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Title:
METHOD FOR DETERMINING A SYSTEM STATE, COMPUTER PROGRAM PRODUCT AND APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/164992
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method (100) for determining a system state (200) of an electrical system (10), comprising the following steps: outputting (101) a predefined control signal (210) for changing at least one system parameter (201) of the system (10), capturing (102) an actual system response (220) using a first current parameter (202) of the system (10) on the basis of the change in the system parameter (201). The invention further relates to an apparatus (2) and to a computer program product (300).

Inventors:
MARINO MICHAEL GIUSEPPE (DE)
FUNG RALPH LEONARD (DE)
BIESDORF JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/051690
Publication Date:
August 26, 2021
Filing Date:
January 26, 2021
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B60L58/10; H01M8/04537; B60L58/30; G01R31/382; H01M8/04701; H01M8/04746; H01M8/04828; H01M8/04858; H01M10/48; H01M10/61; H01M10/625; H01M10/42
Foreign References:
US20120276466A12012-11-01
DE102015118040A12016-04-28
US20060051628A12006-03-09
DE102010001618A12011-08-11
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren (100) zum Bestimmen eines Systemzustands (200) eines elektrischen Systems (10), umfassend die folgenden Schritte:

- Ausgeben (101) eines vordefinierten Steuersignals (210) zur Änderung zumindest eines Systemparameters (201) des Systems (10),

- Erfassen (102) einer tatsächlichen Systemreaktion (220) anhand eines ersten Stromparameters (202) des Systems (10) in Abhängigkeit von der Änderung des Systemparameters (201),

- Bestimmen (104) des Systemzustands (200) in Abhängigkeit von der tatsächlichen Systemreaktion (220).

2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische System (10) Energiezellen (11) zum Bereitstellen von elektrischer Energie aufweist, wobei der erste Stromparameter (202) an jeder der Energiezellen (11) oder an zumindest einem Zellverbund (12), der mehrere Energiezellen (11) aufweist, gemessen wird.

3. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) folgenden Schritt umfasst:

- Vergleichen (103) der tatsächlichen Systemreaktion (220) mit einer erwarteten Systemreaktion (221), wobei das Bestimmen (104) des Systemzustands (200) in Abhängigkeit von dem Vergleich (103) erfolgt. 4. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (102) der tatsächlichen Systemreaktion (220) zumindest bis zu einem Abklingen (201.1) der Änderung des Systemparameters (201) erfolgt.

5. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestimmen (104) des Systemzustands (200) eine Hysterese- Kurve (222) des ersten Stromparameters (202) gegenüber dem System parameter (201) analysiert wird und/oder dass zum Bestimmen (104) des Systemzustands (200) eine Austauschstromdichte zumindest einer Energiezelle (11) zum Bereitstellen von elektrischer Energie des Systems (10) bestimmt wird.

6. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der System parameter (201) zumindest eine der folgenden Kenngrößen umfasst:

- eine Temperatur in einem Temperaturbereich (15) des Systems (10),

- einen Druck in einer Fluidleitung (13) des Systems (10),

- eine Feuchtigkeit in einer Fluidleitung (13) oder einer Energiezelle (11) des Systems (10),

- einen Volumenstrom in einer Fluidleitung (13) des Systems (10),

- einen zweiten Stromparameter (203) an einer Energiezelle (11) des Systems (10).

7. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:

- Senden (105) von Systeminformationen (230) in Abhängigkeit von der tatsächlichen Systemreaktion (220) an eine Datenbank (21),

- Erhalt (106) von Referenzinformationen (231) für die erwartete System reaktion (221) und/oder zum Bestimmen (104) des Systemzustands (200) von einer Datenbank (21).

8. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (104) des Systemzustands (200) in vorbestimmten Diagnoseintervallen (240) wiederholt wird, wobei jeweils Historiendaten (241) vergangener Diagnoseintervalle (240) beim Bestimmen (104) des Systemzustands (200) berücksichtigt werden, und/oder dass der Systemzustand (200) während eines Betriebs des Systems (10) durchgeführt wird.

