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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug nach der Gattung unabhängigen Anspruchs.
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Stand der Technik
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Um den Ausfall von Komponenten prognostizieren zu können, wurden zuverlässigkeitstechnische Ansätze zur Überwachung von Fahrzeugkomponenten erarbeitet. Dazu werden die Bordnetz-Komponenten während des Betriebs überwacht und deren Schädigung ermittelt. Ein solches Verfahren ist bspw. in der Druckschrift
DE 10 2013 203 661 A1 beschrieben.
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Aus der
DE 102005031254 A1 ist bereits ein Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers, beispielsweise einer Batterie in einem Fahrzeug bekannt, bei dem verschiedene Parameter ermittelt werden. Bei diesen Parametern handelt es sich um schnell adaptierbare Parameter, die innerhalb von Sekunden oder Minuten adaptiert werden, und langsam adaptierbare Parameter, die innerhalb von Stunden oder Tagen adaptiert werden. Aus den schnell adaptierbaren Parametern wird auf die langsam adaptierbaren Parameter geschlossen, insbesondere unter Berücksichtigung vorgebbarer Schätzroutinen und Schätzfehler. Durch Vergleich der ermittelten Parameter mit abgespeicherten Parametern kann der Typ der eingesetzten Batterie erkannt werden.
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Aus der
DE 10056968 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs bekannt. Zunächst wird der Zustand eines dem Bordnetz zugeordneten Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, festgestellt. Für den Fall, dass der festgestellte Zustand des Energiespeichers einen voreinstellbaren Grenzwert unterschreitet, wird ein Teilsystem mit einem Steuersignal beaufschlagt, wodurch das wenigstens eine Teilsystem in einen modifizierten Betriebsmodus überführt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit und Zuverlässigkeit eines Bordnetzes weiter zu erhöhen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
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Offenbarung der Erfindung
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Dadurch, dass ermittelt wird, ob der Energiespeicher getauscht wurde und nach einem erkannten Tausch des Energiespeichers ermittelt wird, ob es sich bei dem getauschten Energiespeicher um einen zulässigen Energiespeicher handelt, wird die Sicherheit und Verfügbarkeit von Energiebordnetzen durch dieses mehrstufige Verfahren weiter erhöht. Dadurch wird sichergestellt, dass ein neu eingebauter Energiespeicher einer gewissen minimalen Leistungsfähigkeit und Qualität entspricht. Zusätzlich kann eine entsprechende Information, dass ein Tausch des Energiespeichers durch den Endbenutzer stattgefunden hat, an das System herausgegeben werden. Durch diese Information kann beispielsweise ein Werkstattaufenthalt zur Überprüfung der Qualität des eingebauten Energiespeichers getriggert werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Tausch des Energiespeichers ermittelt wird, indem eine charakteristische Größe des Energiespeichers ermittelt wird und mit zumindest einer zuvor ermittelten und abgespeicherten charakteristischen Größe verglichen wird, wobei ein Tausch des Energiespeichers erkannt wird bei einer signifikanten Abweichung der ermittelten charakteristischen Größe von der zuvor abgespeicherten charakteristischen Größe. Die entsprechende Auswahl der charakteristischen Größe kann sicherstellen, dass die entsprechende Information über den Tausch des Energiespeichers unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugs zur Verfügung steht.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass nach einem erkannten Tausch des Energiespeichers zumindest ein Parametersatz des verwendeten Energiespeichers unter Rückgriff auf zumindest eine charakteristische Größe ermittelt wird und dass bei einer Übereinstimmung zwischen dem ermittelten Parametersatz des Energiespeichers und zumindest einem als zulässig hinterlegten Parametersatz auf einen zulässigen Energiespeicher geschlossen wird. Eine aufwändigere Ermittlung der Typerkennung des Energiespeichers kann zunächst zurückgestellt werden und wird nur bei Bedarf durchgeführt.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass als charakteristische Größe zumindest ein Innenwiderstand und/oder eine Temperatur und/oder ein Ladezustand und/oder eine Ruhespannung und/oder eine Polarisationsspannung und/oder eine Kapazität des Energiespeichers verwendet wird. Die genannten charakteristischen Größen können je nach Anwendungsfall gut Auskunft darüber geben, ob ein Tausch des Energiespeichers erfolgte und gegebenenfalls welcher Typ verwendet wurde.
