WO2016079012A1 - Method for detecting a battery, and voltage supply system - Google Patents

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WO2016079012A1
WO2016079012A1 PCT/EP2015/076498 EP2015076498W WO2016079012A1 WO 2016079012 A1 WO2016079012 A1 WO 2016079012A1 EP 2015076498 W EP2015076498 W EP 2015076498W WO 2016079012 A1 WO2016079012 A1 WO 2016079012A1
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battery
voltage
power supply
supply system
rectified
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PCT/EP2015/076498
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Inventor
Matyas Krabot
Csongor DÖME
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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    • 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
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66—Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints
    • G01R31/67—Testing the correctness of wire connections in electric apparatus or circuits

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a battery acting within a power supply system of a motor vehicle, wherein an electrical alternating voltage is generated by a generator, and this AC voltage is rectified by a rectifier, and the rectified voltage is measured and analyzed by a control unit, and the rectified voltage is measured and analyzed by a control unit. Furthermore, the invention relates to an associated power supply system, in particular of a motor vehicle.
  • the acting battery means that the battery is functionally integrated in the power supply system.
  • cable breakage of an electrical lead from one of the at least two poles of the battery to the remainder of the power supply system would result in the battery becoming unable to operate within the power supply system, for example as a power supplier.
  • the field of application of the invention extends to motor vehicles which have a three-phase generator operated, for example, via the drive. Often this is an alternator, either already containing a rectifier or behind which a rectifier is connected to produce a DC voltage that can be used by the vehicle's various electrical systems. Depending on the type of vehicle, the DC voltage may be, for example, not exclusive, about 12V or 24V or 48V.
  • a battery is further provided, which is connected substantially parallel to the generator or to the rectifier, and in the first place a permanent To ensure power supply. However, due to cable breaks, for example, such a battery may effectively be removed from the circuit.
  • US 2011/0260755 A1 discloses a power supply system for a motor vehicle, wherein a pulse generator generates signals whose evaluation makes it possible to detect the presence or absence of a battery connected in parallel with the generator.
  • the disadvantage is the need for a pulser and the complex evaluation.
  • FR 2 962 264 A1 discloses a method for contactless charging of a battery, in which the presence of a battery can also be diagnosed.
  • the disadvantage here is the technical complexity and the lack of feasibility, especially in motor vehicles.
  • US 5,932,989 A discloses a method of detecting the presence of a battery in a circuit by adjusting the voltage level in that circuit is actively influenced.
  • a disadvantage is the necessary intervention in the function of the circuit.
  • a voltage supply system relating to the invention is presented in claim 10.
  • the invention includes the technical teaching that when analyzing vibration characteristics of the voltage outside a tolerance interval, the absence of a battery acting in the power supply system is diagnosed.
  • the advantage of this method is, inter alia, that an analysis of the voltage signal is usually already provided in the prior art, and that therefore no additional sensor system has to be installed.
  • the voltage of an electrical system can be measured non-invasively, so it is not necessary to intervene in the system, for example by changing the voltage level or by sending voltage pulses.
  • a preferred embodiment of the method provides that an oscillation of the rectified voltage having an amplitude above a critical amplitude threshold value is analyzed as the oscillation property.
  • the advantage of this method is that the amplitude of such an oscillation, ie its voltage, is particularly easy to measure and analyze.
  • the physical relationship between the absence of a battery and an increased amplitude of an oscillation on the rectified voltage signal is due to the fact that an inserted battery, in particular when it is connected substantially parallel to the rectifier, has a damping effect on the signal emanating therefrom. The amplitude of vibrations on the voltage signal is thus reduced in a battery connected in parallel.
  • the mean value or the median of the amplitude can be analyzed over a critical duration, for example over a duration in the range of hundredths of a second.
  • Another preferred embodiment of the invention provides that an oscillation of the rectified voltage having a frequency above a critical frequency threshold value is analyzed as the oscillation property.
  • One of the advantages of this method is that a frequency analysis can easily be carried out, for example, with the aid of a Fourier transformation performed by the control unit.
  • An improvement of the invention provides that the measurement and analysis during the cranking of the motor vehicle is suspended. This refers to the activation of a starter of the motor vehicle, for starting an internal combustion engine driving the motor vehicle and the generator.
  • the advantage of this embodiment is, inter alia, that during the activation of the starter usually voltage spikes and untypical voltage waveforms are expected, which would complicate a reliable analysis of the presence or absence of a battery.
  • An improvement of the invention provides that when the absence of a battery is diagnosed, an audible and / or visible signal is output via an interface of the motor vehicle perceptible by the driver.
  • This may, for example, be a warning light on the dashboard or a voice message.
  • the advantage of this improvement is essentially that the driver is informed about the absence of the battery before the engine is switched off, since the engine may not be able to switch on without maintenance measures and other malfunctions, for example with regard to the parking brake, may occur ,
  • An improvement of this embodiment provides that with the signal a warning for applying a parking brake is issued.
  • the advantage in this case is to be seen in particular in the fact that the parking brake represents a safety-critical system which, if necessary, can no longer be used after the motor has been switched off, in particular in the case of an electrically controlled parking brake without manual control.
  • a warning also has a safety-relevant, functional function.
  • a further improvement of the invention envisages that, when the absence of a battery is diagnosed, a diagnosis message for facilitating maintenance work is stored in an electronic storage unit.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that in the absence of a battery diagnosis, the power supply of the circuit is maintained, in particular by an auxiliary power supply battery is switched on or by the generator is kept in operation.
