DE102013012163A1 - Prüfvorrichtung zum Prüfen von Hochvolt-Komponenten eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung (10) zum Prüfen von Hochvolt-Komponenten (31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39) eines Fahrzeugs (20), wobei die Prüfvorrichtung (10) ein erstes Diagnosemodul (M1) zum Prüfen einer Leistungselektronik (31) des Fahrzeugs (20) und ein zweites Diagnosemodul (M2) zum Prüfen einer Hochvolt-Batterie (33) des Fahrzeugs (20). Die Prüfvorrichtung (10) umfasst zusätzlich auch mindestens eines der folgenden Module: ein drittes Diagnosemodul (M3) zum Prüfen einer elektrischen Maschine (32) des Fahrzeugs (20), ein viertes Diagnosemodul (M4) zum Prüfen eines Onboard-Ladegeräts (34), ein fünftes Diagnosemodul (M5) zum Prüfen mindestens eines Hochvolt-Nebenaggregats (36) und eine sechstes Diagnosemodul (M6) zum Prüfen eines Hochvolt-Netzes (38) des Fahrzeugs (20).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
  • Mit bekannten Prüfvorrichtungen, die beispielsweise in DE 10 2011 117 683 A1 und DE 10 2010 046 605 A1 beschrieben sind, ist eine umfassende Prüfung von Hochvolt-Komponenten im Fahrzeug nicht automatisierbar.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, mit der eine umfassende Prüfung von Hochvolt-Komponenten in einem Kraftfahrzeug automatisiert durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Zum Prüfen von Hochvolt-Komponenten eines Fahrzeugs umfasst die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung ein erstes Diagnosemodul zum Prüfen einer Leistungselektronik des Fahrzeugs und ein zweites Diagnosemodul zum Prüfen einer Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs, wobei die Prüfvorrichtung zusätzlich auch mindestens eines der folgenden Module umfasst: ein drittes Diagnosemodul zum Prüfen einer elektrischen Maschine des Fahrzeugs; ein viertes Diagnosemodul zum Prüfen eines Onboard-Ladegeräts (Onboard-Laders), ein fünftes Diagnosemodul zum Prüfen mindestens eines Hochvolt-Nebenaggregats und ein sechstes Diagnosemodul zum Prüfen eines Hochvolt-Netzes des Fahrzeugs.
  • Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung.
  • Durch die beschriebenen Maßnahmen kann mit einer Prüfvorrichtung eine umfassende Prüfung von Hochvolt-Komponenten eines Kraftfahrzeugs automatisiert durchgeführt werden.
  • Eine erste Weiterbildung der Prüfvorrichtung sieht vor, dass das erste Diagnosemodul dazu vorbereitet ist, eine Leistungselektronik mittels einer Gleichstrom-Belastungsprüfung und/oder mittels einer Wechselstrom-Belastungsprüfung zu prüfen.
  • Eine zweite Weiterbildung der Prüfvorrichtung sieht vor, dass das zweite Diagnosemodul dazu vorbereitet ist, die Hochvolt-Batterie mittels eines Batteriesteuergeräts zu prüfen, in das ein Modell zur Ermittlung einer Lebensdauer der Hochvolt-Batterie integriert ist.
  • Ein dritte Weiterbildung der Prüfvorrichtung sieht vor, dass das dritte Diagnosemodul dazu vorbereitet ist, die elektrische Maschine mittels einer Widerstandsermittlung zu prüfen.
  • Es ist zweckmäßig, wenn das dritte Diagnosemodul dazu vorbereitet ist, die elektrische Maschine mittels einer Remanenzermittlung zu prüfen.
  • Es kann auch von Vorteil sein, wenn das fünfte Diagnosemodul dazu vorbereitet ist, das Nebenaggregat mittels einer Leistungsaufnahmemessung und/oder mittels einer Auswertung von Messdaten mindestens eines Sensors zu prüfen, der dem Nebenaggregat zugeordnet ist.
  • Unabhängig davon kann das sechste Diagnosemodul dazu vorbereitet sein, das Hochvolt-Netz mittels einer Stossspannungsprüfung, einer Messung einer Entladezeit eines Zwischenkreiskondensators und/oder einer Widerstandsermittlung einer Leitung des Hochvolt-Netzes zu prüfen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die eine schematische Übersicht über die Prüfvorrichtung wiedergeben.