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Besonders zweckmäßig wird die charakteristische Größe anhand eines Modells des Energiespeichers ermittelt. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit der genannten Ermittlung weiter.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass als charakteristische Größe zumindest eine schnell adaptierbare Größe, insbesondere im Sekundenbereich, besonders bevorzugt kleiner 10 Sekunden verwendet wird, und/oder bei einer erneuten Ermittlung, ob ein Tausch des Energiespeichers stattgefunden hat, eine langsam adaptierbare bzw. veränderliche Größe, insbesondere in Minutenbereich, besonders bevorzugt größer 10 Sekunden, als charakteristische Größe verwendet wird. Als schnell adaptierbare Größe eignet sich beispielsweise ein Ladezustand und/oder eine Temperatur, als langsam adaptierbare Größe eine Kapazität des Energiespeichers. Gerade schnell adaptierbare Parameter des Energiespeichers wie ein Innenwiderstand deuten auf einen Tausch hin, da der Innenwiderstand sehr gut bestimmte Energiespeicher insbesondere unterschiedlichen Alters charakterisiert. Ebenso langsam veränderliche Größen wieder Ladezustand oder Ruhespannung können besonders bevorzugt für die Bestimmung eines Tauschs herangezogen werden, da bei einer signifikanten Änderung in der Regel davon auszugehen ist, dass ein Tausch hierfür die Ursache ist, nicht jedoch der Normalbetrieb.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass als charakteristische Größe des Energiespeichers eine Größe verwendet wird, die nur in zumindest einem Betriebspunkt des Energiespeichers adaptierbar ist, insbesondere eine Ruhespannung, vorzugsweise eine maximale Ruhespannung des Energiespeichers. Bei einer zu großen Abweichung der maximalen Ruhespannung innerhalb eines Zeitraums kann auf einen Tausch des Energiespeichers erkannt werden, wodurch sich die Sicherheit einer Diagnose weiter erhöht. Diese Funktion könnte durch einen einfachen Schwellwertvergleich oder einen auf maschinellem Lernen basierenden Algorithmus realisiert werden, wodurch sich die Qualität weiter erhöht.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die prädizierte Kenngröße zunächst unter Verwendung zumindest einer schnell adaptierbaren Größe und/oder später unter Verwendung zumindest einer langsam adaptierbaren Größe ermittelt wird. Damit erhöht sich weiterhin die Güte der Prädiktion und damit die Sicherheit des elektrischen Bordnetzes.
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Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
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Figurenliste
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Es zeigen
- 1 ein mögliches Bordnetz für ein Fahrzeug zum automatisierten Fahren,
- 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Beispielhaft ist in dem Ausführungsbeispiel als möglicher Energiespeicher eine Batterie bzw. Akkumulator beschrieben. Alternativ können jedoch andere für diese Aufgabenstellung geeignete Energiespeicher beispielsweise auf induktiver oder kapazitiver Basis, Brennstoffzellen, Kondensatoren oder Ähnliches gleichermaßen Verwendung finden.
