WO2022223183A1 - Energiebordnetz für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2022223183A1
WO2022223183A1 PCT/EP2022/054974 EP2022054974W WO2022223183A1 WO 2022223183 A1 WO2022223183 A1 WO 2022223183A1 EP 2022054974 W EP2022054974 W EP 2022054974W WO 2022223183 A1 WO2022223183 A1 WO 2022223183A1
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voltage
svp
cross
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PCT/EP2022/054974
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Florian Bierwirth
Yusuf Grottenthaler
Joachim Froeschl
Juergen Gebert
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • 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
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    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors
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    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
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    • 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
    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors

Definitions

  • the invention relates to an on-board power supply system for a vehicle, having an electrical power supply path, a first voltage measuring device at a first end of the power supply path, a second voltage measuring device at a second end of the power supply path, and an evaluation device connected to the voltage measuring devices, which is set up to detect an abnormal degradation state of the determine the power supply path.
  • the invention also relates to a vehicle with such a power supply system.
  • the invention also relates to a method for determining a degradation state of a power supply path of an on-board power supply system of a vehicle.
  • the invention is particularly advantageously applicable to electric vehicles.
  • Anomalous degradation can occur along a power supply path of a vehicle, e.g., due to friction effects, etc., which degrades its electrical conductivity and, in the worst case, can lead to a path disconnection.
  • a power supply path of a vehicle e.g., due to friction effects, etc.
  • their power supply is often provided via two redundant power supply paths.
  • a power supply system for a vehicle having an electrical power supply path between two functional components of the power supply system, a first voltage measuring device at a first end of the power supply path, a second voltage measuring device at a second end of the power supply path and one connected to the voltage measuring devices Evaluation device that is set up to subject a first voltage curve measured by means of the first voltage measuring device and a second voltage curve measured by means of the second voltage measuring device to a cross-correlation and then, if the result of the cross-correlation meets a predetermined criterion, to determine an abnormal degradation state of the power supply path to deliver.
  • This vehicle electrical system has the advantage that the state of health or degradation of the power supply path can be determined particularly precisely and reliably by the cross-correlation and can be implemented with little computational effort.
  • a deterioration in electrical conductivity due to abnormal degradation processes can be predictively diagnosed and then a failure of the power supply line, which in turn could lead to a failure or malfunction of functional components of the on-board power supply system, can be prevented by initiating appropriate countermeasures.
  • the availability of functional components or functional units can thus be increased with the aid of such a predictive on-board electrical system diagnosis, which opens up a cost-effective alternative or additional safeguard to the currently traded redundant design of power supply paths.
  • the electrical system can be an electrical system of a vehicle.
  • the energy on-board network can be a high-voltage on-board network, a low-voltage on-board network or a combined high-voltage and low-voltage on-board network.
  • the power supply path is intended in particular to conduct current or electrical energy to supply at least the on-board power supply system, e.g. a consumer.
  • a pure data line e.g. measuring line, data bus line, etc.
  • a pure data line is not regarded as a power supply path.
  • the power supply path comprises at least one power supply line, eg a cable, and/or at least one electrical connection system connecting the power supply line.
  • the power supply path includes at least one electrical conduction path present within at least one functional component.
  • the voltage measuring device serves to determine, in particular to measure, a voltage at the respective end of the power supply path.
  • the evaluation device can be an on-board computer of the vehicle or a dedicated evaluation device connected to it.
  • the evaluation device is set up, e.g. programmed, to store measured voltage values as a profile or curve within a predetermined time window, in particular simultaneously, and to subject them to cross-correlation.
  • the cross-correlation is basically well known from the field of signal processing.
  • the cross-correlation is a shift-free, discrete cross-correlation over a sequence of M voltage measurement values of the two voltage curves recorded in pairs at the same time (in the same sampling intervals).
  • the result of the cross-correlation is in particular a cross-correlation coefficient cp.
  • the cross-correlation coefficient cp is a measure of the agreement or deviation of the two voltage curves from one another. The lower the cross-correlation coefficient cp, the greater the deviation of the voltage curves from one another.
  • the shift-free cross-correlation is particularly easy to implement and can be put to practical use specifically in the event that the measured voltage values of the two voltage curves are recorded at the same point in time.
  • a cross-correlation is also possible using voltage curves recorded with a time shift, in which case the voltage curves can then be brought into line, e.g. by a time shift.
  • Abnormal degradation is understood to mean, in particular, a deterioration in the ability of the power supply path to carry current, which is not based on permissible (normal) degradation due to aging.
  • Such abnormal degradation typically leads to a functional failure of the power supply path noticeably faster than (permissible) aging and, moreover, cannot be taken into account when designing the on-board power supply.
  • abnormal degradation can lead to failure of the power path within hours or days, failure due to aging is typically on the order of years, if it occurs at all.
  • abnormal degradation can include all phenomena apart from normal aging that are noticeable in an increase in the resistance of the power supply path, e.g.
  • the determination of the anomalous degradation or the anomalous degradation state of the power supply path is used in particular to determine the beginning or an anomalous degradation that is already starting before the current conductivity of the power supply path is critically impaired.
  • At least one action can be triggered, e.g. a message can be sent to the user of the vehicle and/or to a service point (workshop, manufacturer of the vehicle, etc.).
  • the power supply path can electrically connect two functional components of the on-board power supply system to one another.
  • the functional components of the power supply system can include at least one energy source (battery, generator, etc.), at least one consumer, at least one power distributor, at least one electronic fuse, etc., for example.
  • the power supply path can connect an electronic fuse to a consumer.
  • the electronic fuse serves in particular to protect the power supply path.
  • the criterion is whether a cross-correlation coefficient has reached or fallen below a predefined threshold value.
  • the criterion comprises a comparison as to whether the cross-correlation coefficient is equal to or smaller than the predefined threshold value.
  • an abnormal degradation state of the power supply path is only determined when the cross-correlation coefficient cp reaches or falls below the threshold value several times within a specified period of time.
  • the threshold value is a threshold value that can be variably adapted to at least one environmental parameter.
  • the threshold value is a variably adaptable threshold value can also be imposed in such a way that the threshold value is a threshold value that is dependent on at least one environmental parameter.
  • the at least one environmental parameter has at least one parameter from the group
  • the temperature of the power supply path is particularly advantageous because its ohmic resistance and thus also the voltage drop across it depend noticeably on the temperature. In this way, in turn, the advantage is achieved that the probability of an erroneous detection or non-detection of an abnormal degradation is noticeably reduced.
  • the temperature can be measured, for example, via a temperature sensor, estimated from a temperature in the engine compartment of the vehicle and/or from an ambient temperature of the vehicle.
  • the threshold value can also be a threshold value that is dependent on the current intensity of the current flowing through the power supply path.
  • Moisture can also affect the ohmic resistance of the power supply path through leakage currents.
  • the higher the humidity the more the resistance decreases and the higher the cross-correlation coefficient becomes.
  • the humidity can be, for example, air humidity in the area surrounding the vehicle.
  • the threshold value is a threshold value that is dependent on (permissible) aging of the power supply path.
