WO2006048125A1 - Monitoring system for on-board supply network, for production and service - Google Patents

Monitoring system for on-board supply network, for production and service Download PDF

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WO2006048125A1
WO2006048125A1 PCT/EP2005/011270 EP2005011270W WO2006048125A1 WO 2006048125 A1 WO2006048125 A1 WO 2006048125A1 EP 2005011270 W EP2005011270 W EP 2005011270W WO 2006048125 A1 WO2006048125 A1 WO 2006048125A1
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WO
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power distribution
distribution module
intelligent battery
ibs
sam
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PCT/EP2005/011270
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Ralf Lueg
Rainer Mäckel
Frank Zornow
Original Assignee
Rainer Mäckel
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    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
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    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • G—PHYSICS
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    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
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    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for monitoring a vehicle electrical system in a motor vehicle, which can be used both in production as well as for service and diagnosis.
  • FIG. 1 Facilities of the aforementioned type are z. B. by the company Siemens under the name ECOS - Electronic Check Out System - manufactured and used in the production and service of motor vehicles for vehicle electrical system monitoring and diagnostics ein ⁇ set.
  • An ECOS system enables the analog measurement of current, voltage and electrical power, the diagnosis of the installed control units, the programming of the installed control units, the testing of complete pre-assembly groups and the testing of dynamic processes on test benches.
  • the connection of the mobile test station to the vehicle electrical system is carried out via one or more Strom ⁇ pliers, which is designed in the case of the Siemens system as a radio current tweezers.
  • the ECOS system measures the current flowing out of the battery before and after switching on a consumer and determines therefrom and from specifications of upper and lower limit values a statement about the proper functioning of the consumer to be checked.
  • the ECOS system is integrated in a higher-level production or diagnostic system and receives its test order from there as well as the specifications of the expected signal curve. After completion of the measurement, the result is communicated to the higher-level information system and visualized on a display.
  • a production order-related log file of the performed check can be created, which can be used for later documentation for documentation purposes.
  • Attaching the radio pliers or the ECOS adapter in production means an additional step, which is as well as the provision and calibration of the system associated with financial expense.
  • German Offenlegungsschrift DE 102 26 782 A1 proposes that a current and voltage measuring shunt near the battery should be permanently installed in the motor vehicle as a shunt to the motor vehicle battery. With a downstream relay operated changeover switch, the measuring shunt is connected in series with each consumer to be tested. For current and voltage measurement, which occur in each case above the measuring shunt, a control unit, which is already installed in the vehicle electrical system, is used. The controller must have adequate computing capacity and storage capacity. In this case, the processor of the control unit must be able to process the measured variables obtained by the measuring shunt and store them in a readable memory.
  • the measured value processing in the processor of the control unit can in this case also compare the measured voltages and currents with predetermined setpoints, which are also stored in a memory of the control unit, and create an error log depending on the result of this comparison.
  • the error log can on the instrument panel in the vehicle interior to the driver of the motor vehicle for Display. It is also provided to enable the connection of an inspection system located outside the vehicle via a diagnostic interface.
  • the command sequences are transmitted to the built-in control unit with a specification of the electrical device to be checked.
  • the relay and the changeover contact of the circuit arrangement are switched to the electrical device to be tested and the currents measured with the control device are subsequently transferred to the electrical external checking system.
  • the aforementioned circuit arrangement with relay operated changeover switch and switchable measuring resistor is installed in the vehicle. This can be omitted in principle the connection of a current clamp and the associated step. However, this still requires an additional circuit arrangement with a changeover switch and actuating relay.
  • the connection of the measuring shunt in a large number of verifiable consumers with relay and changeover switch is extremely expensive, so that the circuit arrangement described in DE 102 26 782 Al only for a relatively small number of consumers, about 3-4 different consumers, makes sense and manageable.
  • the sensor element contains a current sensor for current measurement and connections for connecting the sensor element to the battery cable and an output for connecting the sensor element via a signal line to a higher-order control device.
  • the Measured values converted into signals for the higher-level control unit.
  • the sensor element must have some intelligence in the form of a processor. The conversion of the measured values into signals depends on the bus protocol used on the signal line. Bus protocols widely used in motor vehicles are the so-called CAM bus or, more recently, the LIN bus developed especially for sensor elements.
  • a transmission of the measured data by the higher-level control unit, via a CAN bus to the central gateway and from there to the diagnostic socket is eliminated due to the large amounts of data. This would presumably overload the CAN bus and, depending on the assignment of the telegram priorities, either the normal vehicle telegrams or the measurement telegrams can no longer be safely transmitted. It is therefore an object of the invention to specify and find a solution with which the intelligent battery sensor system for vehicle electrical system monitoring can be utilized in production and service and thus also for quality assurance in production and service.
  • the solution succeeds with a vehicle electrical system monitoring, in which all to be monitored electrical and electronic devices and the intelligent battery sensors are connected via one or more different bus systems to the control unit for the power distribution in the electrical system.
  • the power distribution module referred to in the technical language signal and control module (SAM) also has either directly or via a gateway via a diagnostic interface, to which an external information system can be connected.
  • the information system can be an information system from production, with which the correct installation of the numerous electrical and electronic devices is checked during the production of the motor vehicle, or the information system can be a diagnostic system, such as computer based service and used in the motor vehicle workshops.
  • the power distribution module has a test mode in which the consumers connected to the on-board network are switched on and off individually by means of a sequence control and the current and voltage measurement is coordinated and carried out with the intelligent battery sensor during the switch-on period of the consumers.
  • Preprocessing of the measurement results from the current and voltage measurement and thus a considerable reduction of the data volumes to be transmitted to the external information system preferably take place in the power distribution module and in the intelligent battery sensor system.
  • the time requirements for the telegrams to be transmitted are then no longer so high, since only the configuration parameters and result values are transmitted on the bus systems.
  • the processing of the measurement results in real time takes place exclusively in the intelligent battery sensors.
  • the CAN bus protocol is preferably used for the bus connection of the electrical consumers, which have their own control units, to the power distribution module.
  • the CAN bus protocol similar LIN bus protocol is used.
  • the LIN bus protocol establishes a master-slave relationship between the power distribution module and the intelligent battery sensor, the power distribution module having the master function and the intelligent battery sensor having the slave function.
  • a serial interface for the connection of the intelligent battery sensors and the power distribution module can be used.
  • Voltage and current characteristics that are typical for switching on consumers can be described with a few parameters. These parameters are from the external information system via the diagnostic socket and optionally via other components such.
  • a gateway is sent to the power distribution module and then on to the smart battery sensor in the vehicle.
  • the division of the functionalities among these three components takes into account the available computing power and the minimum load of the LIN bus between power distribution module and intelligent battery sensors.
  • the switching on of the electrical component to be tested in the vehicle electrical system takes place either manually by a service technician on the production line or in the service workshop or automatically by a diagnostic program running in the diagnostic mode of the vehicle electrical system monitoring.
  • the switching on and off and the coordination of the intelligent battery sensor takes place via the sending of control commands to the corresponding control devices of the electrical devices to be checked and to the measuring sensors in the intelligent battery sensor.
  • measured value preprocessing takes place in the power distribution module and in the intelligent battery sensor.
  • the intelligent battery sensor determines the current profile of the electrical consumer to be checked with current increase, current values and current drop and transmits these values to the power distribution module.
  • a first processing of these measured values takes place with an evaluation program.
  • basic values for the individual electrical consumers can be stored in the electrical system in suitable memory areas of the power distribution module.
  • tolerance ranges with predefined upper and lower threshold values with regard to the expected basic values can be stored for the individual electrical consumers.
  • a first measurement processing in the Power distribution module is then such that it is checked whether the measured values are within the tolerance band defined by the upper and lower thresholds or not. If these values are within this tolerance range for a predefined time, the test must be passed and the result transferred to the higher-level external information system. It is then no longer necessary to transfer the entire measured values and the entire tolerance ranges and basic values to the information system.
  • the abovementioned basic values are preferably obtained and stored specifically for the vehicle from the operation of the vehicle.
  • the lower and upper threshold values are then determined relative to the determined basic values. This allows an optimal adaptation of the vehicle electrical system monitoring to the respective equipment of the respective motor vehicle.
  • Fixed specifications for basic values or for tolerance ranges have the disadvantage that, depending on the equipment variant and the number of consumers connected in the electrical system, the voltage levels and the tolerance ranges in the electrical system vary. Fixed specifications of basic values and threshold values can lead to incorrect results when checking the connected components in the electrical system.
  • the processing of the measured data takes place in real time only in a processor of the intelligent battery sensor.
  • To the power distribution module no raw data, but only already processed measured values in the form of z.
  • the vehicle electrical system monitoring according to the invention is both suitable for use in production in a tape end test, as well as to be used in the service in the workshops for the purpose of diagnosis.
  • the diagnostic tools of the workshops the description file of the signal forms and the test steps to be carried out, as both known from the production of the motor vehicle and the tape end test of the motor vehicle with the local information system, are included and included in the diagnostic tools transferred to.
  • these diagnostic programs can then access the transmitted signal forms and the file of the test steps to be performed, execute the test steps accordingly and compare the information and waveforms obtained during the diagnosis with the predetermined signal shapes and thereby produce a diagnostic result reach.
  • a sleep-in program is always recorded during and after switching off the motor vehicle and stored in a memory area of the power distribution module.
  • the sleep-in histogram detects the current values in the sleep phase of the vehicle and assigns these values measured by the intelligent battery sensor to a histogram class. The function ends when the vehicle current has dropped below a defined threshold and the smart battery sensor itself switches to idle mode.
  • the distribution of the current values via the sleep-in histogram are characteristic of whether the falling asleep of the motor vehicle has worked properly or not.
  • the last sleep histogram is stored in each case so that it can be read out if necessary in the diagnostic mode.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a known vehicle electrical system and with a likewise known per se externally connected
  • FIG. 2 is an illustration of the inventive
  • Fig. 3 is a graphical representation of the functional scope of the vehicle electrical system monitoring according to the invention.
  • FIG. 4 shows a graphical representation for explaining the parameters exchanged between the units
  • FIG. 5 shows a possible fall-in histogram that can be recorded with the vehicle electrical system monitoring according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a typical electrical system as it is used in known motor vehicles and as it is suitable for the electrical system monitoring according to the invention.
  • the implementation of the vehicle electrical system monitoring according to the invention in known vehicle electrical systems is carried out here by implementing executable program modules in suitable control devices of the motor vehicle electrical system.
  • the power supply of the motor vehicle electrical system consists of a driven by an internal combustion engine 1 generator 2 and a vehicle battery 3.
  • Generator and Vehicle batteries feed their energy into supply lines 4 to which the electrical consumers V1, V2, V3, Vn, Vn + 1, Vn + 2 are connected.
  • the current path between the generator and the vehicle battery contains the intelligent battery sensor system IBS, which takes charge of the charge control of the vehicle battery and the charge balance calculation for the vehicle battery.
  • IBS intelligent battery sensor system
  • the intelligent battery sensor has sensors for voltage measurement and current measurement as well as a microprocessor which calculates a charge balance for the vehicle battery from the recorded voltage and current measurements.
  • the distribution of the electrical energy available in the electrical system to the connected consumers is taken over by a power distribution module SAM (signal and control module).
  • a control software in the microprocessor of the power distribution module determines this the current energy needs of the connected consumers and shares the energy available in the electrical system, where appropriate, graduated in stages to the individual consumers.
  • a communication network is available, via which all participating in the energy management electrical equipment of the electrical system can exchange data with each other and with the power distribution module, can exchange control commands, can exchange parameters and measurements, communicate with each other, etc.
  • the communication network is in this case designed as a data bus, to which the control units SG1, SG2, SG3, SGn, with which the electrical loads in the electrical system are controlled, as well as the power control 5 of the electrical system generator and the intelligent battery sensors are connected via corresponding communication interfaces and the power distribution module also connected to the data bus can communicate.
  • the control units SG1, SG2, SG3, SGn with which the electrical loads in the electrical system are controlled, as well as the power control 5 of the electrical system generator and the intelligent battery sensors are connected via corresponding communication interfaces and the power distribution module also connected to the data bus can communicate.
  • Alternatively, too several data bus systems are used. Common in the motor vehicle is the so-called CAN bus and the so-called LIN bus.
  • Both pre-mentioned bus systems are basically message-oriented bus systems and work for the purpose of addressing with the so-called identifier.
  • the bus access to the CAN bus takes place here via an arbitration while the LIN bus a master-slave relationship between the überge ⁇ arranged controller and the subordinate control unit is constructed.
  • the communication network in the motor vehicle via at least one interface 6, which allows either direct bus access from the outside or the communication access via a gateway allowed on the built-in motor vehicle control units.
  • an external information system IS can be connected to the communication network in the motor vehicle.
  • the external information system can have its own communication system whose bus protocol is then converted via the already mentioned gateway to the bus protocol of the communication network in the motor vehicle.
  • this external information system can be a diagnostic system DAS or a testing device in production with an electronic check-out function ECOS-Fkt.
  • Applications of the diagnostic system can be found here in service ⁇ operated during diagnosis and repair of the motor vehicle, while in the production of the motor vehicle mainly the electronic check-out function is used for quality assurance and for checking the electronic systems in the motor vehicle.
  • the measured values of the intelligent battery sensors can either be read out directly via the vehicle diagnosis or are collected in a control unit of the vehicle and can be read from there by means of an external information system.
  • a preprocessing of the measured values can be carried out in a control unit of the motor vehicle electrical system.
  • the battery voltage or vehicle electrical system voltage likewise detected by the intelligent battery sensor can also be included in the measured value preprocessing for voltage normalization. This voltage standardization enables the special adaptation of the vehicle electrical system monitoring to the specific vehicle, so that the on-board network monitoring operates largely independently of the equipment. It is also conceivable the current vehicle electrical system voltage and the power consumption in the instrument cluster of the vehicle to allow simple analysis without external information systems or diagnostic equipment.
  • FIG. 2 shows a functional diagram for the interaction of the most important electronic components for on-board network monitoring.
