DE10216184B4

DE10216184B4 - Monitoring unit for an electrical power unit

Info

Publication number: DE10216184B4
Application number: DE10216184.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Konrad Peter; Marco Baumgarth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: DE10216184A1

Abstract

Überwachungseinheit (11) mindestens einer elektrischen Energieversorgungseinheit, die zur Versorgung mindestens eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers (7) in einem Kraftfahrzeug dient, mit Mitteln zur Erfassung und/oder Bewertung der Funktionsfähigkeit der mindestens einen elektrischen Energieversorgungseinheit, wobei die Überwachungseinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass über die Überwachungseinheit (11) in einem Überwachungsmodus mindestens ein elektrischer Verbraucher (7, 13) an die Energieversorgungseinheit zu- und abgeschaltet wird, mindestens eine charakteristische Messgröße der Energieversorgungseinheit vor, während und nach dem Zuschalten des elektrischen Verbrauchers (7, 13) an die elektrische Energieversorgungseinheit erfasst wird, wobei mittels Vergleichs- und/oder Rechenoperationen unter Verwendung mindestens einer Messgröße und/oder über die Energieversorgungseinheit beschreibende Gleichungen die Funktionsfähigkeit der Energieversorgungseinheit ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (11) derart ausgebildet ist, dass der sicherheitsrelevante Verbraucher (7) im Überwachungsmodus zu- und abgeschaltet wird, wobei dem sicherheitsrelevanten Verbraucher (7) ein separates Modul zugeordnet ist, das nur im Überwachungsmodus angesteuert wird und die aufgenommene Leistung umsetzt, wobei die Ansteuerung in Phasen erfolgt, wo mit einer regulären Interaktion des sicherheitsrelevanten Verbrauchers (7) nicht zu rechnen ist.Monitoring unit (11) of at least one electrical energy supply unit, which is used to supply at least one safety-relevant consumer (7) in a motor vehicle, with means for detecting and / or evaluating the functionality of the at least one electrical energy supply unit, the monitoring unit (11) being designed in this way, that at least one electrical consumer (7, 13) is switched on and off to the energy supply unit via the monitoring unit (11) in a monitoring mode, at least one characteristic measured variable of the energy supply unit before, during and after the electrical consumer (7, 13) is switched on the electrical energy supply unit is detected, the functionality of the energy supply unit being determined by means of comparison and / or arithmetic operations using at least one measured variable and / or equations describing the energy supply unit characterized in that the monitoring unit (11) is designed such that the safety-relevant consumer (7) is switched on and off in the monitoring mode, the safety-relevant consumer (7) being assigned a separate module which is only controlled in the monitoring mode and converts the power consumed, the control being carried out in phases where regular interaction of the safety-relevant consumer (7) is not to be expected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinheit für eine elektrische Energieversorgungseinheit sowie ein zugehöriges Verfahren.The invention relates to a monitoring unit for an electrical power supply unit and an associated method.

In modernen Kraftfahrzeugen übernehmen zunehmend elektrische Systeme die Aufgabe von sicherheitsrelevanten, mechanischen Systemen bzw. dienen als Unterstützungssysteme für diese mechanischen Systeme. Beispiele für diese sicherheitsrelevanten elektrischen Verbraucher sind sogenannte X-by-wire-Systeme. Aufgrund ihres sicherheitsrelevanten Charakters stellt die Sicherstellung ihrer Funktionsfähigkeit ein Hauptproblem dar. Dabei muss insbesondere sichergestellt werden, dass diese Systeme bei Bedarf ausreichend mit elektrischer Energie versorgt werden. Hierzu sind verschiedene Konzepte entwickelt worden. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, den sicherheitsrelevanten Verbrauchern eine eigene Batterie zuzuordnen, die gegebenenfalls über einen DC/DC-Wandler vom übrigen Bordnetz entkoppelt ist, wobei jedoch über den DC/DC-Wandler bei ausreichender Versorgung des Bordnetzes eine Ladung der dem sicherheitsrelevanten Verbraucher zugeordneten Batterie möglich ist. Gemeinsam ist allen Konzepten, dass die sicherheitsrelevanten Verbraucher bei Ausfall des Bordnetzes eine Notenergieversorgung besitzen, um ein Kraftfahrzeug noch in einen sicheren Fahrzeugzustand zu überführen. Hierfür ist es jedoch notwendig, dass diese Notenergieversorgung genügend elektrische Energie zur Verfügung stellen kann.In modern motor vehicles, electrical systems are increasingly assuming the task of safety-relevant, mechanical systems or serving as support systems for these mechanical systems. Examples of these safety-relevant electrical consumers are so-called X-by-wire systems. Due to their safety-relevant character, ensuring their functionality is a major problem. It must be ensured in particular that these systems are adequately supplied with electrical energy when needed. Various concepts have been developed for this purpose. For example, it has been proposed to associate the safety-relevant consumers with their own battery, which may be decoupled from the rest of the electrical system via a DC / DC converter, but with sufficient supply to the vehicle electrical system, a charge is allocated to the safety-relevant consumer via the DC / DC converter Battery is possible. Common to all concepts that the safety-relevant consumers have a emergency power supply in case of failure of the electrical system in order to transfer a motor vehicle in a safe vehicle state. However, for this it is necessary that this emergency energy supply can provide enough electrical energy.

