Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines aktuellen Kapazitätswerts einer Y-Kapazität eines Hochvolt-Bordnetzes für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug mittels einer elektronischen Recheneinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine elektronische Recheneinrichtung.

Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass der Grenzwert aller Kapazitäten in einem elektrischen Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug zwischen den elektrischen Potenzialen HV+ und HV- sowie einer jeweiligen Fahrzeugmasse in einem HV-Fahrzeugsystem, im technischen Sprachgebrauch als CY genannt, eine zulassungsrelevante Größe darstellt, die beim Herstellen beziehungsweise beim Bestimmen des Systems produziert werden muss. Dieser Wert ist limitiert, da sich diese Kapazität bei gleichzeitigem Berühren eines HV-Potenzials und des Fahrzeugs über dem Körper entlädt und gegebenenfalls somit zu einer gefährlichen Körperdurchströmung führen könnte. Da diese Kapazitäten einerseits durch parasitäre Effekte entstehen sowie andererseits in Form von Bauteilen zur Entstörung von Komponenten in deren elektronische Schaltungen eingebaut werden und zudem Einfluss auf die Isolationskoordination haben, ist es wichtig, den tatsächlichen Wert dieser Y-Kapazität möglichst gut zu kennen.

Die DE 102016 006642 A1 betrifft eine Hochvolt-Batterie für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein elektrisch leitfähiges Batteriegehäuse, einen Batteriezellstapel, der zur Bereitstellung einer Hochvolt-Spannung aus einer Vielzahl von elektrisch in Serie geschalteten Batteriezellen gebildet ist, welche innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet sind, wobei der Batteriezellstapel zwischen eine Hochvolt-Plusleitung, welche mit dem Pluspol des Batteriezellstapels elektrisch leitend verbunden ist, und eine Hochvolt-Minusleitung, welche mit dem Minuspol des Batteriezellstapels elektrisch leitend verbunden ist, geschaltet ist, und ein Isolationsmessgerät, welches dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Isolationswiderstand zwischen dem Batteriezellstapel und dem Batteriegehäuse einen Isolationsfehler zu ermitteln. Eine Lokalisierungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von einer zwischen der Hochvolt-Plusleitung und dem Batteriegehäuse anliegenden ersten Spannung und/oder von einer zwischen der Hochvolt-Minusleitung und dem Batteriegehäuse anliegenden zweiten Spannung den ermittelten Isolationsfehler in dem Batteriezellstapel zu lokalisieren. Überdies betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Gemäß der DE 102010 054413 A1 wird ein Verfahren zum Lokalisieren eines Isolationsfehlers in einem System bereitgestellt, das einen DC-Abschnitt mit einer High Side (HV+) und einer Low Side (HV-) und einen AC-Abschnitt einschließlich eines Wechselrichters mit mindestens einer Reihenschaltung aus zwei Leistungsschaltern, die zwischen der High Side (HS-Seite) und der Low Side (LS-Seite) geschaltet ist, aufweist. Der DC-Abschnitt wird mit einer Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle versorgt. Es erfolgt ein Durchschalten des unmittelbar an der HS-Seite anliegenden Leistungsschalters entsprechend einem HS-Durchschaltzustand, ein Durchschalten des unmittelbar an der LS-Seite anliegenden Leistungsschalters entsprechend einem LS- Durchschaltzustand, einem Messen jeweils einer HS-lsolationsspannung zwischen der HS-Seite und einer Masse sowie einer LS-lsolationsspannung zwischen der LS-Seite und der Masse in jedem der beiden Durchschaltzustände und schließlich ein Ermitteln auf der Basis der Messergebnisse, ob ein Isolationsfehler in dem DC-Abschnitt oder AC-Abschnitt vorliegt.