  • Both the external information system IS and the power distribution module SAM and the intelligent battery sensors IBS each have microprocessors ⁇ c as well as suitable input and output options and memory areas which the microprocessors can access.
  • all three aforementioned processor-controlled systems must work together. The communication of the processor-controlled systems takes place here, as already explained in FIG. 1, via the existing communication networks.
  • FIG. 1 shows a functional diagram for the interaction of the most important electronic components for on-board network monitoring.
  • the power distribution module SAM and the intelligent battery sensors IBS each have microprocessors ⁇ c as well as suitable input and output options and memory areas which the microprocessors can access.
  • the external information system IS communicates via a CAN bus interface with the power distribution module SAM of the motor vehicle electrical system, while the power distribution module SAM communicates with the intelligent battery sensor via a LIN bus.
  • the intelligent battery sensor system IBS performs a current and voltage measurement directly on the vehicle battery.
  • a transmission of the raw data directly to the external information system IS eliminated, since when using the electrical system monitoring in production all electrical consumers are already installed and a nachträg ⁇ Lich re-connecting the network connection between intelli ⁇ gente battery sensor and the higher power distribution module SAM in the production of Motor vehicle is not considered practicable.
  • Also transferring the Raw data through the power distribution module, the CAN bus and possibly a gateway and from there to the diagnostic socket are eliminated due to the large amount of data.
  • the CAN bus would presumably be overloaded and, depending on the assignment of the message priorities, either the normal vehicle telegrams or the measurement telegrams can no longer be transmitted securely. Therefore, in the intelligent battery sensor system and in the power distribution module, pre-processing of the raw data and thus a considerable reduction in the amount of data to be transmitted to the external information system must be achieved. Also, the time requirements for the transmitted telegrams are no longer so high, since only configuration parameters and result values are transmitted. The processing of the raw data in real time takes place exclusively in the intelligent battery sensor.
  • the intelligent battery sensors in addition to the ability to measure current and voltage via filter 7 for smoothing and filtering the recorded measurements, via trigger 8, on the timing for starting and stopping a measurement process, and generally on the possibility of a time measurement 9; also to be able to temporally mittein the recorded readings, if necessary.
  • Voltage and current curves that are typical for switching on consumers can be described with a few parameters.
  • These parameters 10, 11 are sent from the external information system via the diagnostic socket and other components to the power distribution module SAM and from there on to the intelligent battery sensors in the vehicle.
  • the division of the functionalities between power distribution module and intelligent battery sensor takes place here taking into account the available computing power of the existing microprocessors and the minimum load of the LIN bus.
  • On the to transmitted parameter will be discussed in more detail below in connection with Figure 3.
  • the parameters to be transmitted between the external information system and the power distribution module may well deviate from the parameters to be transmitted between the power distribution module and the intelligent battery sensor. If a vehicle electrical system monitoring or a diagnosis is to be carried out, the intelligent battery sensor system is switched to its diagnostic mode 12 via the parameters to be transmitted.
  • the switching on of the component to be tested in the electrical system of the motor vehicle either manually via a service technician or a factory worker on the production line or automatically by a corresponding control command to the control unit of the component to be checked, which is then also in the diagnostic mode.
  • the intelligent battery sensor now determines the parameters to be checked, such as current increase or current drop, dead times, trigger level or time-averaged measured value, and transfers these to the power distribution module SAM, where the further measured value processing takes place.
  • the power distribution module SAM the data transmitted and transmitted by the intelligent battery sensor are each compared and evaluated with predetermined upper and lower threshold values. If the transmitted measured values lie within the band prescribed by the upper and lower threshold values for a predefined time, then the test performed is classified as passed and the result is transmitted to the external information system. In the next test step, another component in the motor vehicle can be checked in the same way.
  • This method is equally suitable for testing various components and functions in the service, as well as in vehicle production z. B. at the tape end test as Quality Assurance Tool to be employed.
  • the description file of the signal forms and the test steps to be carried out are to be included in the external information system and an automated or manual test initiated.
  • the intelligent battery sensor After the upstream power distribution module has received the data, the intelligent battery sensor will exit its diagnostic mode and return to its previous operating state. During normal operation of the motor vehicle, the normal operating state of the intelligent battery sensor system is the charging balance for the motor vehicle battery.
  • the aim of on-board network monitoring is to work with relative values during the test, not with values that vary depending on the vehicle and vehicle equipment.
  • four memory locations are stored in the power distribution module for storing basic values.
  • the four basic value memories GWSO, GWS1, GWS2, GWS3 contain the basic values for the respective functions to be analyzed.
  • the basic value memory GWSO always contains the last received values which were measured by the intelligent battery sensor depending on the current or voltage measurement type before the intelligent battery sensor was switched to the diagnostic mode.
  • the basic value memories 1-3 can be described by the external information system with basic values known from the design of the motor vehicle or the design of the vehicle electrical system.
  • test steps to be performed as well as the permitted tolerance ranges in the form of upper and lower threshold values for the expected basic values are specified in the diagnostic mode by the external information system.
  • diagnostic mode of the vehicle electrical system monitoring the values for the tolerance ranges and the information about the test steps to be processed are transmitted to the power distribution module.
  • the tolerance ranges are added to the selected basic values and compared with the measured values transmitted by the intelligent battery sensor. A comparison is made as to whether the current measured value lies within the permissible tolerance band that was previously added to the determined basic value. The result of the comparison and the measured value after deduction of the basic value are returned by the power distribution module to the external information system z. B. sent via CAN bus.
  • FIG. 3 again illustrates the mode of operation of the vehicle electrical system monitoring according to the invention.
  • Shown in FIG. 3 is the exchange of test step parameter sets 10, 12 between the external information system IS, the power distribution module SAM and the intelligent battery sensor.
  • the test step parameter sets are in this case exchanged via the communication interfaces between the aforementioned modules.
  • there is a CAN bus between the external information system and the power distribution module while there is a LIN bus system between the power distribution module and the intelligent battery sensor.
  • the first test step parameter set 10 is hereby exchanged between the external information system and the power distribution module.
  • the value specifications for the individual test steps are specific to the function to be checked. However, the type of parameters can also be cross-functional.
  • Embodiment z. B the illustrated Embodiment z. B.
  • the test step parameter measuring type specifies whether a voltage or a current is to be measured.
  • the basic value memory test step parameter specifies from which basic value memory GWSO, GWS1, GWS2, GWS3 the basic values for the subsequent test are to be taken.
  • the test step parameter switch-on trigger the trigger level for the function to be checked is specified, at which point the function must start.
  • the test parameter switch-on edge indicates whether it is an increasing or decreasing switch-on edge.
  • the test step parameter maximum trigger timeout specifies after which maximum delay time the switch-on trigger must be reached. Start-up trigger and maximum trigger time determine the switch-on edge.
  • the test step parameter dead time specifies the time after which the function to be switched must have settled.
  • the test step parameter measuring time specifies the period of time over which a measurement is to be performed. With the test step parameters lower tolerance limit and upper tolerance limit, the tolerance band corresponding to the corresponding basic value is specified. After the measurement has been carried out, the following test step parameters are then transmitted back to the external information system by the power distribution module. With the test step result parameter, the result of the check is transferred to the checked function in the form of "OK" or "not OK". With the test parameter average value result, the determined time-averaged measured value is transferred back.
  • the test step parameter Timetrigger transfers the time back which the function to be checked took to reach its switch-on trigger.
  • test step Parameter Trigger Condition will return a test result indicating whether or not the power-up trigger has been reached.
  • test step parameter maximum trigger time the test result is transferred back, whether the maximum trigger time-out has been adhered to or not.
  • the transferred test step parameters are processed in the power distribution module SAM and in the intelligent battery sensor system IBS by special program modules, which are each adapted to the functions to be checked.
  • the individual program modules 30a, 30b, 30c... 30k, 301 are preferably designed as independent subprograms of the complete test program of the vehicle electrical system monitoring.
  • test step parameters are transmitted in the form of a second test step parameter set 11.
  • the following parameters are transmitted: With the parameter Measuring mode, information about the quantity to be measured, such as current or voltage.
  • switch-on trigger, switch-on edge, maximum trigger time-out, dead time, measurement time the previously defined parameters are transferred from the external information system to the intelligent battery sensor system.
  • the intelligent battery sensors then transfer the following parameters back to the power distribution module: The mean measured value is used to transmit the result of the time averaging of the raw data.
  • Test step parameter Timetrigger the result of whether the maximum trigger time-out has been adhered to is transferred back to the power distribution module.
  • a measurement sequence in the intelligent battery sensor system can proceed as follows.
  • the intelligent battery sensor system is put into the state for checking the current or voltage measurement by the test step parameter Measuring mode.
  • the time for reaching the start-up trigger starts to run.
  • the switch-on trigger must be reached. If the switch-on trigger is reached at the specified time, the intelligent battery sensor reports the result Trigger Detected, Trigger Time Responded to the power distribution module.
  • the measured value is transmitted from the start of the measurement until the detection of the trigger condition in the form of a measured value.
  • the trigger conditions are set to not fulfilled in the corresponding LIN telegram.
  • the dead time begins to run.
  • the measuring time begins.
  • the signal to be measured oscillates.
  • the intelligent battery sensors no activities take place during this time.
  • the intelligent battery sensors record the measured quantities to be measured and then averaged over the measuring time. The mean measured value is transmitted back as measurement result.
  • a corresponding LIN telegram is sent to the power distribution module by the intelligent battery sensor system. After the master power distribution module has received the data from the smart battery sensor, the smart battery sensor will exit its diagnostic mode and return to the previous operating state. In FIG.
  • test step parameters are again shown graphically. Plotted is the measurement voltage or current measurement over time.
  • the measured values are processed either in the power distribution module or in the external information system.
  • a target-actual comparison takes place.
  • the measured values are averaged over a period of the measuring time and compared with the tolerance window, consisting of upper and lower limit values. In the case of a deviation from the tolerance window, the measured value is not correct and thus also the tested current consumer is classified as defective. This classification is carried out by a corresponding program module of the vehicle electrical system monitoring.
  • a switch-on value processing and a switch-off value processing can be used to trigger on or switch-off values.
  • a dead time can still be defined until the start of the measured value processing.
  • the measured values can be normalized to the respective vehicle standard voltage, which may vary depending on the equipment variant.
  • the basic value determination also serves for the adaptation the vehicle electrical system monitoring to the vehicle-specific basic values depending on the equipment variant of the motor vehicle.
  • test step parameter sets The parameters mentioned in connection with FIG. 3 and FIG. 4 are combined into one or two test step parameter sets.
  • the various test steps can be individually parameterized and stored together in a file.
  • the addressing of the individual test steps works z. B. via a numbering.
  • This file is kept on the diagnostic device or on the electronic check-out system and can also be stored in the power distribution module, depending on the chosen implementation.
  • the intelligent battery sensor collects the current and voltage values from the current sensor in real time.
  • the test step parameters are transmitted from the diagnostic device or from the electronic check-out system to the power distribution module. After that, the diagnostic device or the electronic check-out system only has to notify the power distribution module of the desired test step number and to exchange individual synchronization signals.
  • test step parameters are stored in the power distribution module, these test steps can also be accessed later in vehicle life, and the result data produced during production could be used as comparison bases in subsequent tests in the field. If no diagnosis or no on-board network check takes place, the intelligent battery sensor system is used for further tasks in the vehicle, such as vehicle electrical system management and closed-circuit current monitoring.
  • FIG. 5 shows by way of example such a fall-in histogram. Plotted are the number of measurements that each fell into the corresponding power classes when switching off the vehicle.
  • the sleep histogram captures the current values averaged over 100 ms in the vehicle's sleep phase and assigns that value to the corresponding histogram class.
  • This function starts when the power distribution module, which is integrated in the decentralized energy management system via the CAN bus, has informed the intelligent battery sensor system that it is ready for sleep. This is done with a special control command. This command clears the previous sleep histogram.
  • the function ends when the vehicle current has dropped below a defined threshold and the smart battery sensor itself switches to idle mode. If the idle mode has not been reached within a predefined time, the function of the sleep histogram with the notification of the power distribution module by the intelligent battery sensor will conclude that the sleep process is faulty.
  • the logged values of the histogram can be read out in diagnostic mode by an external diagnostic tester. In each case only one histogram of the last sleep process is stored in the intelligent battery sensor or in the power distribution module.
  • the limits of the histogram classes are given here by way of example and will be variable as configuration parameters. In the illustrated embodiment, the Einmé ⁇ histogram works with 8 classes. The typical sleep time for today's vehicles is 300 s, so that when averaging over 100 ms each time, 3000 entries in the histogram classes must be logged. It is possible to change the limits of the histogram classes in diagnostic mode.

Abstract

The invention relates to a monitoring system for an on-board supply network, wherein all electrical and electronic devices to be monitored, in addition to the intelligent battery sensor system (IBS), are connected to the control appliance for the power distribution (SAM) in the on-board supply network by means of at least one bus system (CAN, LIN). The power distribution module, known as a signal and control module (SAM) in technical terminology, has a diagnosis interface, either directly or via a gateway (6), to which an external information system (IS) can be connected. Said information system can be an information system from the production, which is used to check the correct assembly of the numerous electrical and electronic devices during the production of the motor vehicle, or a diagnosis system used with a computer for service and in motor vehicle garages. The power distribution module has a checking mode in which the consumers connected to the on-board supply network are individually switched on and off, by means of a sequential control system, and the current and voltage measurement is co-ordinated and carried out by means of the intelligent battery sensor system (IBS) during the switched-on period of the consumer.

Description

Bordnetzüberwachung für Produktion und Service On-board network monitoring for production and service
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug, die jeweils sowohl in der Produktion als auch zu Service und Diagnose eingesetzt werden können.The invention relates to a device and a method for monitoring a vehicle electrical system in a motor vehicle, which can be used both in production as well as for service and diagnosis.
