DE-102021131645-B4 - Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bordnetz, sowie elektronisches Batteriebeurteilungssystem und Fahrzeug

Abstract

Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung (9) eines elektrischen Energiespeichers (7) mit einem Bordnetz (5) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1), wobei - das Bordnetz (5) mit dem elektrischen Energiespeicher (7) mit elektrischer Energie versorgt wird, und - mit einem Spannungswandler (8) des Bordnetzes (5), welcher mit dem elektrischen Energiespeicher (7) verbunden ist, zumindest eine Komponente (6) des Bordnetzes (5) mit einer Ausgangsspannung (UA) des Spannungswandlers (8) versorgt wird, aufweisend: - Verändern einer Vorgabespannung (UV) des Spannungswandlers (8), mit welcher die Ausgangsspannung (UA) vorgegeben werden kann, in einem vorgegebenen Zeitintervall (T), wodurch eine Batteriespannung (U Batt ) und ein Batteriestrom (I Batt ) des elektrischen Energiespeichers (7) beeinflussbar ist, - Erfassen der Batteriespannung (U Batt ) des elektrischen Energiespeichers (7) innerhalb des Zeitintervalls (T) mit einer Erfassungseinheit (14), - Erfassen des Batteriestroms (I Batt ) des elektrischen Energiespeichers (7) innerhalb des Zeitintervalls (T) mit einer Erfassungseinheit (15), gekennzeichnet, durch - Vergleichen eines zeitlichen Verlaufs (16) der Batteriespannung (U Batt ) und eines zeitlichen Verlaufs (17) des Batteriestroms (I Batt ) mit einer Auswerteeinheit (11) - Beurteilen der elektrischen Verbindung (9) des elektrischen Energiespeichers (7) mit dem Bordnetz (5) abhängig von den verglichenen zeitlichen Verläufen (16, 17) der Batteriespannung (U Batt ) und des Batteriestrom (I Batt ) durch die Auswerteeinheit (11), wobei - bei dem Vergleichen der zeitlichen Verläufe (16, 17) der Batteriespannung (U Batt ) und des Batteriestrom (I Batt ) überprüft wird, ob diese beiden zeitlichen Verläufe (16, 17) phasengleich sind.

Inventors

• Marco Baumgarth
• Rolf Naumann

Assignees

• AUDI AKTIENGESELLSCHAFT
• VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20211201

Claims (9)

1. Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung (9) eines elektrischen Energiespeichers (7) mit einem Bordnetz (5) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1), wobei - das Bordnetz (5) mit dem elektrischen Energiespeicher (7) mit elektrischer Energie versorgt wird, und - mit einem Spannungswandler (8) des Bordnetzes (5), welcher mit dem elektrischen Energiespeicher (7) verbunden ist, zumindest eine Komponente (6) des Bordnetzes (5) mit einer Ausgangsspannung (UA) des Spannungswandlers (8) versorgt wird, aufweisend: - Verändern einer Vorgabespannung (UV) des Spannungswandlers (8), mit welcher die Ausgangsspannung (UA) vorgegeben werden kann, in einem vorgegebenen Zeitintervall (T), wodurch eine Batteriespannung (U Batt ) und ein Batteriestrom (I Batt ) des elektrischen Energiespeichers (7) beeinflussbar ist, - Erfassen der Batteriespannung (U Batt ) des elektrischen Energiespeichers (7) innerhalb des Zeitintervalls (T) mit einer Erfassungseinheit (14), - Erfassen des Batteriestroms (I Batt ) des elektrischen Energiespeichers (7) innerhalb des Zeitintervalls (T) mit einer Erfassungseinheit (15), gekennzeichnet, durch - Vergleichen eines zeitlichen Verlaufs (16) der Batteriespannung (U Batt ) und eines zeitlichen Verlaufs (17) des Batteriestroms (I Batt ) mit einer Auswerteeinheit (11) - Beurteilen der elektrischen Verbindung (9) des elektrischen Energiespeichers (7) mit dem Bordnetz (5) abhängig von den verglichenen zeitlichen Verläufen (16, 17) der Batteriespannung (U Batt ) und des Batteriestrom (I Batt ) durch die Auswerteeinheit (11), wobei - bei dem Vergleichen der zeitlichen Verläufe (16, 17) der Batteriespannung (U Batt ) und des Batteriestrom (I Batt ) überprüft wird, ob diese beiden zeitlichen Verläufe (16, 17) phasengleich sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Vorgabespannung (UV) derart in dem Zeitintervall (T) verändert wird, indem ein Spannungswert der Vorgabespannung (UV) um einen vorgegebenen Spannungswert erhöht oder verkleinert wird, insbesondere wird der Spannungswert der Vorgabespannung (UV) periodisch um den vorgegebenen Spannungswert erhöht oder verkleinert.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass durch das Verändern der Vorgabespannung (UV) eine Bestimmung eines Innenwiderstands des elektrischen Energiespeichers (7) angeregt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Bestimmung des Innenwiderstands abhängig von einer mittleren Spannung des zeitlichen Verlaufs (16) der Batteriespannung (U Batt ) und einem mittleren Strom des zeitlichen Verlaufs (17) des Batteriestroms (I Batt ) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Verändern der Vorgabespannung (UV) in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Schaltfrequenz erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass für das Vergleichen der zeitlichen Verläufe (16) der Batteriespannung (U Batt ) und des Batteriestroms (I Batt ) die zeitlichen Verläufe (17) mit einem digitalen Filter (18) abhängig von der veränderten Vorgabespannung (UV) gefiltert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass unmittelbar nach dem Verändern der Vorgabespannung (UV) jeweils eine Sprungantwort als zeitlicher Verlauf (16, 17) der Batteriespannung (U Batt ) und des Batteriestroms (I Batt ) ermittelt wird.
8. Elektronisches Batteriebeurteilungssystem (10) mit einer Auswerteeinheit (11) und zumindest einer Erfassungseinheit (14, 15), wobei das elektronische Batteriebeurteilungssystem (10) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
9. Fahrzeug (1) mit einem elektronischen Batteriebeurteilungssystem (10) nach Anspruch 8 .