In der DE 102016 214458 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines dielektrischen Durchschlags in einem umweltfreundlichen Fahrzeug vorgestellt. Die Vorrichtung enthält eine Messeinrichtung, die zum Messen von Widerstandswerten von Isolationswiderständen konfiguriert ist, die über eine Hochspannungsbatterie angeordnet sind, und eine Steuerung, die zum Messen einer an den Isolationswiderstand angelegten Spannung unter Verwendung der Messeinrichtung und Analysieren eines Musters der gemessenen Spannung konfiguriert ist, um einen Abschnitt des dielektrischen Durchschlags zu erfassen.

Die DE 102018 002 926 A1 betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer ersten und einer zweiten elektrischen Potentialleitung, wobei das Bordnetz ausgebildet ist, in einem bestimmungsgemäßen Betrieb zwischen den Potentialleitungen mit einer elektrischen Gleichspannung beaufschlagt zu werden, wobei das Bordnetz wenigstens einen Y-Kondensator aufweist, der mit einem ersten Anschluss mit einer der Potentialleitungen und mit einem zweiten Anschluss mit einem elektrischen Bezugspotential elektrisch gekoppelt ist, wobei ein Schaltelement zum wenigstens einen Y-Kondensator in Reihe geschaltet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren sowie eine elektronische Recheneinheit zu schaffen, mittels welchen eine genauere Bestimmung einer Y-Kapazität innerhalb eines elektrischen Bordnetzes realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine elektronische Recheneinrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines aktuellen Kapazitätswerts einer Y-Kapazität eines elektrischen Bordnetzes für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des elektrischen Bordnetzes, bei welchem mittels eines Isolationswächters des elektrischen Bordnetzes der aktuelle Kapazitätswert bestimmt wird.

Es ist dabei vorgesehen, dass mittels eines Iterationsverfahrens sich einem Wert eines aktuellen Isolationswiderstands mittels des Isolationswächters angenähert wird und in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit einer Konvergenz des im Iterationsverfahren genutzten Isolationswiderstandswerts der aktuelle Kapazitätswert bestimmt wird.

Insbesondere ist somit die Bestimmung des Kapazitätswerts, welcher auch als Cy-Wert bezeichnet werden kann, über das Iterationsverfahren mit nur einem Isolationswächter innerhalb des elektrischen Bordnetzes, was insbesondere einem Hochvolt-Netz entspricht, vorgeschlagen. Hierzu kann optional in einem ersten Schritt per Iteration ein angenommener C _y -Wert, insbesondere als Eingangswert, über den Isolationswächter ein Isolationswiderstand bestimmt werden. In einem Hauptverfahrensschritt werden dann die Cy-Werte für die Iteration vorgegeben und bei dem Cy-Wert, der entweder am schnellsten konvergiert hat oder dessen bestimmter Isolationswiderstand am nächsten am Wert aus dem optionalen ersten Schritt ist, wird dann mit hinreichender Genauigkeit als Cy-Wert, also als aktueller Kapazitätswert, angenommen. Insbesondere wird somit die Messung des aktuellen Kapazitätswerts mit dem einen Isolationswächter durchgeführt, indem beispielsweise in einem optionalen ersten Schritt eine Iteration der Cy-Werte bestimmt wird und insbesondere in einem Hauptschritt, in dem der beste C _y -Wert als derjenige angenommen wird, bei dem die Iteration am schnellsten konvergiert. Hierzu kann das Konvergieren beispielsweise noch optional auf den Isolationswert aus dem ersten Schritt abgestellt werden.

Es wird also die Iteration auf einen bestimmten Isolationswiderstand durch die schnellste konvergierende Iteration ersetzt, anhand deren Anfangswert des Cy-Werts dann als der bestimmte Cy-Wert übernommen wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird ein Start- Kapazitätswert als abgespeicherter Kapazitätswert in einer Speichereinrichtung der elektronischen Recheneinrichtung vorgegeben und der aktuelle Kapazitätswert für die Y-Kapazität wird in Abhängigkeit von dem Vergleich angepasst.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Start-Kapazitätswert bei einer Herstellung des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn der aktuelle Kapazitätswert für eine zukünftige Auswertung in einer Speichereinrichtung der elektronischen Recheneinrichtung abgespeichert wird.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von dem bestimmten aktuellen Kapazitätswert der aktuelle Isolationswiderstand des elektrischen Bordnetzes mittels des Isolationswächters bestimmt wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest einer elektronischen Recheneinrichtung, und mit zumindest einem Isolationswächter, wobei das elektrische Bordnetz zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des elektrischen Bordnetzes durchgeführt.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug kann dabei zumindest teilweise elektrisch oder auch vollelektrisch betrieben sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Bordnetzes anzusehen. Das elektrische Bordnetz weist dazu gegenständliche Merkmale auf, die eine Durchführung des Verfahrens benötigen.