  • the advantage here is to be seen in the fact that over longer periods of time or for example at least until activating, for example, a parking brake, the power supply is maintained, for example by a driver is prevented from turning off the generator or the engine.
  • a power supply system 1 of a motor vehicle comprises a generator 2 which generates a three-phase AC voltage, a rectifier 3 arranged on the output side for converting the AC voltage into the rectified voltage 6, a connection 4 connected in parallel for a battery 5
  • a voltage divider consisting of two resistors 8a, 8b arranged.
  • a capacitor 9 is connected parallel to the control unit 7 for debouncing or vibration damping of the signal.
  • the rectifier 3, the battery 5, the voltage divider and the capacitor 9 have a common earth 10.
  • the control unit 7 now analyzes during operation, in particular after starting the engine, the rectified voltage 6, not shown here, for various vibration characteristics, including the amplitude and the frequency of oscillations contained in the voltage 6.
  • various vibration characteristics including the amplitude and the frequency of oscillations contained in the voltage 6.
  • the mean value or the median of the voltage 6 can be formed over a defined duration and further analyzed.
  • an analysis during the starting of the engine is dispensed with, since in this phase possibly vibration characteristics occur that can prevent a targeted analysis. If a cable break 11 occurs, the frequency and / or the amplitude of a vibration lying on the rectified voltage 6 may change.
  • the battery 5 is then not only functionally eliminated as an energy supplier in the event that the generator 2 is switched off, but also as a vibration-damping and / or low-pass filtering element of the voltage 6.
  • the vibration-damping and / or low-pass filter characteristic In this case, for example, similar to a capacitor via capacitive properties of the battery 5, or, for example, by interaction of the voltage generated by the electric fields 6 with the electrolyte inside the battery 5.
  • a critical amplitude threshold value 12 see FIG. 2
  • frequencies arise above a critical frequency threshold value 14 (see FIG. 3).
  • a signal with a warning for applying a parking brake is output to the driver, for example, since this may no longer be feasible in particular with electronically controlled parking brakes after the engine or generator has been switched off.
  • a note, for example in the form of a logbook entry, for example, stored in an electronic memory of the control unit 7, not shown here and the generator prevented from switching off or a not shown auxiliary battery can be switched on.
  • Figure 2 shows a diagram in which a voltage U is plotted against the time t. It can be seen the course of the rectified voltage 6, which arises when a cable break 11 occurs at a time 13, whereby the battery 5 is effectively removed from the power supply system 1.
  • amplitude threshold value 12 can be drawn symmetrically above and below the mean value, wherein an exceeding of the amplitude threshold value 12 then occurs symmetrically above and below the mean value and can be detected.
  • FIG. 3 shows a sketched graphical representation of a spectral analysis performed by the control unit 7.
  • the amplitude of a voltage U is plotted against its frequency f.
  • a low-frequency spectrum 15 below a frequency threshold value 14 is shown by a dashed line. This corresponds to the spectrum of the voltage 6 before the occurrence of a cable break 11.
  • a high-frequency spectrum 16 with vibration components above the frequency threshold value 14 is shown by a dotted line. This high-frequency spectrum 16 arises after the occurrence of a cable break 11, since then the battery 5 no longer acts as a low-pass filter in the power supply system 1.

Abstract

The invention relates to a method for detecting a battery (5) acting inside a voltage supply system (1) of a motor vehicle, wherein a generator (2) generates an electrical AC voltage and this AC voltage is rectified by a rectifier (3), and the rectified voltage (6) is measured and analysed by a control unit (7), wherein the absence of a battery (5) acting in the voltage supply system (1) is diagnosed when analysing oscillation properties of the voltage (6) outside a tolerance range. The invention also relates to an associated voltage supply system (1).

Description

Verfahren zur Erkennung einer Batterie sowie Spannungsversorgungssystem  Method for detecting a battery and power supply system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion einer innerhalb eines Spannungsversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs wirkenden Batterie, wobei durch einen Generator eine elektrische Wechsel Spannung erzeugt wird, und diese Wechselspan- nung durch einen Gleichrichter gleichgereichtet wird, und die gleichgerichtete Spannung durch eine Steuereinheit gemessen und analysiert wird, und die gleichgerichtete Spannung durch eine Steuereinheit gemessen und analysiert wird. Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Spannungsversorgungssystem insbesondere eines Kraftfahrzeugs. The invention relates to a method for detecting a battery acting within a power supply system of a motor vehicle, wherein an electrical alternating voltage is generated by a generator, and this AC voltage is rectified by a rectifier, and the rectified voltage is measured and analyzed by a control unit, and the rectified voltage is measured and analyzed by a control unit. Furthermore, the invention relates to an associated power supply system, in particular of a motor vehicle.