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei das Bordnetz mit dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird und mit einem Spannungswandler des Bordnetzes, welcher mit dem elektrischen Energiespeicher verbunden ist, zumindest eine Komponente des Bordnetzes mit einer Ausgangsspannung des Spannungswandlers versorgt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches Batteriebeurteilungssystem mit einer Auswerteeinheit und zumindest einer Erfassungseinheit. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem elektronischen Batteriebeurteilungssystem. Elektrisch betriebene Fahrzeuge, beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, weisen ein komplexes, elektrisches Bordnetz auf. Dabei kann dieses Bordnetz in Teilbordnetze unterteilt sein, wobei jedem dieser Teilbordnetze eine spezifische Spannungslage zugeordnet ist. Bei solchen elektrisch betriebenen Fahrzeugen ist es wichtig, zu überprüfen, ob die Batterie noch im Bordnetz angeschlossen und somit verfügbar ist. Hierzu können unterschiedliche Diagnosemethoden im Stand der Technik verwendet werden, um zu erkennen, ob die Batterie noch stromführend im Fahrzeug bei aktivem Bordnetz angeschlossen ist. Hierbei kann festgestellt werden, ob der Zustand der Batterie „Batterie abgeklemmt“, also die Batterie nicht mehr verbunden ist. Dabei ist ein Problem, dass die Batterie des Fahrzeugs parallel zu einer weiteren Spannungsquelle angeschlossen ist und dadurch nicht ein einfache Spannungsmessung oder eine Reaktion auf einen Spannungsabfall ausreicht, um dies detektieren zu können. Eine weitere Methode heutzutage ist es, den Innenwiderstand der Batterie über diverse Methoden aktiv zu bestimmen. Beispielsweise offenbart die DE 10 2016 216 845 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung einer fehlenden elektrischen Verbindung eines Energiespeichers mit einem Energieversorgungssystem. Dabei wird mit Hilfe einer Stromerfassung ein in dem Energieversorgungssystem oder Energiespeicher fließender Strom erfasst und eine Streuung des Stroms ermittelt, welche mit einem Schwellenwert verglichen wird. Des Weiteren offenbart die DE 102 19 824 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines batterielosen Fahrzeugbetriebs. Dabei kann sowohl die Generatorspannung als auch die Batteriespannung ermittelt beziehungsweise gemessen werden und beide Spannungen oder die aus beiden Spannungen gewonnenen Spannungswelligkeiten zueinander in Bezug gesetzt werden beziehungsweise miteinander verglichen werden und der batterielose Fahrzeugbetrieb erkannt werden. Die CN 1 05 556 320 A offenbart ein Verfahren zur Detektion einer nicht mehr mit dem Bordnetz eines Fahrzeugs verbundenen Batterie. Des Weiteren offenbart die CN 1 05 158 573 B eine Schaltung um einen Innenwiderstand einer Batterie ermitteln zu können. Ferner offenbart die DE 10 2014 004 791 B3 ein Verfahren zum Überprüfen einer Verbindung zwischen einer ein Niederspannungsnetz versorgenden Batterie mittels eines Gleichspannungswandlers. Hierzu kann der Gleichspannungswandler mittels eines Energiemanagementsteuergeräts zur Modulation der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers gesteuert werden, sodass in der Batterie ein Strom eingeprägt wird und hierbei mittels eines Stromsensors und eines Spannungssensors der Strom und die Spannung in der Batterie gemessen werden können Bei einfachen Spannungsmessungen ergibt sich der Nachteil, da zu der Batterie eine weitere Spannungsquelle, insbesondere Generator oder DC/DC-Wandler, aktiv ist und das System deswegen noch betrieben wird. Somit scheidet eine einfache Spannungsmessung aus. Bei einer Bestimmung des, insbesondere ohmschen Anteils, des Innenwiderstandes der Batterie ergibt sich das Problem, dass durch die Unterbrechung, beispielsweise im Strompfad, bei der Strommessung zur Messung von AD-Wandler-Rauschen kommt, dieses Rauschen statistisch verteilt ist und es deswegen zufällig zu guten oder schlechten Werten kommen kann. Hierbei würde man hingegen erwarten, dass die Werte gegen unendlich groß gehen. Genauso problematisch kann es sein, dass die Anregung im Fahrzeug aufgrund der aktuellen Bordnetzsituation nur eine geringe Anregung bietet und demnach die Auswertung nicht stattfinden kann. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrische Verbindung eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bordnetz eines Fahrzeugs einfacher und aufwandsminimierter überprüfen zu können. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein elektronisches Batteriebeurteilungssystem sowie ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bordnetz eines zumin