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1 zeigt eine mögliche Topologie eines Energieversorgungssystems, bestehend aus einem Basisbordnetz 22, welches zumindest einen Basisverbraucher 24 versorgt, der beispielhaft dargestellt ist. Alternativ könnte auch im Basisbordnetz 22 ein Energiespeicher bzw. eine Batterie mit zugehörigem (Batterie)sensor und/oder ein Starter, und/oder mehrere nicht sicherheitsrelevante KomfortVerbraucher, die durch eine elektrische Lastverteilung abgesichert bzw. angesteuert sein könnten, vorgesehen sein. Das Basisbordnetz 22 weist ein gegenüber einem Hochvolt-Bordnetz 10 niedrigeres Spannungsniveau auf, beispielsweise kann es sich um ein 14 V-Bordnetz handeln. Zwischen dem Basisbordnetz 22 und dem Hochvolt-Bordnetz 10 ist ein Gleichspannungswandler 20 angeordnet. Das Hochvolt-Bordnetz 10 umfasst beispielhaft einen Hochvolt-Energiespeicher 16 wie beispielsweise eine Hochvolt-Batterie, eventuell mit integriertem Batteriemanagementsystem, exemplarisch gezeigt eine nicht sicherheitsrelevante Last 18 bzw. Komfortverbraucher wie beispielsweise eine mit erhöhtem Spannungsniveau versorgte Klimaanlage etc. sowie eine Elektromaschine 12. Der Energiespeicher 16 kann über ein Schaltmittel 14 zur Versorgung des Hochvolt-Bordnetzes 10 zugeschaltet werden. Als Hochvolt wird in diesem Zusammenhang ein Spannungsniveau verstanden, welches höher ist als das Spannungsniveau des Basisbordnetzes 22. So könnte es sich beispielsweise um ein 48-Volt-Bordnetz handeln. Alternativ könnte es sich gerade bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb um noch höhere Spannungsniveaus handeln. Alternativ könnte das Hochvolt-Bordnetz 10 ganz entfallen, wobei dann Komponenten wie Starter, Generator und Energiespeicher dem Basisbordnetz 22 zugeordnet werden.
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Mit dem Basisbordnetz 22 sind beispielsweise zwei sicherheitsrelevante Kanäle 30, 40 verbunden. Der erste sicherheitsrelevante Kanal 30 ist über ein Trennelement 28 mit dem Basisbordnetz 22 verbunden. Der weitere sicherheitsrelevante Kanal 40 ist über ein weiteres Trennelement 26 mit dem Basisbordnetz 22 verbunden. Der erste sicherheitsrelevante Kanal 30 kann über einen Energiespeicher 32 mit Energie versorgt werden. Die charakteristischen Kenngrößen des Energiespeichers 32 werden von einem Sensor 34 erfasst. Der Sensor 34 ist vorzugsweise benachbart zum Energiespeicher 32 angeordnet. Der erste sicherheitsrelevante Kanal 30 versorgt einen sicherheitsrelevanten Verbraucher 36. Dieser sicherheitsrelevante Verbraucher 36 ist lediglich exemplarisch gezeigt. Es werden je nach Bedarf noch weitere sicherheitsrelevante Verbraucher 36 über den sicherheitsrelevanten Kanal 30 versorgt.
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Auch der weitere sicherheitsrelevante Kanal 40 kann durch einen weiteren Energiespeicher 42 versorgt werden. Die Kenngrößen des weiteren Energiespeichers 42 erfasst ein weiterer Sensor 44. Der weitere Sensor 44 ist benachbart zum weiteren Energiespeicher 42 angeordnet. Der weitere sicherheitsrelevante Kanal 40 versorgt zumindest einen weiteren sicherheitsrelevanten Verbraucher 46. Je nach Bedarf können auch im weiteren sicherheitsrelevanten Kanal 40 weitere sicherheitsrelevante Verbraucher 46 versorgt werden.
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Die in 1 gezeigte Topologie ist lediglich beispielhaft als eines von vielen Ausführungsbeispielen gewählt. Es gibt unterschiedlichste Möglichkeiten, wie die sicherheitsrelevanten Kanäle 30, 40 angebracht werden. Beispielhaft wäre möglich, dass der weitere sicherheitsrelevante Kanal 40 an dem sicherheitsrelevanten Kanal 30 hängt oder an Kanal 10 über einen weiteren Gleichspannungswandler.