Einrichtungen der vorgenannten Art werden z. B. von der Firma Siemens unter dem Namen ECOS - Electronic Check Out System - hergestellt und in der Produktion und im Service von Kraft¬ fahrzeugen zur Bordnetzüberwachung sowie zur Diagnose ein¬ gesetzt. Ein ECOS-System ermöglicht hierbei die analoge Messung von Strom, Spannung und elektrischer Leistung, die Diagnose der verbauten Steuergeräte, die Programmierung der verbauten Steuergeräte, die Prüfung von kompletten Vor¬ montagegruppen sowie die Prüfung dynamischer Vorgänge auf Prüfständen. Der Anschluss der mobilen PrüfStation an das Kraftfahrzeugbordnetz erfolgt über eine oder mehrere Strom¬ zangen, die im Fall des Siemens-Systems als Funkstromzange ausgebildet ist. Das ECOS-System misst den aus der Batterie ausfließenden Strom vor und nach Einschalten eines Ver¬ brauchers und ermittelt daraus sowie aus Vorgaben von oberen und unteren Grenzwerten eine Aussage über die ordnungsgemäße Funktion des zu überprüfenden Verbrauchers. Das ECOS-System ist hierbei in ein übergeordnetes Produktions- oder Diagnose- System eingebunden und erhält von dort seinen Prüfauftrag sowie die Vorgaben des zu erwartenden Signalverlaufs. Nach Abschluss der Messung wird dem übergeordneten Informations¬ system das Ergebnis mitgeteilt und auf einem Display visualisiert. Außerdem kann eine Produktionsauftragsbezogene Protokolldatei der durchgeführten Überprüfung angelegt werden, die bei später geleisteten Nacharbeiten zu Dokumentationszwecken herangezogen werden kann.Facilities of the aforementioned type are z. B. by the company Siemens under the name ECOS - Electronic Check Out System - manufactured and used in the production and service of motor vehicles for vehicle electrical system monitoring and diagnostics ein¬ set. An ECOS system enables the analog measurement of current, voltage and electrical power, the diagnosis of the installed control units, the programming of the installed control units, the testing of complete pre-assembly groups and the testing of dynamic processes on test benches. The connection of the mobile test station to the vehicle electrical system is carried out via one or more Strom¬ pliers, which is designed in the case of the Siemens system as a radio current tweezers. The ECOS system measures the current flowing out of the battery before and after switching on a consumer and determines therefrom and from specifications of upper and lower limit values a statement about the proper functioning of the consumer to be checked. The ECOS system is integrated in a higher-level production or diagnostic system and receives its test order from there as well as the specifications of the expected signal curve. After completion of the measurement, the result is communicated to the higher-level information system and visualized on a display. In addition, a production order-related log file of the performed check can be created, which can be used for later documentation for documentation purposes.
Das Anbringen der Funkzange bzw. des ECOS-Adapters bedeutet in der Produktion einen zusätzlichen Arbeitsschritt, der ebenso wie das Bereitstellen und Kalibrieren des Systems mit finanziellem Aufwand verbunden ist.Attaching the radio pliers or the ECOS adapter in production means an additional step, which is as well as the provision and calibration of the system associated with financial expense.
Man sucht deshalb nach Lösungen, bei denen dieser zusätzliche Arbeitsschritt entfallen kann. In der deutschen Offenlegungs- schrift DE 102 26 782 Al wird dazu vorgeschlagen, einen Strom- und Spannungs-Mess-Shunt batterienah im Nebenschluss zur Kraftfahrzeugbatterie fest im Kraftfahrzeug zu verbauen. Mit einem nachgeordneten Relais betriebenen Wechselschalter wird der Mess-Shunt mit den jeweils zu überprüfenden Verbrauchern in Serie geschaltet. Zur Strom- und Spannungs¬ messung, die über dem Mess-Shunt jeweils anfallen wird ein ohnehin im Bordnetz verbautes Steuergerät eingesetzt. Das Steuergerät muss über geeignete Rechenkapazität und Speicherkapazität verfügen. Der Prozessor des Steuergerätes muss hierbei in der Lage sein, die von dem Mess-Shunt gewonnenen Messgrößen zu verarbeiten und in einem auslesbaren Speicher abzulegen. Die Messwertverarbeitung in dem Prozessor des Steuergerätes kann hierbei auch die gemessenen Spannungen und Ströme mit vorgegebenen Sollwerten, die ebenfalls in einem Speicher des Steuergerätes abgelegt sind, vergleichen und je nach Ergebnis dieses Vergleiches ein Fehlerprotokoll erstellen. Das Fehlerprotokoll kann auf der Instrumententafel im Kraftfahrzeuginnenraum dem Führer des Kraftfahrzeugs zur Anzeige gebracht werden. Ebenso ist vorgesehen, über eine Diagnoseschnittstelle den Anschluss eines außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Überprüfungssystems zu ermöglichen. Bei Anschluss eines externen Überprüfungssystems werden an das im Fahrzeug verbaute Steuergerät die Befehlssequenzen mit einer Vorgabe der zu überprüfenden elektrischen Einrichtung übermittelt. Entsprechend dieser Befehlssequenz wird das Relais und der Wechselkontakt der Schaltungsanordnung auf die zu überprüfende elektrische Einrichtung geschaltet und die mit dem Steuergerät gemessenen Ströme anschließend an das elektrische externe Überprüfungssystem übergeben.It is therefore looking for solutions in which this additional step can be omitted. German Offenlegungsschrift DE 102 26 782 A1 proposes that a current and voltage measuring shunt near the battery should be permanently installed in the motor vehicle as a shunt to the motor vehicle battery. With a downstream relay operated changeover switch, the measuring shunt is connected in series with each consumer to be tested. For current and voltage measurement, which occur in each case above the measuring shunt, a control unit, which is already installed in the vehicle electrical system, is used. The controller must have adequate computing capacity and storage capacity. In this case, the processor of the control unit must be able to process the measured variables obtained by the measuring shunt and store them in a readable memory. The measured value processing in the processor of the control unit can in this case also compare the measured voltages and currents with predetermined setpoints, which are also stored in a memory of the control unit, and create an error log depending on the result of this comparison. The error log can on the instrument panel in the vehicle interior to the driver of the motor vehicle for Display. It is also provided to enable the connection of an inspection system located outside the vehicle via a diagnostic interface. When connecting an external verification system, the command sequences are transmitted to the built-in control unit with a specification of the electrical device to be checked. In accordance with this command sequence, the relay and the changeover contact of the circuit arrangement are switched to the electrical device to be tested and the currents measured with the control device are subsequently transferred to the electrical external checking system.
Die vorgenannte Schaltungsanordnung mit Relais betriebenem Wechselschalter und schaltbaren Messwiderstand wird im Fahrzeug verbaut. Damit kann prinzipiell das Anschließen einer Stromzange und der zugehörige Arbeitsschritt entfallen. Allerdings bedarf es hierzu immer noch einer zusätzlichen Schaltungsanordnung mit Wechselschalter und Betätigungs- relais. Auch wird das Zuschalten des Mess-Shunts bei einer großen Zahl von zu überprüfenden Verbrauchern mit Relais- und Wechselschalter äußerst aufwendig, so dass die in der DE 102 26 782 Al beschriebenen Schaltungsanordnung nur für eine relativ kleine Anzahl von Verbrauchern, ca. 3-4 verschiedene Verbraucher, sinnvoll und handhabbar erscheint.The aforementioned circuit arrangement with relay operated changeover switch and switchable measuring resistor is installed in the vehicle. This can be omitted in principle the connection of a current clamp and the associated step. However, this still requires an additional circuit arrangement with a changeover switch and actuating relay. The connection of the measuring shunt in a large number of verifiable consumers with relay and changeover switch is extremely expensive, so that the circuit arrangement described in DE 102 26 782 Al only for a relatively small number of consumers, about 3-4 different consumers, makes sense and manageable.
Andererseits werden in den Kraftfahrzeugen immer häufiger so genannte intelligente Batteriesensoriken eingebaut. Ein Beispiel für eine derartige intelligente Batteriesensorik ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 36 025 Al offen¬ bart. Das Sensorelement enthält hierbei einen Stromsensor zur Strommessung sowie Anschlüsse zum Anschluss des Sensorele¬ ments an das Batteriekabel und einen Ausgang zur Verbindung des Sensorelements über eine Signalleitung an ein über¬ geordnetes Steuergerät. Im Sensorelement selbst werden die aufgenommenen Messwerte in Signale für das übergeordnete Steuergerät umgewandelt . Hierzu muss das Sensorelement über eine gewisse Intelligenz in Form eines Prozessors verfügen. Die Konvertierung der Messwerte in Signale hängt hierbei von dem auf der Signalleitung verwendeten Bus-Protokoll ab. In Kraftfahrzeugen verbreitete Bus-Protokolle sind hierbei der so genannte CAM-Bus oder in neuerer Zeit der für insbesondere Sensorelemente entwickelte LIN-Bus.On the other hand, so-called intelligent battery sensors are increasingly being installed in motor vehicles. An example of such an intelligent battery sensor system is disclosed in German Offenlegungsschrift DE 197 36 025 A1. In this case, the sensor element contains a current sensor for current measurement and connections for connecting the sensor element to the battery cable and an output for connecting the sensor element via a signal line to a higher-order control device. In the sensor element itself are the Measured values converted into signals for the higher-level control unit. For this, the sensor element must have some intelligence in the form of a processor. The conversion of the measured values into signals depends on the bus protocol used on the signal line. Bus protocols widely used in motor vehicles are the so-called CAM bus or, more recently, the LIN bus developed especially for sensor elements.
Bisher bekannt gewordene Bordnetzüberwachungen in Produktion oder Service nutzen die Möglichkeit einer intelligenten Batteriesensorik nicht aus. Damit ist es mit bekannten Bord¬ netzüberwachungen für Produktion und Service nicht möglich, die intelligente Batteriesensorik für die Messumfänge eines ECOS-Systems zu nutzen. Es ist damit auch nicht möglich die Prüfschritte in der Produktion zu vereinfachen. Die intelli¬ gente Batteriesensorik führt eine Strom- und Spannungsmessung direkt an der Batterie mit einer hohen Abtastrate durch. Eine Übertragung der Rohdaten direkt zum ECOS-Rechner scheidet aus, da zu diesem Produktionszeitpunkt bereits alle elektri¬ schen Verbraucher eingebaut und ein nachträgliches Umstecken der Netzwerkverbindung zwischen der intelligenten Batterie¬ sensorik und dem übergeordneten Steuergerät, dass haupt¬ sächlich für die Leistungsverteilung im Bordnetz verant¬ wortlich ist, auf einen Prüfadapter zum Anschluss an das ECOS-System nicht für praktikabel gehalten wird. Auch ein Übertragen der Messdaten durch das übergeordnete Steuergerät, über einen CAN-Bus zum zentralen Gateway und von dort zur Diagnosesteckdose scheidet aufgrund der hohen Datenmengen aus. Hierdurch würde vermutlich der CAN-Bus überlastet werden und je nach Vergabe der Telegrammprioritäten entweder die normalen Fahrzeugtelegramme oder die Messtelegramme nicht mehr sicher übertragen werden können. Erfindungsgemäße Aufgabe ist es daher, eine Lösung anzugeben und aufzufinden, mit der die intelligente Batteriesensorik für die Bordnetzüberwachung in Produktion und Service und damit auch für die Qualitätssicherung in Produktion und Service nutzbar gemacht werden kann.Previously known vehicle electrical system monitoring in production or service do not exploit the possibility of intelligent battery sensors. Thus, with known on-board network monitoring for production and service, it is not possible to use the intelligent battery sensor system for the measurement ranges of an ECOS system. It is therefore not possible to simplify the test steps in production. The intelli¬ gente battery sensor performs a current and voltage measurement directly on the battery with a high sampling rate. A transmission of the raw data directly to the ECOS computer ruled out since already installed at this production time all electrical consumers and a subsequent re-plugging the network connection between the intelligent Batterie¬ sensor and the higher-level control unit that mainly responsible for the power distribution in the electrical system It is not considered feasible to use a test adapter for connection to the ECOS system. A transmission of the measured data by the higher-level control unit, via a CAN bus to the central gateway and from there to the diagnostic socket is eliminated due to the large amounts of data. This would presumably overload the CAN bus and, depending on the assignment of the telegram priorities, either the normal vehicle telegrams or the measurement telegrams can no longer be safely transmitted. It is therefore an object of the invention to specify and find a solution with which the intelligent battery sensor system for vehicle electrical system monitoring can be utilized in production and service and thus also for quality assurance in production and service.
Die Lösung gelingt mit einer Bordnetzüberwachung nach den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte weitere Ausführungs¬ formen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere in den Figurenb¬ eschreibungen, enthalten.The solution succeeds with a vehicle electrical system monitoring according to the independent claims. Advantageous further embodiments of the invention are contained in the subclaims and in the following description, in particular in the figures.
