EP3746802A1 - Messmodul für ein bordnetz und zugehöriges bordnetz für ein fahrzeug - Google Patents

Messmodul für ein bordnetz und zugehöriges bordnetz für ein fahrzeug

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Publication number
EP3746802A1
EP3746802A1 EP19700451.8A EP19700451A EP3746802A1 EP 3746802 A1 EP3746802 A1 EP 3746802A1 EP 19700451 A EP19700451 A EP 19700451A EP 3746802 A1 EP3746802 A1 EP 3746802A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
electrical system
measurement
vehicle electrical
signals
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19700451.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3746802A1 publication Critical patent/EP3746802A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G01R31/007—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks using microprocessors or computers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0038—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2506—Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing

Definitions

  • the invention relates to a measuring module for a vehicle electrical system according to the preamble of independent claim 1.
  • the present invention is also an electrical system for a vehicle with such a measuring module.
  • vehicle electrical systems are known for vehicles which comprise at least one onboard power supply component, at least one data bus and at least one cable harness.
  • the wiring harness usually includes a plurality of wires.
  • the at least one vehicle electrical system component is designed, for example, as a control unit, power distributor, consumer, energy storage, etc.
  • the at least one vehicle electrical system component can have semiconductor power switches with integrated temperature measurement.
  • Tem temperatures in control units or electrical system components directly on a printed circuit board preferably carried out on temperature-sensitive electronic components.
  • the measuring module for a vehicle electrical system with the features of the independent Pa tent sections 1 and a corresponding electrical system for a vehicle with at least one such measurement module have the advantage that an error response after a metrological detection of a voltage dip in the electrical system for highly automated driving is possible as quickly as possible and Ver loaders or load paths can be switched off or alternative current paths or load paths can be switched on.
  • Embodiments of the measuring module may have redundant sensors, a redundant measurement evaluation, a redundant communication and a redundant wire-guided and / or wireless connection to further on-board component components and the measuring elements located therein and / or to further measuring modules.
  • the measuring module can be connected via power connectors to an on-board network component and several times by means of signal connector, optical interface and / or wireless communication to data buses or communication network works.
  • Embodiments of the present invention provide a measuring module for a vehicle electrical system, which has at least one input-side electrical interface via which the measuring module with an on-board network component ver bindable, at least one output-side electrical interface, wel via the measuring module with at least one line of a wiring harness and / or can be connected to at least one data bus, and at least two measuring includes standardized which each detect a same physical measurement size redundant and output corresponding measurement signals, wherein at least two separate acquisition and processing units receive and evaluate the measurement signals and / or prepare and provide as standardized redun dante measurement data available. At least two separate transmitting and receiving devices transmit the standardized measurement data redundantly to assigned on-board network components.
  • a vehicle electrical system for a vehicle with at least one Bordnetzkom component, beat at least one data bus and at least one harness, which has at least one line.
  • the at least one electrical system component is connected via such a measuring module with at least one line of the wiring harness.
  • Embodiments of the invention advantageously enable fail-safe detection and fail-safe provision of measurement data for current and / or voltage and / or temperature in a vehicle electrical system in a uniform manner.
  • uniform measuring elements for current and / or voltage and / or temperature are used in the measuring modules.
  • an evaluation of the measured data with little computational effort and with minimal delay times is possible.
  • a fail-safe monitoring of the associated electrical system or part of the associated electrical system so that further measures such as the switching off of load paths can be performed.
  • a parallel measuring system can be transferred to the vehicle electrical system, in that the individual measuring modules can be connected via different input interfaces to the various on-board network components and via different output interfaces to at least one data bus and / or at least one communication network.
  • real measured data acquired within a respective on-board component with "reduced" data quality can also be generated by the assigned measuring module.
  • these measured data generated by the associated measuring module have the advantages of synchronous data acquisition and synchronous transmission within the vehicle electrical system.
  • the inserted measuring system can act as a primary system, whereby in case of failure of the newly implemented primary system, the previous measuring elements can be used within the respective on-board network component as a fallback system. In addition, the previous measuring elements can also be used as a learning system for the newly implemented primary system for generating ever better real approximated measured data.
  • the detection and arithmetic unit is understood to be an electrical construction group which processes or evaluates detected measurement signals.
  • the detection and arithmetic unit may have at least one interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces may for example be part of a sogenann th system ASICs, which includes a variety of functions of the detection and Re chenody.
  • the interface Stel len be software modules that are available for example on a microcontroller in addition to other software modules.
  • Another advantage is a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the evaluation when the program is executed by the detection and processing unit.
  • a measuring element is understood to be a structural unit which directly or indirectly detects a physical variable or a change in a physical variable and preferably converts it into an electrical measuring signal.
  • the at least two measuring elements can each be connected via separate connecting lines with the at least two detection and computing units.
  • a redundant evaluation and / or preparation of the measuring signals of the respective measuring element in two He injecteds- and computing units possible.
  • both the measuring signals of a first measuring element and the measuring signals of a second measuring element can be evaluated and processed by two detection and computing units.
  • a multiple redundancy with respect to the connection lines can be implemented within the measuring module.
  • two measuring elements of a first measuring element pair can each detect a temperature at pre-given measuring points.
  • two measuring elements of a second measuring element pair can each detect an electrical voltage between two predetermined measuring points.
  • two measuring elements of a third measuring element pair may additionally or alternatively each detect an electrical current through a predetermined line.
  • the at least two detection and computing units can evaluate and / or process the corresponding measuring signals with the same algorithms.
  • the at least two transmitting and receiving devices can transmit the corresponding measured data wirelessly and / or by wire.
  • the wireless transmission of the measured data can be carried out, for example, via WLAN (Wireless Local Area Network) and / or NFC (Near Field Communication) and / or Bluetooth.
  • the wired transmission of the measured data can be done for example via an electric wire bus and / or an optical bus.
  • At least one circuit breaker can be looped within the measuring module in at least one line, and controlled by a switching electronics disconnect or close the line.
  • the on-board component can comprise at least one measuring element which can detect a physical quantity and output a corresponding measuring signal.
  • at least one detection and arithmetic unit can receive and evaluate the measurement signal and / or process it and make it available as measurement data.
  • at least one transmitting and receiving device can transmit the measured data to at least one assigned measuring module and / or to associated on-board network components.
  • the at least one first measuring element sen a temperature at a predetermined measuring point erfas.
  • At least one second measuring element may additionally or alternatively detect an electrical voltage between two predetermined measuring points.
  • at least one third measuring element may additionally or alternatively detect an electric current through a predetermined line.
  • the at least two detection and computing units of the at least one associated measuring module can catch the measured data of the corresponding vehicle electrical system component. As a result, the at least two detection and computing units of the associated measurement module can continuously generate the measurement data generated by the measurement signals of the first measurement element and / or the measurement data of the associated measurement element of the associated measurement signal of the associated measurement element be matched.
  • the at least two detection and computation units of the associated measurement module may comprise the measurement signals of the first measurement element and / or the measurement data generated from the measurement signals of the first measurement element and / or the measurement signals of the second measurement element and / or those from the measurement signals of the second measurement element Measuring element he testified plausibility measurement data of the associated measuring element pair with the measurement data of the corresponding vehicle electrical system component.
  • the at least two detection and computation units of the associated measurement module can generate and continuously improve a computational model based on the measurement data, which of the measurement data generated from the measurement signals of the first measurement element and / or from the measurement data generated from the measurement signals of the second measurement element associated Meßimplantation lies back to the measurement data of korres pondenden wiring system component.
  • the at least two detection and processing units can use the generated calculation model, for example, in order to determine a current measured variable in the event of failure of the at least one measuring element of the corresponding on-board network component.
  • the at least one transmitting and receiving device of the vehicle electrical system component can transmit the corresponding measurement data wirelessly and / or by wire. Since the measuring module is small, the measuring module can be integrated into a connector which connects the at least one line of the wiring harness with the zugeord Neten board network component.
  • the plug can at least one Lei device connection, which establishes a current-conducting connection with a corresponding line connection of the electrical system component, and at least one first communication terminal which establishes a first communication connection with a korres pondierenden first communication port of the on-board network component.
  • the first communication connection may be an optical communication connection, wherein the at least two detection and computing units determine and evaluate a quality of the first communication connection in order to detect a detachment of the connector.
  • the detachment of the plug or a loose contact at the electrical connection point Ver can be detected and reported by the optical communication connection immediately by the measuring module when a Signalquali ity, for example, falls below a predetermined threshold.
  • a plurality of measuring modules can form a standardized network network in which determi nistic detection times for the at least one measured variable and / or calculation times for the measured data and / or transmission rates for the measured data can be predetermined.
  • the at least two detection and calculation units in the measurement module determine the same temperature values or measurement data on the basis of the measurement signals of the at least two measurement elements of the measurement module.
  • the respectively plausible results supplying redundant measuring chain, which from the measuring element, the detection and Arithmetic unit and the transmission reception device of the vehicle electrical system component is used for further measurement tasks before given.
  • the detection and arithmetic unit of the non-preferred unit can then be used at times primarily to determine the location of the fault and, if necessary, to remedy errors within its measuring chain.
  • the nature of the fault can then be reported to another on-board network component.
  • additional on-board electrical system component can then recommend the replacement of the measuring module by appropriate information to the control unit network and / or the driver or even, to establish a ge for automated driving functions demanded fault redundancy dictate.
  • An exchange of the measuring module may be necessary, for example, in the case of a destroyed measuring element.