Aus der DE 197 56 976 C2 ist eine elektromechanische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug bekannt, die redundant ausgebildet ist. Hierzu umfasst diese zwei voneinander unabhängige und entkoppelte Energieversorgungseinheiten. Diese Energieversorgungseinheiten werden durch zwei redundante Überwachungseinrichtungen kontinuierlich überwacht, wobei deren Daten an einen redundanten Zentralrechner weitergeleitet werden. Bezüglich der konkreten Ausbildung der Überwachungseinheiten wird nichts weiter ausgesagt.From the DE 197 56 976 C2 an electromechanical brake system for a motor vehicle is known, which is redundant. For this purpose, this comprises two independent and decoupled energy supply units. These power supply units are continuously monitored by two redundant monitoring devices, with their data being forwarded to a redundant central computer. With regard to the concrete training of the monitoring units nothing more is stated.

Zur Ermittlung des Ladezustandes einer Fahrzeugbatterie sind die verschiedenen Verfahren und Sensoren entwickelt worden, die nahezu ausnahmslos sehr teuer oder sehr ungenau oder sehr aufwendig sind.To determine the state of charge of a vehicle battery, the various methods and sensors have been developed, which are almost invariably very expensive or very inaccurate or very expensive.

Aus der DE 31 08 844 A1 ist ein Verfahren zur Feststellung des Erhaltungszustandes von Bleiakkumulatoren bekannt, bei dem eine Messung der Leerlaufklemmenspannung vor einer etwa 15 Sekunden dauernden Hochstromentladung des Akkumulators und gegen Ende der Entladung eine weitere Messung der Klemmspannung sowie etwa 100 Millisekunden nach Abschalten der Entladung mindestens eine nochmalige Messung der Klemmspannung vorgenommen wird, wobei zwecks der Bestimmung der Zeitkonstanten der nach der Entladung als Exponentialfunktion verlaufenden Klemmspannung eine zusätzliche Messung der Klemmspannung zu Beginn der mit mindestens annähernd konstanten Strom durchgeführten Entladung vorgenommen und die Parameter A_O bzw. A_U der nach ihrer Zeitkonstanten aufgelösten Exponentialfunktion aus der Differenz zwischen dem zweiten und dritten Messwert der Klemmenspannung bzw. aus der Differenz zwischen der Summe aus dem zweiten und vierten Messwert und der Summe aus dem ersten und dritten Messwert gebildet werden.From the DE 31 08 844 A1 a method for determining the state of preservation of lead-acid batteries is known in which a measurement of the no-load terminal voltage before about 15 seconds of high-current discharge of the battery and towards the end of the discharge another measurement of the terminal voltage and about 100 milliseconds after switching off the discharge at least a second measurement of the terminal voltage is carried out, wherein carried out for the purpose of determining the time constant of the discharge voltage as an exponential clamping voltage after discharge an additional measurement of the terminal voltage at the beginning of carried out with at least approximately constant current discharge and the parameters A _O and A _{U of} the resolved according to their time constant exponential function from the Difference between the second and third measured value of the terminal voltage or from the difference between the sum of the second and fourth measured value and the sum of the first and third measured value are formed.

Aus der WO 00/57 199 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Ladezustandes einer Fahrzeugbatterie bekannt, bei der die verschiedensten Verfahren miteinander kombiniert werden, wobei hierzu neben der Erfassung der Temperatur die Batterie mit verschiedenen Lasten verbunden wird. Ziel ist es, beim Ladevorgang festzustellen, wann die Batterie vollgeladen ist, um ein unnötiges und teilweise schädliches Weiterladen der Batterie zu verhindern.From the WO 00/57 199 a device for determining the state of charge of a vehicle battery is known, in which a variety of methods are combined, in addition to the detection of the temperature, the battery is connected to different loads. The aim is to determine during charging, when the battery is fully charged, to prevent unnecessary and sometimes harmful recharging the battery.

