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WO2020249355A1 - Verfahren zum bestimmen eines elektrischen widerstandes einer elektrischen versorgungsleitung - Google Patents

Verfahren zum bestimmen eines elektrischen widerstandes einer elektrischen versorgungsleitung Download PDF

Info

Publication number
WO2020249355A1
WO2020249355A1 PCT/EP2020/063421 EP2020063421W WO2020249355A1 WO 2020249355 A1 WO2020249355 A1 WO 2020249355A1 EP 2020063421 W EP2020063421 W EP 2020063421W WO 2020249355 A1 WO2020249355 A1 WO 2020249355A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
supply line
current
electrical
voltage
impressed
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/063421
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Otmar Bussmann
Helmut Suelzle
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN202080041937.7A priority Critical patent/CN113906302A/zh
Priority to US17/611,094 priority patent/US20220229098A1/en
Publication of WO2020249355A1 publication Critical patent/WO2020249355A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/54—Testing for continuity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—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
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line

Definitions

  • the invention relates to a method for determining at least one electrical resistance of an electrical supply line of an electrical system, the system being connected to at least a first and a second electrically conductive supply line.
  • the method is used to monitor lines in a system in which at least one electrical consumer is connected to a control center via the lines, with a monitoring device being used to send a test signal to the lines in order to determine the electrical resistance of the lines at least one consumer can be compensated.
  • Electrical consumers are supplied by an energy or current source via electrically conductive connections such as supply lines, contacts, connectors or ground connections.
  • the electric current flows through resistors, which result from the electrically conductive connection points.
  • resistors which result from the electrically conductive connection points.
  • a lower voltage is then applied to the consumer than the energy source or
  • a value of a resistor i.e. the amount of the
  • the corresponding change in voltage is determined, for example, using one of the following mechanisms.
  • a voltage can be measured before and after a change in current and the one calculated from it
  • Voltage change can be used to determine the resistance. During this measurement, influences from other consumers, such as the consumers in the same electrical system, lead
  • the invention is based on the knowledge that for systems that are connected to a power source by means of a first and a second electrically conductive supply line, a precise determination of the electrical
  • Resistance of one of these supply lines is possible in that a current for the resistance determination is only impressed in one of the two supply lines.
  • the system can then supply supply lines via the second
  • Supply line continue to be operated. This can be done, for example, in a vehicle can be provided for an electrically operated braking system that is obviously safety-relevant for driving a vehicle.
  • Supply lines are electrically conductively connected on the power source side and the system is set up to electrically connect an electrical load of the system to either the first or the second supply line.
  • an electrical connection is established between the first supply line and the load.
  • an electrical interruption is established between the second supply line and electrical loads of the system.
  • a current is impressed in the first supply line.
  • a first voltage is determined at the input of the first supply line of the system, the current being impressed in the first supply line.
  • Supply line of the system is determined, with the same in the first
  • Supply line of the current is impressed.
  • the first resistance value of the first supply line is determined by means of the first and second voltages and the impressed current.
  • the electrical resistance to be determined of the electrical supply line of an electrical system results on the one hand from the electrically conductive connections themselves and on the other hand from the resistance values of electrically conductive connection points such as lines, contacts, connectors and / or ground connections.
  • electrical resistance of a electrical supply line of an electrical system is to be understood as the sum of such electrically effective resistances for supplying the electrical system with electrical energy by means of a supply line.
  • Such a doubly designed supply line for an electrical system with a first and a second electrically conductive supply line can have two connections to the system on the connection side of the system. At least when these two supply lines are fed from a current source, that is to say from an energy supply, they are electrically connected to one another on the current source side, that is to say on the current source side.
  • a supply line should be understood to mean that this line connects to a pole of the power source.
  • the connection to the second pole of the power source is made through a connection via a ground contact.
  • a ground contact can be an actual connection to an electrically conductive extended component, but a further electrical line, in the sense of a cable, can also be set up from the load to the second pole of the power source.
  • Supply lines to be supplied with electrical energy can an electrical load of the system can be designed to be connected to only one of the two supply lines in a connected state.
  • the other of the two supply lines can be provided to supply another unit or another load of the system with electrical energy.
  • the system can be set up, for example by means of three switches, to connect the load of the system to the first or the second supply line.
  • the three switches can be set up in such a way that another unit or another load is connected in an electrically separable manner to the corresponding other supply line. For example, by means of these three switches, an electrical
  • Connection between the first supply line and the load can be established and an electrical interruption between the second
  • Supply line and other electrical loads of the system such as another unit or another load, and thus achieve that the second supply line is unloaded.
  • a second unloaded supply line has as little current applied to it in comparison with the electrical current of the load of the system, which flows in the first supply line or is impressed on the first supply line, as required by the accuracy requirement for determining the resistance.
  • this can mean that through the second supply line one in relation to the current in the first
  • the current in the first supply line can be impressed by connecting the load of the system to the current source via the first supply line, in which the load establishes an electrical connection to ground and, for example, produces a mechanical effect.
  • An electric motor for example, can serve as the load, which, when connected to the power source via the first supply line, produces a torque.
  • other loads or other forms of electrical loads can also impress the current in the first supply line.
  • the first voltage at the input of the first supply line of the system can be determined by means of a voltage measuring device which the system has. For determining the second voltage at the input of the second supply line that is unloaded in the above
  • a further voltage measuring device can be provided in the system or a voltage measuring device can, corresponding to a multiplex circuit, be set up to determine both the first and the second voltage.
  • the first resistance value i.e. the resistance value of the first
  • Supply line can be assigned, then results from the difference between the first voltage and the second voltage, by means of a calculation according to Ohm's law, with a value of the impressed current.
  • the value of the impressed current can be determined by a functional
  • Relationship with the voltage applied to the load can be determined, or the system or the load itself can have a sensor for determining the current value.
  • the electrical system can in particular be an electrical brake system, which is provided in particular for a vehicle.
  • a fourth voltage is determined at the input of the first supply line of the system, the current also being impressed in the second supply line.
  • a third resistance value of the second supply line is determined by means of the third and fourth voltage and the impressed current.
  • an open circuit voltage be determined at the input of the second supply line of the system without the current being impressed on the first supply line.
  • the electrical resistance of the first and second supply lines relevant for a sufficient supply of the system with electrical energy, but also the connection of the load to the second pole of the electrical energy source, including the The internal resistance of the energy source or power source must have a sufficiently low resistance so that the voltage drop also remains low in this part of the supply line for electrical energy.
  • This open circuit voltage can be determined with the same voltage measuring device that was already described above in order to determine the voltage on the second supply line. For measuring the
  • the first supply line must also be de-energized in the sense described above, which can be done either by the corresponding switch position of the three switches already described above or by the fact that the load itself is not set up to absorb electrical energy. This can be achieved, for example, by
  • Inverter that has a load in the form of a motor, with electrical
  • the second part of the supply of electrical energy to a load of the system can be checked with regard to the resistance, and thus check a safety-relevant system with regard to functionality.
  • the open circuit voltage is determined if no further current change is impressed in the connection of the power source-side contact point of the two supply lines and the ground connection during the determination of the open circuit voltage.
  • Such an operating state can also exist outside a power cycle, both directly before and after a power cycle, if, for example, test routines are still being run or even after a vehicle has been completely parked.
  • a power cycle is defined when a vehicle is started and ends when a vehicle is parked.
  • the current is impressed by means of the load and that the load represents a component of a braking system.
  • a component could be a motor which is provided to build up hydraulic pressure in the brake system, with which an existing system can be used to determine the resistance of a supply line.
  • the current is impressed by means of the load and that the load is carried out in one
  • Test mode is controlled with pulsed currents without causing any external effect, except for impressing the current.
  • the electronic control can take place, for example, in a test mode in such a way that the electronically commutated electric motor receives an electric current without showing any rotation or torque to the outside.
