用于监测机动车的能量供给的方法与流程

1.本发明涉及一种用于监测机动车的能量供给的方法，所述机动车尤其具有自动化的驾驶功能，其中，设有至少一个能量存储器，所述至少一个能量存储器供给至少一个安全相关的用电器，其中，设有至少一个电子负载分配器，通过所述至少一个电子负载分配器对所述用电器进行操控和保护，其中，所述能量存储器与所述负载分配器连接，其中，为了所述安全相关的用电器的替代的供电，能够由另外的能量存储器供电的直流电压转换器与所述电子负载分配器连接，其中，在所述直流电压转换器与所述电子负载分配器之间给至少一个另外的用电器供给能量。


背景技术：

2.从wo 2019/145087 a1中已知一种用于监测具有自动化的驾驶功能的机动车的能量供给的方法。根据用于将车辆转移到安全状态的负载曲线预测能量存储器的至少一个特征参量，并且根据能量存储器的预测的特征参量启用(freigeben)所属的运行模式和/或自动化的驾驶功能。所预测的特征参量根据基本负载和/或根据对于运行模式不需要的用电器的关闭电势来求取。


技术实现要素：

3.本发明基于以下任务：以简单方式提高尤其自动化的驾驶功能和所需的能量供给的可靠性并且同时提高可用性。该任务通过根据本发明的构型方案来解决。
4.通过如下方式可以进一步提高安全相关的用电器的替代的能量供给的可靠性：将供给另外的用电器的电压降低到极限电压，在该极限电压下另外的用电器发生降级(degradierung)、特别是功率消耗的关闭(abschalten)或降低；并且检测另外的用电器的电特征参量；并且基于所述电特征参量推断出另外的用电器的按照规定的降级或者另外的用电器的有故障的降级。有意识地(bewusst)如此选择另外的用电器的能量供给，使得可以为安全相关的用电器足够地供给电能，以便能够可靠地执行安全相关的操纵，例如诸如用于转移到安全状态的制动/转向操纵之类的动态负载操纵。所描述的方法尤其以特别简单的方式监测其他用电器的与电压相关的降级，从而尤其以少的额外开销确保具有asil-c能力的能量车载网络。
5.在一种符合目的的扩展方案中，特别是在电压降低到极限电压之前，将直流电压转换器和/或另外的用电器与能量存储器分离。由此可以有意识地消除(aufheben)能量存储器的电压支持(spannungsst
ü
tzend)作用，以检查另外的用电器的降级能力。
6.在一种符合目的的扩展方案中设置如下：特别是在直流电压转换器和/或另外的用电器与能量存储器已分离之后，将另外的用电器上升(hochgefahren)到特定的功率消耗，特别优选最大功率消耗。由此可以特别容易地检查另外的用电器是否仍在按照规定地运行，而与后续要检查的降级无关。
7.在一种符合目的的扩展方案中，当另外的用电器已经上升到特定的功率消耗时
和/或在电压已经降低到极限电压和/或另外的用电器进行降级之后，检测另外的用电器的电特征参量。优选地，例如基于电流消耗来监测在不同运行状态(正常运行、降级)中另外的用电器的按照规定的功能有效性。这特别优选地通过如下的直流电压转换器来实现：该直流电压转换器设置用于在特定的架构中存在的双电压车载网络的耦合并且在这种情况下检测所需的特征参量。
8.在一种符合目的的扩展方案中，在电子负载分配器中设有至少一个分离装置(trennmittel)，其将直流电压转换器与安全相关的用电器连接，以确保安全相关用电器的供电。通过这种分离装置进一步提高安全相关的用电器的能量供给的安全性，因为例如车载网络支路中的故障情况由于可分离性不会对具有安全相关的用电器的车载网络支路产生影响。
9.在一种符合目的的扩展方案中，将在直流电压转换器和/或电子负载分配器和/或另外的用电器处求取的特征参量——特别是电流和/或电压——传输给电子负载分配器和/或能量管理系统或另一控制设备。在那里可以对如下进行分析处理：另外的用电器是否按照规定工作或者降级。
10.在一种符合目的的扩展方案中，当推断出另外的用电器有故障地降级时，采取应对措施，例如将车辆转移到安全状态和/或激活警告指示或警告显示和/或设置故障条目该装置的安全性进一步提高，因为在有故障的运行的情况下会及时采取应对措施。
11.在一种符合目的的扩展方案中，在电子负载分配器中使用开关装置、尤其是半导体开关，以操控和保护安全相关的用电器，其中，为了保护，对特定的特征参量(例如电流、电压、温度等)进行检测，并且在超过不允许的极限值时关闭安全相关的用电器。通过电子负载分配器可以保护安全相关的用电器免受不允许的运行状态的影响，从而免受破坏。
附图说明
12.其他符合目的的扩展方案由根据本发明优选的实施方式和说明书得出。