  • This has the advantage of being able to distinguish between permissible aging of the power line and "abnormal" degradation, e.g. due to signs of wear, component, assembly and/or material defects, etc.
  • This is advantageous because the effect of permissible aging is typically known to a manufacturer of the vehicle and can be remedied, for example, through normal maintenance and therefore generally does not lead to a failure of the power supply path during ferry operation.
  • the abnormal degradation on the other hand, cannot be predicted when designing the power supply system and is therefore particularly critical, since it can lead to an unforeseen failure of the power supply path.
  • the threshold value is a threshold value that is dependent on a permissible aging of the power line can, for example, be implemented in such a way that it changes, e.g. is reduced, with increasing age or the service life of the vehicle or the power line.
  • an abnormal degradation state of the power supply path is detected when the course of the cross-correlation coefficient shows a specific behavior, e.g. a comparatively rapid drop.
  • the criterion includes a deviation of a profile of the cross-correlation coefficients from a target profile of the cross-correlation coefficient.
  • changes in the cross-correlation coefficient over time can advantageously also be evaluated, as a result of which the determination of an abnormal degradation status becomes even more reliable.
  • the target profile of the cross-correlation coefficient can be determined, for example, from historical values of the vehicle, set at the factory, and so on.
  • the target curve used for the cross-correlation can be selected from a group or group of different target curves, e.g. by best matching with target curves for: typical driving scenarios (e.g. city traffic, overland traffic, etc.), different locations of the vehicle (e.g. determined automatically via GPS), different temperature values of the power supply path and/or different humidity values in the area of the power supply path, etc cal course of cross-correlation coefficients.
  • the extent of the deviation between the current profile of the cross-correlation coefficient cp and the target profile can be determined, for example, using the least squares method or via a further cross-correlation.
  • the voltage curves are determined in a running time window, in particular with a constant width.
  • the width of the time window can, for example, be a specified period of time or a number of consecutive measured values, especially if the measured values are recorded at constant time intervals.
  • a time window of a constant width includes the same number of measured values, but is carried along over time, in which case a measured value last measured is included in the voltage profile and the oldest measured value of the time window is dropped instead.
  • the power supply path comprises at least one electrical connection system.
  • This is particularly advantageous for connectors because connectors in particular are particularly susceptible to abnormal degradation phenomena such as fretting, etc., due to the requirement for a detachable connection.
  • the connection system is not limited to this and can also be a screwed connection, for example.
  • the first end and/or the second end of the power supply path has an electronic fuse, which is integrated into the voltage measuring device.
  • This has the advantage that the voltage on the electronic fuse (also known as "E-Fuse") can be measured without additional measurement effort, since a voltage measurement function on electronic fuses is already part of the design.
  • electronic fuses are known, which are also intended for current measurement. Using the electronic fuse for a current measurement has the advantage that the amperage of the electric current flowing through the current supply path is known with little effort, which in turn can be used, for example, to adjust the threshold value or to select a target curve.
  • the power supply path is connected at its other end to a consumer in the vehicle electrical system, e.g. to an electrically operated steering system, an electric brake, etc.
  • the voltage measuring point is then advantageously located behind the associated connection system, so that degradation of this connection system (associated with the power supply path) can be taken into account.
  • the power supply path connects the vehicle's on-board power supply system to an external power supply device (e.g. a charging station, a socket of a house connection, etc., in particular for electric vehicles).
  • an external power supply device e.g. a charging station, a socket of a house connection, etc., in particular for electric vehicles.
  • the vehicle can be designed analogously to the on-board energy supply system and vice versa, and has the same advantages.
  • the vehicle is a land vehicle, watercraft, aircraft or spacecraft.
  • the land vehicle can be a car, truck, motorcycle, bus, and so on.
  • the on-board power supply is not limited to a specific type of vehicle drive and can be used, for example, in vehicles with motor drive, hybrid drive or electric drive (e.g. based on battery or hydrogen drive).
  • the object is also achieved by a method for determining a Degradati onsmuls of a power supply path of a power supply system for a vehicle, in which ok
  • the method can be designed analogously to the on-board power supply system and/or to the vehicle and has the same advantages.
  • the method can be carried out “online” while the vehicle is in operation. Alternatively or additionally, the method can be carried out “offline” outside of ferry operations, e.g. in a workshop or garage. It is also possible to save the measured values or degrees of degradation and to read and evaluate them as backend data.
  • FIG. 1 shows a simplified sketch of a vehicle electrical system
  • FIG. 2 shows a detail from the sketch from FIG. 1;
  • FIG. 4 shows curves of measured voltage values in a degraded state.
  • Fig. 1 shows a simplified sketch of an on-board network 1 of a vehicle F.
  • the on-board network 1 has, purely by way of example, a generator 2 (e.g. an alternator) and a battery 3, the negative poles of which are connected via screwed power lines Ls to a body 4 of the vehicle F, which serves as a reference potential are connected.
  • a positive pole of the battery 4 is connected via a further screwed power line Ls to a first power distributor 5, which is connected to a second power distributor 6 via yet another screwed power line Ls. Additional components of the vehicle electrical system 1 can also be connected to the first power distributor 5 (not illustrated).
  • the second power distributor 6 is also connected to a positive pole of the generator 2 via another power line Ls that is screwed on and is plugged into a consumer 7 via a cable 8 .
  • Consumer 7 is connected to body 4 via a power line Lst.
  • the power supply path SVP and thus the consumer 7 are protected by an electronic fuse 12 integrated into the second power distributor 6, at which at least the voltage U(12) applied thereto and advantageously also the current flowing through it and thus also through the power supply path SVP can be measured are.
  • a voltage measuring device and advantageously also a current measuring device are thus functionally integrated in the electronic fuse 12 .
  • a voltage measuring device 13 in or on the consumer 7, at which a voltage U(13) can be measured and which, in a further development, can also be designed as an electronic fuse.
  • Other lines or branches of the second power distributor 6 can be secured with respective electronic fuses (o. Fig.).
  • the voltage measuring devices 12, 13, etc. are connected to data lines 9, via which the electrical voltages and/or currents measured by them or their measured values can be transmitted to an evaluation device, here in the form of an on-board computer 10, for example.
  • the electronic fuse 12 is connected via a line path 14 to a plug-in connection element 15 of the first plug-in connection S1 and a plug-in connection counter-element 16 of the first plug-in connection S1 plugged in with the cable 8 .
  • the plug-in connection element 15 can be integrated into a housing of the second power distributor, for example.
  • the second power distributor 6 also has an output to the first power distributor 5 and at least one other power supply output, as indicated here for a consumer 11 .
  • voltages or voltage differences can in principle also be measured on any other power supply paths of the on-board power supply system 1 .
  • the generator 2, the battery 3, the first power distributor 5, etc. can also be provided with respective voltage measuring devices (not shown), which are also connected to data lines 9, via which electrical voltages and possibly currents are measured on these components are transferrable to the on-board computer 10.
  • the on-board computer 10 is set up, for example programmed, to display the voltages U(12) and U(13) at least for the duration At of a predetermined, possibly variably adjustable time window as voltage profiles or curves K[U(12)] and K[ U(13)] and subject to cross-correlation.