  • the method be described also be used for the measures described current and voltage clamping.
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of a detail of a Bordnet zes with a first embodiment of a Messmo module according to the invention for a vehicle electrical system.
  • Fig. 2 shows a schematic block diagram of a detail of an on-board network with a second embodiment of a measuring module according to the invention for a vehicle electrical system.
  • Fig. 3 shows a temperature-time diagram with a two Temperaturkennli lines.
  • the illustrated embodiments of a vehicle electrical system 1, 1A, 1B for a vehicle each include at least one on-board network component SG, at least one data bus DB1, DB2 and at least one cable harness KB, which has at least one line LI, L2 has,
  • the at least one on-board network component SG is connected via a measuring module 10A, 10B to at least one line LI, L2 of the cable harness KB.
  • the illustrated embodiments of the measuring module 10A, 10B for an on-board electrical system 1, 1A, 1B each comprise at least one input-side electrical interface LAI, LA2, KAI, via which the measuring module 10A, 10B is provided with a On-board network component SG can be connected, at least one output-side electrical interface DA, KA2, via which the measuring module 10A, 10B with at least one line LI, L2 of a wire harness KB and / or at least one data bus DB1, DB2 ver can be prevented, and at least two Measuring elements Sl, S2, VI, V2, II, 12, which standardize each detect a same physical measurement variable redundant and output corresponding measurement signals.
  • FIGS. 1 the illustrated embodiments of the measuring module 10A, 10B for an on-board electrical system 1, 1A, 1B each comprise at least one input-side electrical interface LAI, LA2, KAI, via which the measuring module 10A, 10B is provided with a On-board network component SG can be connected, at least one output-side electrical interface
  • At least two separate detection and calculation units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 receive the measurement signals.
  • the received measurement signals are evaluated and / or processed by the at least two separate acquisition and calculation units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 and made available as standardized redundant measurement data.
  • the measuring module 10A, 10B in the exemplary embodiments of the vehicle electrical system 1, 1A, 1B is in each case integrated into a plug 10 which connects two lines LI, L2 of the cable harness KB to the associated onboard power supply component SG ,
  • This integration is due to the small size of the measuring module 10A, 10B, for example
  • the plug 10 in the illustrated exemplary embodiments comprises two line connections LAI, LA2 designed as plug-in receptacles, which each generate a current-conducting connection with corre sponding line connections LAI, LA2 of the on-board network component SG ,
  • the plug 10 in the illustrated embodiments egg nen running as a plug receptacle first communication port KAI, which with a corresponding designed as a plug first Communication terminal KAI the on-board network component SG can produce a first Kom munikationsitati.
  • the plug 10 is not yet connected to the vehicle electrical system component SG.
  • the first communication link is configured as an optical communication link.
  • two measuring elements S1, S2 of a first measuring element pair each detect a temperature at predetermined measuring points.
  • a first measuring element S1 detects the temperature at the first line connection LAI
  • a second measuring element S2 detects the temperature at the second power connection LA2.
  • the two temperature measuring elements Sl, S2 are each connected to two detection and processing units TpCl, TpC2, which evaluate the corresponding measurement signals with the same algorithms Algo and / or prepare.
  • a first detection and processing unit TpCl both the measurement signals of the first temperature measuring element Sl and the measurement signals of the second temperature sensing element S2
  • a second detection and Re chentician TpC2 also receives both the measurement signals of the first temperature Tem perature meter Sl and the measurement signals of the second Temperaturmes selements S2.
  • two measuring elements VI, V2 of a second measuring element pair each detect an electrical voltage between two predetermined measuring points.
  • the two measuring elements VI, V2 respectively detect the electrical voltage between a first line LI of the cable harness KB connected to the first line connection LAI and a second line L2 of the cable harness KB connected to the second line connection LA2 connected is. Furthermore, in the exemplary embodiments illustrated, two measuring elements II, 12 of a third measuring element pair each capture an electrical current through the first line LI of the cable harness KB. In the dargestell th embodiments, the two voltage measuring elements VI, V2 and the two current measuring elements II, 12 are each connected to two detection and computing units PpCl, PpC2, which evaluate the corresponding measurement signals with the same algorithms and / or prepare.
  • a third detection and processing unit PpCl both the measurement signals of the firstdersmesselements VI and the first current measuring element II and the measuring signals of the second clamping voltage meter V2 and the second current measuring element 12
  • a fourth detection and processing unit PpC2 also receives both the Messsigna le of the firstdersmesselements VI and the first current sensing element II and the measuring signals of the secondmatsmesselements V2 and the second current measuring element 12.
  • the various measuring elements Sl, S2, VI, V2, II, 12 are each connected via their own connection lines with the detection and processing units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2, where For clarity, not all connecting lines are shown in the drawing.
  • the first detection and arithmetic unit TpCl plausibilizes the measuring signals of the first temperature measuring element S1 with the measuring signals of the second temperature measuring element S2 of the first measuring element pair. Additionally or alternatively, the first detection and computing unit TpCl can plausibilize the measurement data generated from the measurement signals of the first temperature measurement element S1 with the measurement data of the first measurement element pair generated from the measurement signals of the associated second temperature measurement element S2. The second detection and calculation unit TpC2 plausibilizes the measurement signals of the second temperature measurement element S2 with the measurement signals of the first temperature measurement element S1 of the first measurement element pair.
  • the second detection and arithmetic unit TpC2 can make the measurement data generated from the measurement signals of the second temperature measurement element S2 plausible with the measurement data of the first measurement element pair generated from the measurement signals of the first temperature measurement element S1.
  • the third detection and arithmetic unit PpCl plausibility checks the measurement signals of the first voltage measuring element VI with the measurement signals of the second voltage measuring element V2 of the second measuring element pair.
  • the third acquisition and processing unit PpCl can plausibilize the measurement data generated from the measurement signals of the first voltage measurement element VI with the measurement data of the second measurement element pair generated from the measurement signals of the associated second voltage measurement element V2.
  • the third detection and processing unit PpCl plausibility checks the measurement signals of the first current measuring element II with the measuring signals of the second current measuring element 12 of the third measuring element pair. Additionally or alternatively, the third detection and processing unit PpCl can plausibilize the measurement data generated from the measurement signals of the first current measurement element II with the measurement data of the third measurement element pair generated from the measurement signals of the associated second current measurement element 12. The fourth detection and arithmetic unit PpC2 plausibilityizes the measurement signals of the second voltage measurement element V2 with the measurement signals of the first voltage measurement element VI of the second measurement element pair.
  • the fourth detection and arithmetic unit PpC2 can plausibilize the measurement data generated from the measurement signals of the second voltage measurement element V2 with the measurement data of the second measurement element pair generated from the measurement signals of the first voltage measurement VI.
  • the fourth detection and arithmetic unit PpC2 plausibility of the measurement signals of the second current measuring element 12 with the measurement signals of the first current measuring element II of the third measuring element pair.
  • the fourth detection and arithmetic unit PpC2 can make the measurement data generated from the measurement signals of the second current-measuring element 12 plausible with the measurement data of the third pair of measurement elements generated from the measurement signals of the first current-sensing element II. As is further apparent from FIGS.
  • a first transmitting and receiving device Txl / Rxl wirelessly transmits the measured data generated by the first detecting and calculating unit TpCl and / or that generated by the third detecting and calculating unit PpCl bound to other measurement modules 10A, 10B and / or to other on-board components SG.
  • a second transmitting and receiving device Tx2 / Rx2 transmits the measurement data generated by the second detection and arithmetic unit TpC2 and / or the fourth acquisition and arithmetic unit PpC2 wirelessly and / or wired to other measurement modules 10A, 10B and / or other on-board network components SG.
  • the illustrated example of embodiment of the vehicle electrical system component SG comprises a printed circuit board LP on which at least one measuring element S3, S4 is arranged, which detects a physical variable and outputs a corresponding measuring signal, wherein at least one detection - and computing unit TpC3, PpC3 receives the measurement signal and evaluates and / or processed and provides as measurement data available. min- at least one transmitting and receiving device Tx3 / Rx3 transmits the measured data to at least one associated measuring module 10A, 10B and / or to other on-board network components SG.
  • two measuring elements S3, S4 detect a temperature at predetermined measuring points.
  • a third temperature sensing element S3 detects the temperature at a first power transistor LT1 disposed on the circuit board LP
  • a fourth temperature sensing element S4 detects the temperature at a second power transistor LT2 disposed on the circuit board LP.
  • the two measuring elements S3, S4 are preferably located on the thermally sensitive components on the printed circuit board LP of the vehicle electrical system component SG.
  • the temperature measuring elements Sl, S2, S3, S4 are preferably designed as Pt100, PT1000 thermosensors or semiconductor-based thermosensors, so-called "KTY sensors”.
  • a not shown in detail third voltage sensing element detects an electrical voltage between a first Lei connection terminal LAI the on-board network component SG and a second line connection LA2 of the on-board network component SG.
  • a non-illustrated third current measuring element detects an electric current through a line which is connected to the first line terminal LAI. As can be seen from FIGS.
  • a fifth detection and arithmetic unit TpC3 of the vehicle electrical system component SG receives the measuring signals of the two temperature measuring elements S3, S4, and a sixth detection and arithmetic unit PpC3 receives the measuring signals of the third voltage measuring element and the third current selector ,
  • the measurement signals are evaluated and / or processed by the two acquisition and computing units TpC3, PpC3 and made available as measurement data.