Beispielsweise kann die elektronische Recheneinrichtung Prozessoren, Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise, aufweisen, um eine Durchführung des Verfahrens zu ermöglichen.

Bei dem vorgestellten Verfahren handelt es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung zu veranlassen, wenn die Programmcodemittel von der elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet werden, ein Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Ferner betrifft die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium mit dem Computerprogrammprodukt nach dem vorhergehenden Aspekt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines elektrischen Bordnetzes.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Ausführungsform eines elektrischen Bordnetzes 12. Das elektrische Bordnetz 12 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen HV-Plus Strang 14 sowie einen HV-Minus Strang 16 auf. Insbesondere kann beispielsweise von dem HV- Plus Strang 14 zu einer Fahrzeugmasse 18 hin ein erster Isolationswiderstand 20 ausgebildet sein. Ferner kann von dem HV-Minus Strang 16 zwischen der Fahrzeugmasse 18 ein zweiter Isolationswiderstand 22 ausgebildet sein. Das elektrische Bordnetz 12 ist insbesondere für das zumindest teilweise elektrisch betriebene Kraftfahrzeug 10 ausgebildet das Kraftfahrzeug 10 kann alternativ auch vollelektrisch betrieben sein. Das elektrische Bordnetz 12 weist ferner eine elektronische Recheneinrichtung 24 auf, welche beispielsweise auch als Batteriemanagementsystem ausgebildet sein kann. Ferner weist das elektrische Bordnetz 12 insbesondere einen Isolationswächter 26 auf.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft dabei ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines aktuellen Kapazitätswerts 28 einer Y-Kapazität des elektrischen Bordnetzes 12 für das Kraftfahrzeug 10 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 24. Es ist dabei vorgesehen, dass mittels des Isolationswächters 26 über ein Iterationsverfahren indirekt der aktuelle Kapazitätswert 28 bestimmt wird.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass mittels eines Iterationsverfahrens sich einem Wert eines aktuellen Isolationswiderstandes 20, 22 mittels des Isolationswächters 26 angenähert wird und in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit einer Konvergenz des im Iterationsverfahren genutzten Isolationswiderstandswert 30 der aktuelle Kapazitätswert 28 bestimmt wird.

Insbesondere wird somit lediglich der Isolationswächter 26 benötigt. Dieser hat eine Sonderfunktionalität beziehungsweise Eigenschaft, sodass über die Zeit gesehen immer der korrekte Kapazitätswert 28, welcher auch als Cy-Wert bezeichnet werden kann, ausgegeben wird, wobei die dafür benötigte Zeit umso geringer ist, je präziser der softwareseitig eingegebene Parameter die Realität abbildet. Zur Lösung des Problems, und damit zur Bestimmung des Kapazitätswerts 28 ergeben sich dabei insbesondere zwei im Folgenden beschriebene Möglichkeiten.