Aus der DE 199 31 144 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Fahrzeug-Bordnetzes bekannt, mit einem durch eine Antriebsmaschine des Fahrzeugs antreibbaren Generator zum Laden einer Batterie und zum Speisen von elektrischen Verbrauchern, wobei vor Aktivierung von Hochstrom-Verbrauchern, wie insbesondere ein ABS oder eine Servolenkpumpe, elektrische Verbraucher mit geringer Priorität abgeschaltet werden.From the DE 199 31 144 A1 a method for operating an electrical vehicle electrical system is known, with a drivable by a prime mover of the vehicle generator for charging a battery and for powering electrical consumers, wherein before activation of high-current consumers, such as in particular an ABS or a power steering pump, electrical consumers be switched off with low priority.

Aus der DE 42 25 514 A1 ist ein Verfahren zur Anzeige des Batterieladezustandes in abgeschalteten Kraftfahrzeugen bekannt, wobei eine optische Signalquelle abhängig vom Batterieladezustand pulsförmig ein- und ausgeschaltet wird. Dabei wird vorgeschlagen, Auswerte- und Steuereinheit in ein Radio zu integrieren.From the DE 42 25 514 A1 is a method for displaying the battery state of charge in powered-off vehicles is known, wherein an optical signal source is switched on and off depending on the battery state of charge in a pulse shape. It is proposed to integrate the evaluation and control unit in a radio.

Aus der DE 43 39 568 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung des Ladezustandes einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeug-Starterbatterie, bekannt, bei dem bei Erkennen bestimmter Betriebszustände der Batteriestrom und die Ruhespannung gemessen wird und aus den Messwerten mittels einer Recheneinrichtung auf den Ladezustand geschlossen wird, wobei die ermittelten Messgrößen mit Korrekturfunktionen verknüpft werden, die wenigstens abhängig von der Batterietemperatur gebildet werden, wobei der während eines ersten Zeitraumes gemessene Entladestrom und der während eines zweiten Zeitraumes gemessene Ladestrom zueinander in Bezug gesetzt werden zur Ermittlung eines dritten Zeitraumes, der die noch zur Verfügung stehende Restzeit charakterisiert.From the DE 43 39 568 A1 is a method for determining the state of charge of a battery, in particular a vehicle starter battery, known in which upon detection of certain operating conditions, the battery current and the rest voltage is measured and is closed from the measured values by means of a computing device on the state of charge, the determined parameters with correction functions which are formed at least as a function of the battery temperature, the discharge current measured during a first period of time and the charging current measured during a second period being related to one another to determine a third period of time which characterizes the remaining time still available.