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Das Trennelement 26, 28 dient der Absicherung der jeweiligen sicherheitsrelevanten Kanäle 30, 40, so dass eventuell im Basisbordnetz 22 und/oder in einem sicherheitsrelevanten Kanal 30, 40 auftretende Fehler sich nicht auf den anderen sicherheitsrelevanten Kanal 30, 40 auswirken können. Hierbei kann es sich um entsprechende Schaltmittel oder aber auch um Gleichspannungswandler handeln, über die eine Trennung bzw. Verbindung der Teilnetze möglich wird. Alternativ könnten die Trennelemente 26,28 ganz entfallen, sodass die Kanäle 30,40 unmittelbar mit dem Gleichspannungswandler 20 verbunden sind.
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Die über die beiden sicherheitsrelevanten Kanäle 30, 40 versorgbaren redundanten, insbesondere funktionsredundanten, sicherheitsrelevanten Verbraucher 36, 46 sind solche, die notwendig sind, ein Fahrzeug von einem automatisierten Fahrbetrieb (kein Eingreifen des Fahrers notwendig) beispielsweise in kritischen Fehlerfällen in einen sicheren Zustand zu überführen. Hierbei kann es sich um ein Anhalten des Fahrzeugs, sei es sofort, sei es am Fahrbahnrand oder erst am nächsten Rastplatz etc. handeln.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm des verwendeten Verfahrens.
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Prinzipiell handelt es sich um ein mehrstufiges Verfahren, welches die Sicherheit und Verfügbarkeit erhöht. Das mehrstufige Verfahren beinhaltet die Erkennung eines Tauschs des Energiespeichers 32,42 und die Erkennung des Typs des getauschten Energiespeichers 33,42 mit anschließender Einschätzung der Leistungsfähigkeit des Energiespeichers 32,42. Hierdurch wird sichergestellt, dass der neu eingebaute Energiespeicher 32,42 einer gewissen minimalen Leistungsfähigkeit und Qualität entspricht. Zusätzlich wird die Information, dass ein Tausch des Energiespeichers 32,42 durch den Endbenutzer stattgefunden hat, an das System herausgegeben. Durch diese Information kann beispielsweise ein Werkstattaufenthalt zur Überprüfung der Qualität des eingebauten Energiespeichers 32,42 getriggert werden. Das Ablaufdiagramm der 2 spiegelt die entsprechende Vorgehensweise wider.
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Zunächst wird in einem Schritt 101 vor Fahrtantritt festgestellt, ob ein Tausch eines Energiespeichers 32,42 stattgefunden hat. Generell wird zumindest eine charakteristische Größe des Energiespeichers 32,42 ermittelt, insbesondere ein Parameter P bzw. eine Zustandsgröße des Energiespeichers 32,42, und mit einem zuvor abgespeicherten früheren Wert der charakteristischen Größe Gs des Parameters Ps bzw. Zustandsgröße verglichen. Eine signifikante Abweichung zwischen der aktuellen charakteristischen Größe G (bzw. dem aktuellen Parameter P bzw. der aktuellen Zustandsgröße) und der früheren charakteristischen Größe Gs (beispielsweise dem früheren Parameter Ps bzw. Zustandsgröße) deutet auf einen Tausch des Energiespeichers 32,42 hin. Als charakteristische Grö-ße G können beispielsweise zumindest ein Parameter P des Energiespeichers 32,42 (beispielsweise Innenwiderstand Ri, Ersatzkapazität C des Energiespeichers 32,42 Widerstand und Kapazität der Säurediffusion, Widerstand und Kapazität der Doppelschicht der positiven Elektrode, Widerstand und Kapazität der Doppelschicht der negativen Elektrode oder Ähnliches) und/oder zumindest eine Zustandsgröße des Energiespeichers 32,42 (beispielsweise Ruhespannung OCV, Ladezustand SOC, Konzentrationspolarisation, Durchtrittspolarisation der positiven Elektrode, Durchtrittspolarisation der negativen Elektrode oder Ähnliches) und/oder zumindest eine Betriebsgröße des Energiespeichers 32,42 (beispielsweise Strom I, Spannung U, Temperatur Tbatt oder Ähnliches) verwendet werden.