  • the result of the cross-correlation is a cross-correlation coefficient cp, which is lower the more K[U(12)] and K[U(13)] deviate from each other.
  • the cross-correlation coefficient cp can be used for time windows with M measurement points, for example according to be calculated. Since the associated voltage measuring devices 12 and 13 represent the end points of the common power supply path SVP, their shape, eg including voltage spikes etc., is highly similar. Voltage spikes and voltage dips occur at the same time. Because of the ohmic resistance of the power supply path SVP, the voltage profile K[U(13)] is lower than the voltage profile K[U(12)]. From this, in turn, it follows that the cross-correlation coefficient cp is a measure of the ohmic resistance of the power supply path SVP. The higher the resistance, the lower the value of the cross-correlation coefficient cp.
  • a degradation of the power supply path SVP is reflected in an increased ohmic resistance of the power supply path SVP.
  • the voltage curve K[U(12)] in FIG. 4 is lower than the voltage curve K[U(13)] in FIG.
  • the distance between the voltage curves K[U(12)] and K[U(13)] increases with increasing degradation.
  • the Degradation of the power supply path SVP then leads to a reduction in the cross-correlation coefficient cp.
  • the on-board computer 10 is also set up, e.g.
  • the on-board computer 10 can compare the value of the cross-correlation coefficient f with a predefined threshold value. If the cross-correlation coefficient f corresponds to the threshold value or is below the threshold value, an abnormal degradation state of the power supply path SVP is determined.
  • the threshold value is advantageously a threshold value that is dependent on at least one environmental parameter such as temperature and/or humidity and/or an operating age of the power supply path SVP, which has the advantage that values of these parameters that have a noticeable influence on the ohmic resistance of the power supply path SVP must be taken into account in order to be able to distinguish changes in the cross-correlation coefficient f caused by these parameters from changes caused by abnormal degradation.
  • a time profile of the cross-correlation coefficient f is evaluated.
  • an anomalous degradation state of the power supply path can be determined if the curve shows a specific behavior, for example a comparatively rapid drop.
  • an anomalous degradation state of the power supply path can be determined if the profile of the cross-correlation coefficient f deviates by a predetermined amount from a target profile, in particular towards smaller values Target history removed. This deviation can be determined, for example, using the least squares method or using a further cross-correlation.
  • the target profile used is advantageously a target profile selected by the on-board computer 10 from a group or family of target profiles. Similar to the threshold value, the target curves of this group can differ from one another, e.g. based on the current temperature and/or the humidity and/or based on an operating age of the power supply path SVP. The target curves can also differ in relation to a driving scenario, e.g. a city trip or an intercity trip. In general, a target profile can depict a typical profile of the cross-correlation coefficient f during a journey. The target course can have been determined, for example, by calculations, experiments, simulations and/or historical values.
  • a target history can be selected based on a location of the vehicle, where the location can be used, for example, to determine a climate zone in which the vehicle is located. This is particularly advantageous if, after being used in a first climate zone, the vehicle is sold to a user in a second climate zone, which has noticeably different daily temperatures and/or humidity.
  • a message or an indication can be sent to the user of the vehicle and/or to at least one external entity such as a workshop, the manufacturer of the vehicle, etc.

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Abstract

Ein Energiebordnetz (1) für ein Fahrzeug (F) weist einen elektrischen Stromversorgungspfad (SVP), eine erste Spannungsmessvorrichtung (12) an einem ersten Ende des Stromversorgungspfads (SVP), eine zweite Spannungsmessvorrichtung (13) an einem zweiten Ende des Stromversorgungspfads (Lt) und eine mit den Spannungsmessvorrichtungen (12, 13) verbundene Auswerteeinrichtung (10) auf, die dazu eingerichtet ist, einen mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung (12) gemessenen ersten Spannungsverlauf (K[U(12)]) und einen mittels der der zweiten Spannungsmessvorrichtung (13) gemessenen zweiten Spannungsverlauf (K[U(13)]) einer Kreuzkorrelation zu unterziehen und dann, wenn das Ergebnis der Kreuzkorrelation ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, einen anomalen Degradationszustand des Stromversorgungspfads (SVP) festzustellen.

Description

Energiebordnetz für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Energiebordnetz für ein Fahrzeug, aufweisend einen elektrischen Stromversorgungspfad, eine erste Spannungsmessvorrichtung an einem ersten Ende des Stromversorgungspfads, eine zweite Spannungsmessvorrichtung an einem zweiten Ende des Stromversorgungspfads und eine mit den Spannungsmessvorrichtungen verbundene Auswerteeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen anomalen Degradationszustand des Stromversorgungspfads festzustellen. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einem solchen Energiebordnetz. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Feststellen eines Degradationszustands eines Stromversorgungspfads eines Energiebordnetzes eines Fahrzeugs. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Elektrofahrzeuge.
Entlang eines Stromversorgungspfads eines Fahrzeugs kann eine anomale Degradation z.B. durch Reibungseffekte usw. auftreten, welche deren elektrische Leitungsfähigkeit ver schlechtern und im schlimmsten Fall zu einer Pfadunterbrechung führen kann. Um die Verfügbarkeit einer Stromversorgung insbesondere von sicherheitsrelevanten Funktions komponenten des Fahrzeugs zu gewährleisten, erfolgt deren Stromversorgung häufig über zwei redundante Stromversorgungspfade.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit bereit zustellen, eine Versorgung von elektrisch betriebenen Funktionskomponenten eines Fahr zeugs sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevor zugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Energiebordnetz für ein Fahrzeug, aufweisend einen elektrischen Stromversorgungspfad zwischen zwei Funktionskomponenten des Energie bordnetzes, eine erste Spannungsmessvorrichtung an einem ersten Ende des Stromver sorgungspfads, eine zweite Spannungsmessvorrichtung an einem zweiten Ende des Stromversorgungspfads und eine mit den Spannungsmessvorrichtungen verbundene Auswerteeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen mittels der ersten Spannungsmess vorrichtung gemessenen ersten Spannungsverlauf und einen mittels der der zweiten Spannungsmessvorrichtung gemessenen zweiten Spannungsverlauf einer Kreuzkorrela tion zu unterziehen und dann, wenn das Ergebnis der Kreuzkorrelation ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, einen anomalen Degradationszustand des Stromversorgungspfads fest zustellen.
Dieses Energiebordnetz ergibt den Vorteil, dass sich durch die Kreuzkorrelation der Ge- sundheits- oder Degradationszustand des Stromversorgungspfads besonders genau und zuverlässig feststellen und dabei rechentechnisch mit geringem Aufwand umsetzen lässt. Insbesondere lässt sich eine Verschlechterung der Stromleitfähigkeit durch anomale De gradationsvorgänge prädiktiv diagnostizieren und dann ein Ausfall der Stromversorgungs leitung, die wiederum zu einem Ausfall oder zu Fehlfunktionen von Funktionskomponen ten des Energiebordnetzes führen könnte, durch die Einleitung entsprechender Gegen maßnahmen unterbinden. Mithilfe einer solchen prädiktiven Energiebordnetzdiagnose kann somit die Verfügbarkeit von Funktionskomponenten bzw. -einheiten erhöht werden, wodurch eine kostengünstige Alternative oder zusätzliche Absicherung zu der derzeit ge handelten redundanten Auslegung von Stromversorgungspfaden eröffnet wird.
