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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Ruhestroms eines Bordnetzes eines Kraftwagens während der Kraftwagenherstellung oder einer Kraftwagenwartung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Strommesseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen Art.
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Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind dabei bereits aus der
DE 103 26 594 A1 als bekannt zu entnehmen, welche das Messen eines Ruhestroms im Bordnetz eines Fahrzeuges mit Hilfe einer als Induktionszange ausgebildeten Messeinrichtung offenbart. Die Messung des Ruhestroms erfolgt dabei über das vom zu messenden Strom erzeugte Magnetfeld. Die offenbarte Messeinrichtung umfasst dazu einen induktiven Sensor, welcher mit einem Pol der Fahrzeugbatterie verbunden wird und das vom zu messenden Strom erzeugte Magnetfeld bestimmt. Die Ruhestrommessung beginnt, wenn der mit Hilfe der Messeinrichtung ermittelte Strommesswert einen vordefinierten Schwellenwert erreicht hat, wobei dieser Schwellenwert zwischen 50 mA und 100 mA gewählt ist. Die ermittelten Messdaten werden anschließend drahtlos an ein Testsystem übertragen und dort ausgewertet.
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Eine derartige Vorrichtung ist auch aus der
DE 103 12 553 B3 als bekannt zu entnehmen und umfasst ein zentrales Überwachungssteuergerät mit einer in ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs integrieren Messeinheit, mittels welchem ein- oder mehrere Steuergeräte bzw. Funktionsmodule überwacht werden. Hierzu wird dann, wenn sich alle Steuergeräte im Ruhezustand befinden sollten, der aufgenommene Ist-Strom der Steuergeräte erfasst und mit einem in einer Speichereinheit hinterlegten Soll-Strom verglichen. Anhand des Vergleichs wird schließlich ermittelt, ob ein korrektes Ruhestromverhalten der Steuergeräte vorliegt und gegebenenfalls eine Neuinitialisierung eines oder mehrerer Steuergeräte vorgenommen.
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Als nachteilig bei diesen bekannten Verfahren ist dabei der Umstand anzusehen, dass die angegebenen Schwellenwerte vergleichsweise hoch gewählt sind und daher auch Fahrzeuge mit korrektem Ruhestromverhalten als fehlerhaft eingestuft werden können. Die offenbarte Vorrichtung besitzt zudem den Nachteil, dass das Anordnen der Induktionszange am Leitungssatz in der Nähe der Batteriepole nur mit hohem Aufwand durchzuführen ist, da die Kontaktstellen der Batteriepole aufgrund der bei heutigen Fahrzeugen vorliegenden Packagesituation in der Regel nur schwer zugänglich sind. Dies führt zu erhöhten Herstellungs-, Montage- und Wartungskosten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die Ermittlung eines Ruhestroms eines Bordnetzes eines Kraftwagens während der Kraftwagenherstellung oder einer Kraftwagenwartung einfacher, schneller und kostengünstiger durchzuführen ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Ruhestroms eines Bordnetzes eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Strommesseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Ermittlung eines Ruhestroms eines Bordnetzes eines Kraftwagens während der Kraftwagenherstellung oder einer Kraftwagenwartung die Schritte a) Bereitstellen einer innerhalb des Kraftwagens angeordneten Strommesseinrichtung, welche eine in das Bordnetz integrierte Messeinheit, eine Speichereinheit sowie eine Recheneinheit umfasst, wobei die Messeinheit ausgebildet ist, den momentanen Ruhestrom charakterisierende Strommesswerte zu erfassen, b) Erfassen zumindest eines Strommesswerts mittels der Messeinheit, c) Speichern des zumindest eines Strommesswerts mittels der Speichereinheit und d) Ermitteln des Ruhestroms aus dem zumindest einen gespeicherten Strommesswert mittels der Recheneinheit. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet dabei den Vorteil, dass durch das Bereitstellen der innerhalb des Kraftwagens angeordneten Strommesseinrichtung sowie der in das Bordnetz integrierten Messeinheit das Ermitteln des Ruhestroms vollständig in den Fertigungsablauf integrierbar ist und ohne zusätzliche Arbeitsschritte zeit- und kostensenkend bei hoher Messgenauigkeit durchgeführt werden kann. Auf diese Weise können Ruhestromfehler im Kraftwagen effektiv entdeckt und fehlerhafte Funktionsmodule gegebenenfalls nachgebessert werden, so dass sichergestellt ist, dass ausschließlich Kraftwagen mit korrektem Ruhestromverhalten die Fertigung verlassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Verfahren sowohl während der Kraftwagenherstellung als auch während einer Kraftwagenwartung durchführbar ist.