Insbesondere ist mit der wirkenden Batterie gemeint, dass die Batterie funktionell in das Spannungsversorgungssystem eingebunden ist. Beispielsweise würde ein Kabelbruch einer elektrischen Leitung, die von einem der mindestens zwei Pole der Batterie zum restlichen Spannungsversorgungssystem führt, dazu führen, dass die Batterie nicht mehr, beispielsweise als Energielieferant, innerhalb des Spannungsversorgungssystems wirken könnte. In particular, the acting battery means that the battery is functionally integrated in the power supply system. For example, cable breakage of an electrical lead from one of the at least two poles of the battery to the remainder of the power supply system would result in the battery becoming unable to operate within the power supply system, for example as a power supplier.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Kraftfahrzeuge, die über einen, beispielsweise über den Antrieb betriebenen, Drehstromgenerator verfügen. Häufig handelt es sich dabei um eine Lichtmaschine, die entweder bereits einen Gleichrichter enthält, oder hinter die ein Gleichrichter geschaltet ist, um eine Gleichspannung zu erzeugen, die von den verschiedenen elektrischen Systemen des Fahrzeugs verwendet werden kann. Je nach Fahrzeugtyp kann die Gleichspannung beispielsweise, nicht ausschließlich, etwa 12 V oder 24 V oder 48 V betragen. Sowohl gegebenenfalls zum Anlassen des Motors als auch zum Betrieb von elektrischen Komponenten während der Generator beziehungsweise der Motor abgeschaltet ist, ist ferner eine Batterie vorgesehen, die im Wesentlichen parallel zu dem Genera- tor beziehungsweise zum Gleichrichter geschaltet ist, und die in erster Linie eine dauerhafte Stromversorgung gewährleisten soll. Beispielsweise aufgrund von Kabelbrüchen kann es allerdings dazu kommen, dass eine solche Batterie effektiv aus dem Stromkreis entfernt wird. Physisch oder geometrisch ist sie also noch im Bereich des Spannungsversorgungssystems angeordnet, wirkt dort aber nicht mehr. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass eine elektronisch betätigte Handbremse sich nach dem Abschalten des Motors nicht mehr aktivieren lässt, oder auch dass der Motor des Kraftfahrzeugs sich nicht mehr starten lässt, oder das elektrische Systeme während der Motor ausgeschaltet ist nicht betrieben werden können. Es ist daher wichtig, dass die Abwesenheit einer Batterie bereits vor Abschalten des Motors, also im lau- fenden Betrieb, diagnostiziert beziehungsweise erkannt wird. The field of application of the invention extends to motor vehicles which have a three-phase generator operated, for example, via the drive. Often this is an alternator, either already containing a rectifier or behind which a rectifier is connected to produce a DC voltage that can be used by the vehicle's various electrical systems. Depending on the type of vehicle, the DC voltage may be, for example, not exclusive, about 12V or 24V or 48V. Both optionally for starting the engine as well as for the operation of electrical components while the generator or the engine is switched off, a battery is further provided, which is connected substantially parallel to the generator or to the rectifier, and in the first place a permanent To ensure power supply. However, due to cable breaks, for example, such a battery may effectively be removed from the circuit. Physically or geometrically, it is still located in the area of the power supply system, but no longer works there. This can lead, for example, that an electronically operated parking brake can not be activated after switching off the engine, or even that the engine of the motor vehicle can not be started, or the electrical systems while the engine is off can not be operated. It is therefore important that the absence of a battery is already diagnosed or detected before the motor is switched off, that is to say in continuous operation.
Aus der US 2011/0260755 AI geht ein Spannungsversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug hervor, wobei ein Pulsgenerator Signale erzeugt, deren Auswertung die Erkennung der An- oder Abwesenheit einer parallel zum Generator geschalteten Bat- terie ermöglicht. Nachteilhaft sind die Notwendigkeit eines Pulsgebers und die aufwendige Auswertung. US 2011/0260755 A1 discloses a power supply system for a motor vehicle, wherein a pulse generator generates signals whose evaluation makes it possible to detect the presence or absence of a battery connected in parallel with the generator. The disadvantage is the need for a pulser and the complex evaluation.
Aus der FR 2 962 264 AI geht ein Verfahren zum kontaktlosen Laden einer Batterie hervor, bei dem auch die Anwesenheit einer Batterie diagnostiziert werden kann. Nachteilhaft ist hier der der technische Aufwand und die mangelnde Realisierbarkeit insbesondere bei Kraftfahrzeugen. FR 2 962 264 A1 discloses a method for contactless charging of a battery, in which the presence of a battery can also be diagnosed. The disadvantage here is the technical complexity and the lack of feasibility, especially in motor vehicles.
Aus der US 5 932 989 A geht ein Verfahren hervor, die Anwesenheit einer Batterie in einem Schaltkreis festzustellen, indem das Spannungsniveau in diesen Schaltkreis aktiv beeinflusst wird. Nachteilhaft ist der notwendige Eingriff in die Funktion des Schaltkreises. US 5,932,989 A discloses a method of detecting the presence of a battery in a circuit by adjusting the voltage level in that circuit is actively influenced. A disadvantage is the necessary intervention in the function of the circuit.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die An- oder Abwesenheit einer Batterie in einem Spannungsversorgungssystem eines Kraftfahrzeugs zuverlässig und ohne Beeinflussung der Spannung festgestellt wird. It is the object of the present invention to provide a method by which the presence or absence of a battery in a power supply system of a motor vehicle is detected reliably and without influencing the voltage.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von An- spruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein die Erfindung betreffendes Spannungsversorgungssystem wird in Anspruch 10 vorgestellt. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei Analyse von Schwingungseigenschaften der Spannung außerhalb eines Toleranzintervalls die Abwesenheit einer im Spannungsversorgungssystem wirkenden Batterie diagnostiziert wird. The object is achieved on the basis of a method according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims give advantageous developments of the invention. A voltage supply system relating to the invention is presented in claim 10. The invention includes the technical teaching that when analyzing vibration characteristics of the voltage outside a tolerance interval, the absence of a battery acting in the power supply system is diagnosed.