  • the existing motor can be used to set a defined electrical load for the energy or power source without causing an external disruptive effect.
  • the level of the load can also be adjusted by suitably controlling the motor.
  • the current is impressed by means of the load, and the load is operated in the normal mode of the system.
  • the normal mode is the completely normal operation of the system, which can mean, for example, actuation of a brake system in the normal driving cycle.
  • the resistance can thus be determined in the normal driving cycle, for example to check the performance of the braking system. If namely not the intended operating voltage Brake system is available, it may not realize a maximum effect or not quickly enough. An operating situation or an operating mode for this can also be provided by a higher-level system
  • Review can be selected, which is particularly suitable, for example, under security or analysis aspects.
  • a load operated in a special mode interacts with a second device, such as a further unit, in such a way that the load operated in the special mode has no, in particular no mechanical effect on the outside, except for a current in the first
  • the advantage of such a configuration is that the resistance can be checked outside of an operating mode if another load that is correspondingly high on the supply line is not available outside of a power cycle.
  • a motor could oppose a pressure
  • At least one calibrated value, the voltages or the impressed current be used to determine the first or the second resistance value.
  • Relationship is determined before determining one of the voltages or the impressed current.
  • the calibration of the measured values takes place by means of a linear function and its offset value or its slope is determined and stored, for example, during production. Using this linear function, a measured value can then be converted into a calibrated value.
  • Such a calibration can refer to an offset or a linear factor for correcting the sensor values; in the case of non-linear errors, a correction curve can also be stored for this calibration.
  • the calibration of the voltage or the impressed current be carried out in one
  • Production step of the system is carried out, during which other tests of the system are also performed.
  • Such a calibration can be integrated into a manufacturing process of such a system, such as a brake system, with little effort, if in the context of other tests, e.g. B. in a final test of an electronic component, measurement can be carried out.
  • At least one of the voltages or the impressed current is corrected in such a way that systematic deviations are reduced before at least one of the resistance calculations is carried out.
  • Resistance values are corrected in a corresponding way as described above for the currents or voltage. I.e. Systematic deviations in the determined resistance values can be compensated for using a factor or an offset of a linear correction, or non-linear relationships can be compensated for using a stored assignment table of measured and corrected values.
  • At least one of the voltages or the impressed current or the determined resistance be assigned a respective quality value which characterizes the quality of the respective determination of the measured variable.
  • Measured value a duration of the measurement or a temperature of individual
  • Components is determined during the measurement.
  • a check is carried out to determine whether a special condition of a vehicle having such a system is present, before a current outside of a regular operating mode is impressed in the first supply line.
  • the described method for determining an electrical resistance of an electrical supply line is interrupted when a special state occurs during the method. If the system is, for example, a braking system, it is necessary for safety reasons to make the braking readiness available at any time, in that the method for determining the electrical resistance of a supply line can be interrupted at any time.
  • Resistance value a limit current and / or at least one of the voltages and / or the impressed current, and preferably at least one of the corresponding quality values, is used.
  • the electrical resistance values of the supply line are checked at suitable time intervals, it can be ensured, without the maximum load being applied, that when the maximum load is requested, the voltage available to the system is sufficient for both the brake system itself and other units to operate and operate keep powerful. If such a prognosis shows that the safety-relevant system is not fully operational, in particular mostly partially automated vehicles that are equipped with such a system can be restricted in their functionality. For example, the maximum speed can be reduced or certain maneuvers can be restricted. For partially automated Vehicles this can mean that control is passed back to the driver.
  • the quality of the determination of voltages and currents or the resistances themselves for the prognosis of a voltage drop is taken into account in such a way that if the quality is poor, the determined values have to be measured repeatedly before the corresponding prognosis result is output.
  • the electrical resistance between the power source-side contact point of the two supply lines and the ground connection is used for the prediction.
  • a control signal for controlling an at least partially automated vehicle and / or a warning signal for warning a vehicle occupant is transmitted.
  • the prognosis shows that the safety-relevant system, such as the braking system, is not fully efficient, an appropriate action must be taken to either warn the driver or, in the case of an at least partially automated vehicle, to control this accordingly.
  • the safety-relevant system such as the braking system
  • a device is specified which is set up to carry out a method as described above.
  • a computer program product is specified which comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to execute one of the methods described above.
  • a machine-readable storage medium is specified on which the computer program product described above is stored.
  • FIGS. 1 and 4 Exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 and 4 and are explained in more detail below. It shows:
  • Figure 1 shows an electrical system with a first and a second
  • FIGS. 2a to 2d systematic deviations in a resistance determination
  • FIGS. 3a to 3d systematic deviations in a resistance determination
  • FIG. 1 schematically shows an electrical system 140 which is connected to a first electrically conductive supply line 131 at a first connection 140a of the system and a second electrically conductive supply line 132 to a second connection 140b of the system, the two supply lines 131, 132 at a star point or connection 123 are connected to one another on the power source side.
  • the star point 123 is connected to the power source 110 by a first connection 110a.
  • a second connection 110b of the power source is connected to the ground connection of the via two ground connections 133, 134 connected in parallel
  • Ground connections 133, 134 connected to one another on the power source side via a ground star point 124.
  • the ground connection designed redundantly, but this ground connection between the power source 140 and the ground 148 of the system 140 can also be designed as a line or, for example, as an electrically conductive chassis.
  • the electrical system 140 has a first switch 143 which is arranged between the first connection 140a and a first load 141 such that a conductive connection can optionally be established between the first load 141 and the first connection 140a of the system 140.
  • the electrical system 140 has a second switch 145 which is arranged between the second connection 140b and the further assembly 142 of the system 140 such that a conductive connection can optionally be established between the further assembly 142 and the second connection 140b of the system 140.
  • the first switch 143 and the second switch 145 can optionally be electrically connected to one another by means of a third switch 144, which is contacted by the first switch 143 and the second switch 145 on the side opposite the connections 140a, 140b.
  • the load 141 of the system 140 is connected to the second contact 110b of the power source 110 by means of a ground connection 146.
  • the further unit 142 of the system 140 is connected to the second contact 110b of the power source 110 by means of a ground connection 147.
  • the power source 110 can with an ideal
  • connection between the first supply line 131 and the load 141 established S1 by the first switch 143 is closed.
  • An electrical interruption between the second supply line 132 and electrical loads 141, 142 of the system 140 is set up S2 by opening the second switch 145 of the system 140.
  • Current source 110 becomes a current in the first supply line 131 impressed S3, since the load 141 is also connected to the second pole 110b of the current source 110 via its ground connection 146.
  • the load 141 for impressing a current must be controlled by a control circuit not shown in the system 140 of FIG.
  • Resistance of the second supply line is used in that the current of the load 141 is impressed on the second supply line 132 by the second switch 145 and the third switch 144 being closed and the first switch 143 being opened.
  • the determination of the voltages and currents as well as the resistance of the second supply line 132 takes place analogously as described above.
  • the first voltage is at the input 140a of the first supply line 131 of the system 140 with a voltage sensor or a
  • the voltage measuring device determines S4. By connecting the load 141 to the current source 110 by means of the closed switch 143, a current is impressed in the first supply line 131.
  • the second voltage is determined S5 at the input 140b of the second supply line 132 of the system 140 with a voltage sensor or voltage measuring device, which is not shown in FIG.
  • the 131 of the first supply line is determined by means of the first and the second voltage and the impressed current S6, in which the difference between the two voltages is divided by the impressed current in accordance with Ohm's law.
  • the impressed current results from Ohm's law if the applied voltage is known.
  • the load 141 can, however, also have a current sensor or current measuring device, which determines the current that is impressed on the first supply line 131.
  • the open circuit voltage can be applied to the input 140b of the second supply line
  • Contact point 123 ie the star point of the two supply lines 131, 132 and the ground contact 148 of system 140, acts by means of the unloaded voltage, the no-load voltage and the impressed current are determined S8.