Die Lösung gelingt mit einer Bordnetzüberwachung, bei der alle zu überwachenden elektrischen und elektronischen Einrichtungen sowie die intelligente Batteriesensorik über ein oder mehrere verschiedene Bus-Systeme an das Steuergerät für die Leistungsverteilung im Bordnetz angeschlossen sind. Das Leistungsverteilungsmodul, in der Fachsprache Signal- und Ansteuerungsmodul (SAM) bezeichnet, verfügt außerdem entweder direkt oder über ein Gateway über eine Diagnoseschnittstelle, an die ein externes Informationssystem angeschlossen werden kann. Das Informationssystem kann hierbei ein Informations¬ system aus der Produktion sein, mit dem während der Produktion des Kraftfahrzeugs der korrekte Einbau der zahlreichen elektrischen und elektronischen Einrichtungen überprüft wird, oder es kann sich bei dem Informationssystem um ein Diagnosesystem handeln, wie es Rechner basiert im Service und in den Kraftfahrzeugwerkstätten eingesetzt wird. Das Leistungsverteilungsmodul verfügt hierbei über einen Prüfmodus, in dem mittels einer Ablaufsteuerung die am Bord¬ netz angeschlossenen Verbraucher einzeln zu- und abgeschaltet und die Strom- und Spannungsmessung mit der intelligenten Batteriesensorik während der Einschaltdauer der Verbraucher koordiniert und durchgeführt wird. Vorzugsweise findet in dem Leistungsverteilungsmodul und in der intelligenten Batteriesensorik eine Vorverarbeitung der Messergebnisse aus der Strom- und Spannungsmessung und somit eine erhebliche Reduzierung der an das externe Informations¬ system zu übertragenen Datenmengen statt. Auch sind dann die zeitlichen Anforderungen an die zu übertragenen Telegramme nicht mehr so hoch, da auf den Bus-Systemen nur noch Konfigurationsparameter und Ergebniswerte übertragen werden. Die Verarbeitung der Messergebnisse in Echtzeit erfolgt ausschließlich in der intelligenten Batteriesensorik.The solution succeeds with a vehicle electrical system monitoring, in which all to be monitored electrical and electronic devices and the intelligent battery sensors are connected via one or more different bus systems to the control unit for the power distribution in the electrical system. The power distribution module, referred to in the technical language signal and control module (SAM), also has either directly or via a gateway via a diagnostic interface, to which an external information system can be connected. In this case, the information system can be an information system from production, with which the correct installation of the numerous electrical and electronic devices is checked during the production of the motor vehicle, or the information system can be a diagnostic system, such as computer based service and used in the motor vehicle workshops. In this case, the power distribution module has a test mode in which the consumers connected to the on-board network are switched on and off individually by means of a sequence control and the current and voltage measurement is coordinated and carried out with the intelligent battery sensor during the switch-on period of the consumers. Preprocessing of the measurement results from the current and voltage measurement and thus a considerable reduction of the data volumes to be transmitted to the external information system preferably take place in the power distribution module and in the intelligent battery sensor system. Also, the time requirements for the telegrams to be transmitted are then no longer so high, since only the configuration parameters and result values are transmitted on the bus systems. The processing of the measurement results in real time takes place exclusively in the intelligent battery sensors.
Für die Busanbindung der elektrischen Verbraucher, die über eigene Steuergeräte verfügen, an das Leistungsverteilungs¬ modul wird vorzugsweise das CAN-Bus Protokoll eingesetzt. Für die Busanbindung der intelligenten Batteriesensorik an das Leistungsverteilungsmodul wird vorzugsweise das dem CAN-Bus Protokoll ähnliche LIN-Bus Protokoll eingesetzt. Das LIN-Bus Protokoll etabliert zwischen dem Leistungsverteilungsmodul und der intelligenten Batteriesensorik eine Master-Slave- Beziehung, wobei das Leistungsverteilungsmodul die Master¬ funktion und die intelligente Batteriesensorik die Slave- funktion innehat. Dadurch gelingt die exakte zeitliche Steuerung der intelligenten Batteriesensorik und deren Abstimmung auf das zu- und abschalten der einzelnen zu überprüfenden Verbraucher während einer Prüf- und Testphase des Bordnetzes. Alternativ kann eine serielle Schnittstelle für die Anbindung der der intelligenten Batteriesensorik and das Leistungsverteilungsmodul eingesetzt werden.For the bus connection of the electrical consumers, which have their own control units, to the power distribution module, the CAN bus protocol is preferably used. For the bus connection of the intelligent battery sensor to the power distribution module preferably the CAN bus protocol similar LIN bus protocol is used. The LIN bus protocol establishes a master-slave relationship between the power distribution module and the intelligent battery sensor, the power distribution module having the master function and the intelligent battery sensor having the slave function. As a result, the exact time control of the intelligent battery sensors and their matching to the switching on and off of the individual consumers to be checked during a test and test phase of the electrical system succeed. Alternatively, a serial interface for the connection of the intelligent battery sensors and the power distribution module can be used.
Spannungs- und Stromverläufe, die typisch für das Einschalten von Verbrauchern sind, lassen sich mit wenigen Parametern beschreiben. Diese Parameter werden von dem externen Informationssystem über die Diagnosesteckdose und gegebenenfalls über weitere Komponenten wie z. B. ein Gateway an das Leistungsverteilungsmodul und schließlich weiter an die intelligente Batteriesensorik im Fahrzeug gesendet. Die Aufteilung der Funktionalitäten unter diesen drei Komponenten erfolgt unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Rechenleistung und der minimalen Belastung des LIN-Busses zwischen Leistungsverteilungsmodul und intelligenter Batteriesensorik. Anschließend erfolgt das Einschalten der zur überprüfenden elektrischen Komponente im Bordnetz ent¬ weder manuell durch einen Servicetechniker am Produktionsband oder in der Servicewerkstatt oder automatisch durch ein im Diagnosemodus der Bordnetzüberwachung ablaufendes Diagnose¬ programm. Im allen Fällen erfolgt das Ein- und Ausschalten und die Koordination der intelligenten Batteriesensorik über das Versenden von Steuerbefehlen an die entsprechenden Steuergeräte der zu überprüfenden elektrischen Einrichtungen sowie an die Messsensorik in der intelligenten Batterie¬ sensorik.Voltage and current characteristics that are typical for switching on consumers can be described with a few parameters. These parameters are from the external information system via the diagnostic socket and optionally via other components such. For example, a gateway is sent to the power distribution module and then on to the smart battery sensor in the vehicle. The division of the functionalities among these three components takes into account the available computing power and the minimum load of the LIN bus between power distribution module and intelligent battery sensors. Subsequently, the switching on of the electrical component to be tested in the vehicle electrical system takes place either manually by a service technician on the production line or in the service workshop or automatically by a diagnostic program running in the diagnostic mode of the vehicle electrical system monitoring. In all cases, the switching on and off and the coordination of the intelligent battery sensor takes place via the sending of control commands to the corresponding control devices of the electrical devices to be checked and to the measuring sensors in the intelligent battery sensor.
Vorzugsweise findet in dem Leistungsverteilungsmodul und in der intelligenten Batteriesensorik eine Messwertvorver- arbeitung statt. Die intelligente Batteriesensorik ermittelt den Stromverlauf des zu überprüfenden elektrischen Ver¬ brauchers mit Stromanstieg, Stromwerten und Stromabfall und überträgt diese Werte an das Leistungsverteilungsmodul. Im Leistungsverteilungsmodul findet mit einem Auswerteprogramm eine erste Bearbeitung dieser Messwerte statt. Insbesondere können in geeigneten Speicherbereichen des Leistungsvertei- lungsmoduls Grundwerte für die einzelnen elektrischen Ver¬ braucher im Bordnetz abgelegt sein. Weiterhin können für die einzelnen elektrischen Verbraucher neben den Grundwerten Toleranzbereiche mit vorgegebenen oberen und unteren Schwellwerten in Bezug auf die zu erwartenden Grundwerte abgelegt sein. Eine erste Messwertverarbeitung im Leistungsverteilungsmodul erfolgt dann derart, dass überprüft wird, ob die gemessenen Werte innerhalb des durch die oberen und unteren Schwellwerte festgelegten Toleranzbandes liegen, oder nicht. Liegen diese Werte für eine vordefinierte Zeit innerhalb dieses Toleranzbandes, so ist die Prüfung als bestanden auszugeben und das Ergebnis an das übergeordnete externe Informationssystem zu übertragen. Es ist dann nicht mehr notwendig die ganzen Messwerte sowie die ganzen Toleranzbereiche und Grundwerte an das Informationssystem zu übertragen.Preferably, measured value preprocessing takes place in the power distribution module and in the intelligent battery sensor. The intelligent battery sensor determines the current profile of the electrical consumer to be checked with current increase, current values and current drop and transmits these values to the power distribution module. In the power distribution module, a first processing of these measured values takes place with an evaluation program. In particular, basic values for the individual electrical consumers can be stored in the electrical system in suitable memory areas of the power distribution module. Furthermore, in addition to the basic values, tolerance ranges with predefined upper and lower threshold values with regard to the expected basic values can be stored for the individual electrical consumers. A first measurement processing in the Power distribution module is then such that it is checked whether the measured values are within the tolerance band defined by the upper and lower thresholds or not. If these values are within this tolerance range for a predefined time, the test must be passed and the result transferred to the higher-level external information system. It is then no longer necessary to transfer the entire measured values and the entire tolerance ranges and basic values to the information system.
Vorzugsweise werden die vorgenannten Grundwerte Fahrzeug¬ spezifisch aus dem Betrieb des Fahrzeugs gewonnen und abgespeichert. Die unteren und oberen Schwellwerte werden dann relativ zu den ermittelten Grundwerten festgelegt. Dies ermöglicht eine optimale Anpassung der Bordnetzüberwachung auf die jeweilige Ausstattung des jeweiligen Kraftfahrzeugs. Feste Vorgaben für Grundwerte bzw. für Toleranzbereiche haben den Nachteil, dass je nach Ausstattungsvariante und nach Anzahl der im Bordnetz angeschlossenen Verbraucher die Spannungslevel und die Toleranzbereiche im elektrischen Bordnetz variieren. Feste Vorgaben an Grundwerten und Schwellwerten kann dabei zu falschen Ergebnissen bei der Überprüfung der angeschlossenen Komponenten im Bordnetz führen.The abovementioned basic values are preferably obtained and stored specifically for the vehicle from the operation of the vehicle. The lower and upper threshold values are then determined relative to the determined basic values. This allows an optimal adaptation of the vehicle electrical system monitoring to the respective equipment of the respective motor vehicle. Fixed specifications for basic values or for tolerance ranges have the disadvantage that, depending on the equipment variant and the number of consumers connected in the electrical system, the voltage levels and the tolerance ranges in the electrical system vary. Fixed specifications of basic values and threshold values can lead to incorrect results when checking the connected components in the electrical system.
Um den Bus-Traffic zwischen intelligenter Batteriesensorik und Leistungsverteilungsmodul so gering wie möglich zu halten, findet die Verarbeitung der Messdaten in Echtzeit ausschließlich in einem Prozessor der intelligenten Batteriesensorik statt. An das Leistungsverteilungsmodul werden keine Rohdaten, sondern lediglich bereits verarbeitete Messwerte in Form von z. B. zeitlich gemittelten Messwerten, Triggerleveln, Todzeiten sowie Messzeiten übertragen. Die erfindungsgemäße Bordnetzüberwachung ist sowohl geeignet um in der Produktion bei einer Band-Ende-Prüfung eingesetzt zu werden, als auch um im Service in den Werkstätten zum Zwecke der Diagnose eingesetzt zu werden. In den Diagnose¬ tools der Werkstätten ist dazu die Beschreibungsdatei der Signalformen und die durchzuführenden Prüfschritte, wie sie beide aus der Produktion des Kraftfahrzeugs und der Band- Ende-Prüfung des Kraftfahrzeugs mit dem dortigen Infor¬ mationssystem bekannt sind, mit aufzunehmen und in die Diagnosetools zu übertragen. Bei entsprechender Adaption der bestehenden Diagnoseprogramme, können dann diese Diagnose¬ programme auf die übertragenen Signalformen und auf die Datei der durchzuführenden Prüfschritte zurückgreifen, die Prüfschritte entsprechend abarbeiten und die während der Diagnose erhaltenen Informationen und Signalformen mit den vorgegebenen Signalformen zu vergleichen und dadurch zu einem Diagnoseergebnis gelangen.In order to minimize the bus traffic between the intelligent battery sensor and the power distribution module, the processing of the measured data takes place in real time only in a processor of the intelligent battery sensor. To the power distribution module no raw data, but only already processed measured values in the form of z. B. time-averaged measured values, trigger levels, dead times and measurement times transmitted. The vehicle electrical system monitoring according to the invention is both suitable for use in production in a tape end test, as well as to be used in the service in the workshops for the purpose of diagnosis. In the diagnostic tools of the workshops, the description file of the signal forms and the test steps to be carried out, as both known from the production of the motor vehicle and the tape end test of the motor vehicle with the local information system, are included and included in the diagnostic tools transferred to. With an appropriate adaptation of the existing diagnostic programs, these diagnostic programs can then access the transmitted signal forms and the file of the test steps to be performed, execute the test steps accordingly and compare the information and waveforms obtained during the diagnosis with the predetermined signal shapes and thereby produce a diagnostic result reach.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Bordnetzüberwachung wird während oder nach dem Ausschalten des Kraftfahrzeugs stets ein Einschlafhistrogramm aufgezeichnet und in einem Speicherbereich des Leistungsverteilungsmoduls abgelegt. Das Einschlafhistogramm erfasst die Stromwerte in der Einschlaf¬ phase des Fahrzeugs und ordnet diese von dem intelligenten Batteriesensor gemessenen Werte einer Histogrammklasse zu. Die Funktion endet, wenn der Fahrzeugstrom unter einen definierten Schwellwert gesunken ist, und sich die intelligente Batteriesensorik selbst in den Ruhebetrieb schaltet. Die Verteilung der Stromwerte über das Einschlaf- histogramm sind kennzeichnend dafür, ob das Einschlafen des Kraftfahrzeugs richtig funktioniert hat, oder nicht. Es wird jeweils das Letzte Einschlafhistogramm abgespeichert, so dass es bei Bedarf im Diagnosemodus ausgelesen werden kann. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von graphischen Darstellungen näher erläutert.In an advantageous development of the vehicle electrical system monitoring, a sleep-in program is always recorded during and after switching off the motor vehicle and stored in a memory area of the power distribution module. The sleep-in histogram detects the current values in the sleep phase of the vehicle and assigns these values measured by the intelligent battery sensor to a histogram class. The function ends when the vehicle current has dropped below a defined threshold and the smart battery sensor itself switches to idle mode. The distribution of the current values via the sleep-in histogram are characteristic of whether the falling asleep of the motor vehicle has worked properly or not. The last sleep histogram is stored in each case so that it can be read out if necessary in the diagnostic mode. The invention will be explained in more detail below with reference to graphical representations.