  • Die 1 zeigt eine Prüfvorrichtung 10 zur Prüfung einer oder mehrerer Hochvolt-Komponenten 31 bis 39 in einem Fahrzeug 20. Dies betrifft sowohl eine Leistungselektronik 31, eine elektrische Maschine 32 (E-Maschine), eine Hochvolt-Batterie 33, einen Onboard-Lader 34, einen DC/DC-Wandler 35, ein Hochvolt-Netz 38, ein Hochvolt-Wechselstromkabel 39, einen elektrischen Klimakompressor 36' als auch sonstige Hochvolt-Komponenten 36.
  • Die Durchführung der verschiedenen Prüfabläufe (deren Hardware- und Software-Funktionalitäten in den Modulen M1 bis M6 enthalten sind) erfordert Interaktionen mit dem Fahrzeug 20 (die von der Art der Prüfung abhängig sind), um das Fahrzeug 20 in definierte Betriebszustände zu versetzen. Dies kann beispielsweise durch Abschicken von Diagnose-Befehlen über die OBD-Steckdose 41 erfolgen. Zusätzlich können an die Prüfvorrichtung 10 weitere externe Prüfgeräte oder Netzwerke angeschlossen werden, sodass gezielte Prüfabläufe (die beispielsweise von Zulieferern entwickelt wurden) auf die Prüfvorrichtung 10 geladen und dort oder in einer Fahrzeugsteuerung ausgeführt werden können. Darüberhinaus können Ergebnisse der Prüfungen im Netzwerk in einem (zentralen) Datenspeicher 42 gespeichert werden. Auf der Basis dieser Ergebnisse können weitere Datenauswertungen erfolgen.
  • Die Prüfvorrichtung 10 kann sowohl im Produktions-, Service- als auch im Entwicklungsbereich zur Anwendung kommen und stellt durch die Vielzahl an möglichen Prüfungen eine erhebliche Verbesserung der Diagnoseabdeckung der elektrischen Hochvolt-Komponenten 31 bis 39 im Fahrzeug 20 dar. Zudem ist eine erhebliche Zeitersparnis bei der Suche nach Fehlern in der Fahrzeugelektrik oder Fahrzeugsteuerung möglich.
  • Die Prüfvorrichtung 10 besitzt sechs Stecker mit der Bezeichnung C1 bis C6. Je nach Zugänglichkeit der Anschlusspunkte C1' bis C5' im Fahrzeug 20 erfolgt der Anschluss der Prüfvorrichtung 10 an geeigneten Steckern C1' bis C5' oder Schraubkontakten im Hochvolt-Leitungssatz 38. Der Stecker C1 entspricht hierbei einer (überbrückbaren) Unterbrechung zwischen Hochvolt-Batterie 33 und Leitungssatz 38. Der Stecker C2' dient dem Abgriff der Hochvolt-Gleichstrom-Leitung 38 in der Nähe der Leistungselektronik 31. Eine weitere (überbrückbare) Unterbrechung erfolgt mit der Verbindungsstelle C3a' oder C3b'. Die Verbindungsstelle C3a' realisiert eine (überbrückbare) Unterbrechung zwischen der Leistungselektronik 31 und einem Hochvolt-Wechselstromkabel 39. Die Verbindungsstelle C3b' realisiert eine (überbrückbare) Unterbrechung zwischen dem Hochvolt-Wechselstromkabel 39 und der elektrischen Maschine 32. Das Ladekabel 44, welches für ein Laden mittels Onboard-Lader 34 erforderlich ist, wird über die Verbindungsstelle C4' an die Prüfvorrichtung 10 angeschlossen. Mittels einer (überbrückbaren) Verbindungsstelle C5' erfolgt für einen ersten Pol eine (überbrückbare) Unterbrechung und für einen zweiten Pol ein Abgriff am LV-System 45 (low voltage system). Für den Anschluss der Prüfvorrichtung 10 an ein (ortsfestes) Stromversorgungsnetz 42 zum Zwecke der Energieversorgung ist an der Prüfvorrichtung 10 ein Stecker C6 vorgesehen. Hierbei ist auch eine bidirektionale Einspeisung möglich, sodass elektrische Energie (die beispielsweise von dem Fahrzeug 20 bereitgestellt wird) ans Stromversorgungsnetz 42 abgegeben werden kann. Sollte mehr als ein elektrischer Antrieb 32 im Fahrzeug 20 vorhanden sein, so werden entweder die entsprechenden Verbindungsstellen C2', C3a', C3b' erweitert oder entsprechende Leitungssätze angefertigt, mit denen eine schrittweise Überprüfung der entsprechenden Antriebseinheit 32 erfolgt.
