der zwei y-Kapazitäten eine mathematische Optimierungsmethode, wie etwa Kurvenanpassung, Näherungsverfahren, Parameterschätzung und/oder Ausgleichungsrechnung, verwendet werden kann.It should be noted that to determine the total y-capacity from the reloading of the two y-capacities, a mathematical optimization method such as curve fitting, approximation method, parameter estimation and/or adjustment calculation can be used.
Nachdem die y-Gesamtkapazität bestimmt worden ist, kann diese mit einem y-Kapazitätsreferenzwert verglichen werden. Beim Vergleich der y-Gesamtkapazität mit dem y-Kapazitätsreferenzwert kann insbesondere eine Abweichung vom y-Kapazitätsreferenzwert festgestellt werden. Die y-Kapazitätsreferenzwert kann die y-Gesamtkapazität bei einer negativen Feststellung von Fremdkörpern entsprechen. Mit anderen Worten kann der y-Kapazitätsreferenzwert der y-Gesamtkapazität ohne Fremdkörper entsprechen, d. h. einem sicheren Betriebszustand der Batterie entsprechen.After the total y capacity has been determined, it can be compared to a y capacity reference value. When comparing the y-total capacity with the y-capacity reference value, a deviation from the y-capacity reference value can in particular be determined. The y-capacity reference value can correspond to the y-total capacity in the event of a negative foreign body detection. In other words, the y-capacity reference value can correspond to the y-total capacity without foreign bodies, that is, correspond to a safe operating state of the battery.
Hierbei kann es sich als erforderlich herausstellen, dass die Abhängigkeit der parasitären y-Kapazität, d. h. der y-Gesamtkapazität, von den übrigen Abhängigkeiten, wie zum Beispiel Ladezustand der Batterie und/oder Temperatur, herausgefiltert werden muss. Ebenfalls kann das Eindringen eines Fremdkörpers Einfluss auf den Isolationswiderstand haben, welcher in der gleichen Messung bestimmt werden kann und als weiterer Parameter herangezogen werden kann.It may turn out to be necessary that the dependence of the parasitic y-capacitance, i.e. H. the y-total capacity must be filtered out from the other dependencies, such as the battery charge level and/or temperature. The penetration of a foreign body can also have an influence on the insulation resistance, which can be determined in the same measurement and can be used as an additional parameter.
Wird eine Abweichung beim voranstehend und nachfolgend erläuterten Vergleich festgestellt, so kann die Anwesenheit eines Fremdkörpers in der Batterie festgestellt werden. Die Abweichung kann insbesondere einer Erhöhung entsprechen.If a deviation is found in the comparison explained above and below, the presence of a foreign body in the battery can be determined. The deviation can in particular correspond to an increase.
Es sei bemerkt, dass eine y-Kapazität in der Regel die Kapazität eines y-Kondensators bezeichnet. Zwischen Zellen und Batteriegehäuse der Batterie kann eine große Fläche mit getrennten Potentialen entstehen. Dies kann insbesondere bei Hochvoltbatterien der Fall sein. Diese können sich vereinfacht als großer Plattenkondensator darstellen lassen, welcher ein Dielektrikum in seinem Zwischenraum enthält.It should be noted that a y-capacitance usually denotes the capacity of a y-capacitor. A large area with separate potentials can arise between the cells and the battery housing of the battery. This can be particularly the case with high-voltage batteries. These can be simplified as a large plate capacitor, which contains a dielectric in its gap.
Die y-Kapazität C hängt dabei von der relativen elektrischen Permittivität εr des Dielektrikums (nachfolgend als elektrische Permittivität bezeichnet) zwischen zwei Platten eines Plattenkondensators ab wie folgt
Ist die bestimmte y-Gesamtkapazität größer als der y-Kapazitätsreferenzwert, so kann festgestellt werden, dass in der Batterie nicht nur Luft enthalten ist, sondern auch ein unerwünschter Fremdkörper.If the determined y-total capacity is greater than the y-capacity reference value, it can be determined that the battery not only contains air, but also an undesirable foreign body.
Es sei bemerkt, dass nicht jede Abweichung beim Vergleich der y-Gesamtkapazität mit dem y-Kapazitätsreferenzwert das Erkennen eines Fremdkörpers in der Batterie bejahen kann. Vielmehr ist im Kontext der vorliegenden Offenbarung der Begriff Abweichung breit, bzw. in dessen technischem Sinne, zu verstehen. Bei der Definition der Abweichung soll in der Regel eine Fehlertoleranz bzw. eine Fehlermarge berücksichtigt werden. Bei der Definition der Abweichung soll ein zulässiger Fehlerbereich berücksichtigt werden. Ein solcher Fehlerbereich kann zum Beispiel in der Messvorrichtung hinterlegt sein oder aber auch bei der Auswertung der Messung(en) bzw. der Bestimmung(en) der y-(Gesamt)Kapazität statistisch bestimmt werden.It should be noted that not every deviation when comparing the y-total capacity with the y-capacity reference value can confirm the detection of a foreign body in the battery. Rather, in the context of the present disclosure, the term deviation is to be understood broadly, or in its technical sense. When defining the deviation, an error tolerance or an error margin should generally be taken into account. When defining the deviation, a permissible error range should be taken into account. Such an error range can, for example, be stored in the measuring device or can also be determined statistically when evaluating the measurement(s) or the determination(s) of the y (total) capacity.