Dabei zeigen:Showing:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem an sich bekannten Bordnetz und mit einem ebenfalls an sich bekannten extern angeschlossenenFig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a known vehicle electrical system and with a likewise known per se externally connected
Informationssystems, Fig. 2 eine Darstellung für die erfindungsgemäßeInformation system, Fig. 2 is an illustration of the inventive
Bordnetzüberwachung mit den wichtigsten funktionalen Einheiten wie externesOn-board network monitoring with the most important functional units such as external
Informationssystem, Leistungsverteilungsmodul sowie intelligenter Batterisensorik, Fig. 3 eine graphische Darstellung des Funktionsumfangs der erfindungsgemäßen Bordnetzüberwachung zurInformation system, power distribution module and intelligent battery sensors, Fig. 3 is a graphical representation of the functional scope of the vehicle electrical system monitoring according to the invention
Verdeutlichung der zwischen den Hauptbestandteilen der Bordnetzüberwachung ausgetauschten Parameter, Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der zwischen den Einheiten ausgetauschten Parametern, Fig. 5 ein mögliches Einschlafhistogramm, das mit der erfindungsgemäßen Bordnetzüberwachung aufgezeichnet werden kann.4 shows a graphical representation for explaining the parameters exchanged between the units, FIG. 5 shows a possible fall-in histogram that can be recorded with the vehicle electrical system monitoring according to the invention.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein typisches Bordnetz wie es in bekannten Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt und wie es für die erfindungsgemäße Bordnetzüberwachung geeignet ist. Die Implementierung der erfindungsgemäßen Bordnetzüberwachung in bekannte Fahrzeugbordnetze erfolgt hierbei durch implementieren von ablauffähigen Programm¬ modulen in geeigneten Steuergeräte des Kraftfahrzeug¬ bordnetzes. Die Energieversorgung des Kraftfahrzeugbordnetzes besteht aus einem von einem Verbrennungsmotor 1 angetriebenen Generator 2 und einer Fahrzeugbatterie 3. Generator und Fahrzeugbatterie speisen ihre Energie in Versorgungsleitungen 4 ein, an die die elektrischen Verbraucher Vl, V2, V3, Vn, Vn+1, Vn+2 angeschlossen sind. Im Strompfad zwischen Generator und Fahrzeugbatterie befindet sich die intelligente Batteriesensorik IBS, die die Laderegelung der Fahrzeug¬ batterie sowie die Ladebilanzrechnung für die Fahrzeug¬ batterie übernimmt. Hierzu verfügt die intelligente Batteriesensorik über Messaufnehmer für die Spannungsmessung und die Strommessung sowie über einen Mikroprozessor, der aus der mitprotokollierten Spannungs- und Strommessungen eine Ladebilanz für die Fahrzeugbatterie errechnet. Die Verteilung der im Bordnetz zur Verfügung stehenden elektrischen Energie auf die angeschlossenen Verbraucher wird von einem Leistungsverteilungsmodul SAM (Signal- und Ansteuerungsmodul) übernommen. Eine Steuerungssoftware im Mikroprozessor des Leistungsverteilungsmoduls ermittelt hierzu den aktuellen Energiebedarf der angeschlossenen Verbraucher und teilt die im Bordnetz zur Verfügung stehende Energie gegebenenfalls nach Prioritäten abgestuft den einzelnen Verbrauchern zu. Um dieses Energiemanagement im Bordnetz durchführen zu können, ist ein Kommunikationsnetzwerk vorhanden, über das alle am Energiemanagement teilnehmenden elektrischen Einrichtungen des Bordnetzes sowohl untereinander als auch mit dem Leistungsverteilungsmodul Daten austauschen können, Steuerbefehle austauschen können, Parameter und Messwerte austauschen können, miteinander kommunizieren können usw.. Das Kommunikationsnetzwerk ist hierbei als Daten-Bus ausgebildet, an den die Steuergeräte SGl, SG2, SG3, SGn, mit denen die elektrischen Verbraucher im Bordnetz gesteuert werden, sowie die Leistungsregelung 5 des Bordnetzgenerators und die intelligente Batteriesensorik über entsprechende Kommunikationsschnittstellen angeschlossen sind und mit dem ebenfalls an den Datenbus angeschlossenen Leistungsver¬ teilungsmodul kommunizieren können. Alternativ können auch mehrere Daten-Bus-Systeme zum Einsatz kommen. Gebräuchlich ist im Kraftfahrzeug der so genannte CAN-Bus sowie der so genannte LIN-Bus. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind hierbei die Steuergeräte der elektrischen Verbraucher sowie die Leistungssteuerung des Bordnetzgenerators über einen CAN- Bus an das Leistungsverteilungsmodul angeschlossen, während die intelligente Batteriesensorik über einen LIN-Bus an das Leistungsverteilungsmodul angeschlossen ist. Beide vorge¬ nannten Bus-Systeme sind grundsätzlich Nachrichten orientierte Bus-Systeme und arbeiten zum Zwecke der Adressierung mit so genanntem Identifier. Der Buszugriff beim CAN-Bus erfolgt hierbei über eine Arbitrierung während beim LIN-Bus eine Master-Slave-Beziehung zwischen dem überge¬ ordneten Steuergerät und dem untergeordnetem Steuergerät aufgebaut wird. Um von außen z. B. zum Zwecke der Diagnose oder zum Zwecke der Programmierung der Steuergeräte Zugriff auf die im Kraftfahrzeug verbauten Steuergeräte zu erhalten, verfügt das Kommunikationsnetzwerk im Kraftfahrzeug über mindestens eine Schnittstelle 6, die entweder einen direkten Buszugriff von außen erlaubt oder, die über ein Gateway den Kommunikationszugriff auf die im Kraftfahrzeug verbauten Steuergeräte erlaubt. Über das Gateway bzw. die externe Schnittstelle kann ein externes Informationssystem IS an das Kommunikationsnetzwerk im Kraftfahrzeug angeschlossen werden. Das externe Informationssystem kann hierbei über ein eigenes Kommunikationssystem verfügen, dessen Busprotokoll dann über das bereits angesprochene Gateway auf das Busprotokoll des Kommunikationsnetzwerks im Kraftfahrzeug umgesetzt wird. Je nach Einsatzzweck kann dieses externe Informationssystem ein Diagnosesystem DAS oder ein Prüfmittel in der Produktion mit einer Electronic-Check-Out-Funktion ECOS-Fkt sein. Anwendungen des Diagnosesystems finden sich hierbei bei Diagnose- und Reparatur des Kraftfahrzeugs in Service¬ betrieben, während sich bei der Produktion des Kraftfahrzeugs hauptsächlich die Electronic-Check-Out-Funktion zur Qualitätssicherung und zur Überprüfung der elektronischen Systeme im Kraftfahrzeug im Einsatz befindet.Figure 1 shows a schematic representation of a typical electrical system as it is used in known motor vehicles and as it is suitable for the electrical system monitoring according to the invention. The implementation of the vehicle electrical system monitoring according to the invention in known vehicle electrical systems is carried out here by implementing executable program modules in suitable control devices of the motor vehicle electrical system. The power supply of the motor vehicle electrical system consists of a driven by an internal combustion engine 1 generator 2 and a vehicle battery 3. Generator and Vehicle batteries feed their energy into supply lines 4 to which the electrical consumers V1, V2, V3, Vn, Vn + 1, Vn + 2 are connected. The current path between the generator and the vehicle battery contains the intelligent battery sensor system IBS, which takes charge of the charge control of the vehicle battery and the charge balance calculation for the vehicle battery. For this purpose, the intelligent battery sensor has sensors for voltage measurement and current measurement as well as a microprocessor which calculates a charge balance for the vehicle battery from the recorded voltage and current measurements. The distribution of the electrical energy available in the electrical system to the connected consumers is taken over by a power distribution module SAM (signal and control module). A control software in the microprocessor of the power distribution module determines this the current energy needs of the connected consumers and shares the energy available in the electrical system, where appropriate, graduated in stages to the individual consumers. To be able to carry out this energy management in the electrical system, a communication network is available, via which all participating in the energy management electrical equipment of the electrical system can exchange data with each other and with the power distribution module, can exchange control commands, can exchange parameters and measurements, communicate with each other, etc. The communication network is in this case designed as a data bus, to which the control units SG1, SG2, SG3, SGn, with which the electrical loads in the electrical system are controlled, as well as the power control 5 of the electrical system generator and the intelligent battery sensors are connected via corresponding communication interfaces and the power distribution module also connected to the data bus can communicate. Alternatively, too several data bus systems are used. Common in the motor vehicle is the so-called CAN bus and the so-called LIN bus. In the embodiment of Figure 1 in this case the control devices of the electrical loads and the power control of the electrical system generator via a CAN bus to the power distribution module, while the intelligent battery sensor is connected via a LIN bus to the power distribution module. Both pre-mentioned bus systems are basically message-oriented bus systems and work for the purpose of addressing with the so-called identifier. The bus access to the CAN bus takes place here via an arbitration while the LIN bus a master-slave relationship between the überge¬ arranged controller and the subordinate control unit is constructed. To outside from z. Example, for the purpose of diagnosis or for the purpose of programming the control units to access the built-in control units in the motor vehicle, the communication network in the motor vehicle via at least one interface 6, which allows either direct bus access from the outside or the communication access via a gateway allowed on the built-in motor vehicle control units. Via the gateway or the external interface, an external information system IS can be connected to the communication network in the motor vehicle. In this case, the external information system can have its own communication system whose bus protocol is then converted via the already mentioned gateway to the bus protocol of the communication network in the motor vehicle. Depending on the intended use, this external information system can be a diagnostic system DAS or a testing device in production with an electronic check-out function ECOS-Fkt. Applications of the diagnostic system can be found here in service¬ operated during diagnosis and repair of the motor vehicle, while in the production of the motor vehicle mainly the electronic check-out function is used for quality assurance and for checking the electronic systems in the motor vehicle.
Im Stand der Technik werden die elektrischen Verbraucher eines Fahrzeugs mit dem Off Board Messmittel ECOS (Electic- Check-Out-System) geprüft. Dabei wird eine Stromzange für den Zeitraum der Messung ins Fahrzeug eingebaut. Dieses Verfahren hat jedoch einige Nachteile. So muss das Off Board Messmittel für jede Messung an das Fahrzeug angeschlossen werden. Diese Handlingszeiten kosten Produktionszeit und Produktionsgeld. Deshalb lohnt sich das Benutzen von Electronic-Check-Out- Systemen nur bei größeren Prüfumfängen. Erfindungsgemäße Idee ist es nun, die ebenfalls im Stand der Technik bekannte intelligente Batteriesensorik als Messmittel bei der Kraftfahrzeugdiagnose und in der Kraftfahrzeugproduktion bei der Qualitätssicherung nutzbar zu machen. Die intelligente Batteriesensorik wird in Batterienähe verbaut, so dass der Gesamtstromverbrauch des Fahrzeugs erfasst wird. Die Messwerte der intelligenten Batteriesensorik können entweder direkt über die Fahrzeugdiagnose ausgelesen werden oder werden in einem Steuergerät des Fahrzeugs gesammelt und können von dort mittels eines externen Informationssystems ausgelesen werden. Zur Verringerung des Datenstroms kann in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugbordnetzes eine Vorver¬ arbeitung der Messwerte vorgenommen werden. Die mit der intelligenten Batteriesensorik ebenfalls erfasste Batterie¬ spannung bzw. Bordnetzspannung kann bei der Messwertvorver- arbeitung zur Spannungsnormierung mit einbezogen werden. Diese Spannungsnormierung ermöglicht die spezielle Adaption der Bordnetzüberwachung auf das jeweils konkrete Fahrzeug, so dass die Bordnetzüberwachung weitgehend ausstattungs- unabhängig arbeitet. Auch ist es denkbar die aktuelle Bordnetzspannung und den Stromverbrauch im Kombiinstrument des Fahrzeugs anzuzeigen, um einfache Analysen ohne externe Informationssysteme oder Diagnosegeräte zu ermöglichen.In the prior art, the electrical consumers of a vehicle with the off-board measuring means ECOS (Electic Check-Out System) are tested. A current clamp is installed in the vehicle for the period of the measurement. However, this method has some disadvantages. Thus, the off-board measuring device must be connected to the vehicle for each measurement. These handling times cost production time and production money. Therefore, the use of electronic check-out systems is only worthwhile with larger test scopes. It is now the idea of the invention to utilize the intelligent battery sensor system, which is likewise known in the prior art, as a measuring means in motor vehicle diagnostics and in motor vehicle production during quality assurance. The intelligent battery sensor system is installed close to the battery so that the total electricity consumption of the vehicle is recorded. The measured values of the intelligent battery sensors can either be read out directly via the vehicle diagnosis or are collected in a control unit of the vehicle and can be read from there by means of an external information system. To reduce the data stream, a preprocessing of the measured values can be carried out in a control unit of the motor vehicle electrical system. The battery voltage or vehicle electrical system voltage likewise detected by the intelligent battery sensor can also be included in the measured value preprocessing for voltage normalization. This voltage standardization enables the special adaptation of the vehicle electrical system monitoring to the specific vehicle, so that the on-board network monitoring operates largely independently of the equipment. It is also conceivable the current vehicle electrical system voltage and the power consumption in the instrument cluster of the vehicle to allow simple analysis without external information systems or diagnostic equipment.