Aus der DE 43 41 826 A1 ist eine gattungsgemäße Überwachungseinheit für mindestens eine elektrische Energieversorgungseinheit bekannt, die zur Versorgung mindestens eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers in einem Kraftfahrzeug dient. Der sicherheitsrelevante Verbraucher ist dabei ein Starter einer Brennkraftmaschine. Weiter weist die Überwachungseinheit Mittel zur Erfassung und/oder Bewertung der Funktionsfähigkeit der mindestens einen elektrischen Energieversorgungseinheit auf. Die Überwachungseinheit ist derart ausgestaltet, dass über die Überwachungseinheit in einem Überwachungsmodus der mindestens eine sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher an die Energieversorgungseinheit zu- und abgeschaltet wird, wobei der Überwachungsmodus während der regulären Inbetriebnahme erfolgt. Dabei wird mindestens eine charakteristische Messgröße der Energieversorgungseinheit vor, während und nach dem Zuschalten des elektrischen Verbrauchers an die elektrische Energieversorgungseinheit erfasst, wobei mittels Vergleichs- und/oder Rechenoperationen unter Verwendung mindestens einer Messgröße und/oder über die Energieversorgungseinheit beschreibende Gleichungen die Funktionsfähigkeit der Energieversorgungseinheit ermittelt wird. Nachteilig ist, dass die Überwachung auf den regulären Betrieb beschränkt ist. Andrerseits kann ein sicherheitsrelevanter Verbraucher nicht einfach zu Überwachungszwecken eingeschaltet und weiter ausgeschaltet werden, da dies zu kritischen Situationen führen kann. From the DE 43 41 826 A1 a generic monitoring unit for at least one electrical power supply unit is known which serves to supply at least one safety-relevant consumer in a motor vehicle. The safety-relevant consumer is a starter of an internal combustion engine. Furthermore, the monitoring unit has means for detecting and / or evaluating the functionality of the at least one electric power supply unit. The monitoring unit is configured in such a way that the at least one safety-relevant electrical load is switched on and off via the monitoring unit in a monitoring mode to the power supply unit, wherein the monitoring mode takes place during the regular startup. In this case, at least one characteristic measured quantity of the energy supply unit is detected before, during and after the electrical load is connected to the electrical energy supply unit, wherein the functional capability of the energy supply unit is determined by means of comparison and / or arithmetic operations using at least one measured variable and / or equations describing the energy supply unit becomes. The disadvantage is that the monitoring is limited to regular operation. On the other hand, a safety-related consumer can not simply be turned on for monitoring purposes and turned off further, as this can lead to critical situations.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Überwachungseinrichtung zu schaffen und ein Verfahren zur Überwachungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer eine Energieversorgungseinheit eines sicherheitskritischen elektrischen Verbrauchers auch außerhalb des regulären Betriebes des sicherheitsrelevanten Verbrauchers zu überwachen, ohne dass es zu kritischen Betriebssituationen kommt.The invention is therefore the technical problem of providing a monitoring device and to provide a method for monitoring device available by means of which to monitor a power supply unit of a safety-critical electrical load outside the regular operation of the safety-relevant consumer, without causing critical operating situations.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from the objects with the features of claims 1 and 8. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Hierzu wird über die Überwachungseinheit mindestens einer elektrischen Energieversorgungseinheit für mindestens einen sicherheitsrelevanten elektrischen Verbraucher der mindestens eine sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher an die Energieversorgungseinheit an- und ausgeschaltet, wobei mindestens eine charakteristische Messgröße der Energieversorgungseinheit vor, während und nach dem Zuschalten des elektrischen Verbrauchers an die elektrische Energieversorgungseinheit erfasst wird, wobei mittels Vergleichs- und/oder Rechenoperationen unter Verwendung mindestens einer Messgröße und/oder über die Energieversorgungseinheit beschreibende Gleichungen die Funktionsfähigkeit der Energieversorgungseinheit ermittelbar ist. Die Energieversorgungseinheit kann dabei beispielsweise als Batterie, Akkumulator, Kondensator, Brennstoffzelle oder als Generator ausgebildet sein, wobei die aufzunehmenden Messgrößen von der Ausbildung der Energieversorgungseinheit abhängig ist. Die Mittel zur Erfassung und/oder Bewertung der Funktionsfähigkeit können dabei beispielsweise als Strom-, Spannungs- oder als Temperatursensor ausgebildet sein, wobei sich die Funktionsfähigkeitsüberwachung auf die zur Verfügung stehende, gespeicherte Ladungsmenge, die Leistungsreserve und/oder die Spannungsstabilität der Energieversorgungseinheit beziehen kann.For this purpose, via the monitoring unit of at least one electrical power supply unit for at least one safety-relevant electrical consumer, the at least one safety-relevant electrical load is switched on and off to the power supply unit, wherein at least one characteristic measured variable of the power supply unit before, during and after the connection of the electrical load to the electrical power supply unit is detected, by means of comparison and / or arithmetic operations using at least one measured variable and / or on the power supply unit descriptive equations the functioning of the power supply unit can be determined. The energy supply unit can be designed, for example, as a battery, accumulator, capacitor, fuel cell or as a generator, wherein the measured quantities to be recorded depend on the design of the energy supply unit. The means for detecting and / or evaluating the functionality can be designed, for example, as a current, voltage or temperature sensor, wherein the functionality monitoring can relate to the available, stored charge amount, the power reserve and / or the voltage stability of the power supply unit.

