用于監測車輛的車載電氣系統的方法和控制裝置與流程

本發明涉及一種用于監測車輛的車載電氣系統的方法和控制裝置。

背景技術：

車輛的車載電氣系統通過分配器和子分配器將電源連接到各種負載或用電器。因此，車載電氣系統的部件可理解為包括分配器、子分配器和負載，以及將這些元件連接在一起的電纜。在這種情況下的電纜通過插頭連接件連接到分配器、子分配器或負載的接口。插頭連接件代表給定部件的輸入和輸出。除了電纜的完全故障之外，在車輛的使用壽命期間，老化過程可能會損壞電纜和插頭連接件。這些過程導致車載電氣系統的受影響的部件逐漸惡化，并且最終導致部件的故障。

越來越多的功能電氣化伴隨著系統中的用電器數量不斷增加。確保車載電氣系統是能量與信息上聯動的系統的任務變得越來越復雜，因為部件的可能的相互作用變得越來越難以識別。同時，應在車載系統中實施全面的診斷程序，以滿足功能安全性方面的要求。

在今天的車輛中已經存在與安全相關的功能，例如自動停車功能。這些功能必須是故障安全的，這意味著當檢測到錯誤時采用安全狀態“關閉”并通過顯示儀表通知駕駛者。因此，對這些功能的功能安全性的觀察常常在控制裝置的插頭處結束，因為電源的中止或斷電直接導致安全狀態“關閉”。因此，在電源水平上不需要安全概念。

另一方面，自動駕駛系統必須設置成在故障情況下可從錯誤狀態轉換為安全狀態“開啟”。此功能的電源斷電(電源線)或通信(總線)中斷可能導致對人的直接危害。必須保持這種安全狀態“開啟”，直到車輛能夠在安全位置停止或直到駕駛者能夠接管對車輛的控制。

de102015209588b3公開了一種用于識別車載電氣系統中的故障的簡單且可靠的裝置。該裝置包括接收單元，該接收單元配置成接收第一和第二序列的測量值，其中在車載電氣系統的第一測量點處測量第一序列的測量值，并且在車載電氣系統的不同于第一測量點的第二測量點處測量第二序列的測量值。測量值表示電流或電壓值。該裝置還包括評估單元，該評估單元配置成基于第一序列的測量值的第一離差與第二序列的測量值的第二離差的比較來識別故障的發生。

de102014018640b3公開了一種用于檢測機動車輛中的電阻的方法。在第一測量階段，其中第一裝置從電壓源接收負載電流，并且所有其他裝置從電壓源接收靜態電流，第一裝置檢測第一電壓值和負載電流值，并且第二裝置檢測第二電壓值。在第二測量階段中，每個裝置從電壓源接收特定的靜態電流，第二裝置檢測第三電壓值，第一裝置檢測第四電壓值。評估單元基于第一電壓值、第二電壓值、第三電壓值、第四電壓值和負載電流值來確定第一裝置的連接電纜的連接電阻。

de102014004791b3描述了一種檢查向機動車輛的低壓網絡供電的電池與該低電壓網絡之間的連接的方法。在該方法中，dc電壓轉換器將高壓網絡連接到低壓網絡，并且輸出電壓通過dc電壓轉換器以調制頻率調制到低壓網絡中。由此注入的電流和由此注入的電壓由電池測量，并且關于至少一個連接準則來確定和評估電阻值。如果存在至少一個未滿足的連接準則，則確定連接中斷。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是使用診斷程序在早期階段容易且可靠地識別即將發生的故障(老化過程)。