9. Computerprogrammprodukt (300) umfassend Befehle (301), die bei einer Ausführung durch eine Steuereinheit (3) die Steuereinheit (3) veranlassen, ein Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.

10. Vorrichtung (2) aufweisend ein elektrisches System (10) zum Betreiben der Vorrichtung (2) und eine Steuereinheit (3) zum Ausführen eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eines Computerprogrammprodukts (300) nach Anspruch 9.

Description:
Beschreibung

Titel

Verfahren zum Bestimmen eines Systemzustands, Computerprogrammprodukt sowie Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie eine Vorrichtung.

Stand der Technik

Es ist bekannt, bei elektrischen Systemen von Fahrzeugen Diagnoseprozesse durchzuführen, um den Verschleiß oder die Alterung von Komponenten oder dem Gesamtsystem beurteilen zu können. Üblicherweise werden derartige Diagnoseprozesse stationär, z.B. in einer Werkstatt, durchgeführt.

Weiterhin ist bspw. aus der DE 102010 001 618 Al ein Verfahren zur Diagnose eines Thermostats bei einem Kühlmittelkreislauf bekannt, bei welchem ein Vergleich einer gemessenen und einer erwarteten Temperatur erfolgt, um eine Funktionsfähigkeit des Thermostats beurteilen zu können. Wünschenswert wäre eine Diagnosemöglichkeit für unterschiedliche Komponenten eines elektrischen Systems mit einer möglichst hohen Genauigkeit und/oder Reproduzierbarkeit.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Systemzustands eines elektrischen Systems, vorzugsweise eines Fahrzeuges, vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Ausgeben eines vordefinierten Steuersignals zur Änderung zumindest eines Systemparameters des Systems, - Erfassen einer tatsächlichen Systemreaktion anhand eines ersten Stromparameters des Systems in Abhängigkeit von der Änderung des Systemparameters,

- Bestimmen des Systemzustands in Abhängigkeit von der tatsächlichen Systemreaktion.

Insbesondere wird dadurch eine zuverlässige Möglichkeit geschaffen, einen Systemzustand eines elektrischen Systems bestimmen zu können.

Bei dem elektrischen System kann es sich vorzugsweise um ein elektrisches Antriebssystem zum Antreiben eines Fahrzeuges handeln. Ferner ist es denkbar, dass es sich bei dem elektrischen System um ein stationäres System, wie z.B. ein Blockheizkraftwerk handelt. Weiterhin kann das elektrische System vorzugsweise ein Brennstoffzellensystem, insbesondere mit Festoxid- Brennstoffzellen und/oder einen batteriebetriebenen Antrieb umfassen. Dabei kann das elektrische System einen Primärantrieb des Fahrzeuges umfassen. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Hybrid- Fahrzeug und bei dem elektrischen System um einen Sekundärantrieb handelt, der zu einer Brennkraftmaschine zuschaltbar ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug.