Der Vorteil dieses Verfahrens ist unter anderem darin zu sehen, dass eine Analyse des Spannungssignals üblicherweise im Stand der Technik bereits vorgesehen ist, und dass somit keine zusätzliche Sensorik installiert werden muss. Außerdem kann die Spannung eines elektrischen Systems nichtinvasiv gemessen werden, es ist also nicht nötig, beispielsweise durch Änderung des Spannungsniveaus oder durch Aussenden von Spannungspulsen in das System einzugreifen. The advantage of this method is, inter alia, that an analysis of the voltage signal is usually already provided in the prior art, and that therefore no additional sensor system has to be installed. In addition, the voltage of an electrical system can be measured non-invasively, so it is not necessary to intervene in the system, for example by changing the voltage level or by sending voltage pulses.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass als Schwingungseigenschaft eine Oszillation der gleichgerichteten Spannung mit einer Amplitude oberhalb eines kritischen Amplitudenschwellwerts analysiert wird. Der Vorteil dieses Verfahrens ist unter anderem zu sehen, dass gerade die Amplitude einer solchen Oszillation, also deren Spannung, besonderes einfach zu messen und analysieren ist. Der physikalische Zusammenhang zwischen der Abwesenheit einer Batterie und einer erhöhten Amplitude einer Oszillation auf dem gleichgerichteten Spannungssignal kommt dadurch zustande, dass eine eingesetzte Batterie, insbesondere wenn diese im Wesentlichen parallel zum Gleichrichter geschaltet ist, auf das davon ausgehende Signal dämpfend wirkt. Die Amplitude von Schwingungen auf dem Spannungssignal wird also bei einer parallel geschalteten Batterie verringert. Wenn nun beispielsweise ein Kabel, das von einem der Anschlüsse der Batterie zu dem restlichen Spannungsversorgungssystem führt, bricht, fällt diese dämpfende Wirkung weg und die Amplitude der Oszillation auf dem gleichgerichteten Spannungssignal erhöht sich über einen entsprechend gewählten Amplitudenschwellwert hinaus. Um beispiels- weise einzelne Spannungsspitzen aus diesem Analyseverfahren herauszufiltem kann beispielweise der Mittelwert oder der Median der Amplitude über eine kritische Dauer hinweg analysiert werden, beispielsweise über eine Dauer im Bereich von Hundertstel Sekunden. Eine andere, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als Schwingungseigenschaft eine Oszillation der gleichgerichteten Spannung mit einer Frequenz oberhalb eines kritischen Frequenzschwellwert analysiert wird. A preferred embodiment of the method provides that an oscillation of the rectified voltage having an amplitude above a critical amplitude threshold value is analyzed as the oscillation property. Among other things, the advantage of this method is that the amplitude of such an oscillation, ie its voltage, is particularly easy to measure and analyze. The physical relationship between the absence of a battery and an increased amplitude of an oscillation on the rectified voltage signal is due to the fact that an inserted battery, in particular when it is connected substantially parallel to the rectifier, has a damping effect on the signal emanating therefrom. The amplitude of vibrations on the voltage signal is thus reduced in a battery connected in parallel. If, for example, a cable leading from one of the terminals of the battery to the rest of the power supply system breaks, this damping effect is eliminated and the amplitude of the oscillation on the rectified voltage signal increases beyond a correspondingly selected amplitude threshold. For example, to filter out individual voltage spikes from this analysis method, the mean value or the median of the amplitude can be analyzed over a critical duration, for example over a duration in the range of hundredths of a second. Another preferred embodiment of the invention provides that an oscillation of the rectified voltage having a frequency above a critical frequency threshold value is analyzed as the oscillation property.
Der Vorteil dieses Verfahrens ist unter anderem darin zu sehen, dass eine Fre- quenzanalyse sich beispielsweise mit Hilfe einer durch die Steuereinheit ausgeführten Fouriertransformation leicht durchführen lässt. One of the advantages of this method is that a frequency analysis can easily be carried out, for example, with the aid of a Fourier transformation performed by the control unit.
Der physikalische Zusammenhang zwischen dem Auftreten von hohen Frequenzen und der Abwesenheit einer Batterie ist darin zu sehen, dass eine parallel zum Gleich- richter geschaltete Batterie dämpfend auf das dort entstehende Spannungssignal wirkt. Hohe Frequenzen in der auf dem Spannungssignal liegenden Oszillation werden somit durch eine Batterie gedämpft beziehungsweise entfernt. Sollte beispielsweise ein galvanischer Kontakt zwischen einem Anschluss der Batterie und der restlichen Spannungsversorgung verloren gehen, können Frequenzen in einen Spektrum oberhalb eines kritischen Frequenzschwellwertes gemessen werden. The physical relationship between the occurrence of high frequencies and the absence of a battery can be seen in the fact that a battery connected in parallel with the rectifier attenuates the voltage signal generated there acts. High frequencies in the voltage lying on the voltage signal oscillation are thus attenuated or removed by a battery. For example, should a galvanic contact between a terminal of the battery and the rest of the power supply be lost, frequencies may be measured in a spectrum above a critical frequency threshold.