  • a third transmitting and receiving device Tx3 / Rx3 transmits via the corresponding measurement data of the two detection and computing units TpC3, PpC3 wireless and / or wired.
  • the detection and Re Chen units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 of the associated measurement module 10A, 10B receive the measurement data of the corresponding onboard power supply component SG.
  • the first detection and processing unit TpCl and the second detection and processing unit TpC2 the measurement data generated from the measurement signals of the first Temperaturmessele element S1 of the measuring module 10A, 10B with those from the measurement signals of the third Temperature measuring elements S3 of the onboard power supply component SG generated measured data.
  • the first detection and arithmetic unit TpCl and the second detection and arithmetic unit TpC2 compare the measurement data generated from the measurement signals of the second temperature measurement element S2 of the measurement module 10A, 10B with the measurement data generated from the measurement signals of the fourth temperature measurement element S4 of the vehicle electrical system component SG ,
  • the third detection and arithmetic unit PpCl and the fourth detection and arithmetic unit PpC2 are equal to the measurement data generated from the measurement signals of the first voltage measurement element VI of the measurement module 10A, 10B and the measurement data generated from the measurement signals of the second voltage measurement element V2 of the measurement module 10A, 10B with the measurement data generated from the measurement signals of the third voltage measurement of the on-board network component SG.
  • the third detection and arithmetic unit PpCl and the fourth detection and arithmetic unit PpC2 the measurement data generated from the measurement signals of the first current measuring element II of the measuring module 10A, 10B and the measured data generated from the measurement signals of the second current measuring element 12 of the measuring module 10A, 10B with the measurement data generated from the measurement signals of the third current element of the on-board network component SG.
  • the detection and computing units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 of the associated measuring module 10A, 10B make the measurement signals of the temperature measuring elements S1, S2, the voltage measuring elements VI, V2 and the current measuring elements II, 12 and / or the measuring elements of the temperature measuring elements S1 plausible , S2, the voltage measuring elements VI, V2 and the current measuring Shiel II, 12 generated measurement data with the measured data of the corresponding board power supply component SG.
  • the acquisition and computation units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 of the associated measurement module 10A, 10B generate and enhance a computational model RM1, RM2 based on the measurement data comparison, which is dependent on the measurement signals S1, S2, the voltage measurement elements VI, V2 and /. or the current measuring elements II, 12 to the measuring signals of the temperature measuring elements S3, S4, the third voltage measuring element and / or the third current-measuring element II, 12 of the corresponding vehicle electrical system component SG to be recalculated.
  • Fig. 3 illustrates the differences between a measured in the measurement module 10A, 10B and calculated back from the calculation model RM1, RM2 temperature profile according to characteristic Tm and an actual Temperaturver run according to characteristic Tt in the corresponding wiring system component SG.
  • a first mathematical model RM1 activated at a starting time has a clear deviation from the actual temperature profile at the measuring points in the corresponding vehicle electrical system component SG.
  • the model quality can be steadily refined, for example, by correlation of the dynamic current load in the electrical system component SG and / or in the measuring module 10A, 10B and the resulting increase in temperature. Due to changing electrical load of the on-board network component SG in daily operation and the resulting temperature profile Tt, the calculation model can be constantly improved, as the improved second calculation model RM2 shows at a later time.
  • the acquisition and calculation units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 use the generated calculation model RM1, RM2, in order to determine a current measurement variable in the event of failure of the measurement elements of the corresponding on-board network component SG.
  • a corresponding temperature calculation model is used for the determination of a critical temperature.
  • the acquisition and processing units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 of the associated measurement module 10A, 10B generate, based on the measurement data comparison, a computational model which is based on the measurement signals from the temperature measurement elements S1, S2, the voltage measurement elements VI, V2 and / or the current measuring elements II, 12 generated measurement data on the measurement signals from the temperature measuring elements S3, S4, the thirdensmes and / or the third current measuring element II, 12 of the corresponding generated the on-board network component SG measurement data back.
  • the measuring module 10A in the illustrated exemplary embodiments can be embodied via a first current-carrying connection which can be formed between the first line connection LAI of the measuring module 10A, 10B and the first line connection LAI of the on-board network component SG, via a second current-carrying connection, which can be formed between the second line connection LA2 of the measuring module 10A, 10B and the two th line connection LA2 of the vehicle electrical system component SG, and via the first communication connection, which as optical Ver connection between a first communication terminal KAI of Messmo module 10A , 10B and a first communication terminal KAI of the on-board network component SG can be formed with the on-board network component SG ver be prevented.
  • a first current-carrying connection which can be formed between the first line connection LAI of the measuring module 10A, 10B and the first line connection LAI of the on-board network component SG
  • a second current-carrying connection which can be formed between the second line connection LA2 of the measuring module 10A, 10
  • the measuring module 10A, 10B and the vehicle electrical system component SG are each connected via a data terminal DA to a first data bus DB1.
  • the two transmitting and receiving devices Txl / Rx2, Tx2 / Rx2 of the measuring module 10A, 10B and the transmitting and receiving device Tx3 / Rx3 the on-board network component SG are able to transmit and receive the corresponding measurement data wirelessly and / or wired.
  • the wireless transmission of the measured data takes place for example via WLAN and / or NFC and / or Bluetooth.
  • the wired transmission of the measured data takes place on the one hand via the first data bus DB1 designed as an electrical wire bus and via the optical first communication connection.
  • the corresponding measurement data can be transmitted redundantly. This redundancy enables bidirectional wireless transmission between the on-board network component SG and the measuring module 10A, 10B when the optical first communication link has failed or failed.
  • the detection and processing units TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 of the measuring module 10A, 10B determine and evaluate a quality of the first communication link in order to know a detachment of the plug 10 to it. In this case, via the measuring module 10A, 10B, an "error of the Plug-in connection "are reported to the electrical system 1, 1A, 1B, in order to park the vehicle safely as part of a safe-stop strategy can.
  • the two power switches Swl, Sw2 separate or shoot the corresponding line LI, L2 controlled by a switching electronics SwE.
  • the switching electronics SwE comprises switch drivers and an associated monitoring.
  • the measuring module 10B is also able to connect or disconnect load paths independently or via a command from another on-board component component SG.
  • a plurality of measuring modules 10A, 10B form a standardized network network, in which deterministic detection times for the at least one measured variable and / or calculation times for the measured data and / or transmission rates for the measured data are predetermined.
  • Embodiments of the present invention provide a measuring module for a vehicle electrical system and a vehicle electrical system for a vehicle, which fail-safe measurement data for current, voltage, and temperature capture and failsafe in a uniform manner with the same resolution of the measurement, the same measurement method, the same sampling rate of the measurement etc. are available in the electrical system.
  • Embodiments of the fail-safe measuring module according to the invention advantageously have redundant sensors, redundant measurement evaluations, redundant communication possibilities and a redundant wired and wireless connection to other on-board supply systems. components SG and the measuring elements located therein. By using uniform or identically designed sensors for current and / or voltage and / or temperature in the measuring modules, the evaluation of the detected measuring signals can advantageously be carried out with little computational effort and with minimal delay times.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messmodul (10A) für ein Bordnetz (1, 1A), mit mindestens einer eingangsseitigen elektrischen Schnittstelle (LA1, LA2, KA1), über welche das Messmodul (10A) mit einer Bordnetzkomponente (SG) verbindbar ist, mindestens einer ausgangsseitigen elektrischen Schnittstelle (DA, KA2), über welche das Messmodul (10A) mit mindestens einer Leitung (L1, L2) eines Kabelbaums (KB) und/oder mit mindestens einem Datenbus (DB1, DB2) verbindbar ist, und mindestens zwei Messelementen (S1, S2, V1, V2, I1, l2), welche standardisiert jeweils eine gleiche physikalische Messgröße redundant erfassen und korrespondierende Messsignale ausgeben, wobei mindestens zwei getrennte Erfassungs- und Recheneinheiten (ΤμC1, ΤμC2, ΡμC1, ΡμC2) die Messsignale empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als standardisierte redundante Messdaten zur Verfügung stellen, und wobei mindestens zwei getrennte Sende- und Empfangsvorrichtungen (Tx1/Rx2, Tx2/Rx2) die standardisierten Messdaten redundant an zugeordnete Bordnetzkomponenten (SG) übertragen, sowie ein Bordnetz (1, 1A) für ein Fahrzeug mit mindestens einem solchen Messmodul (10A).

Description

Beschreibung
Titel
Messmodul für ein Bordnetz und zugehöriges Bordnetz für ein Fahrzeug
Die Erfindung geht aus von einem Messmodul für ein Bordnetz nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Bordnetz für ein Fahrzeug mit einem solchen Messmodul.
Aus dem Stand der Technik sind Bordnetze für Fahrzeuge bekannt, welche min destens eine Bordnetzkomponente, mindestens einen Datenbus und mindestens einen Kabelbaum umfassen. Der Kabelbaum umfasst in der Regel eine Mehrzahl von Leitungen. Die mindestens eine Bordnetzkomponente ist beispielsweise als Steuergerät, Stromverteiler, Verbraucher, Energiespeicher usw. ausgeführt. Zu dem kann die mindestens eine Bordnetzkomponente Halbleiterleistungsschalter mit integrierter Temperaturmessung aufweisen. So kann die Messung von Tem peraturen in Steuergeräten bzw. Bordnetzkomponenten direkt auf einer Leiter platte bevorzugt an temperaturempfindlichen Elektronikbauelementen erfolgen.