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Hierbei wird im Detail beispielsweise geprüft, ob sich kurzfristig (beispielsweise in einem Bereich kleiner 10 Sekunden oder einem sonstigen geeigneten Zeitfenster innerhalb Sekunden bis Minuten) adaptierbare Parameter P des Energiespeichers 32,42 (beispielsweise ein Innenwiderstand Ri einer Batterie als verwendeter Energiespeicher 32,42) gegenüber zuvor insbesondere nicht flüchtig gespeicherten Historiendaten Ris deutlich verändert haben, was auf einen Tausch des Energiespeichers 32,42 hinweist. Eine signifikante Abweichung des ermittelten schnell ändernden Parameters bzw. der schnell ändernden Zustandsgröße Ri von dem abgespeicherten Wert Ris deutet auf einen Tausch des Energiespeichers 32,42 hin.
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Als weitere Parameter P bzw. Zustandsgröße könnte beispielsweise die Temperatur Tbatt und/oder der Ladezustand SOC verwendet werden. So ist eine signifikante Abweichung der Temperatur Tbatt und/oder des Ladezustands SOC von den vorher abgespeicherten Werten Tbatt_s, SOCs ein Hinweis auf einen Tausch des Energiespeichers 32,42. Hierbei könnte nur ein einzelner Parameter P mit dem jeweils vorher abgespeicherten Parameter Ps verglichen werden. Alternativ könnten auch mehrere Parameter P1, P2 parallel mit den vorher abgespeicherten Parametern Pls, P2s verglichen werden. Auf einen Tausch kann geschlossen werden, wenn bei zumindest zwei Parametern signifikante Abweichungen detektiert wurden. Alternativ könnte auf einen Tausch geschlossen werden, wenn zumindest einer der Parameter P signifikant von dem abgespeicherten Parameter Ps abweicht.
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Zur Erhöhung einer sicheren Erkennung eines getauschten Energiespeichers 32,42 kann zumindest ein langsam adaptierbarer Parameter P und/oder zumindest ein sich langsam (größer 10 Sekunden bzw. ein sonstiges geeignetes Zeitfenster im Rahmen von Stunden bis Tagen) ändernder Parameter (beispielsweise die Ersatzkapazität C0 des Energiespeichers 32,42) bzw. eine sich langsam ändernde Zustandsgröße des Energiespeichers 32,42 wie beispielsweise ein Ladezustand SOC, Temperatur T oder eine Ruhespannung OCV auf eine Änderung gegenüber zuvor insbesondere nicht flüchtig gespeicherten Historienwerten C0s, SOCs, OCVs geprüft werden, um einen Tausch des Energiespeichers 32,42 festzustellen. Eine signifikante Abweichung des ermittelten langsam ändernden Parameters P bzw. der langsam ändernden Zustandsgröße SOC, OCV von dem abgespeicherten Wert SOCs, OCVs deutet auf einen Tausch des Energiespeichers 32,42 hin.
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Für eine Erweiterung der Detektion können zusätzlich auch Parameter P des Energiespeichers 32,42, die nur in bestimmten Betriebspunkten des Energiespeichers 32,42 adaptiert werden können, zur Detektion des Tauschs des Energiespeichers 32,42 und/oder Typerkennung des Energiespeichers 32,42 verwendet werden. Ein Beispiel für einen solchen Parameter ist die maximale Ruhespannung (max. OCV) der Batterie bzw. des Energiespeichers 32,42. Hierbei wird immer ein Datenpunkt gespeichert, wenn der auftretende Ladestrom bei einer eingestellten Ladespannung einen Schwellwert unterschreitet. Dieser Zustand wird als Vollladung definiert. Die sich an diese Vollladung einstellende Ruhespannung wird mit der Historie der max. OCV Werte verglichen. Bei einer zu großen Abweichung der max. OCV Werte innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums wird ein Tausch des Energiespeichers 32,42 erkannt. Zusätzlich zu der maximalen Ruhespannungen OCV können weitere Parameter, die zustandsabhängig sind, zur Klassifikation herangezogen werden (zum Beispiel die Polarisationsspannungen der Batterie als möglicher Energiespeicher 32,42). Die Funktion an sich kann durch einen einfachen Schwellwertvergleich oder einen auf maschinellem Lernen basierenden Algorithmus realisiert werden.