Eine Verbesserung der Erfindung sieht vor, dass die Messung und Analyse während des Anlassens des Kraftfahrzeugs ausgesetzt wird. Gemeint ist damit die Aktivierung eines Anlassers des Kraftfahrzeugs, zum Starten eines das Kraftfahrzeug und den Generator antreibenden Verbrennungsmotors. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht unter anderem darin, dass während der Aktivierung des Anlassers üblicherweise Spannungsspitzen und untypische Spannungsverläufe zu erwarten sind, die eine zuverlässige Analyse der An- oder Abwesenheit einer Batterie erschweren würden. An improvement of the invention provides that the measurement and analysis during the cranking of the motor vehicle is suspended. This refers to the activation of a starter of the motor vehicle, for starting an internal combustion engine driving the motor vehicle and the generator. The advantage of this embodiment is, inter alia, that during the activation of the starter usually voltage spikes and untypical voltage waveforms are expected, which would complicate a reliable analysis of the presence or absence of a battery.
Eine Verbesserung der Erfindung sieht vor, dass bei Diagnose der Abwesenheit einer Batterie ein hörbares und/oder Sichtbares Signal über eine durch den Fahrer wahrnehmbare Schnittstelle des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird. An improvement of the invention provides that when the absence of a battery is diagnosed, an audible and / or visible signal is output via an interface of the motor vehicle perceptible by the driver.
Dabei kann es sich beispielsweise um eine Kontrollleuchte auf dem Armaturenbrett oder um eine sprachliche Ansage handeln. Der Vorteil dieser Verbesserung besteht im Wesentlichen darin, dass der Fahrer vor Abschalten des Motors über die Abwesenheit der Batterie in Kenntnis gesetzt wird, da sich ohne Wartungsmaßnahmen der Motor danach gegebenenfalls nicht einschalten lässt, und auch andere Fehlfunktionen, beispielsweise die Parkbremse betreffend, eintreten können. This may, for example, be a warning light on the dashboard or a voice message. The advantage of this improvement is essentially that the driver is informed about the absence of the battery before the engine is switched off, since the engine may not be able to switch on without maintenance measures and other malfunctions, for example with regard to the parking brake, may occur ,
Eine Verbesserung dieser Ausführungsform sieht vor, dass mit dem Signal eine Warnung zum Anlegen einer Parkbremse ausgegeben wird. Der Vorteil ist hierbei insbesondere darin zu sehen, dass gerade die Parkbremse ein sicherheitskritisches System darstellt, welches sich bei Abwesenheit einer Batterie nach Abschalten des Motors gegebenenfalls, insbesondere im Falle einer elektrisch angesteuerten Parkbremse ohne manuelle Ansteuermöglichkeit, nicht mehr verwen- den lässt. Neben einer reinen Hinweisfunktion besitzt eine solche Warnung dann also auch eine sicherheitsrelevante, zweckmäßige Funktion. An improvement of this embodiment provides that with the signal a warning for applying a parking brake is issued. The advantage in this case is to be seen in particular in the fact that the parking brake represents a safety-critical system which, if necessary, can no longer be used after the motor has been switched off, in particular in the case of an electrically controlled parking brake without manual control. In addition to a pure hint function, such a warning also has a safety-relevant, functional function.
Eine weitere Verbesserung der Erfindung sieht vor, dass bei Diagnose der Abwesenheit einer Batterie eine Diagnosenotiz zur Erleichterung von Wartungsarbeiten in einer elektronischen Speichereinheit hinterlegt wird. A further improvement of the invention envisages that, when the absence of a battery is diagnosed, a diagnosis message for facilitating maintenance work is stored in an electronic storage unit.
Der Vorteil ist hierbei darin zu sehen, dass beispielsweise Wartungspersonal in einer Werkstatt durch Auslesen dieser Information bei der Wiederinstandsetzung unterstützt wird. The advantage here is to be seen in the fact that, for example, maintenance personnel in a workshop is supported by reading this information during the repair.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei Diagnose der Abwesenheit einer Batterie die Spannungsversorgung des Stromkreises aufrecht erhalten wird, insbesondere indem eine Hilfsstromversorgungsbatterie zugeschaltet wird oder indem der Generator im Betrieb gehalten wird. A further preferred embodiment of the invention provides that in the absence of a battery diagnosis, the power supply of the circuit is maintained, in particular by an auxiliary power supply battery is switched on or by the generator is kept in operation.
Der Vorteil ist hierbei darin zu sehen, dass über längere Zeiträume oder beispielsweise mindestens bis zum Aktivieren beispielsweise einer Parkbremse die Stromversorgung aufrecht erhalten wird, beispielsweise indem ein Fahrer darin gehindert wird, den Generator beziehungsweise den Motor abzuschalten. The advantage here is to be seen in the fact that over longer periods of time or for example at least until activating, for example, a parking brake, the power supply is maintained, for example by a driver is prevented from turning off the generator or the engine.
Weitere die Erfindung verbessernden Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand von zwei Figuren näher dargestellt. Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to two figures.
Es zeigen: Figur 1 ein Spannungsversorgungssystem zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und Figur 2 das Spannungssignal bei Entfernen einer Batterie. Show it: 1 shows a power supply system for carrying out a method according to the invention, and Figure 2 shows the voltage signal when removing a battery.