  • FIGS. 2a to 2d show how, depending on the level of the system voltage, the electrical resistance 131, 132 is systematically determined to have different levels by means of a load 141 of the system 140, such as an electronically commutated electric motor.
  • Resistance 131, 132 which is shown in the diagram of Figure 2a is 35mOhm. As can be seen from the diagram in FIG. 2a, the measured value deviates systematically towards a higher system voltage in the direction of a value determined too high for the resistance.
  • FIGS. 2b to 2d show in corresponding diagrams how with additionally inserted target resistance values of
  • FIGS. 3a to 3d show measurements, corresponding to the measurements of FIGS. 2a to 2d, which were measured with lower impressed currents and the same measurement duration as the measurement in FIGS. 2a to 2d, in which the described effect of the systematic deviation of the measured values from the nominal value is even stronger is pronounced.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines elektrischen Widerstandes einer elektrischen Versorgungsleitung (131, 132) eines elektrischen Systems (140) angegeben, wobei das System (140) mit zumindest einer ersten (131) und einer zweiten elektrisch leitfähigen Versorgungsleitung (132) verbunden ist, die Versorgungsleitungen (131, 132) stromquellenseitig elektrisch leitfähig verbunden sind, und das System (140) eingerichtet ist, eine elektrische Last (141) des Systems (140) wahlweise mit der ersten (131) oder der zweiten Versorgungsleitung (132) elektrisch zu verbinden, mit den Schritten: - Einrichten einer elektrischen Verbindung (S1) zwischen der ersten Versorgungsleitung (131) und der Last (141); - Einrichten einer elektrischen Unterbrechung (S2) zwischen der zweiten Versorgungsleitung (132) und elektrischen Lasten (141, 142) des Systems (140); - Einprägen eines Stromes (S3) in der ersten Versorgungsleitung (131); - Bestimmen einer ersten Spannung (S4) am Eingang (140a) der ersten Versorgungsleitung (131) des Systems (140), mit eingeprägtem Strom in der ersten Versorgungsleitung (131); - Bestimmen einer zweiten Spannung (S5) am Eingang (140b) der zweiten Versorgungsleitung (132) des Systems (140), mit eingeprägtem Strom in der ersten Versorgungsleitung (131); - Bestimmen eines ersten Widerstandswertes (S6) der ersten Versorgungsleitung (131) mittels der ersten und der zweiten Spannung und dem eingeprägten Strom.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Bestimmen eines elektrischen Widerstandes einer elektrischen
Versorgungsleitung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines elektrischen Widerstandes einer elektrischen Versorgungsleitung eines elektrischen Systems, wobei das System mit zumindest einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Versorgungsleitung verbunden ist.
Stand der Technik
Verfahren zum Überwachen von Leitungen und eine Einrichtung zum
Überwachen von Leitungen zur Durchführung des Verfahrens werden in der Offenlegungsschrift DE102010003353 vorgestellt. Das Verfahren dient dem Überwachen von Leitungen in einem System, in dem mindestens ein elektrischer Verbraucher über die Leitungen an eine Zentrale angeschlossen ist, wobei mit einer Überwachungseinrichtung ein Prüfsignal auf die Leitungen gegeben wird, um den elektrischen Widerstand der Leitungen zu bestimmen, wobei Einflüsse des mindestens einen Verbrauchers kompensiert werden.
Offenbarung der Erfindung
Elektrische Verbraucher werden über elektrisch leitende Verbindungen wie Zuleitungen, Kontakte, Verbinder oder Masseanbindungen von einer Energie- bzw. Stromquelle versorgt. Der elektrische Strom fließt hierbei über Widerstände, die sich unter anderem durch die elektrisch leitenden Verbindungsstellen ergeben. Abhängig von der Höhe des Stromes und dem Widerstand liegt am Verbraucher dann eine geringere Spannung an, als die Energiequelle bzw.
Stromquelle selbst bereitstellt. Über Lebensdauer, Medieneinwirkung, dynamische und thermische Beanspruchung erhöht sich der Widerstand in den Leitungen und Verbindungsstellen, wodurch sich eine reduzierte Spannungs- Versorgung des Verbrauchers bzw. der Last und eine reduzierte Performance dieses Verbrauchers ergibt. Durch Messung von Spannungen und Strömen kann auf einen Wert eines Widerstandes, also die betragsmäßige Höhe des
Widerstandes, entsprechend dem Ohmschen Gesetz geschlossen werden, da eine Stromänderung zu einer durch den Widerstand verursachten
Spannungsänderung führt, womit sich die Möglichkeit ergibt durch die
Bestimmung des Widerstandes bei einem geringen Strom einen Spannungsabfall bei höheren Strömen zu prognostizieren.
Die entsprechende Spannungsänderung wird beispielsweise über einen der folgenden Mechanismen ermittelt. Zum einen kann eine Spannung vor und nach einer Stromänderung gemessen werden und die daraus berechnete
Spannungsänderung zur Ermittlung des Widerstandes herangezogen werden. Während dieser Messung führen Einflüsse durch andere Verbraucher, wie beispielsweise die Verbraucher im gleichen elektrischen Bordnetz eines
Fahrzeugs, die aus der gleichen Stromquelle gespeist werden, zu Fehlern, da diese nicht erkannt und berücksichtigt werden können. Zum anderen wäre es mittels einer zusätzlichen Meßleitung möglich die Spannungsdifferenz direkt zu erfassen, um Einflüsse von anderen Verbrauchern an der gleichen Stromquelle zu reduzieren. Dies hätte aber einen höheren Platzbedarf zum Beispiel für die Anschlüsse zur Folge und wäre mit höheren Kosten verbunden.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass für Systeme, die mittels einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Versorgungsleitung mit einer Stromquelle verbunden sind, eine genaue Bestimmung des elektrischen
Widerstandes einer dieser Versorgungsleitung möglich ist, in dem ein Strom für die Widerstandsbestimmung nur in eine der beiden Versorgungsleitungen eingeprägt wird.
Solche doppelt ausgelegten Versorgungsleitungen können für Systeme vorgesehen sein, bei denen ein Ausfall des Systems schwerwiegende Folgen für das Gesamtsystem nach sich ziehen kann. Bei Ausfall einer der
Versorgungsleitungen kann das System dann über die zweite
Versorgungsleitung weiterhin betrieben werden. Dies kann beispielsweise in einem Fahrzeug für ein elektrisch betätigtes Bremssystem so vorgesehen sein, das offensichtlich für das Führen eines Fahrzeugs Sicherheitsrelevant ist.
Es wird ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines elektrischen
Widerstandes einer elektrischen Versorgungsleitung eines elektrischen Systems, ein Verfahren zum Prognostizieren eines Spannungsabfalls, eine Vorrichtung, ein Computerprogrammprodukt, ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche angegeben, die zumindest zum Teil die genannten Aufgaben lösen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Es wird ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines elektrischen
Widerstandes einer elektrischen Versorgungsleitung eines elektrischen Systems angegeben, wobei das System mit zumindest einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Versorgungsleitung verbunden ist. Die
Versorgungsleitungen sind stromquellenseitig elektrisch leitfähig verbunden und das System ist eingerichtet, eine elektrische Last des Systems wahlweise mit der ersten oder der zweiten Versorgungsleitung elektrisch zu verbinden.
In einem Schritt des Verfahrens wird eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Versorgungsleitung und der Last eingerichtet. In einem weiteren Schritt wird eine elektrische Unterbrechung zwischen der zweiten Versorgungsleitung und elektrischen Lasten des Systems eingerichtet. In einem weiteren Schritt wird ein Strom in der ersten Versorgungsleitung eingeprägt. Weiterhin wird
eine erste Spannung am Eingang der ersten Versorgungsleitung des Systems bestimmt, wobei in der ersten Versorgungsleitung der Strom eingeprägt ist.