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Zudem übermittelt die Strommesseinrichtung in Schritt b) einen vorbestimmten Signalwert an mindestens ein mit dem Datenübertragungssystem verbundenes Funktionsmodul. Durch das Übermitteln eines derartigen Signalwerts ist eine einfache Möglichkeit geschaffen, mindestens einem Funktionsmodul des Kraftwagens den Beginn der Ermittlung des Ruhestroms zu signalisieren und dieses beispielsweise dazu anzuweisen, diese Information im Kraftwagen so zu verteilen, dass alle Funktionsmodule ihre Nachläufe auf ein Minimum verkürzen. Typische Nachläufe sind zum Beispiel Komfortfunktionen wie das Weiterlaufen des Radios, um Verkehrsinformationen abzuspeichern oder ein auch bei ausgeschalteter Zündung für gewisse Zeit noch aktives Telefon. Auf diese Weise sind sowohl eine Minimierung der Messdauer als auch eine besonders zuverlässige Ermittlung des Ruhestroms gewährleistet, wodurch zusätzliche Kosteneinsparungen realisiert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die sequentielle Abfolge der Verfahrensschritte b) bis d) beim Starten eines Motors des Kraftwagens und/oder beim Überschreiten eines vorbestimmten Spannungswertes, insbesondere 13 V, und/oder beim Unterschreiten eines vorbestimmten Stromwertes, insbesondere 0 mA, unterbrochen und/oder abgebrochen wird. Ein laufender Motor oder ein an den Kraftwagen angeschlossenes Ladegerät führen zu einer Umkehr des Stromflusses sowie zu einer positiven Ladebilanz und verhindern somit ein korrektes Ermitteln des Ruhestroms. Durch Berücksichtigung der dadurch verursachten Strom- und Spannungswerte wird sichergestellt, dass nur zur Ermittlung des Ruhestroms relevante Strommesswerte erfasst bzw. gespeichert werden und der Ruhestrom daher zuverlässig und exakt ermittelt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die sequentielle Abfolge der Verfahrensschritte b) bis d) durch Übermitteln eines vorbestimmten Signalwerts an die Strommesseinrichtung mittels eines Datenübertragungssystems gestartet oder beendet oder abgebrochen wird. Auf diese Weise können sowohl Beginn als auch Ende der Ermittlung des Ruhestroms besonders einfach an die Gegebenheiten und Erfordernisse der jeweiligen Herstellungs- und Wartungsprozesse angepasst werden. Darüber hinaus ist damit eine einfache Möglichkeit geschaffen, das Ermitteln des Ruhestroms definiert abzubrechen, wenn die zur Ermittlung von korrekten Strommesswerten erforderlichen Randbedingungen nicht erfüllt sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Schritt b) das Erfassen mehrerer Strommesswerte zu jeweils vorgegebenen Zeitpunkten innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer umfasst. Dadurch ist eine besonders einfache Möglichkeit geschaffen, die Größe des zeitlichen Messfensters sowie die Anzahl der zu erfassenden Strommesswerte bzw. deren zeitlichen Abstand variabel den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Darüber hinaus kann durch das Erfassen mehrerer Strommesswerte sichergestellt werden, dass der Ruhestrom in Schritt d) besonders exakt ermittelt werden kann, da während des Erfassens auftretende Messfehler oder Stromschwankungen bei der anschließenden Ermittlung des Ruhestroms berücksichtigt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Schritt c) das Speichern mehrerer Strommesswerte umfasst. Dies ermöglicht es, den zeitlichen Verlauf des momentanen Ruhestroms innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer zu erfassen und im Fall eines fehlerhaften Ruhestromverhaltens beispielsweise für eine anschließende Fehlersuche zu verwenden. Als im Rahmen der Erfindung mitoffenbart ist es dabei zu betrachten, dass bei einem Erfassen und Speichern mehrerer Strommesswerte die Verfahrensschritte b) und c) mehrmals nacheinander mit jeweils einem Strommesswert ausgeführt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der in Schritt b) erfasste Strommesswert in Schritt c) nur dann gespeichert wird, wenn er der erste zu speichernde Strommesswert oder kleiner als ein bereits gespeicherter Strommesswert ist. Da der kleinste erfasste Strommesswert den tatsächlichen Ruhestrom am exaktesten charakterisiert, ist damit eine besonders vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, die anfallende Datenmenge auf die für die Ermittlung des Ruhestroms relevanten Messwerte zu reduzieren. Dadurch können kostengünstigere Speichereinheiten mit verringertem Speicherplatz verbaut und die Herstellungskosten weiter gesenkt werden. Es kann dabei vorgesehen sein, die jeweils kleineren Strommesswerte nacheinander zu speichern oder den momentan gespeicherten Strommesswert durch den jeweils kleineren erfassten Strommesswert zu ersetzen, wodurch lediglich Speicherplatz für einen Messwert bereitgestellt werden muss.