In den bekannten Fahrzeugbordnetzen sind in der Regel Bordnetzkomponenten von verschiedenen Herstellern verbaut, welche jeweils technisch sich unter scheidende Messelemente zur Temperatur-, Strom- und Spannungsmessung einsetzen. Die Messsignale werden dann jeweils wieder mit herstellerspezifi schen Algorithmen ausgewertet. Aufgrund sich ergebender unterschiedlicher Re chenzeiten für die unterschiedlichen Algorithmen kann die Bereitstellung der rechnerisch aufbereiteten Messdaten in einem Datenbus nicht mit anderen Bord netzkomponenten zeitsynchron erfolgen, so dass eine Zuordnung der jeweils er fassten Messgröße zu einem festgelegten Realzeitpunkt im Bordnetz, welcher auch als Zeitstempel bezeichnet wird, nicht gewährleistet werden kann. Die zeit synchrone Bearbeitung eines Stromfehlers und/oder Spannungsfehlers und/oder Temperaturfehlers beinhaltet in den gängigen Verfahren folglich einen hohen Unsicherheitsfaktor. Um diesen Nachteil zu kompensieren werden üblicher Wei se mehrere Messzyklen der einzelnen Messelemente erfasst und ausgewertet. Dies erhöht jedoch in erheblichem Maß die benötigte Reaktionszeit auf einen Fehler. Für hochautomatisierte Fahrzeuge ist aber eine schnellstmögliche Fehlerreaktion erwünscht, um das Fahrzeug zu stabilisieren oder in einen siche ren Zustand zu überführen. Die mangelnde Synchronisation von Messdaten im Bordnetz kann somit einen Engpass darstellten, um Maßnahmen im Bordnetz, wie Abschalten von Lastpfaden in einem elektronischen Stromverteiler prozess sicher und deterministisch einzuleiten.
Offenbarung der Erfindung
Das Messmodul für ein Bordnetz mit den Merkmalen des unabhängigen Pa tentanspruchs 1 und ein korrespondierendes Bordnetz für ein Fahrzeug mit min destens einem solchen Messmodul haben den Vorteil, dass eine Fehlerreaktion nach einer messtechnischen Erfassung eines Spannungseinbruchs im Bordnetz für hochautomatisiertes Fahren schnellstens möglich ist und beispielsweise Ver braucher bzw. Lastpfade abgeschaltet oder alternative Strompfade bzw. Lastpfa de zugeschaltet werden können.
Ausführungsformen des Messmoduls können über redundante Sensoren, eine redundante Messauswertung, eine redundante Kommunikation und eine redun dante drahtgeführte und/oder drahtlose Anbindung zu weiteren Bordnetzkompo nenten und den darin befindlichen Messelementen und/oder zu weiteren Mess modulen verfügen. Das Messmodul kann über stromführende Verbinder an eine Bordnetzkomponente und mittels Signalstecker, optischer Schnittstelle und/oder kabelloser Kommunikation mehrfach an Datenbusse bzw. Kommunikationsnetz werke angebunden werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Messmodul für ein Bordnetz zur Verfügung, welches mindestens eine eingangsseitige elektrische Schnittstelle, über welche das Messmodul mit einer Bordnetzkomponente ver bindbar ist, mindestens eine ausgangsseitige elektrische Schnittstelle, über wel che das Messmodul mit mindestens einer Leitung eines Kabelbaums und/oder mit mindestens einem Datenbus verbindbar ist, und mindestens zwei Messele- mente umfasst, welche standardisiert jeweils eine gleiche physikalische Mess größe redundant erfassen und korrespondierende Messsignale ausgeben, wobei mindestens zwei getrennte Erfassungs- und Recheneinheiten die Messsignale empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als standardisierte redun dante Messdaten zur Verfügung stellen. Mindestens zwei getrennte Sende- und Empfangsvorrichtungen übertragen die standardisierten Messdaten redundant an zugeordnete Bordnetzkomponenten.
Zudem wird ein Bordnetz für ein Fahrzeug, mit mindestens einer Bordnetzkom ponente, mindestens einem Datenbus und mindestens einem Kabelbaum vorge schlagen, welcher zumindest eine Leitung aufweist. Hierbei ist die mindestens eine Bordnetzkomponente über ein solches Messmodul mit mindestens einer Leitung des Kabelbaums verbunden.
Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise eine aus fallsichere Erfassung und eine ausfallsichere Bereitstellung von Messdaten für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in einem Fahrzeugbordnetz in einer einheitlichen Weise. Das bedeutet, dass die Messungen in den einzelnen Messmodulen mit gleicher Auflösung, mit gleichen Messverfahren und mit glei cher Abtastrate usw. durchgeführt werden. Zudem werden einheitliche Messele mente für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in den Messmodulen eingesetzt. Dadurch ist eine Auswertung der Messdaten mit geringem Rechen aufwand und mit minimalen Verzögerungszeiten möglich. Des Weiteren ermögli chen Ausführungsformen der Erfindung eine ausfallsichere Überwachung des zugehörigen Bordnetzes oder eines Teils des zugehörigen Bordnetzes, so dass auch weiter Maßnahmen wie beispielsweise das Abschalten von Lastpfaden durchgeführt werden können.
Durch die Messmodule kann dem Bordnetz ein paralleles Messsystem überge- stülpt werden, indem die einzelnen Messmodule über verschiedene Eingangs- schnittstellen mit den verschiedenen Bordnetzkomponenten und über verschie- dene Ausgangsschnittstellen mit mindestens einem Datenbus und/oder mindes- tens einem Kommunikationsnetzwerk verbunden werden können. So können real innerhalb einer jeweiligen Bord netzkom ponente erfasste Messdaten mit "vermin- derter" Datenqualität ebenso durch das zugeordnete Messmodul erzeugt werden. Diese von dem zugeordneten Messmodul erzeugten Messdaten weisen aber die Vorteile der synchronen Datenerfassung und der synchronen Weitergabe inner- halb des Bordnetzes auf. Das übergestülpte Messsystem kann dabei als Primär- system fungieren, wobei bei Ausfall des neu implementieren Primärsystems die bisherigen Messelemente innerhalb der jeweiligen Bordnetzkomponente als Rückfallsystem eingesetzt werden können. Zusätzlich können die bisherigen Messelemente aber auch als Anlernsystem für das neu implementierte Primär- system zur Generierung von dann immer besseren real angenäherten Messda- ten eingesetzt werden.
Unter der Erfassungs- und Recheneinheit wird vorliegend eine elektrische Bau gruppe verstanden, welche erfasste Messsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Erfassungs- und Recheneinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremä ßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenann ten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Erfassungs- und Re cheneinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eige ne, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauele menten bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstel len Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computer programmprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Erfassungs- und Recheneinheit ausgeführt wird.
Unter einem Messelement wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Messsignal umwandelt.