Der Systemzustand kann insbesondere eine Funktionsfähigkeit und/oder Alterung einer oder mehrerer Komponenten des elektrischen Systems umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass das vordefinierte Steuersignal eine Komponente des Systems über eine vorbestimmte Zeitspanne ansteuert, um die Änderung des Systemparameters zu bewirken. Vorteilhafterweise kann z.B. vorgesehen sein, dass eine Komponente über die vorbestimmte Zeit in einem vorbestimmten Leistungsbereich betrieben wird, um eine Leistung in das System einzubringen und eine Systemreaktion zu provozieren. Es ist denkbar, dass das Ausgeben des Steuersignals und/oder das Erfassen der Systemreaktion im System erfolgt. Vorzugsweise kann das Bestimmen des Systemzustands im System oder durch eine externe Recheneinheit ausgeführt werden. Dadurch kann für das Bestimmen des Systemzustands eine höhere Rechenleistung zur Verfügung stehen. Bei dem ersten Stromparameter kann es sich vorzugsweise um eine elektrische Spannung oder eine elektrische Stromstärke handeln. Insbesondere kann der erste Stromparameter an einer Energiequelle des Systems, wie z.B. einer Brennstoffzelle oder einem Energiespeicher, wie einer Batteriezelle, gemessen werden. Das elektrische System kann vorteilhafterweise einen Stromsensor und/oder einen Spannungssensor aufweisen, um den ersten Stromparameter zu erfassen. Die tatsächliche Systemreaktion kann bspw. eine Änderung des Stromparameters, insbesondere über die vorgegebene Zeitspanne oder eine weitere Zeitspanne, umfassen. Vorzugsweise kann das Erfassen der tatsächlichen Systemreaktion bis zu einer Systemrelaxation erfolgen, bei welcher der Systemparameter in einen Zustand vor dem Ausgeben des Steuersignals zurückgekehrt ist. Dadurch kann die tatsächliche Systemreaktion nicht nur eine Reaktion auf das Einprägen der Änderung des Systemparameters, sondern auch ein anschließendes Abklingen umfassen.

Weiterhin ist es denkbar, dass beim Erfassen der tatsächlichen Systemreaktion zumindest ein oder mehrere Zusatzparameter in Abhängigkeit von der Änderung des Systemparameters erfasst werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Zusatzparameter um einen Zustandsparameter in Bezug auf Druck, Temperatur, Feuchte, Reibungskraft, Leistung, Reflektivität, Dichte, Konzentration, Ladezustand, Abnutzungsgrad, Drehzahl, Massenfluss, Viskosität, Lebensdauer, Fahrprofil, Geschwindigkeit, Kraft, Drehmoment und/oder Gewicht handeln.

Beim Bestimmen des Systemzustands kann die tatsächliche Systemreaktion beurteilt werden. Durch den ersten Stromparameter kann eine vorgegebene Position im System definiert sein, an welcher anhand des ersten Stromparameters für den Betrieb des Systems eine signifikante Aussage über den Systemzustand getroffen werden kann.

Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass das elektrische System Energiezellen zum Bereitstellen von elektrischer Energie aufweist, wobei der erste Stromparameter an jeder der Energiezellen oder an zumindest einem Zellverbund, der mehrere Energiezellen aufweist, gemessen wird. Bei den Energiezellen kann es sich vorteilhafterweise um Batteriezellen oder Brennstoffzellen handeln. Insbesondere kann durch die Energiezellen elektrische Energie erzeugbar und/oder speicherbar sein. Bei dem Zellverbund kann es sich vorzugsweise um ein Batteriemodul oder einen Brennstoffzellenstapel handeln. Wenn der erste Stromparameter an jeder der Energiezellen gemessen wird, kann der Zustand jeder einzelnen Energiezelle, insbesondere separat, analysiert werden oder in die Bestimmung des Systemzustandes eingehen. Bspw. kann der Systemzustand anhand der schwächsten Energiezelle bewertet werden. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass der Systemzustand die Gesamtheit der Energiezellen abbildet. Bspw. kann ein Systemzustand als unzureichend bewertet werden, wenn eine bestimmte Anzahl an Energiezellen einen Fehler aufweist.

Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Verfahren folgenden Schritt umfasst:

- Vergleichen der tatsächlichen Systemreaktion mit einer erwarteten Systemreaktion, wobei das Bestimmen des Systemzustands in Abhängigkeit von dem Vergleich erfolgt.

Die erwartete Systemreaktion kann vorzugsweise Referenzdaten umfassen, die einen erwarteten Wert oder eine erwartete Änderung des ersten Stromparameters abbilden. Durch den Vergleich kann somit auf Erfahrungswerte aus Laborversuchen und/oder vergangenen Messungen zurückgegriffen werden. Dadurch kann eine vorhandene Datenmenge genutzt werden, um reproduzierbare Ergebnisse beim Bestimmen des Systemzustands zu erhalten.

Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Erfassen der tatsächlichen Systemreaktion zumindest bis zu einem Abklingen der Änderung des System Parameters erfolgt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beim Erfassen der tatsächlichen Systemreaktion ein Verlauf des ersten Stromparameters erfasst wird, der beim Vergleichen der tatsächlichen Systemreaktion und der erwarteten Systemreaktion mit einem Verlauf eines Referenzparameters verglichen wird.

Der Verlauf des Stromparameters und des Referenzparameters kann einen zeitlichen Verlauf umfassen. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass eine weitere Größe dem ersten Stromparameter und dem Referenzparameter zugeordnet wird, über welche die Verläufe verglichen werden. Der zeitliche Verlauf kann insbesondere die Änderung des Stromparameters in Abhängigkeit von dem geänderten Systemparameter umfassen. Der zeitliche Verlauf kann ein Charakteristikum darstellen, anhand dessen der Systemzustand bestimmt werden kann. Dabei kann der zeitliche Verlauf des ersten Stromparameters und/oder des Systemparameters kontinuierlich oder diskontinuierlich aufgezeichnet werden. Durch den zeitlichen Verlauf kann eine Wertesammlung des ersten Stromparameters eine Grundlage für das Bestimmen des Systemzustands mit einer hohen Genauigkeit bilden.

Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass beim Bestimmen des Systemzustands eine Hysterese- Kurve des ersten Stromparameters gegenüber dem Systemparameter analysiert wird und/oder dass zum Bestimmen des Systemzustands eine Austauschstromdichte zumindest einer Energiezelle zum Bereitstellen von elektrischer Energie des Systems bestimmt wird. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass beim Bestimmen des Systemzustands eine U-I-Kennlinie des Systems analysiert wird. Unter der U-I-Kennlinie kann eine Datensammlung verstanden werden, bei welcher Werte einer elektrischen Spannung gegenüber Werten einer elektrischen Stromstärke oder umgekehrt aufgetragen und/oder abgespeichert sind. Insbesondere kann die U-I-Kennlinie ein Charakteristikum einer Energiezelle oder eines Zellverbundes darstellen, anhand derer das Bestimmen des Systemzustandes erfolgen kann. Insbesondere kann das Bestimmen des Systemzustands in Abhängigkeit von der Austauschstromdichte erfolgen. Beispielsweise kann beim Bestimmen des Systemzustandes in Abhängigkeit von der tatsächlichen Systemreaktion die Butler-Volmer-Gleichung genutzt werden, um einen Zusammenhang des Systemzustands mit dem ersten Stromparameter herzustellen. Dadurch kann das Bestimmen des Systemzustands eine Bewertung einer Reaktionskinetik zumindest einer Energiezelle des Systems umfassen. Weiterhin ist es denkbar, dass eine Kennlinie eines Zusatzparameters berücksichtigt wird.

Es ist ferner bei einem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, dass der System parameter zumindest eine der folgenden Kenngrößen umfasst:

- eine Temperatur in einem Temperaturbereich des Systems,

- einen Druck in einer Fluidleitung des Systems, - eine Feuchtigkeit in einer Fluidleitung oder einer Energiezelle des Systems,

- einen Volumenstrom, insbesondere eines Brennstoffs oder eines Kühlmittels, in einer Fluidleitung des Systems,

- einen zweiten Stromparameter an einer Energiezelle des Systems.