Weiterhin wird eine zweite Spannung am Eingang der zweiten
Versorgungsleitung des Systems bestimmt, wobei ebenso in der ersten
Versorgungsleitung der Strom eingeprägt ist. In einem weiteren Schritt wird der erste Widerstandswert der ersten Versorgungsleitung, mittels der ersten und der zweiten Spannung und dem eingeprägten Strom, bestimmt.
Der zu bestimmende elektrische Widerstand der elektrischen Versorgungsleitung eines elektrischen Systems ergibt sich zum einen durch die elektrisch leitenden Verbindungen selbst und zum anderen aus den Widerstandswerten von elektrisch leitenden Verbindungsstellen, wie Leitungen, Kontakte, Verbinder und/oder Masseanbindungen. Mit dem elektrischen Widerstand einer elektrischen Versorgungsleitung eines elektrischen Systems ist die Summe solcher elektrisch wirksamen Widerstände für die Versorgung des elektrischen Systems mit elektrischer Energie mittels einer Versorgungsleitung zu verstehen.
Abhängig von der Höhe des Stromes und dem Widerstand einer solchen Versorgungsleitung liegt am Verbraucher eine geringere Spannung an als die Energiequelle bereitstellt. Dabei kann ein Spannungsabfall über einem Kontakt in einer solchen Versorgungsleitung bei hohen Strömen und nicht allzu hohen Spannungen, wie sie zum Beispiel in einem elektrisch betriebenen Bremssystem eines Fahrzeugs Vorkommen, aufgrund der absoluten Höhe der auftretenden Lastströme relevant für eine ausreichende Spannungsversorgung des
Bremssystems sein. Über Lebensdauer, Medieneinwirkung, dynamische und thermische Beanspruchung erhöht sich der Widerstand in den Leitungen und Verbindungen, wodurch sich über ein Systemalter eine reduzierte Spannungs- Versorgung des Verbrauchers bzw. der Last und somit eine reduzierte
Performance eines solchen Verbrauchers wie beispielsweise eines
Bremssystems ergibt.
Eine solche doppelt ausgelegte Versorgungsleitung für ein elektrisches System mit einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Versorgungsleitung kann auf der Anschlussseite des Systems zwei Anschlüsse zum System aufweisen. Zumindest dann wenn diese zwei Versorgungsleitungen aus einer Stromquelle, also von einer Energieversorgung, gespeist werden, sind sie auf der Seite der Stromquelle also stromquellenseitig elektrisch miteinander verbunden.
Dabei soll eine Versorgungsleitung im vorliegenden Zusammenhang so verstanden werden, dass über diese Leitung eine Verbindung mit einem Pol der Stromquelle erfolgt. Die Verbindung mit dem zweiten Pol der Stromquelle erfolgt durch eine Verbindung über einen Massekontakt. Ein solcher Massekontakt kann eine tatsächliche Verbindung zu einem elektrisch leitfähigen ausgedehnten Bauteil ausgeführt sein, es kann aber auch eine weitere elektrische Leitung, im Sinne von einem Kabel, von der Last zu dem zweiten Pol der Stromquelle eingerichtet sein.
Ein solches elektrisches System, das ausgelegt ist mittels zweier
Versorgungsleitungen mit elektrischer Energie versorgt zu werden, kann ausgelegt sein eine elektrische Last des Systems in einem Verbindungszustand nur von einer der zwei Versorgungsleitungen verbunden zu sein. Die andere der zwei Versorgungsleitungen kann vorgesehen sein ein anderes Aggregat bzw. eine andere Last des Systems mit elektrischer Energie zu versorgen. Um die Last alternativ von der einen oder der anderen der zwei Versorgungsleitungen mit elektrischer Energie zu versorgen, kann das System eingerichtet sein, zum Beispiel mittels dreier Schalter, die Last des Systems mit der ersten oder der zweiten Versorgungsleitung zu verbinden. Weiterhin können die drei Schalter so eingerichtet sein, dass ein anderes Aggregat bzw. eine andere Last mit der entsprechend anderen Versorgungsleitung elektrisch trennbar verbunden ist. Beispielsweise mittels dieser drei Schalter kann dann eine elektrische
Verbindung zwischen der ersten Versorgungsleitung und der Last hergestellt werden und eine elektrische Unterbrechung zwischen der zweiten
Versorgungsleitung und weiteren elektrischen Lasten des Systems, wie beispielsweise einem anderen Aggregat bzw. einer anderen Last, und somit erreichen, dass die zweite Versorgungsleitung unbelastet ist.
Eine zweite unbelastete Versorgungsleitung ist im Vergleich mit dem elektrischen Strom der Last des Systems, der in der ersten Versorgungsleitung fließt, bzw. der ersten Versorgungsleitung eingeprägt ist, mit einem so kleinen Strom beaufschlagt, wie es die Genauigkeitsanforderung an die Bestimmung des Widerstandes erfordert. In der Praxis kann das bedeuten, dass durch die zweite Versorgungsleitung ein im Verhältnis zu dem Strom in der ersten
Versorgungsleitung kleiner Mess- bzw. Versorgungsstrom zum Beispiel für eine Messeinrichtung fließt.
Der Strom in der ersten Versorgungsleitung kann durch das Verbinden der Last des Systems mit der Stromquelle über die erste Versorgungsleitung eingeprägt werden, in dem die Last eine elektrische Verbindung zur Masse herstellt und beispielsweise eine mechanische Wirkung hervorruft. Als Last kann zum Beispiel ein elektrischer Motor dienen, der, wenn er über die erste Versorgungsleitung mit der Stromquelle verbunden wird, ein Drehmoment hervorruft. Aber auch andere Lasten oder andere Formen von elektrischen Lasten können den Strom in die erste Versorgungsleitung einprägen. Die Bestimmung der ersten Spannung am Eingang der ersten Versorgungsleitung des Systems kann mittels einer Spannungs-Meßvorrichtung, die das System aufweist, erfolgen. Für die Bestimmung der zweiten Spannung am Eingang der zweiten Versorgungsleitung, die unbelastet im oben
beschriebenen Sinne stromlos eingerichtet ist, kann eine weitere Spannungs- Messvorrichtung in dem System vorgesehen sein oder eine Spannungs- Messvorrichtung kann, entsprechend einer Multiplexschaltung, eingerichtet sein sowohl die erste als auch die zweite Spannung zu bestimmen.
Der erste Widerstandswert, d.h. der Widerstandswert der der ersten
Versorgungsleitung zugeordnet werden kann, ergibt sich dann aus der Differenz der ersten Spannung und der zweiten Spannung, mittels einer Berechnung nach dem ohmschen Gesetz, mit einem Wert des eingeprägten Stromes.
Der Wert des eingeprägten Stroms kann durch einen funktionalen
Zusammenhang mit der anliegenden Spannung an der Last ermittelt werden, oder das System oder die Last selbst kann einen Sensor für die Bestimmung des Stromwertes aufweisen.
Mit diesem Verfahren, das für die Bestimmung des elektrischen Widerstandes der elektrischen Versorgungsleitung eine zweite Versorgungsleitung stromlos schaltet, um mittels dieser stromlos geschalteten zweiten Versorgungsleitung die Spannung an der Verbindungsstelle, also einem Sternpunkt, der beiden
Versorgungsleitungen abgreifen zu können, ist es möglich, mit einem einfachen Verfahren und vorhandenen Schaltern und Zuleitungen, den elektrischen Widerstand von Versorgungsleitungen, die für ein System sicherheitsrelevant sind, zuverlässig, genau und ohne weitere Kosten zu verursachen, zu bestimmen.
Das elektrische System kann insbesondere ein elektrisches Bremssystem, das insbesondere für ein Fahrzeug vorgesehen ist, sein.