  • Die in 1 dargestellten Module M1 bis M6, welche sich in der Prüfvorrichtung 10 befinden, stellen sowohl Hardware- als auch Software-Funktionalitäten dar, mittels der die verschiedenen Hochvolt-Komponenten 31 bis 36 überprüfbar sind. Sowohl die Hardware als auch die Software eines jeden Moduls M1 bis M6 kann als separater Teil der Prüfvorrichtung 10 betrachtet werden. Es sind jedoch auch verschiedene Kombinationen der hier beschriebenen Hardware- und Software-Funktionalitäten möglich, um so vor allem Gewicht als auch Kosten der Prüfvorrichtung 10 zu sparen.
  • Die Hardware- und Software-Funktionalitäten der einzelnen Module M1 bis M6 werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Modul 1 zur Diagnose der Leistungselektronik 31:
  • Die Diagnose der Leitungselektronik kann nach einem der in DE 10 2011 117 683 A1 beschriebenen Verfahren erfolgen.
  • Der Pfad für die Prüfung der Leistungselektronik 31 führt von der Prüfvorrichtung C3 über die Verbindungsstelle C3a' zur Leistungselektronik 31 und von dort über die Verbindungsstelle C2' zurück zu der Prüfvorrichtung C2. Die beiden Leitungen an der Prüfvorrichtung C2 sind für eine Prüfung kurzgeschlossen und für die andere Prüfung isoliert zueinander.
  • Mit Hilfe der Prüfvorrichtung 10 können dann folgende Prüfungen durchgeführt werden:
    Charakterisierung der Dioden und Transistoren, Beurteilung der Bauteiltoleranz, ungleiches Sperrverhalten der Dioden/Transistoren des nicht bestromten Zweiges, Identifikation mangelhafter elektrischer Verbindungen im DC-Kreis 38 und den beteiligten AC-Abgängen 39, ungleiche Qualität der Löt-/Schweiß-/Steckverbindungen auf der AC-Seite, fehlerhafte thermische Anbindung der Dioden und fehlerhafte Bondverbindungen.
  • Modul 2 zur Diagnose der Hochvolt-Batterie 33:
  • Batterie-Alterungsuntersuchungen mittels Lade- und Entladeprofilen können mittels eines Verfahrens erfolgen, das in DE 10 2010 046 605 A1 beschrieben ist.
  • Für die Prüfung der Hochvolt-Batterie 33 können folgende Prüfungen durchgeführt werden: Funktionsprüfung, Prüfung bei besonderen batterieseitigen Randbedingungen (Über- oder Unterspannung), Messung der Leistungsaufnahme und Abgabe, Innenwiderstandsermittlung, Kapazitätsermittlung und Ermittlung des Alterungszustands.
  • Für die Durchführung der Prüfungen ist eine Stimulation notwendig, beispielsweise mittels Lade- und Entladeprofilen.
  • Die Durchführung des Ladens- und Entladens kann hierbei auf drei Arten erfolgen.
    • – Die erste Variante ist das Laden- und Entladen der Hochvolt-Batterie 33 mittels eines im Fahrzeug 20 vorhandenen Onboard-Laders 34, welcher über einer Diagnose-Schnittstelle 41 eine Kommunikation mit der Prüfvorrichtung 10 aufbaut. Die Entladung der Hochvolt-Batterie 33 ist jedoch nur möglich, falls es sich beim vorhandenen Onboard-Lader 34 im Fahrzeug 20 um einen bidirektionalen Lader handelt.
    • – Die zweite Variante ist die Verwendung eines Umrichters, der in der Prüfvorrichtung 10 eingebaut ist. Der Abgriff an der Hochvolt-Batterie 33 für die Leistungsaufnahme und Entnahme erfolgt hierbei mittels Verbindungsstelle C1. Auch hier kann die Einstellung oder Steuerung der einzelnen Hochvolt-Komponenten 31 bis 36 mittels der Diagnoseschnittstelle 41 am Fahrzeug 20 erfolgen. Der Energiefluss zwischen Hochvolt-Batterie 33 und Umrichter 31 beziehungsweise Stromversorgungsnetz 43 kann beliebig von der Prüfvorrichtung 10 vorgegeben werden.