In einem letzten Schritt des Verfahrens kann eine oder mehrere Schutzmaßnahmen eingeleitet werden, wenn ein Fremdkörper in der Batterie erkannt worden ist. Der Begriff Schutzmaßnahme ist im Kontext der vorliegenden Offenbarung breit zu verstehen. Eine Schutzmaßnahme kann insbesondere einen Abbruch eines Ladevorgangs der Batterie oder eine Abschaltung der Batterie mit einer Ladevorrichtung umfassen. Eine Schutzmaßnahme kann alternativ oder zusätzlich das Versenden eines Signals, etwa eines Warnsignals, aufweisen.In a final step of the process, one or more protective measures can be initiated if a foreign body has been detected in the battery. The term protective measure is to be understood broadly in the context of the present disclosure. A protective measure can in particular include aborting a charging process for the battery or switching off the battery using a charging device. A protective measure can alternatively or additionally include sending a signal, such as a warning signal.
Das voranstehend und nachfolgend beschriebene Verfahren kann somit ein sicheres Betreiben einer Batterie für ein Kraftfahrzeug bereitstellen. Durch das Verfahren kann eine zuverlässige Fremdkörpererkennung in einer Batterie für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. Das Verfahren kann zudem ein großes Einsparpotential gegenüber der Verwendung spezieller Sensoren bieten. Dabei können notwendige zusätzliche Ressourcen geschont werden, da bereits vorhandene Messungen bzw. Verfahren, z. B. Verfahren zur Überwachung der y-Kapazität, ausgenutzt werden können. Durch das voranstehend und nachfolgend beschriebene Verfahren werden keine weiteren konstruktiven Maßnahmen an der Batterie notwendig, sodass das Entstehen neuer Schwachstellen reduziert oder sogar ausgeschlossen werden kann.The method described above and below can therefore provide safe operation of a battery for a motor vehicle. The method can provide reliable foreign body detection in a battery for a motor vehicle. The process can also offer great potential for savings compared to using special sensors. Necessary additional resources can be saved because existing measurements or procedures, e.g. B. Methods for monitoring the y-capacity can be exploited. The process described above and below means that no further constructive measures on the battery are necessary, so that the emergence of new weak points can be reduced or even eliminated.
Das voranstehend und nachfolgend beschriebene Verfahren kann eine frühzeitige Erkennung von Flüssigkeiten in einer Hochvoltbatterie ermöglichen und somit Events, Korrosion und ungewollte Zustände verhindern.The method described above and below can enable early detection of liquids in a high-voltage battery and thus prevent events, corrosion and unwanted conditions.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der y-Kapazitätsreferenzwert durch Kalibrierung des HV-Systems bestimmt. Alternativ oder zusätzlich ist er in einem Speichermedium des Kraftfahrzeugs hinterlegt.According to one embodiment of the method, the y-capacity reference value is determined by calibrating the HV system. Alternatively or additionally, it is stored in a storage medium of the motor vehicle.
Der y-Kapazitätsreferenzwert kann mittels eines Kalibrierungsprozesses bestimmt werden. Ein Kalibrierungsprozess kann grundsätzlich die Verfahrensschritte a) und b) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kalibrierungsprozess bzw. die Kalibrierung darin bestehen, dass der y-Kapazitätsreferenzwert gerechnet oder geschätzt wird. Der y-Kapazitätsreferenzwert kann der y-Gesamtkapazität der Messvorrichtung in einem Betriebszustand entsprechen, in welchem keinen Fremdkörper anwesend ist. Mit anderen Worten kann der y-Kapazitätsreferenzwert einem Sollwert entsprechen. Weiter mit anderen Worten kann der y-Kapazitätsreferenzwert einer y-Gesamtkapazität entsprechen, die bei einem sicheren Betriebszustand der Batterie gemessen oder errechnet werden kann.The y-capacitance reference value can be determined using a calibration process. A calibration process can basically have the process steps a) and b). Alternatively or additionally, a calibration process or calibration can consist of calculating or estimating the y-capacity reference value. The y-capacity reference value can correspond to the y-total capacity of the measuring device in an operating state in which no foreign body is present. In other words, the y-capacity reference value may correspond to a target value. In other words, the y-capacity reference value can correspond to a y-total capacity that can be measured or calculated when the battery is in a safe operating state.