Ferner ist es denkbar, dass der Systemparameter eine Reibungskraft, Leistung, Reflektivität, eine Dichte, eine Konzentration, einen Ladezustand, einen Abnutzungsgrad, eine Drehzahl, eine Massenfluss, eine Viskosität, eine Lebensdauer, ein Fahrprofil, eine Geschwindigkeit, eine Kraft, ein Drehmoment und/oder ein Gewicht umfasst. Bei dem Temperaturbereich kann es sich z.B. um eine Fluidleitung, insbesondere in Form einer Kühlmittelleitung, um eine Kathode oder um eine Anode des Systems handeln. Um die Temperatur zu ändern kann eine Heizvorrichtung oder ein Lüfter über das vordefinierte Steuersignal angesteuert werden. Bei der Fluidleitung kann es sich vorzugsweise um eine Brennstoff leitu ng, eine Abgasleitung oder eine Kühlmittelleitung des Systems handeln. Um den Druck und/oder den Volumenstrom in der Fluidleitung kann ein Ventil der Fluidleitung angesteuert werden. Zur Änderung der Feuchtigkeit kann z.B. ein Kondensator oder eine Belüftung angesteuert werden. Bei dem zweiten Stromparameter kann es sich z.B. um eine elektrische Spannung handeln, wenn der erste Stromparameter eine elektrische Stromstärke umfasst, oder um eine elektrische Stromstärke, wenn der erste Stromparameter eine elektrische Spannung umfasst. Weiterhin ist es denkbar, dass mehrere der Kenngrößen angesteuert werden, um die tatsächliche Systemreaktion hervorzurufen.

Weiterhin ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, dass das Verfahren zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:

- Senden von Systeminformationen in Abhängigkeit von der tatsächlichen Systemreaktion an eine, insbesondere externe oder interne, Datenbank,

- Erhalt von Referenzinformationen für die erwartete Systemreaktion und/oder zum Bestimmen des Systemzustands von einer, insbesondere externen oder internen, Datenbank.

Das elektrische System kann mit der externen Datenbank z.B. über eine Mobilfunkverbindung in Kommunikationsverbindung stehen. Bei der externen Datenbank kann es sich insbesondere um eine selbstlernende Datenbank handeln. Dabei kann vorgesehen sein, dass die insbesondere externe Datenbank die Systeminformationen mittels eines neuronalen Netzes aufbereitet und daraus die Referenzinformationen erstellt. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Datenbank Historiendaten vorangegangener Systeminformationen mittels eines neuronalen Netzes aufbereitet und daraus die Referenzinformationen erstellt. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenbank Labordaten umfassen, auf Basis derer die Referenzinformationen erstellt und an das System gesendet werden. Weiterhin ist es denkbar, dass es sich bei den Referenzinformationen um gelernte Daten, Labordaten, Felddaten oder akademische Parameterlisten handelt. Beispielsweise kann die externe Datenbank einen externen Server umfassen. Die interne Datenbank kann vorzugsweise einen internen Speicher des Systems umfassen.

Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Bestimmen des Systemzustands in vorbestimmten Diagnoseintervallen wiederholt wird, wobei jeweils Historiendaten vergangener Diagnoseintervalle beim Bestimmen des Systemzustands berücksichtigt werden. Insbesondere können nach jedem Diagnoseintervall sämtliche Verfahrensschritte des Verfahrens wiederholt werden. Die Historiendaten können aus der externen Datenbank oder einer internen Datenbank des Systems stammen. Bspw. kann eine Steuereinheit des Systems die interne Datenbank umfassen. Dadurch kann z.B. eine Veränderung der tatsächlichen Systemreaktion über die Diagnoseintervalle erfolgen. Die Diagnoseintervalle können regelmäßige und/oder unregelmäßige Intervalle umfassen. Weiterhin kann es sich bei den Diagnoseintervallen um zeitliche Intervalle handeln oder um Intervalle, die an einem bestimmten Fahrzeugparameter, wie z.B. der Laufleistung des Fahrzeugs oder einer Komponente des Fahrzeugs.