Dabei sollte die Belastung durch den angeschalteten Verbraucher möglichst hoch sein und beträgt im Idealfall die maximale Eingangsleistung. Jedoch sollte die Zuschaltung der Verbraucher im Überwachungsmodus durch den Kraftfahrzeugführer möglichst unbemerkt bleiben. Bei den sicherheitsrelevanten Verbrauchern ist eine durch den Überwachungsmodus hervorgerufene Wirkung nicht nur störend, sondern auch gefährlich. Daher ist bei den sicherheitsrelevanten Verbrauchern eine Art Dummy vorsehen, in dem die aufgenommene Wirkleistung umgesetzt wird, ohne einen Wirkungsgrad zu erzielen. Dies erfolgt in einem separaten Modul, das nur die Umsetzung der Leistung als Aufgabe hat und dann kurzzeitig im Überwachungsmodus angesteuert wird, wobei die Ansteuerung in Phasen erfolgt, wo mit einer regulären Interaktion des sicherheitsrelevanten Verbrauchers nicht zu rechnen ist.The load caused by the switched-on consumer should be as high as possible and is ideally the maximum input power. However, the connection of the consumer should remain as unnoticed in the monitoring mode by the motor vehicle driver. In safety-related consumers, an effect brought about by the monitoring mode is not only annoying but also dangerous. Therefore, in the safety-relevant consumers provide a kind of dummy in which the recorded active power is implemented without achieving efficiency. This is done in a separate module, which has only the implementation of the power as a task and is then briefly controlled in the monitoring mode, the control takes place in phases where a regular interaction of the safety-relevant consumer is not to be expected.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Überwachungseinheit eine Spannungsmesseinrichtung, mittels derer vorzugsweise eine Batteriespannung gemessen wird.In a preferred embodiment, the monitoring unit comprises a voltage measuring device, by means of which preferably a battery voltage is measured.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher als Hochstromverbraucher ausgebildet. Hierdurch wird die Energieversorgungseinheit stärker belastet, sodass die Aussagekraft der Funktionsfähigkeitsüberprüfung verbessert wird. Besonders gute Ergebnisse werden mit dynamischen Hochstromverbrauchern, wie beispielsweise Stellmotoren in einem x-by-wire-System, erreicht, die kurzzeitig einige tausend Ampere ziehen und so die Energieversorgungseinheit dynamisch im ms-Bereich extrem belasten.In a further preferred embodiment, the at least one safety-relevant electrical consumer is designed as a high-current consumer. As a result, the power supply unit is loaded more heavily, so that the validity of the functionality check is improved. Particularly good results are achieved with dynamic high-current loads, such as servomotors in an x-by-wire system, which pull a few thousand amperes for a short time and so load the power supply unit dynamically in the ms range extremely.

In Abhängigkeit von der erfassten Funktionsfähigkeit der Energieversorgungseinheit können dann beispielsweise Komfortverbraucher in einer bestimmten Reihenfolge abgeschaltet werden. Alternativ oder wenn diese Maßnahmen nicht ausreichend sind, kann die Leistungsaufnahme des sicherheitsrelevanten Verbrauchers in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit der Energieversorgungseinheit verändert werden. Damit wird verhindert, dass kurzfristig die Spannung total zusammenbricht, wohingegen eine reduzierte Leistungsaufnahme nur eine gewisse Einschränkung der Funktionalität zur Folge hat, so dass jedoch das Fahrzeug stets in einen sicheren Zustand überführbar ist. Reicht eine Leistungsaufnahmereduzierung hingegen nicht aus, so muss auf ein alternatives System umgeschaltet oder der Kraftfahrzeugführer zum Halten gezwungen werden.Depending on the detected functionality of the power supply unit comfort consumers can then be turned off in a particular order, for example. Alternatively, or if these measures are not sufficient, the power consumption of the safety-relevant consumer depending on the functionality of the power supply unit to be changed. This prevents the voltage from collapsing in the short-term, whereas a reduced power consumption only results in a certain restriction of the functionality, so that the vehicle can always be put into a safe state. On the other hand, if a power consumption reduction is insufficient, it is necessary to switch over to an alternative system or to force the motor vehicle driver to stop.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungseinheit in einem einem elektrischen Verbraucher zugeordneten Steuergerät integriert. Hierdurch muss dann nur das Steuergerät mit einer Spannungsmesseinrichtung ausgebildet sein, wobei die Ansteuerungssoftware in die Software des Steuergerätes integriert wird.In a further preferred embodiment, the monitoring unit is integrated in a control device assigned to an electrical consumer. As a result, only the control unit must be designed with a voltage measuring device, wherein the control software is integrated into the software of the control unit.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Ladezustand der Batterie dem Kraftfahrzeugführer akustisch und/oder optisch, beispielsweise mittels einer Anzeigeeinheit, mitgeteilt, so dass der Kraftfahrzeugführer rechtzeitig sich auf die Funktionsfähigkeit der Energieversorgungseinheit einstellen kann und selbst entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten kann bzw. auf eine eingeschränkte Funktion vorbereitet ist.In a further preferred embodiment, the state of charge of the battery is communicated to the motor vehicle driver acoustically and / or optically, for example by means of a display unit, so that the motor vehicle driver can adjust in good time to the functional capability of the energy supply unit and initiate appropriate countermeasures or to a limited function is prepared.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Steer-by-wire-Systems.The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment. The single figure shows a schematic block diagram of a steer-by-wire system.