Die Kalibrierung des HV-Systems kann mit einer Kalibrierung der Messvorrichtung korrespondieren. Die Kalibrierung des HV-Systems kann herstellerseitig durchgeführt werden. Durch Kalibrierung des HV-Systems kann die Zuverlässigkeit der Fremdkörpererkennung in einer Batterie weiter erhöht werden.The calibration of the HV system can correspond to a calibration of the measuring device. The calibration of the HV system can be carried out by the manufacturer. By calibrating the HV system, the reliability of foreign body detection in a battery can be further increased.
Der y-Kapazitätsreferenzwert kann zudem in einem Speichermedium des Kraftfahrzeugs hinterlegt sein oder werden. Die Messvorrichtung kann somit beispielsweise beim Verfahrensschritt des Vergleichs den y-Kapazitätsreferenzwert abrufen. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der y-Kapazitätsreferenzwert jederzeit von der Messvorrichtung abrufbar sein kann. Dies kann die Zuverlässigkeit der Fremdkörpererkennung in einer Batterie weiter erhöhen.The y-capacity reference value can also be stored in a storage medium of the motor vehicle. The measuring device can thus, for example, retrieve the y-capacity reference value during the comparison process step. In principle, it is conceivable that the y-capacity reference value can be called up by the measuring device at any time. This can further increase the reliability of foreign body detection in a battery.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren ferner einen der folgenden Schritte auf:
- f) Speichern in einem Speichermedium des Kraftfahrzeugs von der bestimmten y-Gesamtkapazität als y-Kapazitätsreferenzwert; und
- g) iteratives Wiederholen der Schritte a) - e)
- f) storing the determined y-total capacity in a storage medium of the motor vehicle as a y-capacity reference value; and
- g) iterative repetition of steps a) - e)
Mit anderen Worten, ist es denkbar, dass der y-Kapazitätsreferenzwert der y-Gesamtkapazität einer früheren Messung entspricht, vorausgesetzt es wurde bis dahin kein Fremdkörper bzw. keine Abweichung festgestellt. Weiter mit anderen Worten kann das Speichern der bestimmten y-Gesamtkapazität als y-Kapazitätsreferenzwert dahingehend verstanden werden, dass ein zeitlicher Verlauf des y-Kapazitätsreferenzwert gespeichert werden kann. Es ist daher denkbar, dass beim Verfahrensschritt des Vergleichs, d. h. c), die bestimmte y-Gesamtkapazität mit y-Kapazitätsreferenzwerten, wie etwa den zwei, drei oder vier letzten gespeicherten y-Kapazitätsreferenzwerten, verglichen wird. Im Verfahrensschritt c) kann die y-Gesamtkapazität mit einem zeitlichen Verlauf des y-Kapazitätsreferenzwerts verglichen werden.In other words, it is conceivable that the y-capacity reference value corresponds to the y-total capacity of a previous measurement, provided that no foreign body or deviation has been detected up to that point. In other words, storing the determined y-total capacity as a y-capacity reference value can be understood to mean that a time course of the y-capacity reference value can be saved. It is therefore conceivable that in the comparison process step, i.e. H. c) the determined total y-capacity is compared with y-capacity reference values, such as the two, three or four last stored y-capacity reference values. In method step c), the y-total capacity can be compared with a time course of the y-capacity reference value.
Die im Verfahrensschritt b) bestimmte y-Gesamtkapazität kann als y-Kapazitätsreferenzwert gespeichert werden, solange die Fluktuationen der bestimmten y-Gesamtkapazität nicht eine bestimmte Fehlermarge überschreiten, bzw. eine bestimmte erlaubte Abweichung zu einer oder mehreren früheren Messung(en) der y-Gesamtkapazität nicht überschreiten.The y-total capacity determined in method step b) can be stored as a y-capacity reference value as long as the fluctuations in the determined y-total capacity do not exceed a certain error margin or a certain permitted deviation from one or more previous measurements of the y-total capacity do not exceed.
Dies kann sich als vorteilhaft erweisen, da somit ein zeitlicher Verlauf der bestimmten y-Gesamtkapazität gespeichert werden und somit die Zuverlässigkeit der Fremdkörpererkennung in einer Batterie erhöht werden kann. Dadurch können zum Beispiel auch systematische Fehler oder zufällige Fehler bei der Messung der y-Gesamtkapazität bestimmt und ggf. berücksichtigt werden. Die Genauigkeit der Fremdkörperkennung und somit die Sicherheit des Betreibens der Batterie für ein Kraftfahrzeug kann erhöht werden.This can prove to be advantageous because a time course of the determined y-total capacity can be saved and the reliability of foreign body detection in a battery can be increased. This allows, for example, systematic errors or random errors when measuring the y-total capacity to be determined and, if necessary, taken into account. The accuracy of the foreign body detection and thus the safety of operating the battery for a motor vehicle can be increased.