Gemäß Figur 1 umfasst ein Spannungsversorgungssystem 1 eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeuges einen Generator 2, welcher eine dreiphasige Wechselspannung erzeugt, einen ausgangsseitig davon angeordneten Gleichrichter 3 zur Um- Wandlung der Wechsel Spannung in gleichgerichtete Spannung 6, einen parallel dazu geschalteten Anschluss 4 für eine Batterie 5, sowie eine die gleichgerichtete Spannung 6 messende und analysierende Steuereinheit 7. Um die gleichgerichtete Spannung 6 im Bereich von beispielsweise 15 Volt dabei an das Spannungsniveau der Steuereinheit 7 im Bereich von beispielsweise 5 Volt anzupassen, ist dazwischen ein Spannungsteiler, bestehend aus zwei Widerständen 8a, 8b angeordnet. Außerdem ist zum Entprellen beziehungsweise Schwingungsdämpfen des Signals parallel zur Steuereinheit 7 ein Kondensator 9 geschaltet. Der Gleichrichter 3, die Batterie 5, der Spannungsteiler und der Kondensator 9 verfügen dabei über eine gemeinsame Erde 10. According to FIG. 1, a power supply system 1 of a motor vehicle, not shown here, comprises a generator 2 which generates a three-phase AC voltage, a rectifier 3 arranged on the output side for converting the AC voltage into the rectified voltage 6, a connection 4 connected in parallel for a battery 5 In order to adjust the rectified voltage 6 in the range of, for example, 15 volts thereby to the voltage level of the control unit 7 in the range of, for example, 5 volts, a voltage divider consisting of two resistors 8a, 8b arranged. In addition, a capacitor 9 is connected parallel to the control unit 7 for debouncing or vibration damping of the signal. The rectifier 3, the battery 5, the voltage divider and the capacitor 9 have a common earth 10.
Die Steuereinheit 7 analysiert nun im laufenden Betrieb, insbesondere nach Anlassen des Motors, die hier nicht dargestellte gleichgerichtete Spannung 6 auf verschiedene Schwingungseigenschaften hin, einschließlich der Amplitude und der Frequenz von Schwingungen, die in der Spannung 6 enthalten sind. Um einzelne Ausreißer wie beispielsweise vereinzelte Spannungsspitzen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu ignorieren, kann als Teil der Analyse beispielsweise der Mittelwert oder der Median der Spannung 6 über eine festgelegte Dauer gebildet und weiter analysiert werden. Außerdem wird auf eine Analyse während des Anlassens des Motors verzichtet, da in dieser Phase gegebenenfalls Schwingungseigenschaften auftreten, die eine ziel- gerichtete Analyse verhindern können. Bei Auftreten eines Kabelbruchs 11 verändert sich gegebenenfalls die Frequenz und / oder die Amplitude einer auf der gleichgerichteten Spannung 6 liegenden Schwingung. Ursache dafür ist, dass die Batterie 5 dann nicht nur funktionell als Energielie- ferant in dem Falle, dass der Generator 2 ausgeschaltet wird, entfällt, sondern auch als schwingungsdämpfendes und / oder tiefpassfilterndes Element der Spannung 6. Die schwingungsdämpfende und / oder tiefpassfiltemde Eigenschaft kann dabei beispielsweise ähnlich wie bei einem Kondensator über kapazitive Eigenschaften der Batterie 5 entstehen, oder beispielsweise auch über Wechselwirkung der durch die Spannung 6 erzeugten elektrischen Felder mit dem Elektrolyt innerhalb der Batterie 5. Im Resultat erhöht sich nach dem Auftreten eines Kabelbruchs 11 die Amplitude der Schwingung über einen kritischen Amplitudenschwellwert 12 (siehe Figur 2), und es entstehen Frequenzen oberhalb eines kritischen Frequenzschwellwertes 14 (siehe Figur 3). The control unit 7 now analyzes during operation, in particular after starting the engine, the rectified voltage 6, not shown here, for various vibration characteristics, including the amplitude and the frequency of oscillations contained in the voltage 6. In order to ignore individual outliers, such as sporadic spikes in the method according to the invention, as part of the analysis, for example, the mean value or the median of the voltage 6 can be formed over a defined duration and further analyzed. In addition, an analysis during the starting of the engine is dispensed with, since in this phase possibly vibration characteristics occur that can prevent a targeted analysis. If a cable break 11 occurs, the frequency and / or the amplitude of a vibration lying on the rectified voltage 6 may change. The reason for this is that the battery 5 is then not only functionally eliminated as an energy supplier in the event that the generator 2 is switched off, but also as a vibration-damping and / or low-pass filtering element of the voltage 6. The vibration-damping and / or low-pass filter characteristic In this case, for example, similar to a capacitor via capacitive properties of the battery 5, or, for example, by interaction of the voltage generated by the electric fields 6 with the electrolyte inside the battery 5. As a result, after the occurrence of a cable break 11 increases the amplitude of the oscillation over a critical amplitude threshold value 12 (see FIG. 2), and frequencies arise above a critical frequency threshold value 14 (see FIG. 3).