    • – Ist für die Prüfung nur ein Entladen der Hochvolt-Batterie 33 erforderlich, so kann auch die Leistungselektronik 31 in Kombination mit der elektrischen Maschine 32 im Fahrzeug 20 verwendet werden. Die Leistungselektronik 31 wie auch die elektrische Maschine 32 kann hierbei als Senke betrachtet werden, in der die abgegebene Energie der Hochvolt-Batterie 33 in thermische Energie in der elektrischen Maschine 32 und der Leistungselektronik 31 umgewandelt wird. Eine Drehbewegung der elektrischen Maschine 32 ist hierbei nicht erforderlich. Diese Variante kann jedoch nur für kurzzeitige Energieentnahmen angewendet werden.
  • Modul M3 zur Diagnose der elektrischen Maschine 32:
  • Erfassung von Fehlern in der elektrischen Maschine 32 (beispielsweise Wicklungsunterbrechungen, Windungsschlüsse, Exzentrizitäten, Remanenzverlust der Magnete).
  • Die 2 dient der Erläuterung einer ersten und einer zweiten Prüfanordnung zur Diagnose der elektrischen Maschine 32.
  • Nicht alle Fehler können mittels eines einzelnen Prüfverfahrens erkannt werden. Aus diesem Grund werden im Folgenden mehrere Algorithmen vorgestellt, mit deren Hilfe ein Großteil der hier aufgezählten Fehler erkannt werden kann. Ein möglicher Aufbau zur Durchführung dieser Prüfverfahren ist in 2 dargestellt. Der Aufbau befindet sich in der ersten Prüfanordnung, wenn sich die Schalter KDC, K' und KCurrent in Stellung I befinden. Der Aufbau befindet sich in der zweiten Prüfanordnung, wenn sich die Schalter K' und KCurrent in Stellung II befinden. Block 19 stellt ein Filter dar.
  • Algorithmus für die Widerstandsermittlung:
    • – Ziel dieses Algorithmus ist die Widerstandsermittlung aller drei Statorwicklungen der elektrischen Maschine 32, mit deren Hilfe elektrische Fehler (beispielsweise Wicklungsunterbrechungen oder Windungsschlüsse) abgeprüft werden können. Zu erwarten ist hierbei, dass eine oder mehrere Wicklungsunterbrechungen eine Erhöhung des Statorwiderstandes innerhalb einer Phase hervorrufen, da durch die Parallelschaltung der Statorwicklungen der Ausfall einer oder mehrerer Wicklungen zu einer Erhöhung des Gesamtwiderstands führt.
    • – Der Windungsschluss innerhalb einer Statorwicklung führt dagegen zu einer Reduzierung des Widerstandwerts, da hier ein Teil des Spulenbereichs kurzgeschlossen ist. Durch diese Differenzierung kann somit zwischen Wicklungsunterbrechungen und einem Windungsschluss unterschieden werden. Auch das Auftreten von Kontaktierungsfehlern ist bei dieser Betrachtung möglich. Jedoch ist die eindeutige Unterscheidung zwischen einem Kontaktierungsfehler und einer Wicklungsunterbrechung schwierig, da beide Fehler eine Widerstandserhöhung hervorrufen.
    • – Für die Ermittlung der Widerstandswerte der Statorwicklungen wird die Prüfvorrichtung so beschaltet, dass die elektrische Maschine 32 zum Prüfaufbau hinzugeschaltet und die Leistungselektronik 31 freigeschaltet wird.
    • – Für die Messung sind folgende Komponenten erforderlich: eine Stromquelle, eine U6-Brückenschaltung, ein Stromsensor sowie drei Spannungssensoren. Alternativ zur Stromquelle kann auch eine Spannungsquelle mit einer IGBT-Brückenschaltung (IGBT = insulated-gate bipolar transistor) und einer Hysterese-Regelung vorgesehen werden, um eine Stromregelung zu ermöglichen.
    • – Durch gezielte Ansteuerung der drei Halbbrücken des Prüfgeräts 10 ergeben sich drei Schaltzustände für die Widerstandsermittlung der drei Statorwicklungen.
    • – Für eine genaue Ermittlung der drei Widerstände ist darüber hinaus das Wissen der Verschaltung der elektrischen Maschine 32 notwendig. In der Berechnung wird berücksichtigt, ob eine Stern- oder Dreieck-Schaltung vorliegt.