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So könnte die Ermittlung der Parameter über ein entsprechendes Modell des Energiespeichers 32,42 erfolgen. Diesem Verfahren liegt die prinzipielle Idee zugrunde, dass bestimmte bei normaler Bordnetzanregung verhältnismäßig schnell adaptierbare Parameter (Sekunden bis Minuten) eines elektrischen Energiespeichers 32,42, beispielsweise eines Bleiakkumulators, mit eher langsam adaptierbaren Parametern (Stunden bis Tage) wie der Batteriekapazität C0 korrelieren, so dass bereits nach Einschwingen der schnell adaptierbaren Parameter auf die langsam adaptierbaren Parameter geschlossen werden kann. Hierbei kann beispielsweise auf ein Ersatzschaltbild bzw. Modell des Energiespeichers 32,42 zurückgegriffen werden unter Verwendung bestimmter Betriebsgrößen wie Strom I, Spannung U, Temperatur T sowie Zustandsgrößen wie beispielsweise die Ruhespannung, die Konzentrationspolarisation, die Durchtrittspolarisation der verschiedenen Elektroden etc. sowie entsprechende Parameter (beispielsweise Innenwiderstand Ri, Ersatzkapazität C0, Widerstand und Kapazität der Säurediffusion bzw. Widerstand und Kapazität der Doppelschicht der Elektroden).
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Wurde in Schritt 101 erkannt, dass kein Tausch des Energiespeichers 32,42 vorgenommen wurde, schließt sich Schritt 103 an. Wurde ein Tausch des Energiespeichers 32,42 in Schritt 101 erkannt, so schließt sich Schritt 102 an.
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In Schritt 102 erfolgt die Erkennung des Typs des neu verwendeten Energiespeichers 32,42, nachdem ein Tausch des Energiespeichers 32,42 erkannt wurde. Zur Erkennung des Typs des neu verwendeten Energiespeichers 32,42 sind hierzu eine Vielzahl von Parametersätzen aller für ein bestimmtes Fahrzeug infrage kommenden insbesondere neuen Energiespeichern 32,42 in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt (P1s, P2s, Pns). Für die Erkennung des Typs des verwendeten Energiespeichers 32,42 werden die aktuell ermittelten Parameter eines aktuellen Parametersatzes Px herangezogen wie beispielsweise bereits in Schritt 101 ermittelt. Für die Erkennung des Typs des verwendeten Energiespeichers 32,42 kann beispielsweise ein bestimmtes Abstandsmaß herangezogen werden als Maß dafür, welchem der hinterlegten Parametersätze Pns der aktuell ermittelte Parametersatz Px am ehesten entspricht. Auch alternative Ansätze zur Bewertung eines möglichen Fehlers zur Auswahl des nächstliegenden abgespeicherten Parametersatzes Pns können herangezogen werden. Insbesondere könnten schnell adaptierbare Parameter stärker gewichtet werden als langsam adaptierbare Parameter.
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Weiterhin wird in Schritt 102 verglichen, ob der ermittelte Parametersatz Px mit einem der als zulässig hinterlegten abgespeicherten Parametersätze Pns übereinstimmt. Ist dies der Fall, so wird der Tausch des Energiespeichers 32,42 als zulässig erkannt. In diesem Fall schließt sich Schritt 103 an. Wird der Tausch des Energiespeichers 32,42 als unzulässig erkannt, da der ermittelte Parametersatz PX nicht näherungsweise mit einem hinterlegten zulässigen Parametersatz Pns übereinstimmt, schließt sich Schritt 105 an. Entspricht der getauschte Energiespeicher 32,42 nicht einem zulässigen Energiespeicher 32,42, so wird eine Maßnahme (Warnmeldung, Funktions-Einschränkung, Sperren sicherheitsrelevanter Funktionen oder Ähnliches) eingeleitet.