Das Energiebordnetz kann ein Energiebordnetz eines Fahrzeugs sein. Das Energiebord netz kann ein Hochvolt-Bordnetz, Niedervolt- Bordnetz oder kombiniertes Hochvolt- und Niedervolt-Bordnetz sein.
Der Stromversorgungspfad ist insbesondere dazu vorgesehen, Strom bzw. elektrische Energie zur Versorgung mindestens des Energiebordnetzes, z.B. eines Verbrauchers, zu leiten. Eine reine Datenleitung (z.B. Messleitung, Datenbusleitung, usw.) wird insbeson dere nicht als Stromversorgungspfad angesehen.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Stromversorgungspfad mindestens eine Stromversor gungsleitung, z.B. ein Kabel, und/oder mindestens ein die Stromversorgungsleitung ver bindendes elektrisches Verbindungssystem umfasst. Letzteres ist besonders vorteilhaft, da elektrische Verbindungssysteme besonders anfällig für eine anomale Degradation sind. Es ist eine Weiterbildung, dass der Stromversorgungspfad mindestens einen inner halb mindestens einer Funktionskomponente vorhandenen elektrischen Leitungspfad um fasst.
Die Spannungsmessvorrichtung dient zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Spannung an dem jeweiligen Ende des Stromversorgungspfads.
Die Auswerteeinrichtung kann ein Bordcomputer des Fahrzeugs oder eine damit verbun dene dedizierte Auswerteeinrichtung sein. Die Auswerteeinrichtung ist dazu eingerichtet, z.B. programmiert, innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters, insbesondere zeitgleich, gemessene Spannungsmesswerte als Verlauf bzw. Kurve zu speichern und einer Kreuz korrelation zu unterziehen. Die Kreuzkorrelation ist grundsätzlich aus dem Bereich der Signalverarbeitung gut bekannt.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Kreuzkorrelation eine verschiebungsfreie diskrete Kreuzkorrelation über einen Folge von M paarweise zu gleichen Zeitpunkten (in gleichen Abtastintervallen) aufgenommenen Spannungsmesswerten der beiden Spannungsver läufe ist. Das Ergebnis der Kreuzkorrelation ist insbesondere ein Kreuzkorrelationskoeffi zient cp. Der Kreuzkorrelationskoeffizient cp ist ein Maß für die Übereinstimmung bzw. Ab weichung der beiden Spannungsverläufe zueinander. Je geringer der Kreuzkorrelations koeffizient cp ist, desto größer ist die Abweichung der Spannungsverläufe voneinander.
Die verschiebungsfreie Kreuzkorrelation ist besonders einfach implementierbar und spezi ell für den Fall praktisch einsetzbar, dass die Spannungsmesswerte der beiden Span nungsverläufe zu gleichen Zeitpunkten aufgenommen werden. Jedoch ist grundsätzlich auch eine Kreuzkorrelation anhand von zeitlich verschoben aufgenommenen Spannungs verläufen möglich, wobei die Spannungsverläufe dann z.B. durch Zeitverschiebung in De ckung gebracht werden können.
Ein Beispiel für eine Formel zur verschiebungsfrei diskreten Bestimmung des Kreuzkorre lationskoeffizienten cp aus einer Menge von M zeitsynchron aufgenommenen Paaren von Messwerten Ui und U2 zu M Mess- bzw. Abtastzeitpunkten lautet:
Figure imgf000006_0001
wobei Ui [n] ein n-ter an dem ersten Ende des Stromversorgungspfads gemessener Spannungswert der Folge von M Spannungswerten des zugehörigen Spannungsverlaufs und U2 [n] analog ein n-ter an dem zweiten Ende des Stromversorgungspfads gemesse ner Spannungswert ist.
Bei dem vorliegenden Energiebordnetz wird ausgenutzt, dass es an dem Stromversor gungspfad aufgrund seines ohmschen Widerstands zu einem Spanungsabfall kommt, so dass die beiden Spannungsverläufe zwar eine hochgradig gleiche Form, aber nicht die gleiche Spannungshöhe aufweisen. Mit zunehmendem Widerstand des Stromversor gungspfads wächst auch der Spannungsunterschied zwischen den beiden Spannungsver läufen, wodurch der Kreuzkorrelationskoeffizient cp sinkt. Der zunehmende Widerstand kann durch anomale Degradationseffekte hervorgerufen werden, so dass der Kreuzkorre lationskoeffizient cp ein Maß zur Feststellung des anomalen Degradationszustands dar stellt.
Unter einer anomalen Degradation wird insbesondere eine Verschlechterung der Fähig keit des Stromversorgungspfads zur Stromführung verstanden, welche nicht auf einer zu lässigen (normalen) Degradation durch Alterung beruht. Eine solche anomalen Degrada tion führt typischerweise merklich schneller zu einem Funktionsausfall des Stromversor gungspfads als die (zulässige) Alterung und kann zudem bei der Auslegung des Energie bordnetzes nicht berücksichtigt werden. Während beispielsweise eine anomale Degrada tion innerhalb von Stunden oder Tagen zum Ausfall des Stromversorgungspfads führen kann, liegt ein Ausfall aufgrund einer Alterung typischerweise im Bereich von Jahren, falls er überhaupt auftritt. Die anomale Degradation kann grundsätzlich sämtliche Phänomene außer einer normalen Alterung umfassen, die sich in einer Widerstandserhöhung des Stromversorgungspfads bemerkbar machen, z.B. Korrosionsvorgänge, Verschleißvor gänge an Kontakten, Reibkorrosion, Beschädigungen an der Stromleitung, Relaxations phänomene, Lichtbögen, Leitungsverschlechterungen aufgrund außergewöhnlich hoher Stromlasten, Kabelbeschädigungen und -brüche, Wackelkontakte usw. Das Feststellen der anomalen Degradation bzw. des anomalen Degradationszustands des Stromversorgungspfads dient insbesondere dazu, einen Beginn oder eine bereits ein setzende anomale Degradation festzustellen, bevor es zu einer kritischen Beeinträchti gung der Stromleitungsfähigkeit des Stromversorgungspfads kommt.
Mit Feststellen des anomalen Degradationszustands kann mindestens eine Aktion ausge löst werden, z.B. an den Nutzer des Fahrzeugs und/oder an eine Servicestelle (Werkstatt, Hersteller des Fahrzeugs, usw.) eine Nachricht ausgeben werden.
Der Stromversorgungspfad kann insbesondere zwei Funktionskomponenten des Energie bordnetzes elektrisch miteinander verbinden. Die Funktionskomponenten des Energie bordnetzes können beispielsweise mindestens eine Energiequelle (Batterie, Generator, usw.), mindestens einen Verbraucher, mindestens einen Stromverteiler, mindestens eine elektronische Sicherung usw. umfassen. So kann der Stromversorgungspfad beispiels weise eine elektronische Sicherung mit einem Verbraucher verbinden. Die elektronische Sicherung dient dabei insbesondere der Absicherung des Stromversorgungspfads.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Kriterium ein Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts durch einen Kreuzkorrelationskoeffizienten ist. Das Kriterium umfasst in anderen Worten einen Vergleich, ob der Kreuzkorrelationskoeffizient gleich dem vorgegebenen Schwellwert oder kleiner als dieser ist. Dies ergibt den Vorteil einer besonders einfachen Umsetzung.