Die Abfolge der Verfahrensschritte sind in dieser Beschreibung so dargestellt, dass das Verfahren leicht nachvollziehbar ist. Der Fachmann wird aber erkennen, dass viele der Verfahrensschritte auch in einer anderen Reihenfolge durchlaufen werden können und zu dem gleichen Ergebnis führen. Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass in einem weiteren Schritt des Verfahrens eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Versorgungsleitung und der Last eingerichtet wird. In einem weiteren Schritt wird eine elektrische Unterbrechung zwischen der ersten
Versorgungsleitung und der elektrischen Lasten des Systems eingerichtet. In einem weiteren Schritt wird ein Strom in der zweiten Versorgungsleitung eingeprägt. Weiterhin wird eine dritte Spannung am Eingang der zweiten Versorgungsleitung des Systems bestimmt, wobei in der zweiten
Versorgungsleitung der Strom eingeprägt ist.
Weiterhin wird eine vierte Spannung am Eingang der ersten Versorgungsleitung des Systems bestimmt, wobei ebenso in der zweiten Versorgungsleitung der Strom eingeprägt ist. In einem weiteren Schritt wird ein dritter Widerstandswert der zweiten Versorgungsleitung, mittels der dritten und der vierten Spannung und dem eingeprägten Strom, bestimmt.
Da das System eingerichtet ist, die Last wahlweise mit der ersten oder der zweiten Versorgungsleitung elektrisch zu verbinden, ist es möglich auf den Widerstandswert der zweiten Versorgungsleitung analog dem oben
beschriebenen Verfahren für die erste Versorgungsleitung zu bestimmen. Somit kann das oben beschriebene Verfahren sinngemäß zur Ermittlung des
Widerstandes in der zweiten Zuleitung Anwendung finden.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass eine Leerlauf-Spannung am Eingang der zweiten Versorgungsleitung des Systems bestimmt wird, ohne dass der ersten Versorgungsleitung der Strom eingeprägt wird.
Ein zweiter Widerstandswert, der zwischen dem stromquellenseitigen
Kontaktpunkt der beiden Versorgungsleitungen und dem Massekontakt wirkt, wird mittels der zweiten Spannung, der Leerlauf-Spannung und dem
eingeprägten Strom bestimmt.
Wie schon weiter oben ausgeführt ist nicht nur der der elektrische Widerstand der ersten und der zweiten Versorgungleitung relevant für eine ausreichende Versorgung des Systems mit elektrischer Energie, sondern auch die Verbindung der Last mit dem zweiten Pol der elektrischen Energiequelle, inklusive dem Innenwiderstand der Energiequelle bzw. Stromquelle, muss einen ausreichend geringen Widerstand aufweisen, damit der Spannungsabfall auch in diesem Teil der Zuleitung von elektrischer Energie gering bleibt.
Diese Leerlaufspannung kann mit der gleichen Spannung-Messeinrichtung bestimmt werden, die schon oben beschrieben wurde um die Spannung an der zweiten Versorgungsleitung zu bestimmen. Für die Messung der
Leerlaufspannung muss allerdings auch die erste Versorgungsleitung im oben beschriebenen Sinne stromlos geschaltet werden, was entweder durch entsprechende Schalterstellung der schon oben beschriebenen drei Schalter erfolgen kann oder dadurch, dass die Last selbst eingerichtet ist keine elektrische Energie aufzunehmen. Dies kann beispielsweise erreicht werden indem
Wechselrichter, die eine Last in Form eines Motors, mit elektrischem
Kommentator, versorgen, entsprechend angesteuert werden. Die Berechnung des Widerstandswertes erfolgt entsprechend der oben erläuterten Berechnung.
Mit dieser Ausgestaltung kann also ebenfalls auf eine einfache und
kostengünstige Weise der zweite Teil der Zuführung von elektrischer Energie zu einer Last des Systems in Bezug auf den Widerstand überprüft werden, und somit ein sicherheitsrelevantes System in Bezug auf eine Funktionsfähigkeit überprüfen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Leerlaufspannung bestimmt wird, wenn während der Bestimmung der Leerlaufspannung keine weitere Stromänderung, in der Verbindung des stromquellenseitigen Kontaktpunktes der beiden Versorgungsleitungen und der Masseverbindung, eingeprägt sind.
Dies erhöht die Genauigkeit der Messung der Leerlaufspannung und kann erfordern, dass eine übergeordnete Steuereinheit andere Stromverbraucher stromlos schaltet, dass andere Stromverbraucher innerhalb der Messzeit nicht eingeschaltet werden bzw. ihre Stromaufnahme nicht ändern oder dass ein entsprechender Betriebszustand, wie zum Beispiel ein Testzustand, vorliegt in dem Änderungen der Stromaufnahme anderer Stromverbraucher
ausgeschlossen werden. Ein solcher Betriebszustand kann aber auch außerhalb eines Powercycles vorliegen, sowohl direkt vor als auch nach einem Powercycle, wenn zum Beispiel noch Testroutinen durchlaufen werden oder auch nach dem vollständigen abstellen eines Fahrzeugs. Dabei definiert sich ein Powercycle mit dem Starten eines Fahrzeuges und endet mit dem Abstellen eines Fahrzeuges.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das Einprägen des Stroms mittels der Last erfolgt und die Last eine Komponente eines Bremssystems darstellt. Eine solche Komponente könnte ein Motor sein der vorgesehen ist, einen hydraulischen Druck in der Bremsanlage aufzubauen, womit ein vorhandenes System verwendet werden kann um den Widerstand einer Versorgungsleitung zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das Einprägen des Stroms mittels der Last erfolgt und die Last in einem
Testmodus mit gepulsten Strömen angesteuert wird, ohne eine Wirkung nach außen zu bewirken, außer den Strom einzuprägen.
Mit einem elektronisch kommutierten Elektromotor kann die elektronische Ansteuerung beispielsweise in einem Testmodus so erfolgen, dass der elektronisch kommutierten Elektromotor einen elektrischen Strom aufnimmt ohne eine Drehung bzw. ein Drehmoment nach außen zu zeigen.
Damit kann, in einem geeigneten Moment im Betrieb oder in einem geeigneten Betriebszustand der vorhandene Motor verwendet werden eine definierte elektrische Last für die Energie- bzw. Stromquelle einzustellen, ohne dass eine störende Wirkung nach außen hervorgerufen wird. Durch eine geeignete Ansteuerung des Motors kann auch die Höhe der Last eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das Einprägen des Stroms mittels der Last erfolgt, und die Last im Normalmodus des Systems betrieben wird.
Der Normalmodus ist der ganz normale Betrieb des Systems was zum Beispiel für ein Bremssystem die Betätigung im normalen Fahrzyklus bedeuten kann. Somit kann der Widerstand im normalen Fahrzyklus bestimmt werden, um beispielsweise das Bremssystem in Bezug auf seine Leistungsfähigkeit zu überprüfen. Wenn nämlich nicht die vorgesehene Betriebsspannung dem Bremssystem zur Verfügung steht, kann es gegebenenfalls eine Maximalwirkung nicht oder nicht schnell genug realisieren. Dabei kann von einem übergeordneten System auch eine Betriebssituation oder ein Betriebsmodus für diese
Überprüfung gewählt werden, die beispielsweise unter Sicherheits- oder Analyseaspekten besonders geeignet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass eine in einem Sondermodus betriebene Last mit einer zweiten Einrichtung, wie beispielsweise einem weiteren Aggregat, so zusammenwirkt, dass das die im Sondermodus betriebene Last nach außen keine, insbesondere keine mechanische Wirkung entfaltet, außer einen Strom in die erste
Versorgungsleitung einzuprägen.