該技術問題通過獨立權利要求的主題內容來實現。本發明的有利的進一步改進在從屬權利要求、說明書以及附圖中詳細說明。

本發明的用于監測車輛的車載電氣系統的方法包括讀取步驟、分類步驟和評估步驟。車載電氣系統包括通過電纜連接的至少一個分配器和負載。分配器連接到電流源或另一分配器上。在讀取步驟期間讀取數據序列。數據包括至少一個參數或多個參數。這里的每個參數表示關于駕駛者對車輛的操作以及附加地或替代地關于車輛的狀態、駕駛者的狀態或車輛的駕駛環境的信息。因此，參數可以表示測量數據或從測量數據導出的參數，但參數也可以表示來自諸如導航裝置的其他源的信息或諸如gps數據的位置數據，諸如溫度、空氣濕度、道路狀況、降水量等環境數據。在分類步驟中，讀取的數據被分類為正常值或錯誤值。為此，使用狀態空間，其定義正常值的有效范圍與值的其他范圍之間的區分界限。狀態空間具有對應于參數數量的維度。如果監測并因此讀取n個參數pn，則狀態空間具有對應于相應參數的數目n的維度n。作為選項，多個參數可被組合以形成從它們導出的值，并且該導出的值被表示為狀態空間中的參數。然而，導出的值也可以在讀取之前確定，并且導出的值可以作為參數讀取。正常值處于由區分界限限定的數值范圍內或處于狀態空間內。區分界限也可以是多維的，對應于狀態空間的維度。在評估步驟中評估分類為錯誤值的數據和附加或替代地分類為正常值的數據。如果分類為錯誤值的數據符合準則，則在此處找到錯誤信息。在這種情況下的準則可以是能用數學方式描述的規則。例如，準則可以在代數上或統計上來限定。替代地或附加地，隨機地評估分類為正常值的數據以確定隨機參數。隨機參數可理解為平均值(代數，幾何，...)、標準偏差、方差、模、分布、相關系數等。如果隨機參數超過閾值，則這里的錯誤信息被識別為錯誤。例如，閾值可以是固定的量或百分比偏差。因此，可以識別被分類為正常值的數據的緩慢漂移，并且確定為老化。

讀取的數據可認為是點云或群集，點云通常不會顯著地改變其基本位置。點云的遷移或漂移可被診斷為錯誤或即將出現的錯誤，即使參數的值尚未被分類為錯誤值。例如，可利用該過程早期識別由接觸件的老化引起的即將發生的錯誤，并且作為預測性維護的一部分消除該錯誤，由此增強了構成車輛的整個系統的安全性。

該方法有利于監測車載電氣系統的部件之間的連接質量。在讀取步驟中，可以在車輛運行過程中間隔地讀取電纜的電阻值，并且附加地或替代地也可讀取一定數量的參數，并且由此確定電阻值。車輛的驅動原動機在讀取過程中至少關閉一次。這允許使用該方法來診斷車輛運行期間逐漸發生的故障。因此，該診斷的可能性有利地超過在測試站處執行的測量和分析。因此，可以在例如數天、數周、數月或甚至數年的長時間段上收集、讀取和存儲數據。這確保在這個(長的)時間段的整個期間能對于錯誤或未來的錯誤或潛在的錯誤進行評估。

車載電氣系統的部件可以連接到經由電纜互連的至少一個分配器和一個負載上。在讀取步驟期間，在限定子步驟中，可以以多個時間間隔確定電纜的電阻值。在車載電氣系統激活時、即在車輛的運行期間測量該電阻值。車輛的驅動原動機在確定動作之間至少關閉一次。在分類步驟中，在確定子步驟中，可利用電阻值和預定的比較信息來獲得錯誤信息。

如上所述，對于諸如自動駕駛的某些應用，必須確保車載電氣系統的部件的負載的功能安全。即使當相應的部件作為冗余部件施用時，也必須保證功能性。為了實現這一點，監測部件之間的連接質量。由于老化過程被觀察，因而在更長的時間段上確定電阻值。這種類型的老化過程最初可在幾個月的時間內逐漸形成。例如，所選擇的觀察期涵蓋幾次行程或行駛循環。在這種情況下的行駛循環限定為關閉驅動原動機并且停止車輛至少一次。因此，行駛循環可限定為例如在驅動原動機接通時的車輛連續運行的時間間隔。在此可以忽略由啟動-停止自動化引起的短暫中斷，這意味著行駛循環隨后持續通過這種中斷。行駛循環可以由車輛的運行中斷來限定。因此，在至少兩個不同的行駛循環中確定電纜的電阻值。在這種情況下，電阻值表示對應于電纜電阻的電阻值。

對于電纜的電阻，存在具有一個或多個周圍公差范圍的期望值。因此，可以針對不同的錯誤程度或連接件的老化程度來限定公差范圍。以這種方式定義的公差范圍則可用作比較信息的基礎，由此允許在與所確定的電阻值一起考慮時限定錯誤信息。因此，例如，在本發明的一個實施例中，電纜的電阻的加倍可定義為故障。