Das Steer-by-wire-System 1 umfasst ein Lenkrad 2, einen Sensor 3 mit zugeordnetem Steuergerät 4, eine Batterie 5, ein Zentralsteuergerät 6, einen Motor 7 mit zugeordnetem Steuergerät 8 sowie einen Datenbus 9. An dem Motor 7 ist eine Welle 10 angeordnet. Des weiteren ist eine Spannungsüberwachungseinheit 11 vorhanden, die über den Datenbus 9 mit einem Steuergerät 12 eines elektrischen Verbrauchers 13 verbunden ist.The steer-by-wire system 1 includes a steering wheel 2 , a sensor 3 with assigned control unit 4 , a battery 5 , a central control unit 6 , a motor 7 with assigned control unit 8th and a data bus 9 , At the engine 7 is a wave 10 arranged. Furthermore, a voltage monitoring unit 11 present over the data bus 9 with a control unit 12 an electrical consumer 13 connected is.

Üblicherweise sind die jeweiligen Baugruppen des Steer-by-wire-Systems 1 redundant ausgebildet, wobei aus Übersichtsgründen in der 1 auf die Darstellung der Redundanzen verzichtet wurde. Zunächst wird kurz die prinzipielle Wirkungsweise des Steer-by-wire-Systems 1 erläutert, bevor die spezielle Wirkungsweise der Spannungsüberwachungseinheit 11 erläutert wird.Usually, the respective assemblies of the steer-by-wire system 1 designed redundantly, for reasons of clarity in the 1 the presentation of the redundancies was omitted. First, briefly the principle of operation of the steer-by-wire system 1 explained before the special mode of operation of the voltage monitoring unit 11 is explained.

Über das Lenkrad 2 gibt ein Kraftfahrzeugführer eine durchzuführende Lenkbewegung vor. Die Betätigung des Lenkrades 2 wird durch den Sensor 3 als Messsignal erfasst und mittels des Steuergerätes 4 in ein Datenformat für den Datenbus 9 umgesetzt und über den Datenbus 9 an das Zentralsteuergerät 6 gesendet. Das Zentralsteuergerät 6 empfängt diese Sensordaten und leitet daraus Stellsignale für den Motor 7 ab und sendet diese an das Steuergerät 8, das dann den Motor 7 entsprechend der Stellsignale ansteuert, wodurch dann über eine Welle 10 des Motors 7 eine dem Rad zugeordnete Spurstange entsprechend der gewünschten Lenkbewegung bewegt wird. Dabei ist es weiter bekannt, die Stellung der Fahrzeugräder sensorisch zu erfassen und an eine dem Lenkrad 2 zugeordnete Stelleinrichtung zu übertragen, die dann ein entsprechendes mechanisches Gegenmoment am Lenkrad erzeugt, um dem Kraftfahrzeugführer haptisch ein Gefühl für die durchgeführte Lenkbewegung zu geben. Alle beschriebenen Baugruppen werden energetisch durch die Batterie 5 versorgt. Durch plötzliches Ansteuern des Motors 7 kann die Spannung einer entladenen Batterie 5 zusammenbrechen, so dass das Steer-by-wire-System nicht mehr funktionsfähig ist. Zur Vermeidung dieses Problems dient die Spannungsüberwachungseinheit 11.About the steering wheel 2 gives a motor vehicle driver before to be performed steering movement. The operation of the steering wheel 2 is through the sensor 3 detected as a measuring signal and by means of the control unit 4 in a data format for the data bus 9 implemented and over the data bus 9 to the central control unit 6 Posted. The central control unit 6 receives this sensor data and derives actuating signals for the motor 7 and sends them to the control unit 8th that then the engine 7 in accordance with the control signals, which then via a shaft 10 of the motor 7 a wheel associated to the tie rod is moved according to the desired steering movement. It is also known to detect the position of the vehicle wheels sensory and to a steering wheel 2 assigned adjusting device to transmit, which then generates a corresponding mechanical counter-torque on the steering wheel to give the motor vehicle driver haptically a feeling for the performed steering movement. All modules described are powered by the battery 5 provided. By sudden activation of the engine 7 can the voltage of a discharged battery 5 collapse, so that the steer-by-wire system is no longer functional. To avoid this problem, the voltage monitoring unit is used 11 ,