Mit einem Bordnetz nach Figur 1 und einem externen Informationssystem IS lässt sich die erfindungsgemäße Bordnetzüberwachung in Form von ablauffähigen Programmen bzw. Programmmodulen einrichten. Figur 2 zeigt hierzu ein Funktionsschema für das Zusammenwirken der wichtigsten elektronischen Komponenten für die Bordnetzüberwachung. Sowohl das externe Informationssystem IS als auch das Leistungsverteilungsmodul SAM als auch die intelligente Batteriesensorik IBS verfügen jeweils über Mikroprozessoren μc sowie über geeignete Ein- und Ausgabemöglichkeiten und Speicherbereiche auf die die Mikroprozessoren zugreifen können. Um die erfindungsgemäße Bordnetzüberwachung durchführen zu können, müssen alle drei vorgenannten Prozessor gesteuerten Systeme zusammen arbeiten. Die Kommunikation der Prozessor gesteuerten Systeme erfolgt hierbei wie bereits in Figur 1 erläutert über die vorhandenen Kommunikationsnetzwerke. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 kommuniziert das externe Informationssystem IS über eine CAN- Bus-Schnittstelle mit dem Leistungsverteilungsmodul SAM des Kraftfahrzeugbordnetzes, während das Leistungsverteilungs¬ modul SAM mit der intelligenten Batteriesensorik über einen LIN-Bus kommuniziert. Die intelligente Batteriesensorik IBS führt eine Strom- und Spannungsmessung direkt an der Fahr¬ zeugbatterie durch. Eine Übertragung der Rohdaten direkt zum externen Informationssystems IS scheidet aus, da bei Einsatz der Bordnetzüberwachung in der Produktion bereits alle elektrischen Verbraucher eingebaut sind und ein nachträg¬ liches Umstecken der Netzwerkverbindung zwischen intelli¬ genter Batteriesensorik und dem übergeordneten Leistungs¬ verteilungsmodul SAM in der Produktion des Kraftfahrzeugs nicht für praktikabel gehalten wird. Auch ein Übertragen der Rohdaten durch das Leistungsverteilungsmodul, den CAN-Bus und gegebenenfalls ein Gateway und von dort zur Diagnosesteckdose scheidet aufgrund der hohen Datenmengen aus. Hierdurch würde vermutlich der CAN-Bus überlastet werden und je nach Vergabe der Telegrammprioritäten entweder die normalen Fahrzeug¬ telegramme oder die MesStelegramme nicht mehr sicher übertragen werden können. Deshalb ist in der intelligenten Batteriesensorik und im Leistungsverteilungsmodul eine Vorverarbeitung der Rohdaten und somit eine erhebliche Reduzierung der an das externe Informationssystem zu übertragenen Datenmengen zu leisten. Auch sind die zeitlichen Anforderungen an die übertragenen Telegramme nicht mehr so hoch, da nur noch Konfigurationsparameter und Ergebniswerte übertragen werden. Die Verarbeitung der Rohdaten in Echtzeit erfolgt ausschließlich in der intelligenten Batteriesensorik. Hierzu verfügt die intelligente Batteriesensorik neben der Fähigkeit zur Strom- und Spannungsmessung über Filter 7 zur Glättung und Filterung der aufgenommenen Messwerte, über Trigger 8, über die Zeitsteuerung zum Starten und Stoppen eines Messvorgangs, sowie generell über die Möglichkeit einer Zeitmessung 9; auch um die aufgenommenen Messwerte gegebenenfalls zeitlich mittein zu können.With a vehicle electrical system according to FIG. 1 and an external information system IS, the vehicle electrical system monitoring according to the invention can be set up in the form of executable programs or program modules. FIG. 2 shows a functional diagram for the interaction of the most important electronic components for on-board network monitoring. Both the external information system IS and the power distribution module SAM and the intelligent battery sensors IBS each have microprocessors μc as well as suitable input and output options and memory areas which the microprocessors can access. In order to carry out the vehicle electrical system monitoring according to the invention, all three aforementioned processor-controlled systems must work together. The communication of the processor-controlled systems takes place here, as already explained in FIG. 1, via the existing communication networks. In the exemplary embodiment of FIG. 2, the external information system IS communicates via a CAN bus interface with the power distribution module SAM of the motor vehicle electrical system, while the power distribution module SAM communicates with the intelligent battery sensor via a LIN bus. The intelligent battery sensor system IBS performs a current and voltage measurement directly on the vehicle battery. A transmission of the raw data directly to the external information system IS eliminated, since when using the electrical system monitoring in production all electrical consumers are already installed and a nachträg¬ Lich re-connecting the network connection between intelli¬ gente battery sensor and the higher power distribution module SAM in the production of Motor vehicle is not considered practicable. Also transferring the Raw data through the power distribution module, the CAN bus and possibly a gateway and from there to the diagnostic socket are eliminated due to the large amount of data. As a result, the CAN bus would presumably be overloaded and, depending on the assignment of the message priorities, either the normal vehicle telegrams or the measurement telegrams can no longer be transmitted securely. Therefore, in the intelligent battery sensor system and in the power distribution module, pre-processing of the raw data and thus a considerable reduction in the amount of data to be transmitted to the external information system must be achieved. Also, the time requirements for the transmitted telegrams are no longer so high, since only configuration parameters and result values are transmitted. The processing of the raw data in real time takes place exclusively in the intelligent battery sensor. For this purpose, the intelligent battery sensors in addition to the ability to measure current and voltage via filter 7 for smoothing and filtering the recorded measurements, via trigger 8, on the timing for starting and stopping a measurement process, and generally on the possibility of a time measurement 9; also to be able to temporally mittein the recorded readings, if necessary.
Spannungs- und Stromverläufe die typisch für das Einschalten von Verbrauchern sind, lassen sich mit wenigen Parametern beschreiben. Diese Parameter 10, 11 werden vom externen Informationssystem über die Diagnosesteckdose und weitere Komponenten an das Leistungsverteilungsmodul SAM und von dort weiter an die intelligente Batteriesensorik im Fahrzeug gesendet. Die Aufteilung der Funktionalitäten zwischen Leistungsverteilungsmodul und intelligenter Batteriesensorik erfolgt hierbei unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Rechenleistung der vorhandenen Mikroprozessoren und der minimalen Belastung des LIN-Busses. Auf die zu übertragenden Parameter wird weiter unten im Zusammenhang mit Figur 3 näher eingegangenen. Die zwischen externen Informationssystem und Leistungsverteilungsmodul zu übertragenden Parameter können hierbei durchaus von den zwischen Leistungsverteilungsmodul und intelligenter Batteriesensorik zu übertragenden Parametern abweichen. Soll eine Bordnetzüberwachung oder eine Diagnose durchgeführt werden, so wird die intelligente Batteriesensorik über die zu übertragenden Parameter in ihren Diagnosemodus 12 geschaltet . Anschließend erfolgt das Einschalten der zu überprüfenden Komponente im Bordnetz des Kraftfahrzeuges entweder manuell über einen Servicetechniker oder einen Werksarbeiter am Produktionsband oder automatisch durch einen entsprechenden Steuerbefehl an das Steuergerät der zu überprüfenden Komponente, das sich dann ebenfalls im Diagnosemodus befindet. Die intelligente Batteriesensorik ermittelt nun die zu überprüfenden Parameter wie Stromanstieg oder Stromabfall, Todzeiten, Triggerlevel oder zeitlich gemittelter Messwert, überträgt diese an das Leistungsverteilungsmodul SAM, wo die weitere Messwertverarbeitung stattfindet. Im Leistungsver¬ teilungsmodul SAM werden die von der intelligenten Batteriesensorik übermittelten und übertragenen Daten jeweils mit vorgegebenen oberen und unteren Schwellwerten verglichen und ausgewertet . Liegen die übertragenen Messwerte für eine vordefinierte Zeit in dem durch die oberen und unteren Schwellwerte vorgegebenen Band, so wird die vorgenommene Prüfung als bestanden klassifiziert und das Ergebnis an das externe Informationssystem übertragen. Im nächsten Prüf- schritt kann eine weitere Komponente im Kraftfahrzeug auf die gleiche Art überprüft werden.Voltage and current curves that are typical for switching on consumers can be described with a few parameters. These parameters 10, 11 are sent from the external information system via the diagnostic socket and other components to the power distribution module SAM and from there on to the intelligent battery sensors in the vehicle. The division of the functionalities between power distribution module and intelligent battery sensor takes place here taking into account the available computing power of the existing microprocessors and the minimum load of the LIN bus. On the to transmitted parameter will be discussed in more detail below in connection with Figure 3. The parameters to be transmitted between the external information system and the power distribution module may well deviate from the parameters to be transmitted between the power distribution module and the intelligent battery sensor. If a vehicle electrical system monitoring or a diagnosis is to be carried out, the intelligent battery sensor system is switched to its diagnostic mode 12 via the parameters to be transmitted. Subsequently, the switching on of the component to be tested in the electrical system of the motor vehicle either manually via a service technician or a factory worker on the production line or automatically by a corresponding control command to the control unit of the component to be checked, which is then also in the diagnostic mode. The intelligent battery sensor now determines the parameters to be checked, such as current increase or current drop, dead times, trigger level or time-averaged measured value, and transfers these to the power distribution module SAM, where the further measured value processing takes place. In the power distribution module SAM, the data transmitted and transmitted by the intelligent battery sensor are each compared and evaluated with predetermined upper and lower threshold values. If the transmitted measured values lie within the band prescribed by the upper and lower threshold values for a predefined time, then the test performed is classified as passed and the result is transmitted to the external information system. In the next test step, another component in the motor vehicle can be checked in the same way.
Dieses Verfahren ist gleichermaßen geeignet, um im Service verschiedene Komponenten und Funktionen zu testen, als auch in der Fahrzeugproduktion z. B. bei der Band-Ende-Prüfung als Qualitätssicherungswerkzeug eingesetzt zu werden. In den Diagnosetools der Werkstätten sowie in den Qualitäts¬ sicherungswerkzeugen in der Kraftfahrzeugproduktion ist hierzu in das externe Informationssystem die Beschreibungs- datei der Signalformen und die durchzuführenden Prüfschritte mit aufzunehmen und eine automatisierte oder manuelle Prüfung anzustoßen. Nachdem das übergeordnete Leistungsverteilungs- modul die Daten empfangen hat, beendet die intelligente Batteriesensorik ihren Diagnosemode und kehrt in ihren vorherigen Betriebszustand zurück. Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs ist der normale Betriebszustand der intelligenten Batteriesensorik die Ladebilanzierung für die Kraftfahrzeugbatterie.This method is equally suitable for testing various components and functions in the service, as well as in vehicle production z. B. at the tape end test as Quality Assurance Tool to be employed. In the diagnostic tools of the workshops and in the quality assurance tools in motor vehicle production, the description file of the signal forms and the test steps to be carried out are to be included in the external information system and an automated or manual test initiated. After the upstream power distribution module has received the data, the intelligent battery sensor will exit its diagnostic mode and return to its previous operating state. During normal operation of the motor vehicle, the normal operating state of the intelligent battery sensor system is the charging balance for the motor vehicle battery.
Ziel der Bordnetzüberwachung ist es, bei der Prüfung mit relativen Werten zu arbeiten, und nicht mit Werten, die je nach Fahrzeug und Fahrzeugausstattung variieren. Hierzu werden im Leistungsverteilungsmodul vier Speicherplätze zum Ablegen von Grundwerten vorgehalten. Die vier Grundwert- Speicher GWSO, GWSl, GWS2, GWS3 enthalten hierbei die Grundwerte für die jeweils zu analysierenden Funktionen. Der Grundwertspeicher GWSO enthält hierbei immer die letzten empfangenen Werte, die von der intelligenten Batteriesensorik in Abhängigkeit der Messart Strom oder Spannung gemessen wurden, bevor die intelligente Batteriesensorik in den Diagnosemodus geschaltet wurde. Die GrundwertSpeicher 1-3 können vom externen Informationssystem mit aus der Konstruktion des Kraftfahrzeugs bzw. der Auslegung des Bordnetzes bekannten Grundwerten beschrieben werden. Die durchzuführenden Prüfschritte sowie die erlaubten Toleranzbereiche in Form von oberen und unteren Schwellwerten zu den zu erwartenden Grundwerten wird im Diagnosemodus von dem externen Informationssystem vorgegeben. Prüfschritte und Toleranzbereiche für die einzelnen zu überprüfenden Funktionell können hierbei ebenfalls in geeigneten Speicher¬ bereichen innerhalb des externen Informationssystems abgelegt sein. Im Diagnosemodus der Bordnetzüberwachung werden die Werte für die Toleranzbereiche und die Informationen über die abzuarbeitenden Prüfschritte an das Leistungsverteilungsmodul übertragen. Im Leistungsverteilungsmodul werden die Toleranz¬ bereiche den ausgewählten Grundwerten hinzugerechnet und mit den von der intelligenten Batteriesensorik übermittelten Messwerten verglichen. Es wird verglichen, ob der aktuelle Messwert innerhalb des zulässigen Toleranzbandes, dass jeweils vorher dem ermittelten Grundwert hinzugerechnet wurde, liegt. Das Ergebnis des Vergleichs sowie der gemessene Wert nach Abzug des Grundwertes werden vom Leistungsver¬ teilungsmodul zurück an das externe Informationssystem z. B. via CAN-Bus gesendet.The aim of on-board network monitoring is to work with relative values during the test, not with values that vary depending on the vehicle and vehicle equipment. For this purpose, four memory locations are stored in the power distribution module for storing basic values. The four basic value memories GWSO, GWS1, GWS2, GWS3 contain the basic values for the respective functions to be analyzed. The basic value memory GWSO always contains the last received values which were measured by the intelligent battery sensor depending on the current or voltage measurement type before the intelligent battery sensor was switched to the diagnostic mode. The basic value memories 1-3 can be described by the external information system with basic values known from the design of the motor vehicle or the design of the vehicle electrical system. The test steps to be performed as well as the permitted tolerance ranges in the form of upper and lower threshold values for the expected basic values are specified in the diagnostic mode by the external information system. Test steps and tolerance ranges for the individual to be checked Functionally, this can also be stored in suitable memory areas within the external information system. In diagnostic mode of the vehicle electrical system monitoring, the values for the tolerance ranges and the information about the test steps to be processed are transmitted to the power distribution module. In the power distribution module, the tolerance ranges are added to the selected basic values and compared with the measured values transmitted by the intelligent battery sensor. A comparison is made as to whether the current measured value lies within the permissible tolerance band that was previously added to the determined basic value. The result of the comparison and the measured value after deduction of the basic value are returned by the power distribution module to the external information system z. B. sent via CAN bus.