Unter Plausibilisierung bzw. Plausibilisierungskontrolle wird eine Methode ver standen, in deren Rahmen ein Ergebnis bzw. ein Wert einer ermittelten physikali schen Größe daraufhin überprüft wird, ob dieser annehmbar und/oder einleuch tend und/oder nachvollziehbar und/oder plausibel ist. Unter einer Bordnetzkomponente wird nachfolgend eine elektrische Baueinheit verstanden, welche mit mindestens einer Leitung eines Kabelbaums verbunden ist und beispielsweise als Steuergerät, Stromverteiler, Verbraucher, Energiespei cher usw. ausgeführt ist.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentan spruch 1 angegebenen Messmoduls für ein Bordnetz und des im unabhängigen Patentanspruch 12 angegebenen Bordnetzes für ein Fahrzeug möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die mindestens zwei Messelemente jeweils über eigene Verbindungleitungen mit den mindestens zwei Erfassungs- und Rechen einheiten verbunden werden können. Dadurch ist eine redundante Auswertung und/oder Aufbereitung der Messsignale des jeweiligen Messelements in zwei Er fassungs- und Recheneinheiten möglich. Das bedeutet, dass sowohl die Mess signale eines ersten Messelements als auch die Messsignale eines zweiten Messelements durch zwei Erfassungs- und Recheneinheiten ausgewertet und aufbereitet werden können. Zudem kann eine mehrfache Redundanz bezüglich der Verbindungsleitungen innerhalb des Messmoduls umgesetzt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können beispielsweise zwei Mes selemente eines ersten Messelementepaars jeweils eine Temperatur an vorge gebenen Messpunkten erfassen. Zusätzlich oder alternativ können zwei Mes selemente eines zweiten Messelementepaars jeweils eine elektrische Spannung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten erfassen. Zudem können zwei Mes selemente eines dritten Messelementepaars zusätzlich oder alternativ jeweils ei nen elektrischen Strom durch eine vorgegebene Leitung erfassen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten die korrespondierenden Messsignale mit gleichen Algorithmen auswerten und/oder aufbereiten.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten die Messsignale eines ersten Messele ments und/oder die aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten mit den Messsignalen eines zweiten Messelements und/oder den aus den Messsignalen des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehö rigen Messelementepaars plausibilisieren.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls können die mindestens zwei Sende- und Empfangsvorrichtungen die korrespondierenden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden übertragen. Die drahtlose Übertragung der Messdaten kann beispielsweise über WLAN (Wireless Local Area Network) und/oder NFC (Near Field Communication) und/oder Bluetooth erfolgen. Die drahtgebundene Übertragung der Messdaten kann beispielsweise über einen elektrischen Drahtbus und/oder über einen optischen Bus erfolgen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Messmoduls kann mindestens ein Leistungsschalter innerhalb des Messmoduls in mindestens eine Leitung einge schleift werden, und gesteuert von einer Schaltelektronik die Leitung auftrennen oder schließen. Dadurch können Verbraucher bzw. Strompfade einfach abge schaltet oder alternative Strompfade einfach zugeschaltet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann die Bordnetzkompo nente mindestens ein Messelement umfassen, welches eine physikalische Größe erfassen und ein korrespondierendes Messsignal ausgeben kann. Hierbei kann mindestens eine Erfassungs- und Recheneinheit das Messsignal empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als Messdaten zur Verfügung stellen. Zu dem kann mindestens eine Sende- und Empfangsvorrichtung die Messdaten an mindestens ein zugeordnetes Messmodul und/oder an zugeordnete Bordnetz komponenten übertragen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann das mindestens eine erste Messelement eine Temperatur an einem vorgegebenen Messpunkt erfas sen. Mindestens ein zweites Messelement kann zusätzlich oder alternativ eine elektrische Spannung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten erfassen. Zu dem kann mindestens ein drittes Messelement zusätzlich oder alternativ einen elektrischen Strom durch eine vorgegebene Leitung erfassen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des mindestens einen zugeordneten Messmoduls die Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente emp fangen. Dadurch können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls die von den aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten und/oder die von den aus den Messsigna len des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehörigen Messele mentepaars fortlaufend mit den Messdaten der korrespondierenden Bordnetz komponente abgeglichen werden. Des Weiteren können die mindestens zwei Er fassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls die Messsignale des ersten Messelements und/oder die aus den Messsignalen des ersten Mes selements erzeugten Messdaten und/oder die Messsignale des zweiten Mes selements und/oder die aus den Messsignalen des zweiten Messelements er zeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars mit den Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente plausibilisieren. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine mehrfache Redundanz bezüglich der Messelemente selbst und eine mehrfache Redundanz bezüglich der Auswertung der Messsigna le erreicht werden. Des Weiteren können die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten des zugeordneten Messmoduls basierend auf dem Messdaten abgleich ein Rechenmodell erzeugen und fortlaufend verbessern, welches von den aus den Messsignalen des ersten Messelements erzeugten Messdaten und/oder von den aus den Messsignalen des zweiten Messelements erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars auf die Messdaten der korres pondierenden Bordnetzkomponente zurückrechnet. Die mindestens zwei Erfas sungs- und Recheneinheiten können das erzeugte Rechenmodell beispielsweise einsetzen, um bei Ausfall des mindestens einen Messelements der korrespondie renden Bordnetzkomponente eine aktuelle Messgröße zu ermitteln. Somit kann beispielsweise bei einem Ausfall der Messelemente in der Bordnetzkomponente auf kritische Temperaturen in der Bordnetzkomponente zurückgerechnet werden, um mittels weiterer Maßnahmen die Bordnetzkomponente vor thermischer Über lastung zu schützen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes kann die mindestens eine Sende- und Empfangsvorrichtung der Bordnetzkomponente die korrespondie renden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden übertragen. Da das Messmodul klein baut, kann das Messmodul in einen Stecker integriert werden, welcher die mindestens eine Leitung des Kabelbaums mit der zugeord neten Bordnetzkomponente verbindet. Der Stecker kann mindestens einen Lei tungsanschluss, welcher mit einem korrespondierenden Leitungsanschluss der Bordnetzkomponente eine stromleitende Verbindung herstellt, und mindestens einen ersten Kommunikationsanschluss aufweisen, welcher mit einem korres pondierenden ersten Kommunikationsanschluss der Bordnetzkomponente eine erste Kommunikationsverbindung herstellt. Die erste Kommunikationsverbindung kann eine optische Kommunikationsverbindung sein, wobei die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten eine Qualität der ersten Kommunikationsver bindung ermitteln und auswerten, um ein Ablösen des Steckers zu erkennen. So kann das Ablösen des Steckers oder ein Wackelkontakt an der elektrischen Ver bindungsstelle über die genannte optische Kommunikationsverbindung sofort durch das Messmodul festgestellt und gemeldet werden, wenn eine Signalquali tät beispielsweise einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bordnetzes können mehrere Mess- module einen standardisierten Netzwerkverbund ausbilden, in welchem determi nistische Erfassungszeiten für die mindestens eine Messgröße und/oder Berech nungszeiten für die Messdaten und/oder Übertragungsraten für die Messdaten vorgegeben werden können.
Im Idealfall ermitteln die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten im Messmodul auf Basis der Messsignale der mindestens zwei Messelemente des Messmoduls die gleichen Temperaturwerte bzw. Messdaten. Wird jedoch einer der berechneten Temperaturwerte als nicht plausibel festgestellt, beispielsweise durch einen Vergleich mit den mittels der Erfassungs- und Recheneinheit der Bordnetzkomponente berechneten Messdaten bzw. Temperaturwerten, so wird die jeweils plausible Ergebnisse liefernde redundante Messkette, welche aus dem Messelement, der Erfassungs- und Recheneinheit und der Sendempfangs vorrichtung der Bordnetzkomponente besteht, für weitere Messaufgaben bevor zugt verwendet. Die Erfassungs- und Recheneinheit der nicht bevorzugten Ein heit kann dann zeitweise vornehmlich zur Feststellung des Fehlerortes und ggf. zur Fehlerbehebung innerhalb seiner Messkette Verwendung finden. Die Mel- düng der Art- und Weise der Störung, wie Messdatenfehler, Fehler in der Erfas- sungs- und Recheneinheit, Dauerfehler, sporadischer Fehler usw., kann dann an eine weitere Bordnetzkomponente gemeldet werden. Je nach Fehlerschwere kann diese weitere Bordnetzkomponente dann den Austausch des Messmoduls durch geeignete Information an den Steuergeräteverbund und/oder den Fahrer empfehlen oder gar, zur Etablierung einer für automatisierte Fahrfunktionen ge forderte Fehlerredundanz, vorschreiben. Ein Austausch des Messmoduls kann z.B. bei einem zerstörten Messelement erforderlich sein. Weiterhin kann das be schriebene Verfahren auch für die beschriebenen Messgrößen Strom und Span nung verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung be zeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausschnitts eines Bordnet zes mit einem ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messmo duls für ein Bordnetz.
Fig. 2 zeigt eine schematisches Blockdiagramm eines Ausschnitts eines Bord netzes mit einem zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messmoduls für ein Bordnetz.
Fig. 3 zeigt eine Temperatur-Zeit-Diagramm mit einer zwei Temperaturkennli nien.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbei spiele eines Bordnetzes 1, 1A, 1B für ein Fahrzeug jeweils mindestens eine Bordnetzkomponente SG, mindestens einem Datenbus DB1, DB2 und mindes tens einen Kabelbaum KB, welcher zumindest eine Leitung LI, L2 aufweist, Hierbei ist die mindestens eine Bordnetzkomponente SG über ein Messmodul 10A, 10B mit mindestens einer Leitung LI, L2 des Kabelbaums KB verbunden.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausfüh rungsbeispiele des Messmoduls 10A, 10B für ein Bordnetz 1, 1A, 1B jeweils mindestens eine eingangsseitige elektrischen Schnittstelle LAI, LA2, KAI, über welche das Messmodul 10A, 10B mit einer Bordnetzkomponente SG verbunden werden kann, mindestens eine ausgangsseitigen elektrischen Schnittstelle DA, KA2, über welche das Messmodul 10A, 10B mit mindestens einer Leitung LI, L2 eines Kabelbaums KB und/oder mit mindestens einem Datenbus DB1, DB2 ver bunden werden kann, und mindestens zwei Messelemente Sl, S2, VI, V2, II, 12, welche standardisiert jeweils eine gleiche physikalische Messgröße redundant erfassen und korrespondierende Messsignale ausgeben. Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist empfangen mindestens zwei getrennte Erfassungs- und Re cheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 die Messsignale. Die empfangenen Messsignale werden von den mindestens zwei getrennten Erfassungs- und Re cheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 ausgewertet und/oder aufbereitet und als standardisierte redundante Messdaten zur Verfügung gestellt. Zudem über tragen mindestens zwei getrennte Sende- und Empfangsvorrichtungen Txl/Rx2, Tx2/Rx2 die standardisierten Messdaten redundant an zugeordnete Bordnetz komponenten SG und/oder andere Messmodule 10A, 10B.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist das Messmodul 10A, 10B in den dargestellten Ausführungsbeispielen des Bordnetzes 1, 1A, 1B jeweils in einen Stecker 10 integriert, welcher zwei Leitungen LI, L2 des Kabelbaums KB mit der zugeordneten Bordnetzkomponente SG verbindet. Diese Integration ist aufgrund der kleinen Bauform des Messmoduls 10A, 10B von beispielsweise