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Schritt d) das Ermitteln des niedrigsten gespeicherten Strommesswerts mittels der Recheneinheit umfasst. Da es sich bei dem niedrigsten erfassten Strommesswert um den den tatsächlichen Ruhestrom am exaktesten charakterisierenden Strommesswert handelt, kann der Ruhestrom anschließend besonders schnell und einfach ermittelt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist nach Schritt d) ein weiterer Schritt e) vorgesehen, welcher das Übermitteln eines den Ruhestrom charakterisierenden Parameterwerts mittels eines Datenübertragungssystems an ein mit diesem verbundenes Funktionsmodul umfasst, welches ausgelegt ist, den Parameterwert zu bewerten. Das Funktionsmodul kann dabei beispielsweise zum Onbord-Energiemanagementsystem des Fahrzeugs gehören. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, ein außerhalb des Kraftwagens angeordnetes Funktionsmodul zu verwenden, um den Parameterwert zu bewerten. Damit können beispielsweise bei der Kraftwagenherstellung und bei einer Kraftwagenwartung jeweils unterschiedliche Funktonsmodule wie Laptops oder dergleichen zum Bewerten des Ruhestroms verwendet werden.
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Erfindungsgemäß erfasst die Strommesseinrichtung zur Ermittlung eines Ruhestroms eines Bordnetzes eines Kraftwagens während der Kraftwagenherstellung oder einer Kraftwagenwartung eine Messeinheit zum Erfassen von den momentanen Ruhestrom charakterisierenden Strommesswerten, eine Speichereinheit zum Speichern mindestens eines Strommesswertes sowie eine Recheneinheit zum Ermitteln des Ruhestroms aus dem mindestens einen gespeicherten Strommesswert, wobei die Strommesseinrichtung innerhalb des Kraftwagens angeordnet und die Messeinheit in das Bordnetz integriert ist. Mit anderen Worten ist es demnach vorgesehen, dass im Gegensatz zum Stand der Technik die Strommesseinrichtung Teil des Kraftwagens und die Messeinheit fest mit dem Bordnetz verbunden ist. Eine derartige Strommesseinrichtung ermöglicht eine deutliche Senkung der Herstellungskosten, da das zeit- und arbeitsaufwendige Anschließen einer Stromzange oder dergleichen am Leitungssatz des Kraftwagens entfällt. Zudem wird weder bei der Kraftwagenherstellung noch bei einer Kraftwagenwartung in einer Werkstatt eine zusätzliche Vorrichtung zur Ermittlung des Ruhestroms benötigt, wodurch deutliche Zeit- und Kosteneinsparungen erzielt werden. Zudem ist die Strommesseinrichtung dazu ausgelegt, einen vorbestimmten Signalwert an mindestens ein mit einem Datenübertragungssystem verbundenes Funktionsmodul zu übermitteln, wobei dem mindestens einen Funktionsmodul durch das Übermitteln des vorbestimmten Signalwerts ein Beginn der Ermittlung des Ruhestroms signalisiert wird und dieses dazu angewiesen wird, diese Information im Kraftwagen so zu verteilen, dass alle Funktionsmodule ihre Nachläufe auf ein Minimum verkürzen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messeinheit als Stromsensor ausgebildet ist. Eine derartige Messeinheit weist einen besonders niedrigen Bauraumbedarf auf und ist zudem kostengünstig in hohen Stückzahlen verfügbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messeinheit den Stromfluss in einen elektrischen Pol eines Energiespeicherelements des Kraftwagens erfasst. Bei dem Energiespeicherelement handelt es sich in der Regel um eine Starterbatterie mit einem Plus- und einem Minuspol, wobei insbesondere der Stromfluss in den negativen Batteriepol von der Messeinheit erfasst wird. Denkbar sind jedoch auch weitere Anordnungen der Messeinheit sowie das Ermitteln