Die Spannungsüberwachungseinheit 11 umfasst im Wesentlichen einen Satz Steuersignale und eine Spannungsmesseinrichtung. Zu festgelegten Zeiten und/oder nach einer bestimmten Anzahl von Interaktionen des Steer-by-wire-Systems wird ein Überwachungsmodus eingeleitet, wofür die Spannungsüberwachungseinheit 11 kurzzeitig den elektrischen Verbraucher 13 anschaltet. Hierzu überträgt die Spannungsüberwachungseinheit 11 an das zugeordnete Steuergerät 12 Steuersignale über den Datenbus 9, so dass der elektrische Verbraucher 13 eingeschaltet und nach einer Zeitspanne wieder ausgeschaltet wird. Die Ansteuerung erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass der elektrische Verbraucher 13 seine maximale Eingangsleistung aufnimmt. Der elektrische Verbraucher 13 ist dabei vorzugsweise ein dynamischer Hochstromverbraucher, wie beispielsweise ein Stellmotor eines elektrischen Fensterhebers. Die Spannungsüberwachungseinheit 11 misst dann den Spannungsverlauf auf der Spannungsversorgungsleitung in Reaktion auf die Leistungsaufnahme des elektrischen Verbrauchers 13. Dieser Spannungsverlauf wird dann in der Spannungsüberwachungseinheit 11 mit Soll-Spannungsverläufen verglichen, so dass aufgrund des Ist-Spannungsverfaufes auf den Ladezustand der Batterie 5 geschlossen werden kann. Wird dabei ein Grenzwert unterschritten, so wird dies dem Kraftfahrzeugführer mitgeteilt. Gleichzeitig wird der erfasste Ladezustand der Batterie 5 bei der Erzeugung zukünftiger Stellsignale für den Motor 7 derart berücksichtigt, dass die Leistungsaufnahme durch den Motor 7 reduziert wird, um einen Spannungseinbruch der Batteriespannung zu verhindern.The voltage monitoring unit 11 essentially comprises a set of control signals and a voltage measuring device. At fixed times and / or after a certain number of interactions of the steer-by-wire system, a monitoring mode is initiated, for which purpose the voltage monitoring unit 11 briefly the electrical consumer 13 turns. For this purpose, the voltage monitoring unit transmits 11 to the assigned control unit 12 Control signals via the data bus 9 so that the electrical consumer 13 switched on and off again after a period of time. The control is preferably carried out such that the electrical load 13 receives its maximum input power. The electrical consumer 13 is preferably a dynamic high current consumer, such as a servomotor of an electric window. The voltage monitoring unit 11 then measures the voltage waveform on the power supply line in response to the power consumption of the electrical load 13 , This voltage curve is then in the voltage monitoring unit 11 compared with desired voltage curves, so that due to the actual voltage Verfaufes on the state of charge of the battery 5 can be closed. If this falls below a limit, so this is communicated to the motor vehicle driver. At the same time the detected state of charge of the battery 5 in the generation of future control signals for the motor 7 so taken into account that the power consumption by the engine 7 is reduced to prevent a voltage drop in the battery voltage.

Die Spannungsüberwachungseinheit 11 kann auch direkt in das Steuergerät 12 oder das Zentralsteuergerät 6 integriert werden, so dass die Datenübertragung über den Datenbus 9 reduziert wird. Bei der Integration in dem Steuergerät 12 leitet dann die Spannungsüberwachungseinheit das Ergebnis des Ladezustandes der Batterie 5 an das Zentralsteuergerät 6 weiter. Das Zentralsteuergerät 6 steuert dann gegebenenfalls ein optisches und/oder akustisches Warnmittel an und berücksichtigt einen schlechten Ladezustand bei der Generierung der Stellsignale für den Motor 7.The voltage monitoring unit 11 can also directly into the control unit 12 or the central control unit 6 be integrated, so that the data transfer via the data bus 9 is reduced. When integrating with the controller 12 Then the voltage monitoring unit derives the result of the state of charge of the battery 5 to the central control unit 6 further. The central control unit 6 then optionally controls an optical and / or acoustic warning means and takes into account a poor state of charge when generating the control signals for the motor 7 ,