    • – Abbildung der Stern- und Dreieck-Schaltung.
    • – Für die Erfassung aller drei Widerstandswerte der Statorwicklungen sind nur zwei Schaltzustände notwendig.
  • Figure DE102013012163A1_0002
    • – Um eine Verbesserung des Messergebnisses zu erreichen, kann die Auswertung mittels der Methode der kleinsten Quadrate und aller zur Verfügung stehenden Schaltzustände durchgeführt werden.
    • – Y = X·B + e B = (X'·X)–1·X–1·Y
  • Algorithmus für die Remanenzermittlung:
    • – Ziel des folgenden Abschnitts ist die Ermittlung der Remanenz im Stillstand der elektrischen Maschine 32.
    • – Hierfür sind verschiedene Arbeitspunkte 51, 52, 53 des magnetischen Flusses ÖS anzusteuern und die dort fließenden Ströme i zu messen.
    • – Für die Ermittlung kann hierbei das in US 2011/0260748 A1 beschriebene Verfahren gewählt werden.
    • – Basierend auf den Sättigungseigenschaften der Permanentmagneten der elektrischen Maschine 32 kann auf eine mögliche Entmagnetisierung der Magneten 61 zurückgeschlossen werden.
    • – Für das Anwenden des Verfahrens ist die elektrische Maschine 32 im Sättigungsbereich zu regeln, was hohe Stromgrößen und starke Drehmomentimpulse hervorrufen kann.
    • – Erweiterung des Verfahrens durch nur einseitige Bestromung.
    • – Wenn zuerst nur ein positiver Flussbereich untersucht (siehe 4a) und die angefahrenen Arbeitspunkte 51 bis 53 (siehe 3) abgespeichert werden, können diese Arbeitspunkte 51 bis 53 anschließend mit einem negativen Flussbereich (siehe 4b) verglichen werden. Durch Vergleich zwischen positivem und negativem Flussbereich kann (wie beim oben vorgeschlagenen Verfahren) die gleiche Erkenntnis hinsichtlich Entmagnetisierung gewonnen werden. Vorteilhafterweise können damit Drehmomentschwankungen ausgeglichen oder zumindest verringert werden, die bei der Messung entstehen.
    • – Abbildung des Fluss-Kennfelds 59 in Abhängigkeit des Stroms i.
    • – Das Fluss-Kennfeld 59 ist in d-Richtung dargestellt, da nur hier ein Permanentfluss vorhanden ist.
  • Modul 4 zur Diagnose des Onboard-Laders 34:
  • Der Pfad für die Prüfung des Onboard-Laders 34 führt von der Prüfvorrichtung 10 (Verbindungsstelle C4) über das fahrzeugeigene Ladekabel 44 und die Ladedose C4' zum Onboard-Lader 34, von dort über den Hochvolt-Kabelsatz 38 und über die Verbindungsstelle C1' oder C2 zurück zu der Prüfvorrichtung 10.
  • Mit Hilfe der Prüfvorrichtung 10 können dann folgende Prüfungen durchgeführt werden:
    Funktionsprüfung (Grundfunktionalität), Wirkungsgradermittlung, Verhalten bei besonderen netzseitigen Randbedingungen (Netzüber- oder Netzunterspannung, Ausfall einzelner Phasen), Verhalten bei besonderen batterieseitigen Randbedingungen (Über- oder Unterspannung), Messung von Schutzleiter-Ableitströmen über das Ladekabel 44.
  • Für das Laden und Entladen der Fahrzeugbatterie 33 steht an der Prüfvorrichtung 10 der Netzanschluss C6 zur Verfügung.
  • Darüber hinaus können auch Messmethoden aus Modul M1 zur Anwendung kommen, da auch hier Leistungshalbleiter zur Anwendung kommen und alle Anschlussklemmen des Onboard-Laders 34 einzeln von der Prüfvorrichtung 10 aus zugänglich sind.
  • Modul 5 zur Diagnose der Hochvolt-Nebenaggregate 36:
  • Der Zugang der Prüfvorrichtung 10 zu den Hochvolt-Nebenaggregaten 36 (EKMV, PTC, DC/DC-Wandler 35) erfolgt über die Anschlussstellen C1 oder C2' sowie den Hochvolt-Verteiler 38. Für die Prüfung des DC/DC-Wandlers 35 steht auf der Niederspannungsseite der Abgriff C5' zur Verfügung.