Der Vorteil einer solchen Ausgestaltung ist die Überprüfung des Widerstands außerhalb eines Betriebsmodus, wenn eine andere die Versorgungsleitung entsprechend hoch belastende Last außerhalb eines Powercycles nicht zur Verfügung steht. Beispielsweise könnte ein Motor einen Druck gegen
geschlossene Ventile aufbauen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass zum Bestimmen des ersten oder des zweiten Widerstandswertes zumindest ein kalibrierter Wert, der Spannungen oder des eingeprägten Stromes, verwendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass beim Bestimmen des ersten oder des zweiten Widerstandswertes mittels eines kalibrierten Wertes, zumindest einer der kalibrierten Werte mittels eines linearen funktionalen Zusammenhanges berechnet wird und dieser funktionale
Zusammenhang vor dem Bestimmen einer der Spannungen oder des eingeprägten Stroms ermittelt wird. D.h. die Kalibrierung der gemessenen Werte erfolgt mittels einer linearen Funktion und deren Offset-Wert bzw. deren Steigung wird zum Beispiel bei der Fertigung bestimmt und gespeichert. Mittels dieser linearen Funktion kann dann ein gemessener Wert in einem kalibrierten Wert umgerechnet werden. Mit einer solchen Ausgestaltung des Verfahrens mit einer Kalibrierung ist es möglich, die Genauigkeit der Messung von Spannung bzw. Strömen für die Bestimmung des Widerstandes zu verbessern, obwohl die eingesetzten
Spannungs- bzw. Stromsensoren systematische Fehler aufweisen.
In der Praxis können damit wirtschaftlich günstigere Sensoren eingesetzt werden. Eine solche Kalibrierung kann sich auf einen Offset oder einen linearen Faktor zur Korrektur der Sensorwerte beziehen, bei nichtlinearen Fehlern kann für diese Kalibrierung auch eine Korrekturkurve hinterlegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Kalibrierung der Spannung oder des eingeprägten Stroms in einem
Fertigungsschritt des Systems durchgeführt wird, bei dem auch andere Tests des Systems durchgeführt werden.
Eine solche Kalibrierung kann mit geringem Aufwand in einen Fertigungsprozess eines solchen Systems, wie zum Beispiel eines Bremsen-Systems, integriert werden, wenn im Rahmen von anderen Tests, z. B. bei einer Endprüfung einer Elektronikkomponente, Messung durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass zum Bestimmen des ersten oder des zweiten Widerstandswertes zumindest eine der Spannungen oder der eingeprägte Strom in einer solchen Weise korrigiert wird, dass systematische Abweichungen verringert werden, bevor zumindest eine der Widerstandsberechnungen durchgeführt wird.
Solche systematischen Abweichungen der Widerstandsberechnung von einem Sollwert lassen sich zwar ursächlich auf die verwendete elektronische Last, wie zum Beispiel ein elektronisch kommutierter Motor, zurückführen, aber aus Kostengründen ist es einfacher eine solche Last für die Bestimmung des Widerstandswertes einer Versorgungsleitung heranzuziehen und die
resultierenden Abweichungen mittels einer nachgelagerten Kompensation der systematischen Fehler zu korrigieren. Dies kann entweder über einen
funktionalen Zusammenhang erfolgen oder mittels einer gespeicherten Tabelle automatisiert erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der bestimmten Widerstände in einer solchen Weise korrigiert wird, dass systematische Abweichungen des Widerstandes, verringert werden.
Dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird entweder zusätzlich oder alternativ zu der Korrektur von gemessenen Spannungen und/oder gemessenen Strömen die aus den gemessenen Spannungen bzw. Strömen resultierenden
Widerstandswerte auf eine entsprechende Weise wie es oben für die Ströme bzw. Spannung beschrieben wurde korrigiert. D.h. systematische Abweichungen der bestimmten Widerstandswerte können über einen Faktor bzw. einen Offset einer linearen Korrektur kompensiert werden oder nichtlineare Zusammenhänge können über eine gespeicherte Zuordnungstabelle von gemessenen und korrigierten Werten, kompensiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Spannungen oder dem eingeprägten Strom oder dem ermittelten Widerstand ein jeweiliger Gütewert zugeordnet wird, der die Güte der jeweiligen Bestimmung der Messgröße charakterisiert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Gütewert zumindest einer der bestimmten Spannungen oder des
eingeprägten Stroms oder des ermittelten Widerstandes mittels mindestens einer absoluten Lage des Ergebnisses, des Messwertes, einer Welligkeit des
Messwertes, einer Dauer der Messung oder einer Temperatur einzelner
Komponenten während der Messung bestimmt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass vor dem Einprägen eines Stromes in der ersten Versorgungsleitung überprüft wird, ob ein Sonderzustand eines Fahrzeuges, das ein solches System aufweist, vorliegt, bevor ein Strom außerhalb eines regulären Betriebsmodus in der ersten Versorgungsleitung eingeprägt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das beschriebene Verfahren zum Bestimmen eines elektrischen Widerstandes einer elektrischen Versorgungsleitung beim Auftreten eines Sonderzustandes während des Verfahrens unterbrochen wird. Wenn es sich bei dem System beispielsweise um ein Bremssystem handelt, ist es aus Sicherheitsgründen notwendig die Bremsbereitschaft jederzeit verfügbar zu machen indem das Verfahren zum Bestimmen des elektrischen Widerstandes einer Versorgungsleitung jederzeit unterbrochen werden kann.
Es wird ein Verfahren zum Prognostizieren eines Spannungsabfalls über zumindest einem elektrischen Widerstand einer der elektrischen
Versorgungsleitungen des elektrischen Systems angegeben, wobei für die Prognose der gemäß einem der vorangehenden Ansprüche bestimmte
Widerstandswert, ein Grenzstrom und/oder zumindest eine der Spannungen und/oder der eingeprägte Strom, sowie vorzugsweise zumindest einer der entsprechenden Gütewerte herangezogen wird.
Für elektrisch betriebene Systeme die Sicherheitsrelevant sind ist es wichtig prognostizieren zu können, ob ein solches System wie beispielsweise ein Bremssystem bei maximaler Belastung funktionsfähig bleibt. Wenn nämlich aufgrund einer hohen Last des Systems durch erhöhte Widerstandswerte der Versorgungsleitung die Spannung die der Last zur Verfügung steht sinkt, kann dadurch nicht nur die Leistungsfähigkeit der Last in diesem Beispiel also das Bremssystem Performanceeinbußen erleiden, es können auch Aggregate, die Teil des Systems sind, beeinträchtigt werden, da sie bei der zur Verfügung stehenden niedrigen Spannung gegebenenfalls nicht mehr funktionstüchtig sind. Als Beispiel für solche Aggregate eines Bremssystems können Hydraulikventile für das Antiblockiersystem ABS genannt werden. Wenn also in geeigneten zeitlichen Abständen die elektrischen Widerstandswerte der Versorgungsleitung überprüft werden kann dadurch sichergestellt werden, ohne dass die maximale Last anliegt, dass bei Anforderung der maximalen Last die dem System zur Verfügung stehende Spannung ausreicht sowohl das Bremssystem selbst als auch weitere Aggregate betriebs-und leistungsfähig zu halten. Sofern eine solche Prognose ergibt, dass das sicherheitsrelevante System nicht voll einsatzfähig ist können insbesondere zumeist teilautomatisierte Fahrzeuge die mit einem solchen System ausgestattet sind in ihrer Funktionsfähigkeit eingeschränkt werden. Beispielsweise kann die Maximalgeschwindigkeit reduziert werden oder gewisse Manöver können eingeschränkt werden. Für teilautomatisierte Fahrzeuge kann das bedeuten, dass die Kontrolle wieder an den Fahrer übergeben wird.