13.附图示出：
14.图1示出一个车载网络，在该车载网络中示例性地实现用于监测能量存储器的方法；
15.图2示出该方法的流程图。
具体实施方式
16.本发明基于示例性实施例示意性地示出并且在下文中参照附图进行详细描述。
17.图1示出了能量供给系统的一种可能的拓扑结构，其由基本车载网络10组成，该基本车载网络包括能量存储器12、特别是具有所属的电池传感器14的电池12并且包括多个用电器16，所述用电器由电子负载分配器18保护或操控或供电。能量存储器12同样连接到电子负载分配器18。电子负载分配器18包括多个开关装置15，所述多个开关装置分别对特别是安全相关的用电器16进行操控或保护或供电。因此，开关装置15可以是半导体开关，其例如根据诸如(过)电压、(过)电流、温度等特定的标准充当电子保险装置(elektronische sicherung)，并且在不允许的运行状态中将相应的受保护的用电器16与能量供给装置分
离。在此，开关装置15分别并联连接。在电子负载分配器18的另一开关装置15处连接有例如另一负载分配器13，通过该负载分配器对另外的用电器17进行保护(例如通过熔断保险装置(schmelzsicherungen))并且对另外的用电器17有针对性地供给能量。用电器17例如可以是照明装置、刮雨器或例如在碰撞之后投入使用的用电器17。此外，电子负载分配器18包括分离装置19。分离装置19优选地可以是半导体开关，例如具有彼此反向并联(back to back，背对背)地布置的二极管的两个串联的半导体开关。分离装置19用于例如在故障情况中将电子负载分配器18与部分车载网络20分离。
18.电子负载分配器18能够求取相应的特征参量，例如用电器16的电压uv、电流iv。此外，电子负载分配器18同样能够求取能量存储器12的相应特征参量，例如电压ub和/或电流ib和/或温度tb。为此目的，电子负载分配器18包含相应的传感装置。电子负载分配器18同样具有相应的处理装置，用于存储或分析处理所检测的参量。替代地，也可以在另一个控制设备中进行分析处理。电子负载分配器18同样可以检测在输入端处(在所谓的端子30_0处)存在的电流或电压。
19.此外，电子负载分配器18能够根据能量存储器12的状态传输如下信号：基于所述信号采取至安全状态的转移。然后，例如更高级别的控制设备采取例如车辆的安全停止(驶向下一个停车位、在路肩(seitenstreifen)处立即停止等)并退出自主驾驶运行。
20.由电子负载分配器18操控的用电器16例如可以包括安全相关的车辆功能，例如制动、转向等。安全相关的用电器16也可以例如功能冗余地覆盖重要功能。
21.电子负载分配器18在远离能量存储器12的一侧与另一负载分配器11导电连接。该另一负载分配器11用于操控或保护另外的用电器9。该另一负载分配器11与直流电压转换器22连接。直流电压转换器22用于第一基本车载网络10与另一车载网络20的电压水平u2之间的电压转换，该第一基本车载网络为用电器9、16、17供给电压水平u1。与另外的车载网络20(高压车载网络)相比，基本车载网络10具有较低的电压水平u1，例如该基本车载网络可以是12v车载网络。为了确保特别是安全相关的用电器16的能量供给，可以将用电器9中的至少一个特别是在正常运行中与电压相关地降级，其方式是：例如降低、限制或关闭功率消耗。对一个或多个用电器9的与电压相关的降级如下面结合图2所描述的那样进行监测。在进行正确工作的降级的情况下，例如在能量存储器12的故障情况下，可以通过直流电压转换器22和开关装置19确保特别是安全相关的用电器16的替代的能量供给。
22.高压车载网络20包括例如能量存储器24、示例性地示出负载26和电机28，其中，所述能量存储器24例如是可能具有集成的电池管理系统的高压电池，所述负载26例如是诸如以提高的电压水平供电的空调设备等的舒适用电器(komfortverbraucher)。在此，高于基本车载网络10的电压水平u1的电压水平u2理解为高电压。例如可以涉及48v车载网络。替代地，在纯电动驱动的车辆的情况下还可以涉及更高的电压水平。
23.至少一个或另外的特别是安全相关的通道可以与基本车载网络10连接。安全相关的通道可以分别通过另外的电子负载分配装置与基本车载网络10连接。另外的电子负载分配器可以用于保护、操控以及安全且可靠地关闭和供给安全相关的用电器或电子能量网络分配。这些用电器可以通过不同的安全相关的通道功能冗余地供电。此外，另外的电子负载分配器能够检测流动的消耗电流或施加的电压。该简要描述但未示出的实施方式可以设置用于例如用于自主驾驶以提高安全性的高可用性的设计。