Es ist eine Weiterbildung, dass ein anomaler Degradationszustand des Stromversor gungspfads erst dann festgestellt wird, wenn der Kreuzkorrelationskoeffizient cp den Schwellwert mehrmals innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erreicht oder unterschrei tet. Dadurch lassen sich nur kurzfristige, nicht auf einer Degradation beruhende Effekte, die den Kreuzkorrelationskoeffizient cp beeinflussen, vorteilhafterweise ausschließen. Sol che nicht auf einer Degradation beruhende Effekte können z.B. durch Störungen in einer Datenübermittlung oder einer Stromquelle bewirkt sein. Dabei wird die Tatsache berück sichtigt, dass eine Degradation typischerweise bleibend ist und sich nicht selbst heilt, son dern im Gegenteil häufig sogar selbst verstärkend ist. Es ist eine Ausgestaltung, dass der Schwellwert ein variabel an mindestens einen Umge bungsparameter anpassbarer Schwellwert ist. So wird der Vorteil erreicht, dass Umge bungseffekte, welche den Kreuzkorrelationskoeffizienten beeinflussen, aber nicht auf ei ner anomalen Degradation beruhen, mitberücksichtigt werden, wodurch wiederum die Wahrscheinlichkeit für Fehlfeststellungen bzw. Fehlalarme deutlich verringerbar ist. Dass der Schwellwert ein variabel anpassbarer Schwellwert ist, kann auch so aufgedrückt wer den, dass der Schwellwert ein von mindestens einem Umgebungsparameter abhängiger Schwellwert ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass der mindestens eine Umgebungsparameter mindestens einen Parameter aus der Gruppe
- Temperatur des Stromversorgungspfads und/oder
- Feuchtigkeit im Bereich des Stromversorgungspfads, umfasst.
Die Berücksichtigung der Temperatur des Stromversorgungspfads ist besonders vorteil haft, weil ihr ohmscher Widerstand und damit auch die darüber abfallende Spannung merklich von der Temperatur abhängt. So wiederum wird der Vorteil erreicht, dass die Wahrscheinlichkeit einer Fehlerkennung oder einer Nichterkennung einer anomalen De gradation merklich verringert wird. Die Temperatur kann z.B. über einen Temperatur sensor gemessen werden, aus einer Temperatur in dem Motorraum des Fahrzeugs und/oder aus einer Umgebungstemperatur des Fahrzeugs abgeschätzt werden.
Es ist auch möglich, die Temperatur des Stromversorgungspfads über eine Stromstärke eines dadurch fließenden Stroms oder durch eine Betrachtung einer Stromhistorie durch den Stromversorgungspfad abzuschätzen, z.B. auf der Basis von - beispielsweise in einer Tabelle oder Kennlinie abgelegten - Erfahrungswerten oder durch modellgestützte Ab schätzungen. Je höher die Stromstärke ist, desto höher ist üblicherweise auch die Tempe ratur des Stromversorgungspfads. Der Schwellwert kann folglich auch ein von der Strom stärke des durch den Stromversorgungspfad fließenden Stroms abhängiger Schwellwert sein. Die Feuchtigkeit kann durch Kriechströme ebenfalls den ohmschen Widerstand des Stromversorgungspfads beeinflussen. Je höher die Feuchtigkeit ist, desto stärker sinkt ty pischerweise der Widerstand und desto höher wird der Kreuzkorrelationskoeffizient. Die Feuchtigkeit kann z.B. eine Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Fahrzeugs sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Schwellwert ein von einer (zulässigen) Alterung des Stromversorgungspfads abhängiger Schwellwert ist. So wird der Vorteil erreicht, zwischen einer zulässigen Alterung der Stromleitung und einer "anomalen" Degradation, z.B. auf grund von Verschleißerscheinungen, Komponenten-, Montage- und/oder Materialdefekten usw. unterschieden werden kann. Dies ist vorteilhaft, weil der Effekt einer zulässigen Alte rung einem Hersteller des Fahrzeugs typischerweise bekannt ist und z.B. durch übliche Wartungen behoben werden kann und deshalb in der Regel nicht zu einem Ausfall des Stromversorgungspfads während eines Fährbetriebs führt. Die anomale Degradation ist hingegen bei der Auslegung des Energiebordnetzes nicht vorhersagbar und deshalb be sonders kritisch, da sie zu einem unvorhergesehenen Ausfall des Stromversorgungspfads führen kann. Dass der Schwellwert ein von einer zulässigen Alterung der Stromleitung ab hängiger Schwellwert ist, kann beispielsweise so umgesetzt sein, dass er sich mit steigen dem Alter oder Betriebsdauer des Fahrzeugs oder der Stromleitung ändert, z.B. verringert wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass ein anomaler Degradationszustand des Stromversor gungspfads festgestellt wird, wenn der Verlauf des Kreuzkorrelationskoeffizienten ein be stimmtes Verhalten zeigt, z.B. einen vergleichsweise schnellen Abfall.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Kriterium eine Abweichung eines Verlaufs der Kreuz korrelationskoeffizienten von einem Sollverlauf des Kreuzkorrelationskoeffizienten um fasst. Dadurch lassen sich vorteilhafterweise auch zeitliche Änderungen des Kreuzkorre lationskoeffizient auswerten, wodurch die Feststellung eines anomalen Degradationszu stands noch zuverlässiger wird. So kann der Sollverlauf des Kreuzkorrelationskoeffizien ten z.B. aus Historienwerten des Fahrzeugs bestimmt werden, werksseitig festgelegt, usw. werden. Der für die Kreuzkorrelation verwendete Sollverlauf kann aus einer Gruppe oder Schar verschiedener Sollverläufe ausgewählt werden, z.B. durch beste Übereinstim mung mit Sollverläufen zu: typischen Fahrszenarien (z.B. Stadtverkehr, Überlandverkehr, usw.), unterschiedlichen Standorten des Fahrzeugs (z.B. automatisch über GPS be stimmt), unterschiedlichen Temperaturwerten des Stromversorgungspfads und/oder un terschiedlichen Feuchtigkeitswerten im Bereich des Stromversorgungspfads, usw. Es ist folglich eine Ausgestaltung, dass der Sollverlauf einen für eine Fahrt des Fahrzeugs typi schen Verlauf von Kreuzkorrelationskoeffizienten umfasst.