Die Berücksichtigung der Güte der Bestimmung von Spannungen und Strömen oder den Widerständen selbst für die Prognose eines Spannungsabfalls erfolgt in solcher Weise, dass bei geringer Güte die bestimmten Werte wiederholt gemessen werden müssen, bevor das entsprechende Prognoseergebnis herausgegeben wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens zum Prognostizieren eines Spannungsabfalls wird vorgeschlagen, dass der elektrische Widerstand zwischen dem stromquellenseitigen Kontaktpunkt der beiden Versorgungsleitungen und der Masseverbindung für die Prognose herangezogen wird.
Wie oben beschrieben wurde kann auch in der Masseverbindung des Systems ein Spannungsabfall erfolgen, der die Leistungsfähigkeit des Systems
beeinträchtigt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens zum Prognostizieren eines Spannungsabfalls, wird vorgeschlagen, dass abhängig von dem prognostizierten Spannungsabfall, ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung eines wenigstens teilautomatisierten Fahrzeugs und/oder ein Warnsignal zur Warnung eines Fahrzeuginsassen ausgesendet wird.
Sofern nämlich die Prognose ergibt, dass das sicherheitsrelevante System wie zum Beispiel das Bremssystem nicht vollständig leistungsfähig ist, muss eine entsprechende Aktion erfolgen, um entweder den Fahrer zu warnen oder bei einem zumindest teilautomatisierten Fahrzeug dieses entsprechend anzusteuern.
Es wird eine Vorrichtung angegeben, die eingerichtet ist, ein Verfahren wie es oben beschrieben ist, durchzuführen.
Es wird ein Computerprogrammprodukt angegeben, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen. Es wird ein maschinenlesbares Speichermedium angegeben, auf dem das oben beschriebene Computerprogrammprodukt gespeichert ist.
Ausführungsbeispiel
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 und 4 dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 ein elektrisches System mit einer ersten und einer zweiten
elektrisch leitfähigen Versorgungsleitung, einer Stromquelle und einer Masseverbindung der Stromquelle;
Figur 2a bis 2d systematische Abweichungen einer Widerstandsbestimmung;
Figur 3a bis 3d systematische Abweichungen einer Widerstandsbestimmung;
und
Figur 4 Schritte des Verfahrens zur Bestimmung eines elektrischen
Widerstandes.
Das Verfahren zum Bestimmen des ersten elektrischen Widerstandes der elektrischen Versorgungsleitung 131 des Systems 140 wird mit Bezugnahme auf die Figur 1 und Figur 3 beschrieben.
Dabei zeigte Figur 1 schematisch ein elektrisches System 140, das mit einer ersten elektrisch leitenden Versorgungsleitung 131 an einem ersten Anschluss 140a des Systems und einer zweiten elektrisch leitenden Versorgungsleitung 132 an einem zweiten Anschluss 140b des Systems verbunden ist, wobei die beiden Versorgungsleitungen 131,132 an einem Sternpunkt bzw. Verbindung 123 stromquellenseitig miteinander verbunden sind.
Der Sternpunkt 123 ist mit einem ersten Anschluss 110a mit der Stromquelle 110 verbunden. Ein zweiter Anschluss 110b der Stromquelle ist über zwei parallel geschaltete Masseverbindungen 133, 134 mit dem Masseanschluss des
Systems 148 verbunden. Dabei sind die zwei parallel geschalteten
Massenverbindungen 133,134 stromquellenseitig über einen Masse-Sternpunkt 124 miteinander verbunden. In der Figur 1 ist mit den beiden Masseverbindungen 133, 134 die Masseverbindung redundant ausgelegt diese Masseverbindung zwischen der Stromquelle 140 und der Masse 148 des Systems 140 kann aber auch als eine Leitung oder beispielsweise als elektrisch leitendes Chassis ausgelegt sein.
Das elektrische System 140 weist einen ersten Schalter 143 auf der zwischen dem ersten Anschluss 140a und einer ersten Last 141 so angeordnet ist, dass zwischen der ersten Last 141 und dem ersten Anschluss 140a des Systems 140 wahlweise eine leitende Verbindung hergestellt werden kann.
Das elektrische System 140 weist einen zweiten Schalter 145 auf der zwischen dem zweiten Anschluss 140b und dem weiteren Aggregat 142 des Systems 140 so angeordnet ist, dass zwischen dem weiteren Aggregat 142 und dem zweiten Anschluss 140b des Systems 140 wahlweise eine leitende Verbindung hergestellt werden kann.
Der erste Schalter 143 und der zweite Schalter 145 können, mittels eines dritten Schalters 144, der mit dem ersten Schalter 143 und dem zweiten Schalter 145 jeweils auf der den Anschlüssen 140a, 140b gegenüberliegenden Seite kontaktiert ist, wahlweise elektrisch miteinander verbunden werden. Mittels einer Masseverbindung 146 ist die Last 141 des Systems 140 mit dem zweiten Kontakt 110b der Stromquelle 110 verbunden. Das weitere Aggregat 142 des Systems 140 ist mittels einer Masseverbindung 147 mit dem zweiten Kontakt 110b der Stromquelle 110 verbunden. Die Stromquelle 110 kann mit einer idealen
Stromquelle 111, die jeweils über ihre Innenwiderstände 112,113 mit ihrem ersten Anschluss 110a und ihrem zweiten Anschluss 110b der Stromquelle 110 verbunden ist, beschrieben werden.
Für die Bestimmung des elektrischen Widerstandes 131 der ersten elektrischen Versorgungsleitung des elektrischen Systems 140 wird eine elektrische
Verbindung zwischen der ersten Versorgungsleitung 131 und der Last 141 eingerichtet S1 indem der erste Schalter 143 geschlossen wird. Eine elektrische Unterbrechung zwischen der zweiten Versorgungsleitung 132 und elektrischen Lasten 141, 142 des Systems 140 wird eingerichtet S2 in dem der zweite Schalter 145 des Systems 140 geöffnet wird. Mit dieser Verbindung, mittels des ersten Schalters 143 und der Last 141 des Systems 140, mit der
Stromquelle 110 wird ein Strom in der ersten Versorgungsleitung 131 eingeprägt S3, da die Last 141 über ihre Masseverbindung 146 auch mit dem zweiten Pol 110b der Stromquelle 110 verbunden ist. Für den Fall, dass die Last 141 des Systems 140 keine passive elektrische Last darstellt, muss die Last 141 für das Einprägen eines Stromes von einer im System 140 der Figur 1 nicht gezeigten Steuerschaltung angesteuert werden.
Das hier beschriebene Verfahren kann sinngemäß zur Ermittlung des
Widerstandes der zweiten Zuleitung Anwendung finden indem der Strom der Last 141 der zweiten Versorgungsleitung 132 eingeprägt wird indem der zweite Schalter 145 und der dritte Schalter 144 geschlossen werden und der erste Schalter 143 geöffnet wird. Die Bestimmung der Spannungen und Ströme sowie des Widerstandes der zweiten Versorgungsleitung 132 erfolgt sinngemäß analog wie oben beschrieben.
Die erste Spannung wird am Eingang 140a der ersten Versorgungsleitung 131 des Systems 140 mit einem Spannungs-Sensor bzw. einem
Spannungsmessgerät, das in der Figur 1 nicht eingezeichnet ist, bestimmt S4. Durch die Verbindung der Last 141 mittels des geschlossenen Schalters 143 mit der Stromquelle 110 ist dabei ein Strom in der ersten Versorgungsleitung 131 eingeprägt.
Die zweite Spannung wird am Eingang 140b der zweiten Versorgungsleitung 132 des Systems 140 mit einem Spannungs-Sensor bzw. Spannungsmessgerät, das in der Figur 1 nicht eingezeichnet ist, bestimmt S5. Der erste Widerstandswert
131 der ersten Versorgungsleitung wird mittels der ersten und der zweiten Spannung und dem eingeprägten Strom bestimmt S6, in dem entsprechend dem Ohmschen Gesetz die Differenz der beiden Spannungen durch den eingeprägten Strom geteilt wird. Bei einer passiven Last 141 des Systems 140 ergibt sich der eingeprägte Strom aus dem ohmschen Gesetz bei Kenntnis der anliegenden Spannung. Die Last 141 kann aber auch ein Stromsensor bzw. Strommessgerät aufweisen, welches den Strom, der der ersten Versorgungsleitung 131 eingeprägt wird, bestimmt.