Figur 3 verdeutlicht noch einmal die Arbeitsweise der er¬ findungsgemäßen Bordnetzüberwachung. Dargestellt in Figur 3 ist der Austausch von PrüfSchrittparametersätzen 10, 12 zwischen dem externen Informationssystem IS, dem Leistungs¬ verteilungsmodul SAM und der intelligenten Batteriesensorik. Die Prüfschrittparametersätze werden hierbei über die Kommunikationsschnittstellen zwischen den vorgenannten Modulen ausgetauscht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen dem externen Informationssystem und dem Leistungsverteilungsmodul ein CAN-Bus, während sich zwischen dem Leistungsverteilungsmodul und der intelligenten Batteriesensorik ein LIN-Bus-System befindet. Der erste Prüfschrittparametersatz 10 wird hierbei zwischen dem externen Informationssystem und dem Leistungsverteilungsmodul ausgetauscht. Die Wertangaben zu den einzelnen Prüfschritten sind hierbei für die zu überprüfende Funktion jeweils spezifisch. Die Art der Parameter kann jedoch auch Funktionsübergreifend sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird z. B. mit dem Parameter ECOS-Mode ein Steuerbefehl übermittelt, mit dem die Bordnetzüberwachung in den Diagnosemode geschaltet wird. Mit dem Prüfschritt- Parameter Messart wird angegeben, ob eine Spannung oder ein Strom zu messen ist. Mit dem PrüfSchrittparameter Grund¬ wertspeicher wird angegeben aus welchem Grundwertspeicher GWSO, GWSl, GWS2, GWS3 die Grundwerte für die nachfolgende Prüfung zu entnehmen sind. Mit dem PrüfSchrittparameter Einschalttrigger wird der Triggerlevel für die zu über¬ prüfende Funktion angegeben, bei dessen erreichen die Funktion anlaufen muss. Mit dem Prüfparameter Einschaltflanke wird angegeben, ob es sich um eine ansteigende oder ab¬ fallende Einschaltflanke handelt. Mit dem Prüfschritt- parameter maximaler Triggertimeout wird angegeben, nach welcher maximalen Verzögerungszeit der Einschalttrigger erreicht sein muss. Einschalttrigger und maximaler Triggertimeout bestimmen hierbei die Einschaltflanke. Mit dem PrüfSchrittparameter Totzeit wird angegeben nach welcher Zeit sich die einzuschaltende Funktion eingeschwungen haben muss. Mit dem Prüfschritt Parameter Messzeit wird angegeben über welchen Zeitabschnitt hinweg eine Messung durchgeführt werden soll. Mit den PrüfSchrittparametern untere Toleranzgrenze und obere Toleranzgrenze wird das zum entsprechenden Grundwert zugehörige Toleranzband angegeben. Nach erfolgter Messung werden von dem Leistungsverteilungsmodul dann die folgenden PrüfSchrittparameter an das externe Informationssystem zurück übertragen. Mit dem PrüfSchrittparameter Resultat wird das Ergebnis der Prüfung in Form von „in Ordnung" oder „nicht in Ordnung" zu der überprüften Funktion übergeben. Mit dem Prüfparameter Durchschnittswertresultat, wird der ermittelte zeitlich gemittelte Messwert zurück übertragen. Mit dem PrüfSchrittparameter Timetrigger wird die Zeit zurück übertragen, die die zu überprüfende Funktion gebraucht hat, um ihren Einschalttrigger zu erreichen. Mit dem Prüfschritt- Parameter Triggerbedingung wird ein Prüfergebnis zurück übertragen, dass angibt, ob der Einschalttrigger erreicht wurde, oder nicht. Mit dem PrüfSchrittparameter maximale Triggerzeit wird das Prüfergebnis zurück übertragen, ob der maximale Trigger-Time-Out eingehalten wurde, oder nicht. Die übertragenen PrüfSchrittparameter werden im Leistungsver- teilungsmodul SAM und in der intelligenten Batteriesensorik IBS von speziellen Programmmodulen, die jeweils an die zu überprüfenden Funktionen angepasst sind, verarbeitet. Die einzelnen Programmmodule 30a, 30b, 30c... 30k, 301 sind hierbei vorzugsweise als eigenständige Unterprogramme des kompletten Prüfprogramms der Bordnetzüberwachung ausgebildet.FIG. 3 again illustrates the mode of operation of the vehicle electrical system monitoring according to the invention. Shown in FIG. 3 is the exchange of test step parameter sets 10, 12 between the external information system IS, the power distribution module SAM and the intelligent battery sensor. The test step parameter sets are in this case exchanged via the communication interfaces between the aforementioned modules. In the illustrated embodiment, there is a CAN bus between the external information system and the power distribution module, while there is a LIN bus system between the power distribution module and the intelligent battery sensor. The first test step parameter set 10 is hereby exchanged between the external information system and the power distribution module. The value specifications for the individual test steps are specific to the function to be checked. However, the type of parameters can also be cross-functional. In the illustrated Embodiment z. B. transmitted with the parameter ECOS mode a control command with which the vehicle electrical system monitoring is switched to the diagnostic mode. The test step parameter measuring type specifies whether a voltage or a current is to be measured. The basic value memory test step parameter specifies from which basic value memory GWSO, GWS1, GWS2, GWS3 the basic values for the subsequent test are to be taken. With the test step parameter switch-on trigger, the trigger level for the function to be checked is specified, at which point the function must start. The test parameter switch-on edge indicates whether it is an increasing or decreasing switch-on edge. The test step parameter maximum trigger timeout specifies after which maximum delay time the switch-on trigger must be reached. Start-up trigger and maximum trigger time determine the switch-on edge. The test step parameter dead time specifies the time after which the function to be switched must have settled. The test step parameter measuring time specifies the period of time over which a measurement is to be performed. With the test step parameters lower tolerance limit and upper tolerance limit, the tolerance band corresponding to the corresponding basic value is specified. After the measurement has been carried out, the following test step parameters are then transmitted back to the external information system by the power distribution module. With the test step result parameter, the result of the check is transferred to the checked function in the form of "OK" or "not OK". With the test parameter average value result, the determined time-averaged measured value is transferred back. The test step parameter Timetrigger transfers the time back which the function to be checked took to reach its switch-on trigger. With the test step Parameter Trigger Condition will return a test result indicating whether or not the power-up trigger has been reached. With the test step parameter maximum trigger time, the test result is transferred back, whether the maximum trigger time-out has been adhered to or not. The transferred test step parameters are processed in the power distribution module SAM and in the intelligent battery sensor system IBS by special program modules, which are each adapted to the functions to be checked. The individual program modules 30a, 30b, 30c... 30k, 301 are preferably designed as independent subprograms of the complete test program of the vehicle electrical system monitoring.
Zwischen den einzelnen Programmmodulen der Leistungsver¬ teilung und der intelligenten Batteriesensorik werden in Form eines zweiten Prüfschrittparametersatzes 11 die folgenden PrüfSchrittparameter übertragen. Vom Leistungsverteilungs- modul zur intelligenten Batteriesensorik werden übertragen: Mit dem Parameter Messart Informationen über die zu messende Größe wie Strom oder Spannung. Mit den PrüfSchrittparametern Einschalttrigger, Einschaltflanke, maximaler Trigger-Time- Out, Totzeit, Messzeit werden die bereits zuvor definierten Parameter von dem externen Informationssystem weiter an die intelligente Batteriesensorik übertragen. Von der intelligenten Batteriesensorik werden anschließend die folgenden Parameter an das Leistungsverteilungsmodul zurück übertragen: Mit dem mittleren Messwert wird das Ergebnis der zeitlichen Mittelung der Rohdaten zurück übertragen. Mit dem PrüfSchrittparameter Timetrigger wird das Ergebnis, ob die maximale Trigger-Time-Out eingehalten wurde an das Leistungsverteilungsmodul zurück übertragen. Mit dem Prüfschrittparameter Triggerbedingung das Ergebnis der Überprüfung, ob der Einschalttrigger erreicht wurde, zurück übertragen. Nach Vereinbarung dieser Prüfschrittparametersätze kann ein Messablauf in der intelligenten Batteriesensorik wie folgt ablaufen. Die intelligente Batteriesensorik wird durch den Prüfschrittparameter Messart in den Zustand zur Überprüfung der Strom- bzw. Spannungsmessung versetzt. Nach Empfang eines entsprechenden Startsignals für den Beginn der Messung beginnt die Zeit für das Erreichen des Einschalttriggers zu laufen. Innerhalb dieser Zeitspanne muss der Einschalttrigger erreicht werden. Wird der Einschalttrigger zur vorgegebenen Zeit erreicht, meldet die intelligente Batteriesensorik das Ergebnis Trigger erkannt, Triggerzeit eingehalten an das Leistungsverteilungsmodul zurück. Gleichzeitig wird der gemessene Wert vom Start der Messung bis zum Erkennen der Triggerbedingung in Form eines Messwertes übertragen. Werden die beiden zuvor genannten Triggerbedingung nicht einge¬ halten, dann werden im entsprechenden LIN-Telegramm die Triggerbedingungen auf nicht erfüllt gesetzt. Nach Erkennen der Triggerbedingung beginnt die Totzeit zu laufen. Nach deren Ablauf beginnt die Messzeit. In der Totzeit schwingt sich das zu messende Signal ein. In der intelligenten Batteriesensorik finden in dieser Zeit keine Aktivitäten statt. Während der Messzeit werden von der intelligenten Batteriesensorik die zu messenden Messgrößen mitprotokolliert und anschließend über die Messzeit hinweg zeitlich gemittelt. Als Messergebnis zurück übertragen wird der mittlere Messwert. Zum Abschluss der jeweils durchgeführten Prüfung wird von der intelligenten Batteriesensorik ein entsprechen¬ des LIN-Telegramm an das Leistungsverteilungsmodul geschickt. Nachdem das übergeordnete Leistungsverteilungsmodul von der intelligenten Batteriesensorik die Daten empfangen hat, beendet die intelligente Batteriesensorik ihren Diagnosemodus und kehrt in den vorigen Betriebszustand zurück. In Figur 4 sind die vorgenannten PrüfSchrittparameter noch einmal graphisch dargestellt. Aufgetragen ist die Messart Spannung oder Strommessung über der Zeit. Je nach Implementierung der erfindungsgemäßen Bordnetzüberwachung werden die Messwerte entweder im Leistungsverteilungsmodul oder im externen Informationssystem verarbeitet. Dabei findet im Rahmen eines so genannten PrüfSchrittes ein Soll-Ist- Vergleich statt . Die Messwerte werden über einen Zeitraum der Messzeit gemittelt und mit dem Toleranzfenster, bestehend aus oberem und unterem Grenzwert verglichen. Bei Abweichung vom Toleranzfenster ist der gemessene Wert als nicht in Ordnung und damit auch der geprüfte Stromverbraucher als defekt einzustufen. Diese Einstufung erfolgt von einem ent¬ sprechenden Programmmodul der Bordnetzüberwachung. Um anhand des Stromverbrauchs festzustellen, ob ein Stromverbraucher im Fahrzeug ein- oder ausgeschaltet wurde, kann mit einer Einschaltwertbearbeitung und einer Ausschaltwertbearbeitung auf Ein- bzw. Ausschaltwerte getriggert werden. Wobei nach der Triggerung des Einschaltwertes noch eine Totzeit bis zum Start der Messwertbearbeitung definiert werden kann. Damit der Grundstromverbrauch (Grundwert) nicht mit in die PrüfSchrittbearbeitung einfließt, können von den Messwerten ein gespeicherter Grundwert abgezogen werden. Der Grundwert kann automatisch zu Beginn der Messung abgelegt, oder in einem voran gegangenen Prüfschritt gemessen und abgespeichert werden. Die Messwerte können gefiltert werden, um kurze ungewollte Schwankungen im Stromverbrauch und deren Einflüsse auf das Messergebnis zu egalisieren. Um die Abhängigkeit des Messergebnisses von Spannungsunterschieden im Bordnetz der einzelnen Fahrzeuge zu neutralisieren, können die Messwerte auf die jeweilige Fahrzeugnormspannung, die je nach Ausstattungsvariante unterschiedlich sein kann, normiert werden. Auch die Grundwertbestimmung dient hier der Anpassung der Bordnetzüberwachung an die fahrzeugspezifischen Grundwerte je nach Ausstattungsvariante des Kraftfahrzeugs.Between the individual program modules of the power distribution and the intelligent battery sensor system, the following test step parameters are transmitted in the form of a second test step parameter set 11. From the power distribution module to the intelligent battery sensor system, the following parameters are transmitted: With the parameter Measuring mode, information about the quantity to be measured, such as current or voltage. With the test step parameters switch-on trigger, switch-on edge, maximum trigger time-out, dead time, measurement time, the previously defined parameters are transferred from the external information system to the intelligent battery sensor system. The intelligent battery sensors then transfer the following parameters back to the power distribution module: The mean measured value is used to transmit the result of the time averaging of the raw data. With the test step parameter Timetrigger, the result of whether the maximum trigger time-out has been adhered to is transferred back to the power distribution module. With the test step parameter Trigger condition, the result of the check whether the switch-on trigger has been reached is transferred back. After agreement of these test step parameter sets, a measurement sequence in the intelligent battery sensor system can proceed as follows. The intelligent battery sensor system is put into the state for checking the current or voltage measurement by the test step parameter Measuring mode. Upon receipt of a corresponding start signal for the beginning of the measurement, the time for reaching the start-up trigger starts to run. Within this period, the switch-on trigger must be reached. If the switch-on trigger is reached at the specified time, the intelligent battery sensor reports the result Trigger Detected, Trigger Time Responded to the power distribution module. At the same time, the measured value is transmitted from the start of the measurement until the detection of the trigger condition in the form of a measured value. If the two aforementioned trigger conditions are not kept, then the trigger conditions are set to not fulfilled in the corresponding LIN telegram. After detecting the trigger condition, the dead time begins to run. After the expiry, the measuring time begins. In the dead time, the signal to be measured oscillates. In the intelligent battery sensors no activities take place during this time. During the measuring time, the intelligent battery sensors record the measured quantities to be measured and then averaged over the measuring time. The mean measured value is transmitted back as measurement result. At the conclusion of the test carried out in each case, a corresponding LIN telegram is sent to the power distribution module by the intelligent battery sensor system. After the master power distribution module has received the data from the smart battery sensor, the smart battery sensor will exit its diagnostic mode and return to the previous operating state. In FIG. 4, the aforementioned test step parameters are again shown graphically. Plotted is the measurement voltage or current measurement over time. Depending on the implementation of the vehicle electrical system monitoring according to the invention, the measured values are processed either in the power distribution module or in the external information system. As part of a so-called test step, a target-actual comparison takes place. The measured values are averaged over a period of the measuring time and compared with the tolerance window, consisting of upper and lower limit values. In the case of a deviation from the tolerance window, the measured value is not correct and thus also the tested current consumer is classified as defective. This classification is carried out by a corresponding program module of the vehicle electrical system monitoring. In order to determine on the basis of the power consumption whether a current consumer in the vehicle was switched on or off, a switch-on value processing and a switch-off value processing can be used to trigger on or switch-off values. Wherein, after the triggering of the switch-on value, a dead time can still be defined until the start of the measured value processing. So that the basic current consumption (basic value) is not included in the test step processing, a stored basic value can be subtracted from the measured values. The basic value can be stored automatically at the beginning of the measurement, or measured and stored in a preceding test step. The measured values can be filtered to compensate for short unwanted fluctuations in power consumption and their influence on the measurement result. In order to neutralize the dependence of the measurement result of voltage differences in the electrical system of the individual vehicles, the measured values can be normalized to the respective vehicle standard voltage, which may vary depending on the equipment variant. The basic value determination also serves for the adaptation the vehicle electrical system monitoring to the vehicle-specific basic values depending on the equipment variant of the motor vehicle.