Prinzipiell ist es auch möglich, den sicherheitsrelevanten Verbraucher selbst kurzzeitig einzuschalten, wobei dann nur sichergestellt sein muss, dass die umgesetzte Wirkleistung nicht eine störende oder irritierende Auswirkung auf den Kraftfahrzeugführer hat. In dieser Ausführungsform kann die Spannungsüberwachungseinheit 11 auch in das Steuergerät 8 integriert werden. Aufgrund der Tatsache, dass eine qualitative Aussage über den Ladezustand der Batterie 5 ausreichend ist, genügt eine Leistungsaufnahme im Spannungsüberwachungsmodus im Millisekundenbereich, so dass durch diesen Spannungsüberwachungsmodus die eigentliche Funktion des Steer-by-wire-Systems nicht eingeschränkt wird.In principle, it is also possible to switch on the safety-relevant consumer even briefly, in which case it must only be ensured that the converted active power does not have a disturbing or irritating effect on the motor vehicle driver. In this embodiment, the voltage monitoring unit 11 also in the control unit 8th to get integrated. Due to the fact that a qualitative statement about the state of charge of the battery 5 is sufficient, a power consumption in the voltage monitoring mode in the millisecond range is sufficient, so that the actual function of the steer-by-wire system is not restricted by this voltage monitoring mode.

Claims

Monitoring unit ( 11 ) at least one electrical energy supply unit which is used to supply at least one safety-relevant consumer ( 7 ) in a motor vehicle, with means for detecting and / or evaluating the functionality of the at least one electric power supply unit, wherein the monitoring unit ( 11 ) is configured such that via the monitoring unit ( 11 ) in a monitoring mode at least one electrical consumer ( 7 . 13 ) is switched on and off to the power supply unit, at least one characteristic measured variable of the power supply unit before, during and after the connection of the electrical load ( 7 . 13 ) is detected to the electrical power supply unit, wherein by means of comparison and / or arithmetic operations using at least one measured variable and / or via the power supply unit descriptive equations the functioning of the power supply unit is determined, characterized in that the monitoring unit ( 11 ) is designed such that the security-relevant consumer ( 7 ) is switched on and off in monitoring mode, whereby the safety-relevant consumer ( 7 ) is assigned a separate module, which is controlled only in the monitoring mode and implements the recorded power, wherein the control takes place in phases, where with a regular interaction of the safety-relevant consumer ( 7 ) is not to be expected.

Monitoring unit according to claim 1, characterized in that the monitoring unit ( 11 ) comprises at least one voltage measuring device.

Monitoring unit according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one electrical safety-relevant consumer ( 7 ) is designed as a high current consumer.

Monitoring unit according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring mode cyclically and / or after a certain number of interactions of the security-relevant consumer ( 7 ) is initiated.

Monitoring unit according to one of the preceding claims, characterized in that the power consumption of at least one electrical load can be changed as a function of a determined functionality of the electrical power supply unit.

Monitoring unit according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring unit in an electrical consumer ( 7 . 13 ) associated control device ( 8th . 12 ) is integrated.

Monitoring unit according to one of the preceding claims, characterized in that the functionality of the electrical power supply unit is the motor vehicle driver acoustically and / or visually communicable.

Method for monitoring at least one electrical energy supply unit that is used to supply at least one safety-relevant consumer ( 7 ) in a motor vehicle, with means for detecting and / or evaluating the functionality of the at least one electric power supply unit, wherein the monitoring unit ( 11 ) at least one electrical consumer ( 7 . 13 ) is switched on and off to the power supply unit, wherein at least one characteristic measured variable of the power supply unit before, during and after the connection of the electrical load ( 7 . 13 ) is detected to the electrical power supply unit, wherein by means of comparison and / or arithmetic operations using at least one measured variable and / or via the power supply unit descriptive equations the functioning of the power supply unit is determined, characterized in that the monitoring unit ( 11 ) is designed such that the security-relevant consumer ( 7 ) is switched on and off in monitoring mode, whereby the safety-relevant consumer ( 7 ) is assigned a separate module, which is controlled only in the monitoring mode and converts the recorded power, wherein the Control occurs in phases, where with a regular interaction of the safety-relevant consumer ( 7 ) is not to be expected.

A method according to claim 8, characterized in that at least the electrical voltage of the electrical power supply unit is measured.

Method according to claim 8 or 9, characterized in that the at least one safety-relevant consumer ( 7 ) is designed as a high-current consumer and switched on and off.

Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that the monitoring mode cyclically and / or after a certain number of interactions of the security-relevant consumer ( 7 ) is initiated.

Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that the power consumption of at least one electrical load is changed as a function of a determined functionality of the electrical power supply unit.

Method according to one of claims 8 to 12, characterized in that the functionality of the electrical power supply unit is acoustically and / or optically signaled.

Method according to one of claims 8 to 13, characterized in that the functionality of the power supply unit is associated with a threshold value, wherein after reaching the threshold, the monitoring is cyclical.