LxBxH 5x5x1 cm problemlos möglich. Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst der Stecker 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen zwei als Ste ckeraufnahmen ausgeführte Leitungsanschlüsse LAI, LA2, welche mit korres pondierenden als Stecker ausgeführten Leitungsanschlüssen LAI, LA2 der Bordnetzkomponente SG jeweils eine stromleitende Verbindung hersteilen kön nen. Zudem weist der Stecker 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen ei nen als Steckeraufnahme ausgeführten ersten Kommunikationsanschluss KAI auf, welcher mit einem korrespondierenden als Stecker ausgeführten ersten Kommunikationsanschluss KAI der Bordnetzkomponente SG eine erste Kom munikationsverbindung hersteilen kann. In Fig. 1 und 2 ist der Stecker 10 noch nicht mit der Bordnetzkomponente SG verbunden. In den dargestellten Ausfüh rungsbeispielen ist die erste Kommunikationsverbindung als optische Kommuni kationsverbindung ausgeführt.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, erfassen in den dargestellten Ausfüh rungsbeispielen zwei Messelemente Sl, S2 eines ersten Messelementepaars jeweils eine Temperatur an vorgegebenen Messpunkten. Hierbei erfasst ein ers tes Messelement Sl die Temperatur am ersten Leitungsanschluss LAI und ein zweites Messelement S2 erfasst die Temperatur am zweiten Leistungsanschluss LA2. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die beiden Temperatur messelemente Sl, S2 jeweils mit zwei Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2 verbunden, welche die korrespondierenden Messsignale mit gleichen Algo rithmen auswerten und/oder aufbereiten. In den dargestellten Ausführungsbei spielen empfängt eine erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl sowohl die Messsignale des ersten Temperaturmesselements Sl als auch die Messsignale des zweiten Temperaturmesselements S2, und eine zweite Erfassungs- und Re cheneinheit TpC2 empfängt ebenfalls sowohl die Messsignale des ersten Tem peraturmesselements Sl als auch die Messsignale des zweiten Temperaturmes selements S2. Zudem erfassen in den dargestellten Ausführungsbeispielen zwei Messelemente VI, V2 eines zweiten Messelementepaars jeweils eine elektrische Spannung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten. In den dargestellten Aus führungsbeispielen erfassen die beiden Messelemente VI, V2 jeweils die elektri sche Spannung zwischen einer ersten Leitung LI des Kabelbaums KB, welche mit dem ersten Leitungsanschluss LAI verbunden ist, und einer zweiten Leitung L2 des Kabelbaums KB, welche mit dem zweiten Leitungsanschluss LA2 ver bunden ist. Des Weiteren erfassen in den dargestellten Ausführungsbeispielen zwei Messelemente II, 12 eines dritten Messelementepaars jeweils einen elektri schen Strom durch die erste Leitung LI des Kabelbaums KB. In den dargestell ten Ausführungsbeispielen sind die beiden Spannungsmesselemente VI, V2 und die beiden Strommesselemente II, 12 jeweils mit zwei Erfassungs- und Rechen einheiten PpCl, PpC2 verbunden, welche die korrespondierenden Messsignale mit gleichen Algorithmen auswerten und/oder aufbereiten. In den dargestellten Ausführungsbeispielen empfängt eine dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl sowohl die Messsignale des ersten Spannungsmesselements VI und des ersten Strommesselements II als auch die Messsignale des zweiten Span nungsmesselements V2 und des zweiten Strommesselements 12, und eine vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 empfängt ebenfalls sowohl die Messsigna le des ersten Spannungsmesselements VI und des ersten Strommesselements II als auch die Messsignale des zweiten Spannungsmesselements V2 und des zweiten Strommesselements 12. Die verschiedenen Messelemente Sl, S2, VI, V2, II, 12 sind jeweils über eigene Verbindungleitungen mit den Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 verbunden, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Verbindungsleitungen in der Zeichnung dargestellt sind.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen des Messmoduls 10A, 10B plausibili- siert die erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl die Messsignale des ersten Temperaturmesselements Sl mit den Messsignalen des zweiten Temperatur messelements S2 des ersten Messelementepaars. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl die aus den Messsignalen des ersten Temperaturmesselements Sl erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des zugehörigen zweiten Temperaturmesselements S2 erzeugten Messdaten des ersten Messelementepaars plausibilisieren. Die zweite Erfas sungs- und Recheneinheit TpC2 plausibilisiert die Messsignale des zweiten Temperaturmesselements S2 mit den Messsignalen des ersten Temperaturmes selements Sl des ersten Messelementepaars. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Erfassungs- und Recheneinheit TpC2 die aus den Messsignalen des zweiten Temperaturmesselements S2 erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des ersten Temperaturmesselements Sl erzeugten Messdaten des ersten Messelementepaars plausibilisieren. Zudem plausibilisiert die dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl die Messsignale des ersten Spannungs messelements VI mit den Messsignalen des zweiten Spannungsmesselements V2 des zweiten Messelementepaars. Zusätzlich oder alternativ kann die dritte Er fassungs- und Recheneinheit PpCl die aus den Messsignalen des ersten Span nungsmesselements VI erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des zugehörigen zweiten Spannungsmesselements V2 erzeugten Messdaten des zweiten Messelementepaars plausibilisieren. Des Weiteren plausibilisiert die dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl die Messsignale des ersten Strom- messelements II mit den Messsignalen des zweiten Strommesselements 12 des dritten Messelementepaars. Zusätzlich oder alternativ kann die dritte Erfassungs und Recheneinheit PpCl die aus den Messsignalen des ersten Strommessele ments II erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des zugehörigen zweiten Strommesselements 12 erzeugten Messdaten des dritten Messelemen tepaars plausibilisieren. Die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 plausibi- lisiert die Messsignale des zweiten Spannungsmesselements V2 mit den Mess signalen des ersten Spannungsmesselements VI des zweiten Messelemente paars. Zusätzlich oder alternativ kann die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 die aus den Messsignalen des zweiten Spannungsmesselements V2 er zeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des ersten Spannungsmes selements VI erzeugten Messdaten des zweiten Messelementepaars plausibili sieren. Die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 plausibilisiert die Mess signale des zweiten Strommesselements 12 mit den Messsignalen des ersten Strommesselements II des dritten Messelementepaars. Zusätzlich oder alterna tiv kann die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 die aus den Messsigna len des zweiten Strommesselements 12 erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des ersten Strommesselements II erzeugten Messdaten des drit ten Messelementepaars plausibilisieren. Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, überträgt eine erste Sende- und Empfangsvorrichtung Txl/Rxl die von der ersten Erfassungs- und Recheneinheit TpCl und/oder die von der dritten Erfas sungs- und Recheneinheit PpCl erzeugten Messdaten drahtlos und/oder draht gebunden an andere Messmodule 10A, 10B und/oder an andere Bordnetzkom ponenten SG. Eine zweite Sende- und Empfangsvorrichtung Tx2/Rx2 überträgt die von der zweiten Erfassungs- und Recheneinheit TpC2 und/oder die von der vierten Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 erzeugten Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden an andere Messmodule 10A, 10B und/oder an andere Bordnetzkomponenten SG.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellten Ausfüh rungsbeispiel der Bordnetzkomponente SG eine Leiterplatte LP, auf welcher mindestens ein Messelement S3, S4 angeordnet ist, welches eine physikalische Größe erfasst und ein korrespondierendes Messsignal ausgibt, wobei mindes tens eine Erfassungs- und Recheneinheit TpC3, PpC3 das Messsignal empfängt und auswertet und/oder aufbereitet und als Messdaten zur Verfügung stellt. Min- destens eine Sende- und Empfangsvorrichtung Tx3/Rx3 überträgt die Messdaten an mindestens ein zugeordnetes Messmodul 10A, 10B und/oder an andere Bordnetzkomponenten SG.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, erfassen in den dargestellten Ausfüh rungsbeispielen zwei Messelemente S3, S4 eine Temperatur an vorgegebenen Messpunkten. Hierbei erfasst ein drittes Temperaturmesselement S3 die Tempe ratur an einem auf der Leiterplatte LP angeordneten ersten Leistungstransistor LT1, und ein viertes Temperaturmesselement S4 erfasst die Temperatur an ei nem auf der Leiterplatte LP angeordneten zweiten Leistungstransistor LT2. Die beiden Messelemente S3, S4 befinden sich vorzugsweise an den thermisch empfindlichsten Bauelementen auf der Leiterplatte LP der Bordnetzkomponente SG. Die Temperaturmesselemente Sl, S2, S3, S4 sind vorzugsweise als PtlOO, PT1000 Thermosensoren oder auch halbleiterbasierte Thermosensoren, soge nannte„KTY-Sensoren“ ausgebildet. Alternativ ist auch eine Infrarot- Temperaturmessung möglich. Ein nicht näher dargestelltes drittes Spannungs messelement erfasst eine elektrische Spannung zwischen einem ersten Lei tungsanschluss LAI der Bordnetzkomponente SG und einem zweiten Leitungs anschluss LA2 der Bordnetzkomponente SG. Ein nicht näher dargestelltes drittes Strommesselement erfasst einen elektrischen Strom durch eine Leitung, welche mit dem ersten Leitungsanschluss LAI verbunden ist. Wie aus Fig. 1 und 2 wei ter ersichtlich ist, empfängt eine fünfte Erfassungs- und Recheneinheit TpC3 der Bordnetzkomponente SG die Messsignale der beiden Temperaturmesselemente S3, S4 und eine sechste Erfassungs- und Recheneinheit PpC3 empfängt die Messsignale des dritten Spannungsmesselements und des dritten Strommes selements. Die Messsignale werden von den beiden Erfassungs- und Rechen einheiten TpC3, PpC3 ausgewertet und/oder aufbereitet und als Messdaten zur Verfügung gestellt. Eine dritte Sende- und Empfangsvorrichtung Tx3/Rx3 über trägt die korrespondierenden Messdaten der beiden Erfassungs- und Rechen einheiten TpC3, PpC3 drahtlos und/oder drahtgebunden.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen empfangen die Erfassungs- und Re cheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zugeordneten Messmoduls 10A, 10B die Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente SG. Dadurch können die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zu- geordneten Messmoduls 10A, 10B die von den aus den Messsignalen der ersten Messelemente Sl, VI, II erzeugten Messdaten und/oder die von den aus den Messsignalen des zweiten Messelements S2, V2, 12 erzeugten Messdaten der zugehörigen Messelementepaare fortlaufend mit den Messdaten der korrespon dierenden Bordnetzkomponente SG abgleichen.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen des Bordnetzes 1, 1A, 1B gleichen die erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl und die zweite Erfassungs- und Recheneinheit TpC2 die aus den Messsignalen des ersten Temperaturmessele ments Sl des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des dritten Temperaturmesselements S3 der Bordnetzkomponente SG erzeugten Messdaten ab. Des Weiteren gleichen die erste Erfassungs- und Recheneinheit TpCl und die zweite Erfassungs- und Recheneinheit TpC2 die aus den Messsignalen des zweiten Temperaturmesselements S2 des Messmo duls 10A, 10B erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des vierten Temperaturmesselements S4 der Bordnetzkomponente SG erzeugten Messda ten ab. Zudem gleichen die dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl und die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 die aus den Messsignalen des ers ten Spannungsmesselements VI des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Messda ten und die aus den Messsignalen des zweiten Spannungsmesselements V2 des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des dritten Spannungsmesselements der Bordnetzkomponente SG erzeugten Mess daten ab. Des Weiteren gleichen die dritte Erfassungs- und Recheneinheit PpCl und die vierte Erfassungs- und Recheneinheit PpC2 die aus den Messsignalen des ersten Strommesselements II des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Mess daten und die aus den Messsignalen des zweiten Strommesselements 12 des Messmoduls 10A, 10B erzeugten Messdaten mit den aus den Messsignalen des dritten Strommesselements der Bordnetzkomponente SG erzeugten Messdaten ab.