Das Maß der Abweichung zwischen dem aktuellen Verlauf des Kreuzkorrelationskoeffi zienten cp und dem Sollverlauf kann beispielsweise durch die Methode der kleinsten Quadrate oder über eine weitere Kreuzkorrelation festgestellt werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Spannungsverläufe in einem mitlaufenden Zeitfenster, insbesondere konstanter Breite, bestimmt werden. Dies ermöglicht eine besonders zuver lässige Feststellung des anomalen Degradationszustands. Die Breite des Zeitfensters kann z.B. eine vorgegebene Zeitdauer oder eine Zahl von aufeinanderfolgenden Mess werten sein, insbesondere, wenn die Messwerte in konstanten Zeitabständen aufgenom men werden. Ein Zeitfenster einer konstanten Breite umfasst eine gleiche Zahl von Mess werten, wird aber zeitlich mitgeführt, wobei dann insbesondere ein zuletzt gemessener Messwert in den Spannungsverlauf aufgenommen wird und dafür der älteste Messwert des Zeitfensters fallengelassen wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Stromversorgungspfad mindestens ein elektrisches Verbindungssystem, umfasst. Dies ist besonders vorteilhaft für Steckverbindungen, weil speziell Steckverbindungen aufgrund der Anforderung nach einer lösbaren Verbindung besonders anfällig für anomale Degradationsphänomene wie Reibkorrosion usw. sind. Je doch ist das Verbindungssystem nicht darauf beschränkt und kann z.B. auch eine ver schraubte Verbindung sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das erste Ende und/oder das zweite Ende des Stromver sorgungspfads eine elektronische Sicherung aufweist, in welche in die Spannungsmess vorrichtung integriert ist. Dies ergibt den Vorteil, dass die Spannung an der elektronischen Sicherung (auch als "E-Fuse" bekannt) ohne zusätzlichen Messaufwand gemessen wer den kann, da eine Spannungsmessfunktion an elektronischen Sicherungen bereits bau teilbedingt vorgesehen ist. Ferner sind elektronische Sicherungen bekannt, die auch für eine Strommessung einge richtet sind. Eine Verwendung der elektronische Sicherung für eine Strommessung ergibt den Vorteil, dass so mit geringem Aufwand auch die Stromstärke des durch den Strom versorgungspfad fließenden elektrischen Stroms bekannt ist, der z.B. wiederum zur An passung des Schwellwerts oder zur Auswahl einer Sollkurve verwendbar ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass eine elektronische Sicherung in einen Stromverteiler inte griert ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Stromversorgungspfad an ihrem anderen Ende an ei nen Verbraucher des Energiebordnetzes angeschlossen ist, z.B. an ein elektrisch betrie benes Lenksystem, eine elektrische Bremse usw. Der Spannungsmesspunkt befindet sich dann vorteilhafterweise hinter dem zugehörigen Verbindungssystem, so dass auch eine Degradation dieses Verbindungssystems (das dem Stromversorgungspfad zugeordnet ist) berücksichtigt werden kann.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Stromversorgungspfad das Energiebordnetz des Fahr zeugs mit einer externen Stromversorgungseinrichtung (z.B. einer Ladestation, einer Steckdose eines Hausanschlusses, usw., insbesondere für Elektrofahrzeuge) verbindet. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug mit einem solchen Energiebordnetz.
Das Fahrzeug kann analog zu dem Energiebordnetz ausgebildet sein, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug ein Landfahrzeug, Wasserfahrzeug, Luft fahrzeug oder Raumfahrzeug ist. Das Landfahrzeug kann ein Pkw, ein Lkw, ein Motorrad, ein Bus, usw. sein. Das Energiebordnetz ist nicht auf eine bestimmte Antriebsart des Fahrzeugs beschränkt und kann z.B. an Fahrzeugen mit Motorantrieb, Hybridantrieb oder Elektroantrieb (z.B. auf Basis eines Batterie- oder Wasserstoffantriebs) eingesetzt wer den.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Feststellen eines Degradati onszustands eines Stromversorgungspfads eines Energiebordnetzes für ein Fahrzeug, bei dem io
- ein erster Spannungsverlauf an einem ersten Ende des Stromversorgungspfads aufge zeichnet wird,
- zeitgleich ein zweiter Spannungsverlauf an einem zweiten Ende des Stromversor gungspfads aufgezeichnet wird,
- der erste Spannungsverlauf und der zweite Spannungsverlauf einer Kreuzkorrelation unterzogen werden und
- dann, wenn das Ergebnis der Kreuzkorrelation ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, ein anomale Degradationszustand des Stromversorgungspfads festgestellt wird.
Das Verfahren kann analog zu dem Energiebordnetz und/oderzu dem Fahrzeug ausge bildet werden und weist die gleichen Vorteile auf.
Das Verfahren kann "online" im laufenden Betrieb des Fahrzeugs durchgeführt werden. Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich "offline" außerhalb eines Fährbetriebs durchgeführt werden, z.B. in einer Werkstatt, einer Garage. Auch ist es möglich, die Messwerte oder Degradationsgrade zu speichern und als Backend-Daten auszulesen und auszuwerten.
Auch ist es vorteilhaft, das Verfahren während einer Produktion des Fahrzeugs einzuset zen, z.B. um fehlerhafte Verbindung, Steckverbindungen und/oder Stromleitungen zu er kennen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbei spiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
Fig.1 zeigt eine vereinfachte Skizze eines Bordnetzes eines Fahrzeugs;
Fig.2 zeigt einen Ausschnitt aus der Skizze aus Fig.1 ;
Fig.3 zeigt Kurvenverläufe von Spannungsmesswerten in einem undegradierten Zu stand; und
Fig.4 zeigt Kurvenverläufe von Spannungsmesswerten in einem degradierten Zu stand. Fig.1 zeigt eine vereinfachte Skizze eines Bordnetzes 1 eines Fahrzeugs F. Das Bordnetz 1 weist rein beispielhaft einen Generator 2 (z.B. eine Lichtmaschine) und eine Batterie 3 auf, deren Minuspole über verschraubte Stromleitungen Ls an eine als Bezugspotential dienende Karosserie 4 des Fahrzeugs F angeschlossen sind.
Ein Pluspol der Batterie 4 ist über eine weitere verschraubte Stromleitung Ls an einen ers ten Stromverteiler 5 angeschlossen, der über noch eine weitere verschraubte Stromlei tung Ls an einen zweiten Stromverteiler 6 angeschlossen ist. An den ersten Stromverteiler 5 können noch weitere Komponenten des Bordnetzes 1 angeschlossen sein (o. Abb.).
Der zweite Stromverteiler 6 ist außerdem über noch eine verschraubte Stromleitung Ls an einen Pluspol des Generators 2 angeschlossen und über ein Kabel 8 gesteckt an einen Verbraucher 7 angeschlossen. Der Verbraucher 7 ist über eine Stromleitung Lst an die Karosserie 4 angeschlossen.
Vorliegend existiert unter anderem ein Stromversorgungspfad SVP zwischen dem zweiten Stromverteiler 6 und dem Verbraucher 7, der das Kabel 8, eine erste elektrische Steckver bindung S1 des Kabels 8 mit dem zweiten Stromverteiler 6 und eine zweite elektrische Steckverbindung S2 des Kabels 8 mit dem zweiten Stromverteiler 6 umfasst.
Die Absicherung des Stromversorgungspfads SVP und damit des Verbrauchers 7 erfolgt über eine in den zweiten Stromverteiler 6 integrierte elektronische Sicherung 12, an der zumindest die daran anliegende Spannung U(12) sowie vorteilhafterweise auch der durch sie und damit auch durch den Stromversorgungspfad SVP fließende Strom messbar sind. In die elektronische Sicherung 12 sind somit eine Spannungsmessvorrichtung und vorteil hafterweise auch eine Strommessvorrichtung funktional integriert.