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Im Falle eines zulässigen Tauschs des Energiespeichers 32,42 oder bei nicht erfolgtem Tausch des Energiespeichers 32, 42 wird in Schritt 103 geprüft, ob mit dem Energiespeicher 32,42 eine zulässige Bordnetz-Funktion erreicht werden kann. Dies erfolgt beispielsweise im Rahmen einer Ermittlung des Funktionszustands (SOF, State Of Function) des Bordnetzes, welches von dem evtl. neuen Energiespeicher 32,42 gespeist wird. Hierbei wird auf die in Schritt 101 adaptierten Parameter P und Zustandsgrößen des Energiespeichers 32,42 zurückgegriffen. Die Überprüfung gemäß Schritt 103 kann beispielsweise über eine Prädiktion einer relevanten Kenngröße erfolgen. Hierzu kann beispielsweise die Bordnetzspannung, eine Klemmenspannung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers 36,46 oder sonstige geeignete Größen ermittelt werden, insbesondere unter Einbeziehung weiterer Teilsysteme wie Energiespeicher 32,42, Kabelbaumparameter und mögliche Lastszenarien (beispielsweise typische Belastungen, insbesondere sicherheitsrelevanter Verbraucher 36,46 zur Erreichung eines sicheren Halts des Fahrzeugs). Hierzu wird beispielsweise ein Modell des Energiespeichers 32,42 verwendet. Es umfasst einen Innenwiderstand, der seriell mit einer Kapazität sowie jeweils zwei Parallelschaltungen aus ohmschen Widerstand und Kapazität sowie anschließend einen seriell verschalteten Widerstand verschaltet ist. Über dieses Ersatzschaltbild lässt sich bei einem bestimmten Batteriestrom Ibat bzw. Strom durch den Energiespeicher 32,42, der von den jeweiligen Lastzuständen der Verbraucher abhängt, die zugehörige Spannung Up am Energiespeicher 32,42 ermitteln bzw. bei zukünftigen Lastverläufen bzw. Lastzuständen die sich voraussichtlich einstellende Spannung Up prädizieren.
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Weiterhin könnte die Versorgung der Verbraucher 36,46 auf beliebige Arbeitspunkte in Zukunft oder andere Betriebspunkte extrapoliert werden. Zur Ermittlung entsprechend prädizierter Kenngrößen Up kann beispielsweise auf Modelle des Energiespeichers 32,42 und/oder des Kabelbaums etc. zurückgegriffen werden. Die ermittelte prädizierte Kenngröße Up wird mit einem Grenzwert verglichen.
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Fällt beispielsweise die prädizierte Spannung Up unter einen als zulässig definierten Grenzwert, so wird der Funktionszustand SOF als nicht ordnungsgemäß definiert. Sollte dies der Fall sein schließt sich Schritt 105 an. Wurde der Funktionszustand SOF als ordnungsgemäß eingeschätzt, schließt sich Schritt 104 an.
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In Schritt 104 erfolgt die Freigabe insbesondere sicherheitsrelevanter Funktionen. So steht der getauschte Energiespeicher 32,42, der auch für dieses Fahrzeug (wie in Schritt 102 ermittelt) zulässig ist, und der auch tatsächlich die gewünschte Funktionalität aufweist (wie in Schritt 103 ermittelt) uneingeschränkt für alle Funktionen, beispielsweise auch für das automatisierte Fahren, zur Verfügung.