Insbesondere kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Systemzustand während eines Betriebs des Systems und/oder des Fahrzeuges durchgeführt wird. Bei dem Betrieb handelt es sich insbesondere um einen Normalbetrieb des Fahrzeuges und/oder des Systems, bei welchem z.B. ein Fahrer oder ein autonomes Steuerungssystem das Fahrzeug steuert. Somit ist es nicht notwendig, die Komponenten in einer Werkstatt oder beim Stillstand des Fahrzeuges zu untersuchen, sodass während des Betriebs eine fehlerhafte Komponente festgestellt und/oder identifiziert werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei einer Ausführung, insbesondere des Programms und/oder der Befehle, durch eine Steuereinheit die Steuereinheit veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Somit bringt ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Bei der Steuereinheit kann es sich vorzugsweise um eine zentrale oder dezentrale Steuereinheit des Fahrzeuges und/oder des elektrischen Systems handeln. Das Computerprogrammprodukt kann dabei als ausführbarer Programmcode, insbesondere auf einem Datenträger, vorliegen oder in Hardware, wie einer elektronischen Schaltung, eingebettet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung aufweisend ein elektrisches System zum Betreiben der Vorrichtung und eine Steuereinheit zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder eines erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts.

Somit bringt eine erfindungsgemäße Vorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Vorzugsweise kann es sich bei der Vorrichtung um eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug oder einen stationären Generator handeln. Insbesondere kann das System einen Elektromotor und einen Energiespeicher und/oder ein Brennstoffzellensystem umfassen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch: Figur 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren in schematischer Darstellung von Verfahrensschritten,

Figur 2 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 3 ein Diagramm eines Systemparameters und eines ersten Stromparameters des Verfahrens über die Zeit,

Figur 4 ein Diagramm des ersten Stromparameters gegenüber dem Systemparameter des Verfahrens.

In der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden für die gleichen technischen Merkmale auch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zum Bestimmen eines Systemzustands 200 eines elektrischen Systems 10 in schematischer Darstellung von Verfahrensschritten. Ein Fahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2, hier in Form einer Antriebsvorrichtung des Fahrzeuges 1, ist in Figur 2 dargestellt. Die Vorrichtung 2 umfasst das elektrische System 10 und eine Steuereinheit 3 und mehreren durch die Steuereinheit 3 ansteuerbaren Komponenten 20, insbesondere in Form eines Elektromotors, zumindest eines Brennstofftanks, Ventilen, Lüftern und/oder eines Heizers. Die Steuereinheit 3 kann Teil des Systems 10 sein. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass die Steuereinheit 3 separat, beispielsweise außerhalb des Fahrzeuges 1, vorgesehen ist. Vorzugsweise wird das Verfahren 100 während eines Betriebs des Systems 10 und/oder des Fahrzeuges 1 durchgeführt. Dabei ist ferner ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt 300 vorgesehen, das Befehle 301 umfasst, die bei einer Ausführung durch die Steuereinheit 3 die Steuereinheit 3 veranlassen, das Verfahren 100, d.h. insbesondere die Verfahrensschritte des Verfahrens 100, auszuführen.

Das Verfahren 100 umfasst ein Ausgeben 101 eines vordefinierten Steuersignals 210 zur Änderung zumindest eines Systemparameters 201 des Systems 10. Zum Ändern des Systemparameters 201 kann insbesondere eine der Komponenten 20 des Systems 10 durch das Steuersignal 210 über eine vorbestimmte Zeitspanne angesteuert werden. Hierzu zeigt Figur 3 eine Änderung des Systemparameters 201 in Abhängigkeit von dem vordefinierten Steuersignal 210 und davon abhängig eine Änderung eines ersten Stromparameters 202 über eine Zeit t. Dabei kann die Änderung des Systemparameters 201 durch eine Sensoreinheit 14 oder mehrere Sensoreinheiten 14 des Systems 10 erfasst und an die Steuereinheit 3 gesendet werden. Bei dem Systemparameter 201 kann es sich z.B. um eine Temperatur handeln, die in einem Temperaturbereich 15 des Systems 10 geändert und durch eine der Sensoreinheiten 14 erfasst wird. Der erste Strom parameter 202 kann insbesondere an einer Stromsensoreinheit 14.1 einer elektrischen Komponente, insbesondere zur Energieerzeugung oder Energiebereitstellung, des Systems 10, wie ein Motor, eine Energiezelle 11 oder ein Zellverbund 12 mit mehreren Energiezellen 11, erfasst werden. Ferner kann es sich um einen Druck, eine Feuchtigkeit oder einen Volumenstrom in einer Fluidleitung 13 des Systems 10 handeln. Zur Änderung dieser Kenngrößen können z.B. Ventile, Lüfter oder dergleichen durch das Steuersignal 210 angesteuert werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass der System parameter 201 einen zweiten Stromparameter 203 an einer Energiezelle 11 oder an einer anderen elektrischen Komponente des Systems 11 umfasst.