  • Für alle Komponenten können folgende Prüfungen durchgeführt werden:
    Funktionsprüfung, Prüfung bei besonderen batterieseitigen Randbedingungen (Über- oder Unterspannung), Messung der Leistungsaufnahme.
  • Beim DC/DC-Wandler 35 können zusätzlich folgende Prüfungen durchgeführt werden:
    Ermittlung des Wirkungsgrads und Anwendung von Messmethoden aus Modul M1.
  • Die Prüfung von Funktionen der Hochvolt-Nebenaggregate 36 kann auf verschiedene Arten erfolgen. Eine mögliche Herangehensweise ist hierbei ein Anlegen einer externen Spannungsquelle ans LV/HV-System des DC-Kreises mittels C1/C5. Anschließend kann mittels Diagnose-Befehlen eine Ansteuerung der Nebenaggregate 36 erfolgen. Ziel ist dabei, immer nur ein Nebenaggregat 36 zu prüfen. Alle anderen Aggregate müssen für diese Phase abgeschaltet/abgekoppelt werden. So kann sichergestellt werden, dass die erfolgte Messung sich auf die richtige Komponente bezieht. Durch die dabei aufgenommene Leistung des Aggregats in definierten Arbeitspunkten kann auf die richtige Funktionsweise zurückgeschlossen werden. Wenn ein Nebenaggregat 36 beispielsweise in einem angefahrenen Arbeitspunkt mehr oder weniger Leistung verbraucht, kann daraus auf mögliche Schäden im Nebenaggregat 36 geschlossen werden. Wenn beispielsweise durch Schäden an einem Leistungsschalter eines Nebenaggregats 36 ein Kurzschluss auftritt, kann deshalb ein erheblicher Stromfluss stattfinden, der wiederum zu einer erhöhten Leistungszunahme führt. Wenn sich der gleiche Leistungsschalter jedoch nicht mehr in einen leitfähigen Zustand steuern lässt, kann in diesem Betriebspunkt kein Stromfluss erfolgen. Die Leistungsaufnahme ist dann geringer als im fehlerfreiem Betrieb. So kann auch bei einer zu geringen Leistungsaufnahme ein abnormales Verhalten des Nebenaggregats 36 mittels Messung erkannt werden.
  • Sollen über die Leistungsprüfung hinaus die Funktionsweise des Nebenaggregats 36 untersucht werden, so können weitere Sensoren aus dem Fahrzeug 20 für die Prüfung genutzt werden. Messwerte aus diesen Sensoren können mittels Diagnosefunktionen des Fahrzeug 20 erfasst werden. Mögliche Vorgehensweisen für eine Prüfung von Nebenaggregaten 36 zeigen die folgenden Beispiele:
    • – Klimakompressor 36': Anlegen einer externen Spannungsquelle ans Hochvolt-Gleichstromnetz 38 an C1 → Ansteuern des Klimakompressors 36' per Diagnose auf eine vorgegebene Drehzahl → Messen der hierbei entstehenden Leistung → Bestimmen der Kühlleistung vom Klimakompressor 36' (beispielsweise mittels Temperatursensoren, Durchfluss-Sensoren) → Prüfen der Kühlleistung mittels bekannter Messdaten und/oder Kennfelder → Bewerten, ob ein Tausch erforderlich ist oder nicht.
    • – DC/DC-Wandler 35: Anlegen einer externen Spannungsquelle ans Hochvolt-Gleichstromnetz 38 an C1 oder ans LV-System C5 → Ansteuern des DC/DC-Wandlers 35 per Diagnose (beispielsweise im Boost-, Buck-Modus mit einer entsprechenden Spannungsregelung im entsprechenden System) → Messen der hierbei aufgenommenen Leistung und der in den jeweiligen Systemen erzeugten Spannung → Bestimmen der abgegebenen Leistung des DC/DC-Wandlers 35 → Prüfen der Funktionsweise mittels bekannter Messdaten und/oder Kennfelder → Bewerten ob ein Tausch erforderlich ist oder nicht.