Die Verfahrensschritte a) bis e) können iterativ wiederholt werden. Insbesondere können die Verfahrensschritte kontinuierlich oder periodisch, also in bestimmten Zeitabständen durchgeführt werden.Process steps a) to e) can be repeated iteratively. In particular, the process steps can be carried out continuously or periodically, i.e. at certain time intervals.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren ferner einen der folgenden Schritte auf:
- h) Vergleichen der y-Gesamtkapazität mit einem Grenzwert für die y-Gesamtkapazität;
- i) basierend auf dem Vergleich der y-Gesamtkapazität mit dem Grenzwert, Einleiten einer Schutzmaßnahme.
- h) comparing the y-total capacity with a limit for the y-total capacity;
- i) based on the comparison of the y-total capacity with the limit value, initiate a protective measure.
Der Isolationswiderstand muss in der Regel überwacht werden. Es kann sich jedoch vorteilhaft erweisen die y-Gesamtkapazität zusätzlich zum Isolationswiderstand der Messvorrichtung zu überwachen.The insulation resistance usually needs to be monitored. However, it may prove advantageous to monitor the total y capacitance in addition to the insulation resistance of the measuring device.
Es sei bemerkt, dass je höher die Spannung des Systems ist, desto strenger können die Anforderung für die maximal zu erreichende Kapazität des Systems sein. Mit anderen Worten kann bei höheren Spannungslagen das Gesamtbudget der y-Kapazitäten eines Fahrzeugs geringer werden.It should be noted that the higher the voltage of the system, the stricter the requirement for the maximum capacity that can be achieved be system. In other words, at higher voltage levels, the overall budget of the y-capacities of a vehicle can become smaller.
Zu den wirksamen y-Kapazitäten können neben den dafür im Kraftfahrzeug vorgesehenen Kondensatoren mit definierter Kapazität auch parasitäre Anteile, z. B. in der HV-Batterie, und y-Kondensatoren in einer Ladeinfrastruktur für das DC-Laden, z. B. in kraftfahrzeugexternen Ladestationen, beitragen. Die jeweils aktuell wirksame y-Kapazität ist zum Beispiel von Umwelteinflüssen, von einem Betriebszustand (insbesondere durch Einfluss einer Ladeinfrastruktur) oder von Alterung abhängig. Damit müssen für die Auslegung der Kondensatoren für die Funkentstörung im Kraftfahrzeug Sicherheitsreserven vorgehalten und muss der Einfluss parasitärer Effekte berücksichtigt werden, sodass unter keinen Umständen personengefährdende Energien aus y-Kapazitäten im ersten Fehlerfall abgegeben werden können (
So darf beispielsweise die y-Gesamtkapazität einen vorgeschriebenen Grenzwert nicht überschreiten, d. h. einen Summenenergiegehalt von z. B. 0,2 Joule nicht erreichen. Der Grenzwert für die y-Gesamtkapazität kann daher in einem Speichermedium des Kraftfahrzeugs hinterlegt sein. Der Grenzwert für die y-Gesamtkapazität kann geregelt bzw. genormt sein.For example, the total y capacity must not exceed a prescribed limit, i.e. H. a total energy content of z. B. cannot reach 0.2 joules. The limit value for the y total capacity can therefore be stored in a storage medium of the motor vehicle. The limit value for the y-total capacity can be regulated or standardized.
Schutzmaßnahmen können eingeleitet werden, sobald der Grenzwert für die y-Gesamtkapazität erreicht wird. Die Schutzmaßnahmen können ähnlich oder gleich sein wie die Schutzmaßnahmen, die eingeleitet werden können, wenn ein Fremdkörper in der Batterie erkannt wird. Alternativ können die Schutzmaßnahmen, die eingeleitet werden, wenn der Grenzwert für die y-Gesamtkapazität erreicht wird, sich von der oder von den Schutzmaßnahmen des Verfahrensschritts e) unterscheiden. Die Schutzmaßnahme kann beispielsweise eine elektrische Entladung zumindest eines Teils der y-Kapazitäten umfassen. Damit kann der Grenzwert für die y-Gesamtkapazität möglichst schnell unterschritten werden.Protective measures can be initiated as soon as the limit for the y-total capacity is reached. The protective measures may be similar or the same as the protective measures that can be taken when a foreign object is detected in the battery. Alternatively, the protective measures that are initiated when the limit value for the y-total capacity is reached may differ from the protective measure(s) of method step e). The protective measure can, for example, include an electrical discharge of at least part of the y-capacitances. This means that the limit value for the y-total capacity can be fallen below as quickly as possible.