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Ist jedoch der getauschte Energiespeicher 32,42 kein für das jeweilige Fahrzeug zugelassener Energiespeicher 32,42 (oder wurde als solcher nicht eindeutig erkannt) oder wird die tatsächliche Funktionsfähigkeit des als zugelassen erkannten Energiespeichers 32,42 nicht erreicht, werden Gegenmaßnahmen eingeleitet, Schritt 105. So erfolgt beispielsweise eine Warnmeldung in Schritt 105 und/oder es werden sicherheitsrelevante Funktionen gesperrt. Die Warnmeldung in Schritt 105 kann dem Fahrzeugführer in einem Display oder sonstigen Anzeigemittel angezeigt werden. Alternativ könnte eine entsprechende Warnmeldung auch über geeignete Kommunikationskanäle beispielsweise der Werkstatt, einem Flottenbetreiber etc. angezeigt werden.
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Nach Freigabe der sicherheitsrelevanten Funktionen in Schritt 105 wird in Schritt 106 auf Basis der bei einem längeren Betrieb des Energiespeichers 32,42 zusätzlichen verfügbaren (der langsam ändernden) adaptierten Parameter P oder Zustandsgrößen entsprechend Schritt 101 auf einen Tausch des Energiespeichers 32,42 geprüft. Wird kein Tausch des Energiespeichers 32,42 festgestellt, schließt sich Schritt 108 an.
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In Schritt 108 erfolgt entsprechend Schritt 103 eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit SOF (insbesondere Leistungsfähigkeit des Energiespeichers 32,42), nun jedoch auch unter Rückgriff auf die zusätzlich verfügbaren (der langsam ändernden) adaptierten Parameter P oder Zustandsgrößen. Durch Hinzunahme der zusätzlich adaptierten Parameter P oder Zustandsgrößen in der SOF-Berechnung kann ein genaueres Ergebnis erzielt werden. Wie bereits in Verbindung mit Schritt 103 erläutert erfolgt bei einem ordnungsgemäßen Funktionszustand SOF ein Wechsel in Schritt 109, bei einem nicht ordnungsgemäßen Funktionszustand SOF ein Wechsel in Schritt 110.
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Bei Schritt 110 erfolgen entsprechende Warnmeldungen bzw. die manuelle oder automatische Überführung des Fahrzeugs in einen sicheren Zustand wie beispielsweise das Anhalten am Straßenrand, Anfahren des nächsten Parkplatzes oder Ähnliches (sogenannter Safe Stopp des Fahrzeugs)).
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Wird in Schritt 106 nun insbesondere unter Rückgriff auf langsam ändernde Parameter bzw. Zustandsgrößen ein Tausch des Energiespeichers 32,42 festgestellt, so schließt sich Schritt 107 an.
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In Schritt 107 wird entsprechend Schritt 102 ermittelt, ob der Typ des getauschte Energiespeichers 32,42 für dieses Fahrzeug zulässig ist. Die entsprechende Ermittlung in Schritt 107 erfolgt nun auch unter Verwendung der langsam ändernden Parameter bzw. Zustandsgrößen. Wird ein unzulässige Energiespeicher 32,42 erkannt, schließt sich wieder Schritt 110 an mit der entsprechenden Warnmeldung, dass das System aufgrund eines getauschten unzulässigen Energiespeichers 32,42 in einen sicheren Zustand gebracht werden muss.
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Wurde ein zulässiger Typ des Energiespeichers 32,42 ermittelt, wird im nachfolgenden Schritt 108 kontinuierlich die aktuelle Leistungsfähigkeit SOF des Energiespeichers 32,42 geprüft. Solange diese ausreichend ist, bleiben die sicherheitsrelevanten Funktionen aktiv, Schritt 109. An Schritt 109 schließt sich wiederum das Vorgehen gemäß Schritt 106 wie bereits beschrieben an zu einer kontinuierlichen Überprüfung des Energiespeichers 32,42.
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Das beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere zur Überwachung von Energiespeichern 32,42 für sicherheitsrelevante Anwendungen wie beispielsweise für die Versorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher in einem Kraftfahrzeug insbesondere beim autonomen Fahren. Die Verwendung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013203661 A1 [0002]
- DE 102005031254 A1 [0003]
- DE 10056968 A1 [0004]