  • Modul 6 zur Isolationsmessung und Untersuchung des Hochvolt-Netzes 38:
  • Mit diesem Modul können folgende Prüfungen durchgeführt werden: Ermitteln des Isolationswiderstands bei der elektrischen Maschine 32, Leistungselektronik 31 und anderer Hochvolt-Komponenten; Überprüfen des ISO-Wächters (Überprüfen der Auslösestelle und Widerstandswerts); Stoßspannungsprüfung; Messungen der Entladezeiten von Zwischenkreiskondensatoren; Widerstandsermittlung der Hochvolt-Leitung 38.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung (Prüfgerät)
    20
    Fahrzeug (Kraftfahrzeug)
    31
    Leistungselektronik (Umrichter; Wechselrichter)
    32
    elektrische Maschine (E-Maschine)
    33
    Hochvolt-Batterie (HV-Batterie)
    34
    Onboard-Ladegerät (Onboard-Lader)
    35
    DC/DC-Wandler
    36
    Nebenaggregat
    36'
    Klimakompressor
    36''
    sonstige Hochvolt-Komponenten
    38
    Leitungssatz; Hochvoltnetz; Hochvoltverteiler
    38'
    Leitung des Hochvoltnetzes
    39
    Hochvolt-Wechselstromkabel
    41
    OBD-Steckdose
    42
    Datenspeicher für Prüfergebnisse
    43
    Stromversorgungsnetz
    44
    Ladekabel
    45
    LV-System (low voltage system)
    51
    erster Arbeitspunkt des magnetischen Flusses
    52
    zweiter Arbeitspunkt des magnetischen Flusses
    53
    dritter Arbeitspunkt des magnetischen Flusses
    59
    Flusskennfeld
    M1
    erstes Diagnosemodul
    M2
    zweites Diagnosemodul
    M3
    drittes Diagnosemodul
    M4
    viertes Diagnosemodul
    M5
    fünftes Diagnosemodul
    M6
    sechstes Diagnosemodul
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011117683 A1 [0002, 0022]
    • DE 102010046605 A1 [0002, 0025]
    • US 2011/0260748 A1 [0031]

Claims (8)

  1. Prüfvorrichtung (10) zum Prüfen von Hochvolt-Komponenten (31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39) eines Fahrzeugs (20), wobei die Prüfvorrichtung (10) ein erstes Diagnosemodul (M1) zum Prüfen einer Leistungselektronik (31) des Fahrzeugs (20) und ein zweites Diagnosemodul (M2) zum Prüfen einer Hochvolt-Batterie (33) des Fahrzeugs (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (10) zusätzlich auch mindestens eines der folgenden Module umfasst: – ein drittes Diagnosemodul (M3) zum Prüfen einer elektrischen Maschine (32) des Fahrzeugs (20); – ein viertes Diagnosemodul (M4) zum Prüfen eines Onboard-Ladegeräts (34); – ein fünftes Diagnosemodul (M5) zum Prüfen mindestens eines Hochvolt-Nebenaggregats (36); – eine sechstes Diagnosemodul (M6) zum Prüfen eines Hochvolt-Netzes (38) des Fahrzeugs (20).
  2. Prüfvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Diagnosemodul (M1) dazu vorbereitet ist, eine Leistungselektronik (31) mittels einer Gleichstrom-Belastungsprüfung und/oder mittels einer Wechselstrom-Belastungsprüfung zu prüfen.
  3. Prüfvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Diagnosemodul (M2) dazu vorbereitet ist, die Hochvolt-Batterie (33) mittels eines Batteriesteuergeräts zu prüfen, in das ein Modell zur Ermittlung einer Lebensdauer der Hochvolt-Batterie integriert ist.
  4. Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Diagnosemodul (M3) dazu vorbereitet ist, die elektrische Maschine (32) mittels einer Widerstandsermittlung zu prüfen.
  5. Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Diagnosemodul (M3) dazu vorbereitet ist, die elektrische Maschine (32) mittels einer Remanenzermittlung zu prüfen.
  6. Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Diagnosemodul (M5) dazu vorbereitet ist, das Nebenaggregat (36) mittels einer Leistungsaufnahmemessung und/oder mittels einer Auswertung von Messdaten mindestens eines Sensors zu prüfen, der dem Nebenaggregat (36) zugeordnet ist.
  7. Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Diagnosemodul (M6) dazu vorbereitet ist, das Hochvolt-Netz (38) mittels einer Stossspannungsprüfung, einer Messung einer Entladezeit eines Zwischenkreiskondensators und/oder einer Widerstandsermittlung einer Leitung (38') des Hochvolt-Netzes (38) zu prüfen.
  8. Kraftfahrzeug (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (20) eine Prüfvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
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