Nach Analyse beispielsweise solcher Schwingungseigenschaften wird beispielsweise ein Signal mit einer Warnung zum Anlegen einer Parkbremse an den Fahrer ausgegeben, da dies insbesondere bei elektronisch gesteuerten Parkbremsen nach Abstellen des Motors beziehungsweise des Generators möglicherweise nicht mehr durch- führbar ist. Auch kann eine Notiz, beispielsweise in Form eines Logbucheintrags, beispielsweise in einem hier nicht dargestellten elektronischen Speicher der Steuereinheit 7 hinterlegt werden und der Generator am Abschalten gehindert oder eine hier nicht dargestellte Hilfsbatterie zugeschaltet werden. Figur 2 zeigt ein Diagramm, in dem eine Spannung U über der Zeit t aufgetragen ist. Es ist der Verlauf der gleichgerichteten Spannung 6 zu sehen, der entsteht, wenn zu einem Zeitpunkt 13 ein Kabelbruch 11 auftritt, wodurch die Batterie 5 effektiv aus dem Spannungsversorgungssystem 1 entfernt wird. Insbesondere ist zu erkennen, wie die Amplitude der auf der gleichgerichteten Spannung 6 liegenden Oszillation nach Auftreten des Kabelbruchs 11 über dem kritischen Amplitudenschwellwert 12 liegt, da diese nicht mehr durch eine Batterie 5 gedämpft ist. Mit der Amplitude ist die maximale Auslenkung der Schwingung der Spannung 6 um deren (hier nicht eingezeichneten) Mittelwert gemeint, der üblicherweise bei durch Generatoren in Kraftfahrzeugen oder bei durch Autobatterien erzeugten Spannungen typischerweise bei etwa 12 Volt liegt. Der Amplitudenschwellwert 12 kann symmetrisch ober- und unterhalb des Mittelwerts eingezeichnet werden, wobei dann ein Überschreiten des Amplitudenschwellwerts 12 symmetrisch ober- und unterhalb des Mittelwerts auftreten und erkannt werden kann. After analyzing, for example, such vibration characteristics, a signal with a warning for applying a parking brake is output to the driver, for example, since this may no longer be feasible in particular with electronically controlled parking brakes after the engine or generator has been switched off. Also, a note, for example in the form of a logbook entry, for example, stored in an electronic memory of the control unit 7, not shown here and the generator prevented from switching off or a not shown auxiliary battery can be switched on. Figure 2 shows a diagram in which a voltage U is plotted against the time t. It can be seen the course of the rectified voltage 6, which arises when a cable break 11 occurs at a time 13, whereby the battery 5 is effectively removed from the power supply system 1. In particular, it can be seen how the amplitude of the oscillation lying on the rectified voltage 6 after occurrence of the cable break 11 is above the critical amplitude threshold value 12, since it is no longer damped by a battery 5. By amplitude is meant the maximum deflection of the oscillation of the voltage 6 about its average value (not shown here), which is typically about 12 volts for voltages generated by generators in automobiles or by car batteries. The amplitude threshold value 12 can be drawn symmetrically above and below the mean value, wherein an exceeding of the amplitude threshold value 12 then occurs symmetrically above and below the mean value and can be detected.
Auch eine ebenso verursachte Erhöhung der Frequenz ist ersichtlich, auch wenn die numerische Auflösung beziehungsweise die Abtastrate der Spannung 6 in dieser Darstellung in dem Bereich von deren Frequenz liegt. Erkennbar ist, dass die Span- nung 6 nach dem Zeitpunkt 13 nicht nur höhere sondern auch mehr Oszillationen pro Zeitintervall aufweist als davor. Also an increase of the frequency caused by this is evident, even if the numerical resolution or the sampling rate of the voltage 6 in this representation lies in the range of its frequency. It can be seen that the voltage 6 after time 13 not only has higher but also more oscillations per time interval than before.
Figur 3 zeigt eine skizzierte grafische Darstellung einer durch die Steuereinheit 7 durchgeführten Spektralanalyse. In dem dargestellten Diagramm ist die Amplitude einer Spannung U über deren Frequenz f aufgetragen. Ein niederfrequentes Spektrum 15 unterhalb eines Frequenzschwellwertes 14 ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Dies entspricht dem Spektrum der Spannung 6 vor Auftreten eines Kabelbruchs 11. Ein hochfrequentes Spektrum 16 mit Schwingungskomponenten oberhalb des Frequenzschwellwertes 14 ist mit einer gepunkteten Linie dargestellt. Dieses hochfrequente Spektrum 16 entsteht nach Auftreten eines Kabelbruchs 11, da dann die Batterie 5 nicht mehr als Tiefpassfilter in dem Spannungsversorgungssystem 1 wirkt. FIG. 3 shows a sketched graphical representation of a spectral analysis performed by the control unit 7. In the illustrated diagram, the amplitude of a voltage U is plotted against its frequency f. A low-frequency spectrum 15 below a frequency threshold value 14 is shown by a dashed line. This corresponds to the spectrum of the voltage 6 before the occurrence of a cable break 11. A high-frequency spectrum 16 with vibration components above the frequency threshold value 14 is shown by a dotted line. This high-frequency spectrum 16 arises after the occurrence of a cable break 11, since then the battery 5 no longer acts as a low-pass filter in the power supply system 1.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbei- spiel beschränkt. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass auf eine Anpassung der Pegel des Gleichrichters und der Steuereinheit verzichtet wird oder dass diese Anpassung anders als durch einen durch zwei Widerstände realisierten Gleichrichter herbeigeführt wird. The invention is not limited to the preferred embodiment described above. On the contrary, it is also possible to use modifications of this kind are covered by the scope of the following claims. For example, it is also possible that an adjustment of the level of the rectifier and the control unit is dispensed with or that this adaptation is brought about other than by a realized by two resistors rectifier.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Spannungsversorgungssystem 1 power supply system