des Ruhestroms alternativer Energiespeicherelemente wie beispielsweise Traktionsbatterien von elektrisch angetriebenen Kraftwagen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strommesseinrichtung zum Datenaustausch mit einem Datenübertragungssystem des Kraftwagens, insbesondere einem CAN-Bus, verbunden ist. Auf diese Weise kann eine Kommunikation der verschiedenen mit dem CAN-Bus verbundenen Funktionsmodule des Kraftwagens erfolgen, so dass den weiteren Funktionsmodulen beispielsweise der Beginn, das Ende oder ein Abbrechen der Ermittlung des Ruhestroms mit Hilfe des Datenübertragungssystems signalisiert werden kann. Weiterhin ist damit eine besonders einfache Möglichkeit geschaffen, die Strommesseinrichtung mit externen Auswertesystemen zu verbinden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass die Strommesseinrichtung in ein Onbord-Energiemanagementsystem des Kraftwagens integriert ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Strommesseinrichtung in ein bereits vorhandenes Funktionsmodul des Kraftwagens integriert sein, wodurch eine zusätzliche Senkung der Herstellungskosten erzielt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines mit einer erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung ausgestatteten Kraftwagens; und
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2 ein schematisches Diagramm mit mehreren, mittels einer Strommesseinrichtung gemäß 1 erfassten Strommesswerten.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Kraftwagen 10 mit einem zugehörigen Bordnetz 12, welches über eine Batterie 14 mit einem negativen Pol 16 und einem positiven Pol 18 verschiedene Funktionsmodule 20, 22 des Kraftwagens 10 mit elektrischer Energie versorgt. Ein Teil der Funktionsmodule 22 ist dabei zum Senden bzw. Empfangen von Daten an einen CAN-Bus 24 angeschlossen. Eine ebenfalls an den CAN-Bus 24 angeschlossene Strommesseinrichtung 26 umfasst einen in das Bordnetz 12 integrierten Stromsensor 28, eine Speichereinheit 30 sowie eine Recheneinheit 32. Der Stromsensor 28 erfasst dabei im vorliegenden Fall den Stromfluss in den negativen Pol 16 der Batterie 14. Die erfassten Strommesswerte werden in der Speichereinheit 30 gespeichert und mittels der Recheneinheit 32 ausgewertet.
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In Zusammenschau mit 1 zeigt 2 ein schematisches Diagramm mit mehreren, mittels der in 1 dargestellten Strommesseinrichtung 26 erfassten Strommesswerten, wobei auf der Abszisse die Zeit in Sekunden und auf der Ordinate die Stromstärke in Milliampere aufgetragen sind. Sobald bei der Kraftwagenherstellung das Bordnetz 12 des Kraftwagens 10 mit allen elektrischen und elektronischen Funktionsmodulen 20, 22 vollständig montiert ist und ein nicht dargestellter Motor des Kraftwagens 10 über einen längeren Zeitraum nicht mehr gestartet wird, kann die Ermittlung des Ruhestroms gestartet werden, um fehlerhaftes Ruhestromverhalten eines oder mehrerer Funktionsmodule 20, 22 und eine damit verbundene beschleunigte Entladung der Batterie 14 ausschließen zu können. Dazu wird die Messung durch Übermittlung eines Startsignals 34 an die Strommesseinrichtung 26 zum Zeitpunkt t1 gestartet. Dies kann beispielsweise über eine Diagnosefunktion des Onbord-Energiemanagementsystems oder einen Schalter am Kraftwagen 10 erfolgen. Die Messung wird allerdings nur gestartet, wenn sichergestellt ist, dass sowohl die momentane Spannung als auch die momentane Stromstärke innerhalb des Bordnetzes 12 jeweils unterhalb vorbestimmter Grenzwerte liegen. Als Grenzwerte werden dabei im Regelfall 13 V bzw. 0 mA gewählt, um eventuell angeschlossene Ladegeräte von der Messung auszuschließen, wobei auch abweichende Grenzwerte vorgesehen sein können. Beim Anschließen eines Ladegeräts während der Messung wird diese so lange unterbrochen, bis die vorbestimmten Grenzwerte wieder unterschritten sind. Ebenso wird die Messung bei einem Starten des Motors des Kraftwagens 10 unterbrochen, da die Batterie 14 bei laufendem Motor über eine Lichtmaschine geladen wird und daher keine Ermittlung des Ruhestroms möglich ist. Nach einer Unterbrechung kann die Messung fortgesetzt oder neu gestartet werden.