Eine erste Möglichkeit entspricht dabei einer zweitstufigen Lösung. Diese weist insbesondere eine iterative Zahlensuche beziehungsweise iterativen Annäherungsschritt an den eigentlichen korrekten Wert des elektrischen Bordnetzes 12 auf. Dazu wird zunächst entweder ein willkürlicher Wert oder auch gar kein Wert für den Kapazitätswert 28 vorgeben. Daraufhin wird unbegrenzt lange Zeit gegeben, bis das Ergebnis der Isolationswiderstandmessung konvergiert. Über die Zeit gesehen, nähert sich also der Anfangswert, beziehungsweise der Wert nach der ersten Iteration, immer weiter dem eigentlichen korrekten Wert des elektrischen Bordnetzes 12 an. Das Ergebnis entspricht nun dem korrekten Isolationswiderstand 20, 22. Im zweiten Schritt wird eine einfache Annäherung durchgeführt. Dazu wird das Verfahren mehrfach mit verschiedenen Kapazitätswerten 28 durchgeführt und geprüft, wie viel Zeit benötigt wird, um das Ergebnis des ersten Schritts zu erhalten. Jener Wert, der sich am schnellsten dem Ergebnis des ersten Schritts annähert, entspricht mit hinreichender Genauigkeit dem aktuellen Kapazitätswert 28.

Alternativ kann beispielsweise auch nur ein Verfahrensschritt durchgeführt werden, welcher in einer einfachen Annäherung besteht. In diesem Fall werden mehrere Werte für den Kapazitätswert 28 vorgeben. Im Anschluss daran wird geprüft, wie lange es dauert, bis eine Konvergenz des Isolationswiderstands 20, 22 für die jeweiligen Werte eintritt. Jener vorgegebener Wert, bei dem die Messung die geringste Zeit in Anspruch nimmt, entspricht mit hinreichender Genauigkeit dem aktuellen Kapazitätswert 28 des elektrischen Bordnetzes 12. Zusätzlich dazu besteht die Möglichkeit, bei einer späteren Messung die letzte Schrittweite sowie den letzten korrekten Wert als Startwert für einen neuen Messzyklus, beziehungsweise nächsten Durchlauf zu verwenden. Daraufhin wird geprüft, ob die Konvergenz schneller oder langsamer als bei der vorherigen Messung eintritt. Treten in diesem Fall zeitliche Abweichungen auf, ist eine Überprüfung der ermittelten C _y -Kapazität notwendig. Ist das nicht der Fall, entspricht das Minimum mit hinreichender Genauigkeit dem aktuellen Kapazitätswert 28 des elektrischen Bordnetzes 12.

Die Verwendung des letzten gespeicherten Wertes ist insbesondere bei Messungen, welche zeitlich nahe nacheinander durchgeführt werden, zum Beispiel mehrere Zündzyklen während des Fahrzeugnutzungstages zum Beispiel wie es im Verteilerverkehr vorkommt, ist von Vorteil, da die Zeit bis zum Eintreten einer Konvergenz signifikant verringert werden und somit der Startvorgang des Kraftfahrzeugs 10 beschleunigt werden kann.

Bei beiden Varianten ist eine gewisse Abweichung vom exakten Wert für den aktuellen Kapazitätswert 28 des Gesamtsystems tolerierbar, da die Auslegung des elektrischen Bordnetzes 12 unter Berücksichtigung von Ungenauigkeiten in einem gewissen Wertebereich erfolgt.

Insbesondere ist somit eine hinreichend genaue Bestimmung des aktuellen Kapazitätswerts 28 innerhalb des elektrischen Bordnetzes 12, welches insbesondere auch als Hochvolt-Bordnetz bezeichnet werden kann, ermöglicht. Da die Summe dieser Kapazitäten zulassungsrelevant ist, kann insbesondere beim Einsatz von Fahrzeugaufbauten mit Anschluss an das elektrische Bordnetz 12 die Konformität des Gesamtsystems überprüft werden. Insbesondere bietet somit die Erfindung den Vorteil, dass mittels lediglich eines einzigen Isolationswächters 26 die Bestimmung des aktuellen Kapazitätswerts 28 durchgeführt werden kann. Dies wiederum kann zu einer Kostenersparnis für das elektrische Bordnetz 12 führen.

Bezugszeichenliste

Kraftfahrzeug

Elektrisches Bordnetz

Hochvolt-Plus Strang

Hochvolt-Minus Strang

Fahrzeugmasse

Erster Isolationswiderstand

Zweiter Isolationswiderstand

Elektronische Recheneinrichtung

Isolationswächter

Aktueller Kapazitätswert

Isolationswiderstandswert