Die Leerlauf-Spannung kann am Eingang 140b der zweiten Versorgungsleitung
132 des Systems 140 mit dem oben beschriebenen Spannungssensor bestimmt werden, ohne dass der ersten Versorgungsleitung 131 der Strom eingeprägt wird, indem beispielsweise der Schalter 143 des Systems 140 geöffnet wird S7. Der zweite Widerstandswert, der zwischen dem stromquellenseitigen
Kontaktpunkt 123 also dem Sternpunkt der beiden Versorgungsleitungen 131,132 und dem Massekontakt 148 des Systems 140 wirkt, mittels der unbelasteten Spannung, der Leerlauf-Spannung und dem eingeprägten Strom bestimmt werden S8.
Die Figur 2a bis 2d zeigt, wie abhängig von der Höhe der Systemspannung mittels einer Last 141 des Systems 140, wie beispielsweise eines elektronisch kommutierten Elektromotors, der elektrische Widerstand 131, 132 systematisch unterschiedlich hoch bestimmt wird. Der Sollwert der Messung des elektrischen
Widerstandes 131, 132, die im Diagramm der Figur 2a dargestellt ist beträgt 35mOhm. Wie aus dem Diagramm der Figur 2a hervorgeht, weicht der Messwert zu höherer Systemspannung systematisch in Richtung eines zu hoch bestimmten Wertes für den Widerstand ab. Die Figuren 2b bis 2d zeigen in entsprechenden Diagrammen wie mit zusätzlich eingefügten Soll-Widerstandswerten von
33 mOhm, 50 mOhm bzw. 100 mOhm dieser Effekt mit höher werdenden wirksamen Widerstandswerten systematisch verstärkt wird.
Die Figuren 3a bis 3d zeigen Messungen, entsprechend den Messungen der Figuren 2a bis 2d, die bei geringeren eingeprägten Strömen und gleicher Messdauer wie die Messung der Figur 2a bis 2d gemessen wurden, bei denen der beschriebene Effekt der systematischen Abweichung der Messwerte vom Sollwert noch stärker ausgeprägt ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen zumindest eines elektrischen Widerstandes einer elektrischen Versorgungsleitung (131, 132) eines elektrischen Systems (140), wobei das System (140) mit zumindest einer ersten (131) und einer zweiten elektrisch leitfähigen Versorgungsleitung (132) verbunden ist, die Versorgungsleitungen
(131, 132) stromquellenseitig elektrisch leitfähig verbunden sind, und das System (140) eingerichtet ist, eine elektrische Last (141) des Systems (140) wahlweise mit der ersten (131) oder der zweiten Versorgungsleitung (132) elektrisch zu verbinden, mit den Schritten:
- Einrichten einer elektrischen Verbindung (Sl) zwischen der ersten
Versorgungsleitung (131) und der Last (141);
- Einrichten einer elektrischen Unterbrechung (S2) zwischen der zweiten Versorgungsleitung (132) und elektrischen Lasten (141, 142) des Systems (140);
- Einprägen eines Stromes (S3) in der ersten Versorgungsleitung (131);
- Bestimmen einer ersten Spannung (S4) am Eingang (140a) der ersten Versorgungsleitung (131) des Systems (140), mit eingeprägtem Strom in der ersten Versorgungsleitung (131);
- Bestimmen einer zweiten Spannung (S5) am Eingang (140b) der zweiten Versorgungsleitung (132) des Systems (140), mit eingeprägtem Strom in der ersten Versorgungsleitung (131);
- Bestimmen eines ersten Widerstandswertes (S6) der ersten
Versorgungsleitung (131) mittels der ersten und der zweiten Spannung und dem eingeprägten Strom.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner die Schritte aufweist:
- Bestimmen einer Leerlauf-Spannung (S7) am Eingang (140b) der zweiten Versorgungsleitung (132) des Systems (140), ohne dass der ersten
Versorgungsleitung (131) der Strom eingeprägt wird;
- Bestimmen eines zweiten Widerstandswertes (S8), der zwischen dem stromquellenseitigen Kontaktpunkt (123) der beiden Versorgungsleitungen (131, 132) und dem Massekontakt (148) wirkt, mittels der unbelasteten Spannung, der Leerlauf- Spannung und dem eingeprägten Strom.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Leerlaufspannung bestimmt wird, wenn während der Bestimmung der Leerlaufspannung keine weiteren
Stromänderungen in der Verbindung des stromquellenseitigen Kontaktpunktes (123) der beiden Versorgungsleitungen (131, 132) und der Masseverbindung (148), eingeprägt sind.
4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Einprägen des Stroms mittels der Last (141) des Systems (140) erfolgt, und die Last (141) in einem Testmodus mit gepulsten Strömen angesteuert wird, ohne eine Wirkung nach außen, außer dem Einprägen des Stroms, hervorzurufen.
5. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zum Bestimmen des ersten (131) oder des zweiten Widerstandswertes (132) zumindest ein kalibrierter Wert, der Spannungen oder des eingeprägten Stromes, verwendet wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zum Bestimmen des ersten (131) oder des zweiten Widerstandswertes (132) zumindest eine der Spannungen oder der eingeprägte Strom in einer solchen Weise korrigiert wird, dass systematische Abweichungen verringert werden, bevor zumindest eine der Widerstandsberechnungen durchgeführt wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zumindest einer der bestimmten Widerstände in einer solchen Weise korrigiert wird, dass systematische Abweichungen des Widerstandes, verringert werden.
8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zumindest einer der Spannungen oder dem eingeprägten Strom oder dem ermittelten Widerstand ein jeweiliger Gütewert zugeordnet wird, der die Güte der jeweiligen Bestimmung charakterisiert.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Gütewert zumindest einer der Spannungen oder des eingeprägten Stroms oder des ermittelten Widerstandes mittels mindestens einer absoluten Lage des Ergebnisses, des Messwertes, einer Welligkeit des Messwertes, einer Dauer der Messung oder einer Temperatur einzelner
Komponenten während der Messung bestimmt wird.
10. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem vor dem Einprägen eines Stromes in der ersten Versorgungsleitung (131) überprüft wird, ob ein Sonderzustand eines Fahrzeuges, das ein solches System (140) aufweist, vorliegt, bevor ein Strom außerhalb eines regulären Betriebsmodus in der ersten
Versorgungsleitung (131) eingeprägt wird.
11. Verfahren zum Prognostizieren eines Spannungsabfalls über zumindest einem elektrischen Widerstand einer der elektrischen Versorgungsleitungen (131, 132) des elektrischen Systems (140), wobei für die Prognose der gemäß einem der vorangehenden Ansprüche bestimmte elektrischen Widerstandswert, ein Grenzstrom und/oder zumindest eine der Spannungen und/oder und der eingeprägte Strom, sowie vorzugsweise zumindest einer der entsprechenden Gütewerte herangezogen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem, abhängig von dem prognostizierten Spannungsabfall, ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung eines wenigstens teilautomatisierten Fahrzeugs und/oder ein Warnsignal zur Warnung eines
Fahrzeuginsassen ausgesendet wird.
13. Vorrichtung, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
14. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
15. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14 gespeichert ist.
PCT/EP2020/063421 2019-06-08 2020-05-14 Verfahren zum bestimmen eines elektrischen widerstandes einer elektrischen versorgungsleitung WO2020249355A1 (de)

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CN202080041937.7A CN113906302A (zh) 2019-06-08 2020-05-14 用于测定电的供应导线的电阻的方法
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