Verfahrensschritte h) und i) können zum Vorteil haben, dass gleichzeitig mit der Fremdkörpererkennung auch die y-Kapazität bzw. die y-Gesamtkapazität der Batterie und/oder der Messvorrichtung überwacht werden kann. Dies erhöht weiter die Sicherheit des Betriebs der Batterie.Method steps h) and i) can have the advantage that the y-capacity or the y-total capacity of the battery and/or the measuring device can also be monitored at the same time as the foreign body detection. This further increases the safety of the battery's operation.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt b) ferner eine elektrische Permittivität in der Batterie geschätzt.According to one embodiment of the method, an electrical permittivity in the battery is further estimated in step b).
Aus dem Umladen der ersten y-Kapazität und der zweiten y-Kapazität können Parameter aus dem Verlauf der entsprechenden Spannungen mittels Kurvenanpassung ermittelt werden. Als Funktion zur Kurvenanpassung kann folgende Funktion verwendet werden
Dies kann sich insofern vorteilhaft erweisen, dass dadurch abgeschätzt werden kann, welcher Fremdkörper, bzw. welche Flüssigkeit in der Batterie anwesend ist.This can prove to be advantageous in that it can be estimated which foreign body or liquid is present in the battery.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die y-Gesamtkapazität kontinuierlich bestimmt.According to one embodiment of the method, the y total capacity is determined continuously.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung ist der Begriff kontinuierlich breit zu verstehen. Kontinuierlich kann dahingehend verstanden werden, dass die y-Gesamtkapazität in regelmäßigen, periodischen oder unregelmäßigen Zeitabständen bestimmt wird. Damit kann in zuverlässiger Weise die Sicherheit des Betriebs der Batterie kontinuierlich gewährleitest werden.In the context of the present disclosure, the term continuous is to be understood broadly. Continuous can be understood to mean that the y-total capacity is determined at regular, periodic or irregular time intervals. This means that the safety of the battery's operation can be continuously guaranteed in a reliable manner.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt b) die y-Gesamtkapazität mittels Kurvenanpassung eines zeitlichen Verlaufs einer Spannung zwischen zumindest einem Hochvoltpotential und einer Fahrzeug-Masse bestimmt.According to one embodiment of the method, in step b), the y total capacity is determined by curve fitting a time profile of a voltage between at least one high-voltage potential and a vehicle mass.
Über die Kurvenanpassung kann die y-Gesamtkapazität schnell und genau ermittelt werden. Die gemessenen Verläufe der Spannungen beim Umladen der ersten y-Kapazität und der zweiten y-Kapazität werden durch eine Gleichung und Funktion angenähert. Dadurch können Parameter, wie etwa Parameter K, U0 und τ, der Näherung ermittelt werden.The y-total capacity can be determined quickly and accurately using curve fitting. The measured curves of the voltages when recharging the first y-capacitance and the two th y-capacity are approximated by an equation and function. This allows parameters such as parameters K, U 0 and τ of the approximation to be determined.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Einleiten einer Schutzmaßnahme das Ausgeben auf einer Benutzerschnittstelle.According to an embodiment of the method, initiating a protective measure includes issuing on a user interface.
Mit anderen Worten kann der Benutzer einer Batterie und/oder eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Batterie darüber informiert werden, dass sich die Batterie nicht in einem sicheren Betriebszustand befindet und/oder dass ein Fremdkörper in der Batterie festgestellt worden ist. Bei der Benutzerschnittstelle kann es sich beispielsweise um eine Funkschnittstelle, um ein Ferngerät und/oder ein Bedienungsgerät des Kraftfahrzeugs handeln.In other words, the user of a battery and/or a motor vehicle with such a battery can be informed that the battery is not in a safe operating state and/or that a foreign body has been detected in the battery. The user interface can be, for example, a radio interface, a remote device and/or an operating device of the motor vehicle.
Der Benutzer der Batterie und/oder des Kraftfahrzeugs kann darüber informiert werden, welche Schutzmaßnahmen eingeleitet worden sind. Beispielsweise kann der Benutzer des Fahrzeugs darüber informiert werden, dass der Ladevorgang der Batterie des Kraftfahrzeugs angehalten oder gestoppt worden ist. Das Ausgeben auf einer Benutzerschnittstelle kann daher das Senden eines Signals z. B. über Funk an ein Benutzergerät umfassen.The user of the battery and/or the motor vehicle can be informed about what protective measures have been taken. For example, the user of the vehicle can be informed that the charging process of the battery of the motor vehicle has been stopped or stopped. Outputting to a user interface can therefore involve sending a signal e.g. B. via radio to a user device.