Die im Zusammenhang mit Figur 3 und Figur 4 genannten Parameter werden in ein bzw. zwei PrüfSchrittparametersätzen zusammengefasst. Die verschiedenen Prüfschritte können einzeln parametriert und zusammen in einer Datei abgelegt werden. Die Adressierung der einzelnen Prüfschritte funktioniert z. B. über eine Nummerierung. Diese Datei wird auf dem Diagnosegerät bzw. auf dem Electronic-Check-Out- System gehalten und kann je nach gewählter Implementierung auch im Leistungsverteilungsmodul abgelegt werden. Die intelligente Batteriesensorik sammelt dabei in Echtzeit die Strom- und Spannungswerte vom Stromsensor. Zu Beginn der Prüfung werden die PrüfSchrittparameter vom Diagnosegerät bzw. vom Electronic-Check-Out-System an das Leistungs¬ verteilungsmodul übertragen. Danach muss das Diagnosegerät bzw. das Electronic-Check-Out-System dem Leistungsver¬ teilungsmodul nur noch die gewünschte Prüfschrittnummer mitteilen und einzelne Synchronsignal austauschen.The parameters mentioned in connection with FIG. 3 and FIG. 4 are combined into one or two test step parameter sets. The various test steps can be individually parameterized and stored together in a file. The addressing of the individual test steps works z. B. via a numbering. This file is kept on the diagnostic device or on the electronic check-out system and can also be stored in the power distribution module, depending on the chosen implementation. The intelligent battery sensor collects the current and voltage values from the current sensor in real time. At the beginning of the test, the test step parameters are transmitted from the diagnostic device or from the electronic check-out system to the power distribution module. After that, the diagnostic device or the electronic check-out system only has to notify the power distribution module of the desired test step number and to exchange individual synchronization signals.
Sind die PrüfSchrittparameter im Leistungsverteilungsmodul abgelegt, kann auch später im Fahrzeugleben auf diese Prüfschritte zugegriffen werden und die in der Produktion angefallenen Ergebnisdaten könnten bei späteren Prüfungen im Feld als Vergleichsgrundlagen herangezogen werden. Findet keine Diagnose bzw. keine Bordnetzüberprüfung statt, so wird die intelligente Batteriesensorik für weitere Aufgaben im Fahrzeug, wie ein Bordnetzmanagement und eine Ruhestromüberwachung heran gezogen.If the test step parameters are stored in the power distribution module, these test steps can also be accessed later in vehicle life, and the result data produced during production could be used as comparison bases in subsequent tests in the field. If no diagnosis or no on-board network check takes place, the intelligent battery sensor system is used for further tasks in the vehicle, such as vehicle electrical system management and closed-circuit current monitoring.
Eine weitere Funktion die mit der erfindungsgemäßen Bordnetzüberwachung möglich ist, ist das Aufzeichnen eines Einschlafhistogramms beim Ausschalten des Kraftfahrzeugs. In Figur 5 ist exemplarisch ein derartiges Einschlafhistogramm aufgezeigt. Aufgetragen sind die Anzahl der Messungen, die jeweils in die entsprechenden Stromklassen beim Ausschalten des Fahrzeugs fielen. Das Einschlafhistogramm erfasst die Stromwerte, die über 100ms gemittelt wurden, in der Einschlafphase des Fahrzeugs und ordnet dieses Werte der entsprechenden Histogrammklasse zu. Diese Funktion startet, wenn das Leistungsverteilungsmodul, welches in das dezentrale Energiemanagement über den CAN-Bus eingebunden ist, der intelligenten Batteriesensorik seine Einschlafbereitschaft mitgeteilt hat. Dies geschieht mit einem speziellen Steuerungsbefehl . Durch diesen Befehl wird das vorhergehende Einschlafhistogramm gelöscht. Die Funktion endet, wenn der Fahrzeugstrom unter einen definierten Schwellwert gesunken ist, und sich die intelligente Batteriesensorik selbst in den Ruhebetrieb schaltet. Sollte der Ruhebetrieb nicht in einer vordefinierten Zeit erreicht worden sein, so endet die Funktion des Einschlafhistogramms mit der Benachrichtigung des Leistungsverteilungsmoduls durch die intelligente Batteriesensorik, dass der Einschlafvorgang fehlerhaft ist. Die mitprotokollierten Werte des Histogramms können im Diagnosemodus von einem externen Diagnosetester ausgelesen werden. Es wird jeweils nur ein Histogramm des letzten Einschlafvorgangs in der intelligenten Batteriesensorik oder im Leistungsverteilungsmodul abgespeichert. Die Grenzen der Histogrammklassen sind hier beispielhaft vorgegeben und werden als Konfigurationsparameter variierbar sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet das Einschlaf¬ histogramm mit 8 Klassen. Die typische Einschlafzeit liegt bei heutigen Fahrzeugen bei 300 s, so dass bei einer Mittelung über jeweils 100 ms 3000 Einträge in den Histogrammklassen mitprotokolliert werden müssen. Es besteht die Möglichkeit die Grenzen der Histogrammklassen im Diagnosemodus zu ändern. Another function that is possible with the vehicle electrical system monitoring according to the invention is the recording of a sleep-in histogram when the motor vehicle is switched off. In FIG. 5 shows by way of example such a fall-in histogram. Plotted are the number of measurements that each fell into the corresponding power classes when switching off the vehicle. The sleep histogram captures the current values averaged over 100 ms in the vehicle's sleep phase and assigns that value to the corresponding histogram class. This function starts when the power distribution module, which is integrated in the decentralized energy management system via the CAN bus, has informed the intelligent battery sensor system that it is ready for sleep. This is done with a special control command. This command clears the previous sleep histogram. The function ends when the vehicle current has dropped below a defined threshold and the smart battery sensor itself switches to idle mode. If the idle mode has not been reached within a predefined time, the function of the sleep histogram with the notification of the power distribution module by the intelligent battery sensor will conclude that the sleep process is faulty. The logged values of the histogram can be read out in diagnostic mode by an external diagnostic tester. In each case only one histogram of the last sleep process is stored in the intelligent battery sensor or in the power distribution module. The limits of the histogram classes are given here by way of example and will be variable as configuration parameters. In the illustrated embodiment, the Einschlaf¬ histogram works with 8 classes. The typical sleep time for today's vehicles is 300 s, so that when averaging over 100 ms each time, 3000 entries in the histogram classes must be logged. It is possible to change the limits of the histogram classes in diagnostic mode.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung zur Bordnetzüberwachung von Kraftfahrzeugen, bei denen die zu überwachenden elektrischen oder elektronischen Einrichtungen (Vl,V2,V3,Vn,Vn+1,Vn+2, SGl, SG2, Sg3,SGn) , ein intelligente Batteriesensorik (IBS) , ein externes Informationssystem (IS) sowie ein Leistungsverteilungsmodul (SAM) über ein oder mehrere BUS Systeme (CAN,LIN) in Kommunikationsverbindung miteinander sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverteilungsmodul (SAM) und die intelligente Batteriesensorik (IBS) über einen Prüfmodus verfügen und dass in dem Leistungsverteilungsmodul (SAM) eine Ablaufsteuerung zur Koordination der zu überwachenden elektrischen Einrichtungen (Vl,V2,V3,Vn,Vn+1,Vn+2, SGl,SG2,Sg3, SGn) mit der intelligenten Batteriesensorik (IBS) implementiert ist.1. Vehicle electrical system monitoring device in which the electrical or electronic devices to be monitored (V1, V2, V3, Vn, Vn + 1, Vn + 2, SG1, SG2, SG3, SGn), intelligent battery sensors (IBS), an external information system (IS) and a power distribution module (SAM) are in communication communication with one another via one or more bus systems (CAN, LIN), characterized in that the power distribution module (SAM) and the intelligent battery sensor system (IBS) have a test mode and in the power distribution module (SAM), a sequence control for coordinating the electrical devices to be monitored (V1, V2, V3, Vn, Vn + 1, Vn + 2, SG1, SG2, SG3, SGn) is implemented with the intelligent battery sensor system (IBS).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverteilungsmodul (SAM) und die intelligente Batteriesensorik (IBS) über Mittel zur Datenreduktion verfügen.2. Device according to claim 1, characterized that the power distribution module (SAM) and the intelligent battery sensors (IBS) have means for data reduction.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Bus-Systeme vorhanden sind.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that different bus systems are present.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen oder elektronischen Einrichtungen mit einem CAN-Bus an das Leistungsverteilungsmodul (SAM) angeschlossen sind.4. Device according to claim 3, characterized in that the electrical or electronic devices are connected to a CAN bus to the power distribution module (SAM).
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die intelligente Batteriesensorik (IBS) mit einem LIN-Bus and das Leistungsverteilungsmodul (SAM) angeschlossen ist.5. Device according to claim 3, characterized in that the intelligent battery sensor (IBS) with a LIN bus to the power distribution module (SAM) is connected.
6. Verfahren zur Bordnetzüberwachung von Kraftfahrzeugen, bei denen die zu überwachenden elektrischen oder elektronischen Einrichtungen (Vl,V2,V3,Vn,Vn+1,Vn+2, SGl,SG2,Sg3,SGn) , ein intelligente Batteriesensorik (IBS) , ein externes Informationssystem (IS) sowie ein6. Method for vehicle electrical system monitoring of motor vehicles, in which the electrical or electronic devices to be monitored (V1, V2, V3, Vn, Vn + 1, Vn + 2, SG1, SG2, SG3, SGn), intelligent battery sensors (IBS), an external information system (IS) and a
Leistungsverteilungsmodul (SAM) über ein oder mehrere BUS Systeme (CAN7LIN) in Kommunikationsverbindung miteinander sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit der intelligenten Batteriesensorik (IBS) eine Strom- und Spannungsmessung der zu überprüfenden elektrischen oder elektronischen Einrichtungen (Vl,V2,V3,Vn,Vn+l,Vn+2, SGl, SG2, Sg3 , SGn) durchgeführt wird, und dass mit dem Leistungsverteilungsmodul (SAM) die Einschaltdauer der zu überprüfenden elektrischen oder elektronischen Einrichtungen (Vl,V2,V3,Vn,Vn+1,Vn+2, SGl, SG2, Sg3,SGn) mit der Strom- und Spannungsmessung der intelligenten Batteriesensorik (IBS) zeitlich koordiniert wird.Power distribution module (SAM) via one or more BUS systems (CAN 7 LIN) in communication with each other, characterized in that with the intelligent battery sensors (IBS) a current and voltage measurement of the electrical or electronic devices to be checked (Vl, V2, V3, Vn, Vn + 1, Vn + 2, SGl, SG2, Sg3, SGn), and that with the power distribution module (SAM), the duty cycle of the electrical or electronic devices to be tested (Vl, V2, V3, Vn, Vn + 1, Vn + 2, SGl, SG2, Sg3, SGn) with the current and voltage measurement of the intelligent Battery sensors (IBS) is coordinated in time.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom- und Spannungsmessung mit7. The method according to claim 5, characterized in that the current and voltage measurement with
Prüfschrittparameterlisten (11,10) beeinflusst wird.Test step parameter lists (11,10) is influenced.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der intelligenten Batteriesensorik (IBS) oder im Leistungsverteilungsmodul (SAM) eine Messwertverarbeitung stattfindet .8. The method according to claim 5 or 6, characterized in that takes place in the intelligent battery sensor (IBS) or in the power distribution module (SAM) a measured value processing.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Messwertverarbeitung der Bus-Traffic reduziert wird.9. The method according to claim 8, characterized in that with the measured value processing of the bus traffic is reduced.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertverarbeitung mit Grundwerten und Toleranzbereichen arbeitet.10. The method according to any one of claims 8 to 9, characterized in that the measured value processing works with basic values and tolerance ranges.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwerte fahrzeugspezifisch sind.11. The method according to claim 10, characterized in that the basic values are vehicle-specific.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung von Messwerten in Echtzeit ausschließlich in einem Prozessor der intelligenten Batteriesensorik (IBS) stattfindet.12. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized Real-time processing of measured values takes place exclusively in an intelligent battery sensor (IBS) processor.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwerte für jedes Fahrzeug individuell gewonnen werden.13. The method according to claim 10, characterized in that the basic values for each vehicle are obtained individually.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es als Prüfmittel (ECOS-Fkt)in der Fahrzeugfertigung eingesetzt wird.14. The method according to any one of claims 5 to 13, characterized in that it is used as test equipment (ECOS-Fkt) in vehicle production.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Diagnose (DAS) im Service von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.15. The method according to any one of claims 5 to 13, characterized in that it is used for diagnosis (DAS) in the service of motor vehicles.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Datenspeicher der intelligenten Batteriesensorik (IBS) oder des16. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that in a data memory of the intelligent battery sensors (IBS) or the
Leistungsverteilungsmoduls (SAM) ein Einschlafhistogramm abgelegt ist.Power Distribution Module (SAM) a sleep histogram is stored.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einschlafhistogramm aufgezeichnet wird. 17. The method according to any one of claims 6 to 15, characterized in that a Einschlafhistogramm is recorded.
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