Außerdem plausibilisieren die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zugeordneten Messmoduls 10A, 10B die Messsignale der Temperaturmesselemente Sl, S2, der Spannungsmesselemente VI, V2 und der Strommesselemente II, 12 und/oder die aus den Messsignalen der Temperatur messelemente Sl, S2, der Spannungsmesselemente VI, V2 und der Strommes- selemente II, 12 erzeugten Messdaten mit den Messdaten der korrespondieren den Bordnetzkomponente SG.
Zudem erzeugen und verbessern die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zugeordneten Messmoduls 10A, 10B basierend auf dem Messdatenabgleich ein Rechenmodell RM1, RM2, welches von den Messsigna len der Temperaturmesselemente Sl, S2, der Spannungsmesselemente VI, V2 und/oder der Strommesselemente II, 12 auf die Messsignale der Temperatur messelemente S3, S4, des dritten Spannungsmesselements und/oder des dritten Strommesselements II, 12 der korrespondierenden Bordnetzkomponente SG zu rückrechnet. Fig. 3 verdeutlicht die Unterschiede zwischen einem im Messmodul 10A, 10B gemessenen und vom Rechenmodell RM1, RM2 zurückgerechneten Temperaturverlauf gemäß Kennlinie Tm und einem tatsächlichen Temperaturver lauf gemäß Kennlinie Tt in der korrespondierenden Bordnetzkomponente SG.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist ein an einem Startzeitpunkt aktiviertes erstes Rechenmodell RM1 eine deutliche Abweichung zum tatsächlichem Temperatur verlauf an den Messstellen in der korrespondierenden Bordnetzkomponente SG auf. Im Laufe der Betriebszeit kann die Modellgüte stetig verfeinert werden, bei spielsweise durch Korrelation der dynamischen Strombelastung in der Bordnetz komponente SG und/oder im Messmodul 10A, 10B und dem daraus resultieren den Temperaturanstieg. Durch wechselnde elektrische Belastung der Bordnetz komponente SG im täglichen Betrieb und dem resultierenden Temperaturverlauf Tt kann das Rechenmodell ständig verbessert werden, wie das verbesserte zwei te Rechenmodell RM2 zu einem späteren Zeitpunkt zeigt. Die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 setzen das erzeugte Rechenmodell RM1, RM2 ein, um bei Ausfall der Messelemente der korrespondierenden Bord netzkomponente SG eine aktuelle Messgröße zu ermitteln. Im Falle eines Aus falls der Temperaturmesselemente S3, S4 in der Bordnetzkomponente SG wird ein entsprechendes Temperaturrechenmodell für die Bestimmung einer kriti schen Temperatur verwendet.
Alternativ erzeugen und verbessern die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des zugeordneten Messmoduls 10A, 10B basierend auf dem Messdatenabgleich ein Rechenmodell, welches von den aus den Messsignalen der Temperaturmesselemente Sl, S2, der Spannungsmesselemente VI, V2 und/oder der Strommesselemente II, 12 erzeugten Messdaten auf die aus den Messsignalen der Temperaturmesselemente S3, S4, des dritten Spannungsmes selements und/oder des dritten Strommesselements II, 12 der korrespondieren den Bordnetzkomponente SG erzeugten Messdaten zurückrechnet.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, kann das Messmodul 10A in den dar gestellten Ausführungsbeispielen über eine erste stromführende Verbindung, welche zwischen dem ersten Leitungsanschluss LAI des Messmoduls 10A, 10B und dem ersten Leitungsanschluss LAI der Bordnetzkomponente SG ausgebil det werden kann, über eine zweite stromführende Verbindung, welche zwischen dem zweiten Leitungsanschluss LA2 des Messmoduls 10A, 10B und dem zwei ten Leitungsanschluss LA2 der Bordnetzkomponente SG ausgebildet werden kann, und über die erste Kommunikationsverbindung, welche als optische Ver bindung zwischen einem ersten Kommunikationsanschluss KAI des Messmo duls 10A, 10B und einem ersten Kommunikationsanschluss KAI der Bordnetz komponente SG ausgebildet werden kann, mit der Bordnetzkomponente SG ver bunden werden. Zudem sind das Messmodul 10A, 10B und die Bordnetzkompo nente SG jeweils über einen Datenanschluss DA mit einem ersten Datenbus DB1 verbunden. Zudem sind die beiden Sende- und Empfangsvorrichtungen Txl/Rx2, Tx2/Rx2 des Messmoduls 10A, 10B und die Sende- und Empfangsvorrichtung Tx3/Rx3 der Bordnetzkomponente SG in der Lage, die korrespondierenden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden zu übertragen und zu empfangen. Die drahtlose Übertragung der Messdaten erfolgt beispielsweise über WLAN und/oder NFC und/oder Bluetooth. Die drahtgebundene Übertragung der Mess daten erfolgt zum einen über den als elektrischen Drahtbus ausgeführten ersten Datenbus DB1 und über die optische erste Kommunikationsverbindung. Durch die bevorzugte Ausführung mit mehrere unabhängigen Sende- und Empfangs vorrichtungen Txl/Rx2, Tx2/Rx2, Tx3/Rx3 können die korrespondierenden Messdaten redundant übertragen werden. Diese Redundanz ermöglicht eine bidirektionale drahtlose Übertragung zwischen der Bordnetzkomponente SG und dem Messmodul 10A, 10B, wenn die optische erste Kommunikationsverbindung gestört oder ausgefallen ist. Die Erfassungs- und Recheneinheiten TpCl, TpC2, PpCl, PpC2 des Messmoduls 10A, 10B ermitteln und werten eine Qualität der ersten Kommunikationsverbindung aus, um ein Ablösen des Steckers 10 zu er kennen. In diesem Fall kann über das Messmodul 10A, 10B auch ein„Fehler der Steckverbindung“ an das Bordnetz 1, 1A, 1B gemeldet werden, um das Fahrzeug sicher im Rahmen einer Safe -Stop -Strategie abstellen zu können.
Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Messmodul 10B im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Messmoduls 10A aus Fig. 1 weitere Daten über die optische erste Kommunikati onsverbindung übertragen. Diese Daten sind über eine weitere optische Leitung durch das Messmodul 10B geführt und werden über eine zweite Kommunikati onsschnittstelle KA2 an einen optischen zweiten Datenbus DB2 übergeben und an weitere nicht dargestellte Bordnetzkomponenten und/oder Messmodule über tragen. Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, ist innerhalb des Messmoduls 10B mindestens ein Leistungsschalter Swl, Sw2 in mindestens eine Leitung LI, L2 eingeschleift. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erster Leistungsschal ter Swl in die ersten Leitung LI eingeschleift, und ein zweiter Leistungsschalter Sw2 ist in die zweite Leitung L2 eingeschleift. Die beiden Leistungsschalter Swl, Sw2 trennen oder schießen die korrespondierende Leitung LI, L2 gesteuert von einer Schaltelektronik SwE. Die Schaltelektronik SwE umfasst Schaltertreiber und eine zugehörige Überwachung. Dadurch ist das Messmodul 10B auch in der Lage selbstständig oder über ein Kommando einer weiteren Bordnetzkomponen te SG Lastpfade zu- und/oder abzuschalten.