Dies kann in vorteilhafter Weise die Sicherheit des Betriebs der Batterie weiter erhöhen.This can advantageously further increase the safety of the battery's operation.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Messvorrichtung, aufweisend eine Messschaltung, eine Batterie und ein Hochvolt-System (HV-System), wobei das HV-System eine erste y-Kapazität und eine zweite y-Kapazität aufweist. Die Messvorrichtung ist an eine Steuereinheit koppelbar, wobei die Steuereinheit zum Steuern der Messschaltung, zum Einleiten einer Schutzmaßnahme sowie zum Durchführen eines Verfahrens wie voranstehend und nachfolgend beschrieben eingerichtet ist.A third aspect of the present disclosure relates to a measuring device having a measuring circuit, a battery and a high-voltage system (HV system), wherein the HV system has a first y-capacity and a second y-capacity. The measuring device can be coupled to a control unit, the control unit being set up to control the measuring circuit, to initiate a protective measure and to carry out a method as described above and below.
Die Steuereinheit kann innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Steuereinheit kann über Draht oder alternativ über Funk die Messschaltung steuern. Die Steuereinheit kann zudem dazu eingerichtet sein, das Einleiten einer Schutzmaßnahme anzuordnen. Die Steuereinheit kann zudem das Senden über eine Funkschnittstelle der während dem Verfahren gemessenen und/oder abgeschätzten Parameter und/oder physikalischen Größen, wie z. B. die y-Kapazität, an ein externes Speichermedium anordnen, wobei es sich beim externen Speichermedium um ein Speichermedium außerhalb des Fahrzeugs handeln kann, wie beispielsweise einen Online-Speicher.The control unit can be arranged inside or outside the vehicle. The control unit can control the measuring circuit via wire or alternatively via radio. The control unit can also be set up to order the initiation of a protective measure. The control unit can also transmit via a radio interface the parameters and/or physical variables measured and/or estimated during the method, such as. B. the y-capacity, to an external storage medium, whereby the external storage medium can be a storage medium outside the vehicle, such as an online memory.
Mit einer solchen Messvorrichtung kann eine frühzeitige Erkennung von Flüssigkeiten in einer Hochvoltbatterie ermöglicht werden und können somit Events, Korrosion und ungewollte Zustände verhindert werden.With such a measuring device, early detection of liquids in a high-voltage battery can be made possible and events, corrosion and unwanted conditions can thus be prevented.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Batterie, eine Messschaltung, ein Hochvolt-System (HV-System), einen Antrieb und eine Steuereinheit. Das HV-System ist zum Betrieb der Batterie sowie des Antriebs des Kraftfahrzeugs eingerichtet. Die Steuereinheit ist zum Steuern der Messschaltung, zum Einleiten einer Schutzmaßnahme sowie zum Durchführen eines Verfahrens wie voranstehend und nachfolgend beschrieben eingerichtet.A fourth aspect of the present disclosure relates to a motor vehicle comprising a battery, a measuring circuit, a high-voltage system (HV system), a drive and a control unit. The HV system is set up to operate the battery and the drive of the motor vehicle. The control unit is set up to control the measuring circuit, to initiate a protective measure and to carry out a method as described above and below.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei einer Ausführung durch eine Rechnereinheit der Steuereinheit des Kraftfahrzeugs, wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, die Rechnereinheit veranlassen, ein Verfahren, wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, auszuführen. A fifth aspect of the present disclosure relates to a computer program product comprising instructions which, when executed by a computer unit of the control unit of the motor vehicle, as described above and below, cause the computer unit to execute a method as described above and below.
Ein letzter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogrammprodukt wie voranstehend beschrieben gespeichert ist.A final aspect of the present disclosure relates to a computer-readable medium on which the computer program product is stored as described above.
Sämtliche Offenbarungen, welche voranstehend und nachfolgend in Bezug auf einen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, gelten gleichermaßen für alle weiteren Aspekte der vorliegenden Offenbarung.All disclosures described above and below with respect to one aspect of the present disclosure apply equally to all other aspects of the present disclosure.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
2 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
3 ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
4 ein Diagramm mit zwei Spannungsverläufen in einer betriebenen Messvorrichtung, -
5 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic representation of a battery according to an exemplary embodiment, -
2 a schematic representation of a measuring device according to an exemplary embodiment, -
3 a flowchart of a method according to an exemplary embodiment, -
4 a diagram with two voltage curves in an operated measuring device, -
5 a schematic representation of a motor vehicle according to an exemplary embodiment.
Ähnliche, ähnlich wirkende, gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt.Similar, similar-acting, identical or identically acting elements are provided with the same reference numerals in the figures. The figures are only shown schematically and not to scale.