In Abhängigkeit von der Änderung des Systemparameters 201 erfolgt ein Erfassen 102 einer tatsächlichen Systemreaktion 220 anhand eines ersten Stromparameters 202. Vorzugsweise wird dabei ein zweiter Stromparameter 203 konstant gehalten, insbesondere um die Auswirkungen der Änderung des Systemparameters 201 auf den ersten Stromparameter 202 möglichst isoliert analysieren zu können. In Abhängigkeit von der tatsächlichen Systemreaktion 220 erfolgt ein Bestimmen 104 des Systemzustands 200. Dabei kann ein Vergleichen 103 der tatsächlichen Systemreaktion 220 mit einer erwarteten Systemreaktion 221 erfolgen, anhand dessen der Systemzustand 200 bestimmt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Verlauf des Stromparameters 202 mit dem Verlauf eines Referenzparameters verglichen wird. Das Erfassen 102 der tatsächlichen System reaktion 220 erfolgt zumindest bis zu einem Abklingen 201.1 der Änderung des Systemparameters 201. Hierzu zeigt Figur 4 ein Diagramm, bei welchem der erste Stromparameter 202 gegenüber dem Systemparameter 201 aufgetragen ist. Der erste Stromparameter 202 und der Systemparameter 201 formen dabei eine Hysterese 222, die die tatsächliche Systemreaktion 220 darstellen kann. Daraufhin kann die Hysterese 222 mit einer erwarteten Systemreaktion 221, z.B. in Form einer Referenzhysterese, verglichen werden. Insbesondere anhand der Hysterese 222 und/oder einer U-I-Kennlinie des Systems 10 kann eine Austauschstromdichte zumindest einer Energiezelle 11 oder eines Zellverbundes 12 bestimmt werden, um den Systemzustands 200 zu bestimmen.

Vorzugsweise erfolgt nach dem Bestimmen 104 des Systemzustandes 200 oder vor dem Bestimmen 104 des Systemzustands 200 und nach dem Erfassen 102 der tatsächlichen Systemreaktion 220 ein Senden 105 von Systeminformationen 230 in Abhängigkeit von der tatsächlichen Systemreaktion 220 an eine interne und/oder externe Datenbank 21. Die interne und/oder externe Datenbank 21 bereitet die Systeminformationen 230, vorzugsweise mittels eines neuronalen Netzes, auf und erstellt daraus Referenzinformationen 231. Die interne und/oder externe Datenbank 21 sendet die Referenzinformationen 231 an die Steuereinheit 3 der Vorrichtung 10. Anhand des Erhalts 106 der Referenzinformationen 231 erstellt oder erkennt die Steuereinheit 3 die erwartete Systemreaktion 221 und/oder bestimmt den Systemzustand 200. Insbesondere erfolgt das Bestimmen 104 des Systemzustands, insbesondere durch Ausgeben 101 des Steuersignals 210, Erfassen 102 der tatsächlichen Systemreaktion 220 und Vergleichen 103, in vorbestimmten Diagnoseintervallen 240. Dadurch kann eine regelmäßige oder unregelmäßige Wiederholung der Verfahrensschritte durchgeführt werden, wobei jeweils Historiendaten 241 vergangener Diagnoseintervalle 240 in das Bestimmen 104 des Systemzustands 200 einfließen können.




 
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