Vorzugsweise bilden mehrere Messmodule 10A, 10B einen standardisierten Netzwerkverbund aus, in welchem deterministische Erfassungszeiten für die mindestens eine Messgröße und/oder Berechnungszeiten für die Messdaten und/oder Übertragungsraten für die Messdaten vorgegeben sind.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Messmodul für ein Bordnetz und ein Bordnetz für ein Fahrzeug zur Verfügung, welche ausfallsicher Messdaten für Strom, Spannung, und Temperatur erfassen und ausfallsicher in einer einheitlichen Weise mit gleicher Auflösung der Messung, gleichem Mess verfahren, gleicher Abtastrate der Messung usw. im Bordnetz zur Verfügung ge stellt werden. Ausführungsformen des erfindungsgemäßen ausfallsicheren Messmoduls verfügen in vorteilhafter Weise über redundante Sensoren, redun dante Messauswertungen, redundante Kommunikationsmöglichkeiten und eine redundante drahtgebundene und drahtlose Anbindung zu weiteren Bordnetz- komponenten SG und den darin befindlichen Messelementen. Durch den Einsatz von einheitlichen bzw. gleichgestalteten Sensoren für Strom und/oder Spannung und/oder Temperatur in den Messmodulen kann die Auswertung der erfassten Messsignale in vorteilhafter Weise mit geringem Rechenaufwand und mit mini- malen Verzögerungszeiten durchgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Messmodul (10A, 10B) für ein Bordnetz (1, 1A, 1B), mit mindestens ei ner eingangsseitigen elektrischen Schnittstelle (LAI, LA2, KAI), über welche das Messmodul (10A, 10B) mit einer Bordnetzkomponente (SG) verbindbar ist, mindestens einer ausgangsseitigen elektrischen Schnitt stelle (DA, KA2), über welche das Messmodul (10A, 10B) mit mindes tens einer Leitung (LI, L2) eines Kabelbaums (KB) und/oder mit mindes tens einem Datenbus (DB1, DB2) verbindbar ist, und mindestens zwei Messelementen (Sl, S2, VI, V2, II, 12), welche standardisiert jeweils ei ne gleiche physikalische Messgröße redundant erfassen und korrespon dierende Messsignale ausgeben, wobei mindestens zwei getrennte Er- fassungs- und Recheneinheiten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) die Mess signale empfangen und auswerten und/oder aufbereiten und als stan dardisierte redundante Messdaten zur Verfügung stellen, und wobei mindestens zwei getrennte Sende- und Empfangsvorrichtungen (Txl/Rx2, Tx2/Rx2) die standardisierten Messdaten redundant an zuge ordnete Bordnetzkomponenten (SG) übertragen.
2. Messmodul (10A, 10B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Messelemente (Sl, S2, VI, V2, II, 12) jeweils über eigene Verbindungleitungen mit den mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) verbunden sind.
3. Messmodul (10A, 10B) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass zwei Messelemente (Sl, S2) eines ersten Messelementepaars jeweils eine Temperatur an vorgegebenen Messpunkten erfassen.
4. Messmodul (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass zwei Messelemente (VI, V2) eines zweiten Mes- selementepaars jeweils eine elektrische Spannung zwischen zwei vor gegebenen Messpunkten erfassen.
5. Messmodul (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass zwei Messelemente (II, 12) eines drittes Messele mentepaars jeweils einen elektrischen Strom durch eine vorgegebene Leitung erfassen.
6. Messmodul (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinhei ten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) die korrespondierenden Messsignale mit gleichen Algorithmen auswerten und/oder aufbereiten.
7. Messmodul (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinhei ten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) die Messsignale eines ersten Messele ments (Sl, VI, II) und/oder die aus den Messsignalen des ersten Mes selements (Sl, VI, II) erzeugten Messdaten mit den Messsignalen ei nes zweiten Messelements (S2, V2, 12) und/oder den aus den Messsig nalen des zweiten Messelements (S2, V2, 12) erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars plausibilisieren.
8. Messmodul (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die mindestens zwei Sende- und Empfangsvorrich tungen (Txl/Rx2, Tx2/Rx2) die korrespondierenden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden übertragen.
9. Messmodul (10A, 10B) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Übertragung der Messdaten über WLAN und/oder NFC und/oder Bluetooth erfolgt.
10. Messmodul (10A, 10B) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, dass die drahtgebundene Übertragung der Messdaten über einen elektrischen Drahtbus (DB1) und/oder über einen optischen Bus (DB2) erfolgt.
11. Messmodul (10A, 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens ein Leistungsschalter (Swl, Sw2) inner halb des Messmoduls (10, 10B) in mindestens eine Leitung (LI, L2) ein geschleift ist, und gesteuert von einer Schaltelektronik (SwE) die Leitung (LI, L2) auftrennt oder schließt.
12. Bordnetz (1, 1A, 1B) für ein Fahrzeug, mit mindestens einer Bordnetz komponente (SG), mindestens einem Datenbus (DB1, DB2) und min destens einem Kabelbaum (KB), welcher zumindest eine Leitung (LI,
L2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bord netzkomponente (SG) über ein Messmodul (10A, 10B), welches nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt ist, mit mindestens einer Leitung (LI, L2) des Kabelbaums (KB) verbunden ist.
13. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordnetzkomponente (SG) mindestens ein Messelement (S3, S4) umfasst, welches eine physikalische Größe erfasst und ein korrespon dierendes Messsignal ausgibt, wobei mindestens eine Erfassungs- und Recheneinheit (TpC3, PpC3) das Messsignal empfängt und auswertet und/oder aufbereitet und als Messdaten zur Verfügung stellt, und wobei mindestens eine Sende- und Empfangsvorrichtung (Tx3/Rx3) die Mess daten an mindestens ein zugeordnetes Messmodul (10A, 10B) und/oder an zugeordnete Bordnetzkomponenten (SG) überträgt.
14. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erstes Messelement (S3, S4) eine Temperatur an einem vorgegebenen Messpunkt erfasst.
15. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich net, dass mindestens ein zweites Messelement eine elektrische Span nung zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten erfasst.
16. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens ein drittes Messelement einen elektri schen Strom durch eine vorgegebene Leitung erfasst.
17. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, dass die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinhei ten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) des mindestens einen zugeordneten Messmoduls (10A, 10B) die Messdaten der korrespondierenden Bord netzkomponente (SG) empfangen.
18. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) des zugeordneten Messmoduls (10A, 10B) die von den aus den Messsignalen des ersten Messelements (Sl, VI, II) erzeugten Messdaten und/oder die von den aus den Messsignalen des zweiten Messelements (S2, V2, 12) erzeugten Messdaten des zugehörigen Mes selementepaars fortlaufend mit den Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente (SG) abgleicht.
19. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) des zugeordneten Messmoduls (10A, 10B) die Messsigna le des ersten Messelements (Sl, VI, II) und/oder die aus den Messsig nalen des ersten Messelements (Sl, VI, II) erzeugten Messdaten und/oder die Messsignale des zweiten Messelements (S2, V2, 12) und/oder die aus den Messsignalen des zweiten Messelements (S2, V2, 12) erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars mit den Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente (SG) plausibi- lisieren.
20. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich net, dass die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) des zugeordneten Messmoduls (10A, 10B) basie rend auf dem Messdatenabgleich ein Rechenmodell (RM1, RM2) erzeu gen und fortlaufend verbessern, welches von den aus den Messsignalen des ersten Messelements (Sl, VI, II) erzeugten Messdaten und/oder von den aus den Messsignalen des zweiten Messelements (S2, V2, 12) erzeugten Messdaten des zugehörigen Messelementepaars auf die Messdaten der korrespondierenden Bordnetzkomponente (SG) zurück rechnet.
21. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinheiten (TpCl, TpC2, PpCl, PpC2) das erzeugte Rechenmodell (RM1, RM2) einsetzen, um bei Ausfall des mindestens einen Messelements (S3, S4) der korres pondierenden Bordnetzkomponente (SG) eine aktuelle Messgröße zu ermitteln.
22. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, dass die mindestens eine Sende- und Empfangsvorrich tung (Tx3/Rx3) die korrespondierenden Messdaten drahtlos und/oder drahtgebunden überträgt.
23. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, dass das Messmodul (10A, 10B) in einen Stecker (10) in tegriert ist, welcher die mindestens eine Leitung (LI, L2) des Kabel baums (KB) mit der zugeordneten Bordnetzkomponente (SG) verbindet.
24. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (10) mindestens einen Leitungsanschluss (LAI, LA2), wel cher mit einem korrespondierenden Leitungsanschluss (LAI, LA2) der Bordnetzkomponente (SG) eine stromleitende Verbindung herstellt, und mindestens einen ersten Kommunikationsanschluss (KAI) aufweist, welcher mit einem korrespondierenden ersten Kommunikationsan schluss (KAI) der Bordnetzkomponente (SG) eine erste Kommunikati onsverbindung herstellt.
25. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationsverbindung eine optische Kommunikationsver bindung ist, wobei die mindestens zwei Erfassungs- und Recheneinhei- ten (TmOI, Tm02, RmOI, Rm02) eine Qualität der ersten Kommunikati onsverbindung ermitteln und auswerten, um ein Ablösen des Steckers (10) zu erkennen.
26. Bordnetz (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch ge kennzeichnet, dass mehrere Messmodule (10A, 10B) einen standardi sierten Netzwerkverbund ausbilden, in welchem deterministische Erfas sungszeiten für die mindestens eine Messgröße und/oder Berechnungs zeiten für die Messdaten und/oder Übertragungsraten für die Messdaten vorgegeben sind.
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