24.在该实施例中，电池或蓄电池示例性地描述为可能的能量存储器12、24。然而，替代地，适用于该任务的其他能量存储器，例如基于电感或电容的能量存储器、燃料电池单元、电容器等也可以同样得到应用。
25.根据图1的拓扑结构尤其可以用于实现用于手动驾驶的安全相关的车载网络。在此，可以不仅由能量存储器12以及通过所谓的端子kl 30_0(电子负载分配器18的输入端或在低压车载网络侧的直流电压转换器22的输出端)而且通过由另外的能量存储器24供电的直流电压转换器22为安全相关的用电器16提供冗余的能量供给。在此，仅当另外的用电器9的端子30_0用电器功率低于某一阈值时，才能够确保通过所谓的端子30_0实现供电的冗余。否则，不能够实现由直流电压转换器22向端子30_1或端子30_1负载供电，必要时包括动态的负载操纵(用于在自动化驾驶模式中转移到安全状态的制动/转向操纵)，并且会出现不允许的电压降(spannungseinbruch)，其可能导致安全相关的用电器16(转向装置、制动装置等)功能丧失。
26.根据图2的流程图示出一种用于实现监测用电器9的可能方法。建议在靠惯性行驶(im nachlauf)中、即车辆关闭(abstellen)后执行所述方法，由此用户不注意到用电器9的可能的与电压相关的降级。
27.将车辆关断(ausgeschaltet)。直流电压转换器22如至少一个待监测的用电器9一样地保持激活(步骤101)。两者优选地保持激活，直到监测结束。
28.分离装置19(例如半导体开关)将电子负载分配器18的两个端子kl 300和kl 30_1彼此分离(步骤102)。因此，在kl 30_0或用电器9处的电压不再由能量存储器12支持。因此，可以测试用电器9的与电压相关的降级。因此，在步骤102中，将用电器9与能量存储器12分离。
29.能量管理装置(energiemanagement，缩写eem)请求一个或多个用电器9的特定的功率消耗pmax，特别是最大功率消耗(步骤103)。相应地，将以这种方式操控的用电器9上升到期望的功率水平，例如全部的功率消耗。
30.对用电器9的电流消耗特别是通过直流电压转换器22进行测量(步骤104)。这发生在正常条件下或在正常电压范围内，例如u1》＝12v。
31.接下来，将电压u1特别是通过直流电压转换器22调节到低于相关的用电器9的极限电压ug或降级阈值(步骤105)。在极限电压ug(例如ug＜9v)的情况下，将相应的用电器9在正常运行中降级，以确保在能量存储器12的故障情况中对用电器16的电压支持。极限电压ug远低于正常运行中的电压u1(u1(正常运行)例如大约12v)。
32.如果电压u1低于极限电压ug，则相关的用电器9在电压低于该电压时应(在按照规定的运行中)自行地降级(步骤106)。
33.接下来，通过重新测量——特别是在使用直流电压转换器22的情况下——检查是否实际发生相应的用电器9的降级(步骤107)。为此，直流电压转换器22可以例如检测用电器9的电流消耗。基于步骤106中的电流消耗与步骤104中的电流消耗的比较，直流电压转换器22或诸如能量管理装置之类的其他分析处理装置可以识别相关的用电器9是否已经执行按照规定的降级。可选地，直流电压转换器22或另一组件可以通过电流测量或所属的电流梯度的适当的分析处理来检测一个或多个用电器9的降级速度。
34.如果直流电压转换器22或其他的分析处理单元识别到用电器9的降级不再足够或
已下降至必要水平以下，则根据安全概念进行特定的反应(步骤109)。如果如在步骤107中检测到的那样相应的用电器9的电流消耗特别是在特定时间段内不低于特定值ig，则推断出用电器9的降级不再足够。替代地，也可以通过分析处理用电器9的电流梯度来推断用电器9的降级能力。在步骤109中可以进行相应的警告、特定功能的降级或停用、故障条目等。
35.如果在步骤107中可以推断出用电器9已经按照规定地降级，则进行步骤108。如果给定用电器9的降级能力，则可以在正常运行中如先前那样继续实施所述功能。
36.例如，还可以在电子负载分配器18中对所描述的诊断进行分析处理。为此目的，直流电压转换器22的测量值可以通过相应的通信装置——例如总线系统，特别是can总线——提供给该电子负载分配器。替代地，如果设置相应的信号连接，也可以在其他控制设备(例如能量管理装置)中进行分析处理。
37.该方法特别适用于确保向机动车中的安全相关的用电器16的能量供给，该安全相关的用电器实现自动化驾驶运行的功能。然而，应用不限于此。