Am anderen Ende des Stromversorgungspfads SVP befindet sich in oder an dem Ver braucher 7 eine Spannungsmessvorrichtung 13, an der eine Spannung U(13) messbar ist und die in einer Weiterbildung ebenfalls als elektronische Sicherung ausgebildet sein kann. Auch andere Leitungen oder Zweige des zweiten Stromverteilers 6 können mit je weiligen elektronischen Sicherungen abgesichert sein (o. Abb.). Die Spannungsmessvorrichtungen 12, 13, usw. sind mit Datenleitungen 9 verbunden, über die davon gemessene elektrische Spannungen und/oder Ströme bzw. deren Mess werte an eine Auswerteeinrichtung, hier beispielhaft in Form eines Bordcomputers 10, übertragbar sind.
Fig.2 zeigt einen Ausschnitt aus dem zweiten Stromverteiler 6 des Bordnetzes 1. Die elektronische Sicherung 12 ist über einen Leitungspfad 14 mit einem Steckverbindungs element 15 der ersten Steckverbindung S1 und ein damit gestecktes Steckverbindungs- gegenelement 16 der ersten Steckverbindung S1 mit dem Kabel 8 verbunden. Das Steck verbindungselement 15 kann z.B. in ein Gehäuse des zweiten Stromverteilers integriert sein.
Der zweite Stromverteiler 6 weist ferner einen Ausgang zu dem ersten Stromverteiler 5 und mindestens einen weiteren Stromversorgungsausgang, wie hier zu einem Verbrau cher 11 angedeutet, auf.
Wieder zurückkehrend zu Fig.1 lässt sich die Spannung bzw. Spannungsdifferenz DII an dem Stromversorgungspfad SVP, einschließlich des Leitungspfads 14, der Steckverbin dung S1 , des Kabels 8, der Steckverbindung S2 und ggf. eines Leitungspfads von der Steckverbindung S2 zu der Spannungsmessvorrichtung 13 (o. Abb.) durch Differenzbil dung der Spannung U(12) und der Spannung U(13) gemäß AU = U(12) - U(13) berech nen. Dabei werden die Spannungen U(12) und U(13) vorteilhafterweise gleichzeitig bzw. zeitsynchron gemessen.
Analog zu dem Stromversorgungspfad SVP können Spannungen bzw. Spannungsdiffe renzen grundsätzlich auch an beliebigen anderen Stromversorgungspfaden des Energie bordnetzes 1 gemessen werden. Beispielsweise können auch der Generator 2, die Batte rie 3, der erste Stromverteiler 5 usw. mit jeweiligen Spannungsmessvorrichtungen (o. Abb.) versehen sein, die ebenfalls mit Datenleitungen 9 verbunden sind, über die an diesen Komponenten gemessene elektrische Spannungen und ggf. Ströme an den Bord computer 10 übertragbar sind. Der Bordcomputer 10 ist dazu eingerichtet, z.B. programmiert, die Spannungen U(12) und U(13) zumindest für die Dauer At eines vorgegebenen, ggf. variabel anpassbaren Zeit fensters als Spannungsverläufe bzw. Kurven K[U(12)] und K[U(13)] zu speichern und ei ner Kreuzkorrelation zu unterziehen.
Fig.3 zeigt als Auftragung der Spannung U über die Zeit beispielhafte Spannungsverläufe K[U(12)] und K[U(13)] in einem undegradierten Zustand. Fig.4 zeigt in einer zu Fig.3 ana logen Auftragung die Spannungsverläufe K[U(12)] und K[U(13)] in einem degradierten Zu stand unter ansonsten gleichen Randbedingungen oder Belastungsszenarien, beispiel weise bei gleicher Stromstärke, Temperatur, Feuchtigkeit, Alterung, usw.
Das Ergebnis der Kreuzkorrelation ist ein Kreuzkorrelationskoeffizient cp, der umso gerin ger ist, je stärker K[U(12)] und K[U(13)] voneinander abweichen. Der Kreuzkorrelationsko effizient cp kann vorliegend für Zeitfenster mit M Messpunkten z.B. gemäß
Figure imgf000015_0001
berechnet werden. Da die zugehörigen Spannungsmesseinrichtungen 12 und 13 die End punkte des gemeinsamen Stromversorgungspfads SVP darstellen, ist deren Form, z.B. umfassend Spannungsspitzen usw., hochgradig ähnlich. So treten Spannungsspitzen bzw. Spannungseinbrüche zur gleichen Zeit auf. Aufgrund des Ohm'schen Widerstands des Stromversorgungspfads SVP liegt der Spannungsverlauf K[U(13)] tiefer als der Span nungsverlauf K[U(12)]. Daraus wiederum folgt, dass der Kreuzkorrelationskoeffizient cp ein Maß für den Ohm'schen Widerstand des Stromversorgungspfads SVP ist. Je höher der Widerstand ist, desto geringer ist der Wert des Kreuzkorrelationskoeffizienten cp.
Eine Degradation des Stromversorgungspfads SVP schlägt sich in einem erhöhten Ohm'schen Widerstand des Stromversorgungspfads SVP nieder. Entsprechend liegt, bei gleicher Form und Lage des Spannungsverlaufs K[U(12)], der Spannungsverlauf K[U(13)] in Fig.4 tiefer als der Spannungsverlauf K[U(13)] in Fig.3. In anderen Worten wächst der Abstand der Spannungsverläufe K[U(12)] und K[U(13)] mit wachsender Degradation. Die Degradation des Stromversorgungspfads SVP führt dann zu einer Verringerung des Kreuzkorrelationskoeffizienten cp.
Nun wieder bezogen auf Fig.1 ist der Bordcomputer 10 ferner dazu eingerichtet, z.B. pro grammiert, den Kreuzkorrelationskoeffizienten cp auszuwerten und dann, wenn der Kreuz korrelationskoeffizient f ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, einen anomalen Degradati onszustand des Stromversorgungspfads SVP festzustellen.
In einer besonders einfach umsetzbaren Weiterbildung kann der Bordcomputer 10 den Wert des Kreuzkorrelationskoeffizienten f mit einem vorgegebenen Schwellwert verglei chen. Entspricht der Kreuzkorrelationskoeffizient f dem Schwellwert oder liegt er unter dem Schwellwert, wird ein anomaler Degradationszustand des Stromversorgungspfads SVP festgestellt.
Dies kann so erweitert werden, dass ein anomaler Degradationszustand des Stromversor gungspfads erst dann festgestellt wird, wenn der Kreuzkorrelationskoeffizient f den Schwellwert mehrmals innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erreicht oder unterschrei tet.
Der Schwellwert ist vorteilhafterweise ein von mindestens einem Umgebungsparameter wie der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit und/oder ein von einem Betriebsalter des Stromversorgungspfads SVP abhängiger Schwellwert, was den Vorteil ergibt, dass Werte dieser Parameter, die einen merklichen Einfluss auf den Ohm'schen Widerstand des Stromversorgungspfads SVP besitzen können, berücksichtigt werden, um von diesen Pa rametern bewirkte Änderungen des Kreuzkorrelationskoeffizienten f von durch eine ano male Degradation bewirkten Änderungen unterscheiden zu können.