2 Generator  2 generator
3 Gleichrichter  3 rectifiers
4 Anschluss  4 connection
5 Batterie  5 battery
6 Spannung  6 voltage
7 Steuereinheit  7 control unit
8a, 8b Widerstand  8a, 8b resistance
9 Kondensator  9 capacitor
10 Erde  10 earth
11 Kabelbruch  11 Cable break
12 Amplitudenschwellwert  12 amplitude threshold
13 Zeitpunkt  13 time
14 F requenz schwel 1 wert  14 F requency smolder 1 worth
15 niederfrequentes Spektrum  15 low-frequency spectrum
16 hochfrequentes Spektrum  16 high-frequency spectrum
f Frequenz f frequency
t Zeit t time
U Spannung  U voltage

Claims

A n s p r ü c h e Claims
1. Verfahren zur Detektion einer innerhalb eines Spannungsversorgungssystems (1) eines Kraftfahrzeugs wirkenden Batterie (5), wobei durch einen Generator (2) eine elektrische Wechsel Spannung erzeugt wird, und diese Wechsel Spannung durch einen Gleichrichter (3) gleichgereichtet wird, und die gleichgerichtete Spannung (6) durch eine Steuereinheit (7) gemessen und analysiert wird, A method of detecting a battery (5) operating within a power supply system (1) of a motor vehicle, wherein an electrical AC voltage is generated by a generator (2), and said AC voltage is rectified by a rectifier (3), and the rectified one Voltage (6) is measured and analyzed by a control unit (7),
dadurch gekennzeichnet, dass bei Analyse von Schwingungseigenschaften der gleichgerichteten Spannung (6) außerhalb eines Toleranzintervalls die Abwesen- heit einer im Spannungsversorgungssystem (1) wirkenden Batterie (5) diagnostiziert wird.  characterized in that, in the analysis of vibration characteristics of the rectified voltage (6) outside a tolerance interval, the absence of a battery (5) acting in the power supply system (1) is diagnosed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungseigenschaft eine Oszillation der gleichgerichteten Spannung (6) mit einer Amplitude oberhalb eines kritischen Amplitudenschwellwerts (12) analysiert wird.  characterized in that an oscillation of the rectified voltage (6) having an amplitude above a critical amplitude threshold value (12) is analyzed as the oscillation property.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 3. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungseigenschaft eine Oszillation der gleichgerichteten Spannung (6) mit einer Frequenz oberhalb eines kritischen Frequenzschwellwerts (14) analysiert wird.  characterized in that an oscillation of the rectified voltage (6) having a frequency above a critical frequency threshold value (14) is analyzed as the oscillation property.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 4. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messung und Analyse durch die Steuer- einheit (7) während des Anlassens des Kraftfahrzeugs ausgesetzt wird.  characterized in that the measurement and analysis by the control unit (7) during the cranking of the motor vehicle is suspended.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 5. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Diagnose der Abwesenheit einer Batterie (5) ein hörbares und / oder sichtbares Signal über eine durch einen Fahrer wahrnehmbare Schnittstelle des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird. characterized in that upon diagnosis of the absence of a battery (5) an audible and / or visible signal is output via a recognizable by a driver interface of the motor vehicle.
6. Verfahren nach Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Signal eine Warnung zum Anlegen einer Parkbremse ausgegeben wird.  characterized in that a warning for applying a parking brake is output with the signal.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Diagnose der Abwesenheit einer Batterie (5) eine Diagnosenotiz zur Erleichterung von Wartungsarbeiten in einer elektronischen Speichereinheit hinterlegt wird.  characterized in that when diagnosis of the absence of a battery (5) a diagnosis note to facilitate maintenance in an electronic storage unit is deposited.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Diagnose der Abwesenheit einer Batterie (5) die Spannungsversorgung des Spannungsversorgungssystems (1) aufrechterhalten wird.  characterized in that upon diagnosis of the absence of a battery (5), the power supply of the power supply system (1) is maintained.
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung aufrechterhalten wird, indem eine Hilfsstromversorgungsbatterie zugeschaltet wird und / oder indem der Generator (2) im Betrieb gehalten wird.  characterized in that the power supply is maintained by switching on an auxiliary power supply battery and / or by keeping the generator (2) in operation.
10. Spannungsversorgungssystem (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Generator (2) zur Wechsel spannungserzeugung, einen ausgangsseitig davon angeordneten Gleichrichter (3) zur Verfügungsstellung von gleichgerichteter Spannung (6), einen parallel dazu geschalteten Anschluss (4) für eine Batterie (5), sowie eine die gleichgerichtete Spannung (6) messende und analysierende Steuereinheit (7), 10. Power supply system (1) of a motor vehicle, comprising a generator (2) for alternating voltage generation, an output side thereof arranged rectifier (3) for the provision of rectified voltage (6), a parallel connected terminal (4) for a battery (5) , and a rectified voltage (6) measuring and analyzing control unit (7),
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) über Rechenanweisungen verfügt, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9 durchzuführen.  characterized in that the control unit (7) has arithmetic instructions to perform a method according to any one of claims 1-9.
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