Des Weiteren weist die Batterie 10, bzw. das Batteriemodul der
Das HV-System 13 und die Messschaltung 11 sind elektrisch mit den Zellen der Batterie 10 verbunden. Insbesondere können die Schalter, bzw. die Messschaltung 11, im Batteriesystem, jedoch nicht zwischen den Zellen der Batterie, angeordnet sein.The
Füllt sich der Messbereich z. B. mit Flüssigkeit, so wird sich die bestimmte y-Gesamtkapazität ändern.If the measuring range fills up, for example B. with liquid, the specific y-total capacity will change.
Die Überwachung des Isolationswiderstandes und/oder der y-Kapazität kann insofern abgewandelt werden, dass darüber Flüssigkeiten, z. B. Wasser, in dem Batteriesystem bzw. in der Batterie erkannt werden können. Die Überwachung der y-Kapazität kann vorsehen, die gesamte Kapazität parasitärer Effekte und verbauter Kondensatoren durch das gesamte zusammenhängende System zu überwachen. Es kann daher vorgesehen werden, dass bei einem geöffneten HV-Schaltelement (hier nicht gezeigt), welcher zwischen Batterie und HV-System angeordnet sein kann, die reine y-Kapazität, welche sich durch parasitäre Effekte zwischen den Oberflächen des Gehäuses der Batterie 10 und der Zellen, bzw. zwischen einer Aluminiumplatte 18 und der Zellen, ausbildet, gemessen wird. Durch die Abhängigkeit der elektrischen Kapazität von der elektrischen Permittivität kann es bei ansonsten unveränderten Abständen und Flächen möglich sein, Flüssigkeiten im Messbereich 12 zu erkennen.The monitoring of the insulation resistance and/or the y-capacitance can be modified in such a way that liquids, e.g. B. water, in the battery system or in the battery can be detected. Monitoring the y-capacitance can involve monitoring the entire capacity of parasitic effects and installed capacitors throughout the entire connected system. It can therefore be provided that with an open HV switching element (not shown here), which can be arranged between the battery and the HV system, the pure y-capacitance, which is caused by parasitic effects between the surfaces of the housing of the
Das HV-System 13 weist ein erstes Hochvoltpotential 15, ein zweites Hochvoltpotential 17 und eine Fahrzeug-Masse M auf. Das HV-System 13 weist zwischen dem ersten Hochvoltpotential 15 und der Fahrzeug-Masse M eine erste y-Kapazität C1 und einen ersten Isolationswiderstand R1 auf. Das HV-System 13 weist zwischen dem zweiten Hochvoltpotential 17 und der Fahrzeug-Masse M eine zweite y-Kapazität C2 und einen zweiten Isolationswiderstand R2 auf. Die Messschaltung 11 weist wie auch das HV-System 13 dieselbe Hochvoltpotentiale 15 und 17 und die Fahrzeug-Masse auf. Die Messschaltung weist zwischen dem ersten Hochvoltpotential 15 und der Fahrzeug-Masse einen ersten Schalter S1 und zwischen dem zweiten Hochvoltpotential 17 und der Fahrzeug-Masse einen zweiten Schalter S2 auf. Die Messschaltung 11 umfasst weiter einen definierten Widerstand Rm. Der definierte Widerstand Rm bezeichnet in der Regel einen Widerstand mit bekanntem Widerstandswert.The
Das erste Hochvoltpotential 15 ist mit einer Anode der Batterie 10 elektrisch leitend verbunden. Die Fahrzeug-Masse M ist neutral. Das zweite Hochvoltpotential 17 ist mit einer Kathode der Batterie 10 elektrisch leitend verbunden.The first high-
In einem ersten Verfahrensschritt a) wird die Messschaltung 11 betätigt (siehe
Im HV-System 13 liegt über den y-Kapazitäten C1, C2 eine Spannung an, deren Höhe sich sowohl aus der Systemspannung U0, auch als Spannung der Batterie bezeichnet, und dem Verhältnis der Isolationswiderstände R1, R2 der Hochvoltpotentiale 15, 17 ergibt. Die Überwachung des Isolationswiderstandes R1, R2 in Kraftfahrzeugen kann über die Anordnung des definierten Widerstandes Rm zwischen den Hochvoltpotentialen 15, 17 und der Fahrzeug-Masse M realisiert werden.In the
Der zeitliche Verlauf der ersten Spannung U1 kann in einem ersten Zustand der Messschaltung 11 ermittelt werden. Analog kann die zweite Spannung U2 in einem zweiten Zustand der Messschaltung 11 ermittelt werden. Aus dem zeitlichen Verlauf der zwei Spannungen U1, U2 können mittels Kurvenanpassung Parameter ermittelt werden, die zur Bestimmung der Isolationswiderstände und damit zur Bestimmung der y-Kapazitäten C1, C2 verwendet werden. In einem zweiten Verfahrensschritt b) wird die y-Gesamtkapazität bestimmt. Dies erfolgt aus dem Umladen der y-Kapazitäten C1, C2 über Näherungsverfahren.The time course of the first voltage U1 can be determined in a first state of the measuring