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Während der Messung übermittelt die Strommesseinrichtung 26 ihrerseits ein Feedback-Signal 36 an die an den CAN-Bus 24 angeschlossenen Funktionsmodule 22 des Kraftwagens 10. Dies kann wie im vorliegenden Fall kontinuierlich erfolgen, denkbar ist aber auch das Übermitteln eines Start- und Stop-Signals. Durch das Feedback-Signal 36 wird den Funktionsmodulen 22 signalisiert, ihren Nachlauf während der laufenden Messung auf ein Minimum zu verkürzen, um eine zuverlässige und schnelle Messung des Ruhestroms gewährleisten zu können. Der erste erfasste Strommesswert 38 wird mittels der Speichereinheit 30 der Strommesseinrichtung 26 gespeichert und dient als Referenzwert für die folgenden Strommesswerte. Zur Einsparung von Speicherplatz und um sicherzustellen, dass nur der jeweils niedrigste erfasste Strommesswert zum Ermitteln des Ruhestroms verwendet wird, werden die folgenden erfassten Strommesswerte nur dann gespeichert, wenn sie niedriger als der momentan gespeicherte Referenzwert sind. Je nach Ausgestaltung der Speichereinheit 30 kann dabei entweder vorgesehen sein, dass alle jeweils niedrigeren Strommesswerte nacheinander gespeichert werden oder dass der bereits gespeicherte Referenzwert jedes Mal durch den neuen niedrigeren Strommesswert überschrieben wird. Auf diese Art muss lediglich Speicherplatz für einen einzigen Messwert bereitgestellt werden, wodurch besonders kostengünstige Speichereinheiten 30 verwendet werden können. Denkbar ist dabei natürlich auch, dass der Stromsensor 28 selbst die Speichereinheit 30 umfasst. Die erfassten Strommesswerte werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu jeweils vorgegebenen Zeitpunkten erfasst und haben einen einheitlichen zeitlichen Abstand von Δt. Alle gespeicherten Strommesswerte sind dabei mit Quadraten, alle verworfenen Strommesswerte mit Kreisen gekennzeichnet. Da die beiden folgenden Strommesswerte 40, 42 nicht niedriger als der bereits gespeicherte und als Referenzwert dienende erste Strommesswert 38 sind, werden sie demgemäss verworfen. Der gespeicherte Strommesswert 38 wird erst durch den folgenden, niedrigeren Strommesswert 44 überschrieben, welcher nun als neuer Referenzwert für die weitere Messung verwendet wird. Die beschriebenen Verfahrensschritte werden bis zum Zeitpunkt t2 wiederholt. Anstelle eines vorbestimmten zeitlichen Endpunktes t2 kann es ebenfalls vorgesehen sein, die Messung durch Übermitteln eines vorbestimmten Signalwerts zu beenden. Der letzte gespeicherte Strommesswert 46 stellt im vorliegenden Fall den kleinsten erfassten Strommesswert der Messreihe dar und wird daher zur Ermittlung des Ruhestroms herangezogen. Der ermittelte Ruhestrom kann dann beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt während der Kraftwagenherstellung ausgelesen und bewertet werden. Neben einer Ermittlung des Ruhestroms eines mit einer als Starterbatterie ausgebildeten Batterie 14 ausgestatteten Kraftwagens 10 kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Strommesseinrichtung 26 natürlich auch zur Ermittlung eines Ruhestroms eines Kraftwagens mit Traktionsbatterie oder Ähnlichem verwendet werden.