In einer alternativen oder zusätzlichen Weiterbildung wird ein zeitlicher Verlauf des Kreuz korrelationskoeffizienten f ausgewertet. In einer Variante kann ein anomaler Degradati onszustand des Stromversorgungspfads festgestellt werden, wenn der Verlauf ein be stimmtes Verhalten zeigt, z.B. einen vergleichsweise schnellen Abfall. In noch einer Vari ante kann ein anomaler Degradationszustand des Stromversorgungspfads festgestellt werden, wenn der Verlauf des Kreuzkorrelationskoeffizienten f über ein vorgegebenes Maß von einem Sollverlauf abweicht, sich insbesondere zu kleineren Werten hin von dem Sollverlauf entfernt. Diese Abweichung kann beispielsweise durch die Methode der kleins ten Quadrate oder über eine weitere Kreuzkorrelation festgestellt werden.
Der verwendete Sollverlauf ist vorteilhafterweise ein durch den Bordcomputer 10 aus ei ner Gruppe oder Schar von Sollverläufen ausgesuchter Sollverlauf. Die Sollverläufe die ser Schar können sich, analog zu dem Schwellwert, z.B. beruhend auf der aktuellen Tem peratur und/oder der Feuchtigkeit und/oder beruhend auf einem Betriebsalter des Strom versorgungspfads SVP voneinander unterscheiden. Auch können sich die Sollverläufe in Bezug auf ein Fahrszenario unterscheiden, z.B. einer Stadtfahrt oder einer Überlandfahrt. Allgemein kann ein Sollverlauf einen typischen Verlauf des Kreuzkorrelationskoeffizienten f während einer Fahrt abbilden. Der Sollverlauf kann beispielsweise durch Berechnung en, Experimente, Simulationen und/oder Historienwerte festgelegt worden sein. Auch kann ein Sollverlauf beruhend auf einem Standort des Fahrzeugs ausgewählt werden, wo bei der Standort z.B. dazu verwendet werden kann, eine Klimazone festzustellen, in wel cher sich das Fahrzeug befindet. Dies ist besonders vorteilhaft, falls nach Nutzung in ei ner ersten Klimazone das Fahrzeug an einen Nutzer in einer zweiten Klimazone verkauft wird, die merklich unterschiedliche Tagestemperaturen und/oder Feuchtigkeiten aufweist.
Wird ein anomaler Degradationszustand des Stromversorgungspfads SVP festgestellt, kann z.B. eine Nachricht bzw. ein Hinweis an den Nutzer des Fahrzeugs und/oder an min destens eine externe Instanz wie z.B. an eine Werkstätte, den Hersteller des Fahrzeugs usw. ausgegeben werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbei spiel beschränkt.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden wer den, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Tole ranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist. Bezugszeichenliste
1 Bordnetz
2 Generator
3 Batterie
4 Karosserie
5 Erster Stromverteiler
6 Zweiter Stromverteiler
7 Verbraucher
8 Kabel
9 Datenleitung
10 Bordcomputer
11 Verbraucher
12 Elektronische Sicherung
13 Spannungsmessvorrichtung
14 Leitungspfad
15 Steckverbindungselement
16 Steckverbindungsgegenelement
F Fahrzeug
K[U(12)] Zeitlicher Verlauf der Spannung U(12)
K[U(12)] Zeitlicher Verlauf der Spannung U(13)
Ls Verschraubte Stromleitung
Lst Stromleitung
SVP Stromversorgungspfad
51 Erste Steckverbindung
52 Zweite Steckverbindung
U(12) Spannung an der elektronischen Sicherung
U(13) Spannung an der Spannungsmessvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Energiebordnetz (1) für ein Fahrzeug (F), aufweisend einen elektrischen Stromver sorgungspfad (SVP), eine erste Spannungsmessvorrichtung (12) an einem ersten Ende des Stromversorgungspfads (SVP), eine zweite Spannungsmessvorrichtung (13) an einem zweiten Ende des Stromversorgungspfads (Lt) und eine mit den Spannungsmessvorrichtungen (12, 13) verbundene Auswerteeinrichtung (10), die dazu eingerichtet ist, einen mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung (12) ge messenen ersten Spannungsverlauf (K[U(12)]) und einen mittels der der zweiten Spannungsmessvorrichtung (13) gemessenen zweiten Spannungsverlauf (K[U(13)]) einer Kreuzkorrelation zu unterziehen und dann, wenn das Ergebnis der Kreuzkorre lation ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, einen anomalen Degradationszustand des Stromversorgungspfads (SVP) festzustellen.
2. Energiebordnetz (1) nach Anspruch 1, wobei das Kriterium ein Erreichen oder Un terschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts durch einen Kreuzkorrelationskoeffi zienten ist.
3. Energiebordnetz (1) nach Anspruch 2, wobei der Schwellwert ein an mindestens ei nen Umgebungsparameter und/oder ein an eine Alterung des Stromversorgungs pfads (SVP) variabel anpassbarer Schwellwert ist.
4. Energiebordnetz (1) nach Anspruch 1, wobei das Kriterium eine Abweichung eines Verlaufs der Kreuzkorrelationskoeffizienten von einem Sollverlauf umfasst.
5. Energiebordnetz (1) nach Anspruch 4, wobei der Sollverlauf einen für eine Fahrt des Fahrzeugs (F) typischen Verlauf von Kreuzkorrelationskoeffizienten umfasst.
6. Energiebordnetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Span nungsverläufe (K[U(12)]), K[U(13)]) in einem mitlaufenden Zeitfensters bestimmt werden.
7. Energiebordnetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strom versorgungspfad (SVP) mindestens ein elektrisches Verbindungssystem (S1, S2), insbesondere Steckverbindung, umfasst
8. Energiebordnetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Ende und/oder das zweite Ende des Stromversorgungspfads (SVP) eine elektroni sche Sicherung (12) aufweist, in welche die Spannungsmessvorrichtung integriert ist.
9. Fahrzeug mit einem Energiebordnetz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che.
10. Verfahren zum Feststellen eines Degradationszustands eines Stromversorgungs pfads (SVP) eines Energiebordnetzes (1) für ein Fahrzeug (F), bei dem
- ein erster Spannungsverlauf (K[(U12)]) an einem ersten Ende des Stromversor gungspfads (SVP) aufgezeichnet wird,
- zeitgleich ein zweiter Spannungsverlauf (K[(U12)]) an einem zweiten Ende des Stromversorgungspfads (SVP) aufgezeichnet wird,
- der erste Spannungsverlauf (K[(U12)]) und der zweite Spannungsverlauf (K[(U12)]) einer Kreuzkorrelation unterzogen werden und
- dann, wenn das Ergebnis der Kreuzkorrelation ein vorgegebenes Kriterium er füllt, ein anomale Degradationszustand des Stromversorgungspfads (SVP) fest gestellt wird.
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