In einem dritten Verfahrensschritt c) wird die y-Gesamtkapazität mit einem y-Kapazitätsreferenzwert verglichen. Dabei kann der y-Kapazitätsreferenzwert in einem Speichermedium des Kraftfahrzeugs oder der Messvorrichtung hinterlegt sein. Der y-Kapazitätsreferenzwert kann als Sollwert betrachtet werden. Wird eine Abweichung beim Vergleich der y-Gesamtkapazität mit dem y-Kapazitätsreferenzwert festgestellt, so wird im Verfahrensschritt d) ein Fremdkörper in der Batterie erkannt. Beispielsweise wird Flüssigkeit, wie etwa Wasser, in der Batterie erkannt, wenn die y-Gesamtkapazität größer als der y-Kapazitätsreferenzwert ist. Bei der Feststellung einer Abweichung werden Fluktuationen sowie eine erlaubte Fehlermarge mitberücksichtigt. Eine Abweichung bzw. Erhöhung von von 5% oder von 10 % oder von 20 % oder 30 % der y-Gesamtkapazität kann auf die Anwesenheit von Flüssigkeit in der Batterie hindeuten.In a third method step c), the y total capacity is compared with a y capacity reference value. The y-capacity reference value can be stored in a storage medium of the motor vehicle or the measuring device. The y-capacity reference value can be viewed as a setpoint. If a deviation is found when comparing the y-total capacity with the y-capacity reference value, a foreign body is detected in the battery in step d). For example, liquid, such as water, is detected in the battery when the total y capacity is greater than the y capacity reference value. When determining a deviation, fluctuations and a permissible margin of error are taken into account. A deviation or increase of 5% or 10% or 20% or 30% of the total y capacity may indicate the presence of liquid in the battery.
Sollte ein Fremdkörper in der Batterie erkannt worden sein, so können in einem weiteren Verfahrensschritt e) eine oder mehrere Schutzmaßnahmen eingeleitet werden. Eine Schutzmaßnahme kann darin bestehen, eine Warnmeldung oder eine Fehlermeldung an den Benutzer des Kraftfahrzeugs auszugeben, beispielsweise über eine Benutzerschnittstelle. If a foreign body has been detected in the battery, one or more protective measures can be initiated in a further process step e). A protective measure can consist of issuing a warning message or an error message to the user of the motor vehicle, for example via a user interface.
Mittels einer Kurvenanpassung, in welcher folgende Funktion verwendet wird
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente ausschließen und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale und Schritte, die mit Verweis auf eins der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen und Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.In addition, it should be noted that the terms “comprising” and “having” do not exclude other elements and the indefinite articles “a” or “an” do not exclude a plurality. Furthermore, it should be noted that features and steps described with reference to one of the above embodiments can also be used in combination with other features and steps of other embodiments described above. Reference symbols in the claims are not to be regarded as limitations.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 100100
- MessvorrichtungMeasuring device
- 1010
- Batteriebattery
- 1111
- MessschaltungMeasuring circuit
- 1212
- MessbereichMeasuring range
- 1313
- HV-SystemHV system
- 1414
- zweite Schichtsecond layer
- 1515
- erstes Hochvoltpotentialfirst high voltage potential
- 1616
- erste Schichtfirst layer
- 1717
- zweites Hochvoltpotentialsecond high voltage potential
- 1818
- AluminiumplatteAluminum plate
- 2020
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 2121
- Antrieb des Fahrzeugs Drive of the vehicle
- C1C1
- erste y-Kapazitätfirst y-capacity
- C2C2
- zweite y-Kapazitätsecond y-capacity
- RmRm
- definierter Widerstanddefined resistance
- R1R1
- erster Isolationswiderstandfirst insulation resistance
- R2R2
- zweiter Isolationswiderstandsecond insulation resistance
- U1U1
- Spannung am ersten HochvoltpotentialVoltage at the first high-voltage potential
- U2U2
- Spannung am zweiten HochvoltpotentialVoltage at the second high-voltage potential
- MM
- Fahrzeug-MasseVehicle mass
- U0U0
- SystemspannungSystem voltage
- S1S1
- erster Schalterfirst switch
- S2S2
- zweiter Schaltersecond switch
- t1t1
- Zeitpunkt nach dem zweiten ZustandTime after the second state
- t2t2
- Zeitpunkt vor dem ersten ZustandTime before the first state
- t3t3
- Zeitpunkt während des ersten Zustandspoint in time during the first state
Claims (12)
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Citations (3)
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