此外，在讀取步驟中，可讀取表示通過電纜的電壓降的電壓值。這里的電阻值可以使用確定子步驟中的電壓值來確定。在有利的實施例中，通過隨機離差，兩個讀取電壓值之間的時間間隔的選擇或者讀取電壓值的時刻的選擇，可變負載的影響可被消除或至少保持足夠低以使其對待確定的電阻值沒有顯著影響。如果不考慮負載的影響，則可認為電流是恒定的。在這種情況下，電壓降與電阻值相關。在車載電氣系統中，可以假設負載保持在限定的負載范圍內，即可以將某個帶寬假定為電流的預期范圍。因此，預期通過電纜的電壓降處于相應的電壓范圍內。

還有利的是，在讀取步驟中讀取表示分配器的輸出和負載之間的電流的電流值。可以有利地使用電流值確定電阻值。如前文已述，負載和負載分布產生了電流值的預期帶寬。偏差、即在比較范圍之外的電流值將提示電阻值已經改變。在這里介紹的方法的有利變型中，可以借助歐姆定律直接確定電阻值。

在讀取步驟之后，在一個實施例中，可以形成在預定義的平均值時間段期間讀取的電壓值的平均值，并且該平均值可以用作隨后步驟中的電壓值。其優點在于，可變的或變化的負載對通過電纜的電壓降的可能影響仍然可忽略。可通過高的掃描速率收集電阻值。本文的高掃描速率意味著在100和1000hz之間的掃描速率。本發明的有利實施例描述了以幾毫秒的時間間隙確定電纜的電阻值，特別地形成幾秒的平均值，即至少三秒的平均值，優選多于七秒的平均值。確定平均值導致數據的聚合。在個位數的毫秒范圍內的掃描速率的優點是雖然檢測到電壓曲線中的峰值，但由于形成平均值，它們不會嚴重影響結果。通過長的測量間隔實現類似的積極效果，由此相應的異常值對結果的影響同樣減小。選擇平均值間隔的長度會影響定義電阻值時可能出現的錯誤。較長的平均值間隔比較短的平均值間隔更優選。這樣可以減少要提供的值，并且可以減少負載峰值的影響。在優選實施例中，平均值間隔對應于行駛循環的持續時間。

在平均值間隔上形成平均值的步驟之后進行識別隨機變量的步驟也是有利的。在識別隨機變量的步驟中，可以識別多個行駛循環上的平均值的離差。例如，可以在10至50個行駛循環、優選15至30個行駛循環、更優選20至25個行駛循環上識別離差。可以檢測在選定數量的行駛循環上滑動的連續離差。在特定實施例中，可以在所有存儲的行駛循環、即在所有行駛循環的所有存儲值上檢測離差。然而，由于這很復雜，如本文所述地限制行駛循環的數量將是有利的。

除了離差之外，在識別隨機變量的步驟中，還可以確定標準偏差或相關系數。這構成了在被監測的電纜中出現的電阻值或過渡電阻的隨機變化的有利指示。例如，可以利用所識別的隨機變量來生成錯誤信息，例如通過限定離差或相關系數的極限值作為比較信息，。

為了檢測通過電纜的電壓降，讀取表示在分配器的輸出處的輸出電壓的輸出電壓值，并且讀取表示在通過電纜連接到輸出的子分配器或負載的輸入處的輸入電壓的輸入電壓值。車載電氣系統的許多部件已經檢測到輸入或輸出電壓。因此，可以有利地確定通過電纜的電壓降，而無需額外的測量。因此，能以低成本實現功能安全性的附加監測。

有利地使用存儲步驟來保存與電阻、電壓、電流、輸出電壓、輸入電壓、一個或多個隨機參數和/或平均值相關的值。因此，評估不僅僅在發生錯誤時識別錯誤。相反，可通過相應的數據分析在早期時間點發現趨勢。因此，有利地能以預測性維護來應對錯誤，而不必進行昂貴的、無意義的部件替換。

待存儲的值只在表示新的最小值或最大值時才被保存，這可以減少存儲步驟中的數據。因此，在車輛中維護的存儲器可以保持較小。如果待存儲的值按照車輛到基礎設施(車到x或c2x)的模式被傳輸到云，在云處被存儲和評估，則要傳輸的數據量也減少。

此外，在存儲步驟中可以存儲車輛信息的至少一個附加項。這種附加車輛信息的一些示例包括驅動原動機信息、關于車輛的裝飾信息、運行中的車輛的地理位置、諸如溫度或濕度的氣候狀況、道路狀況或用于存儲所保存的值的特定時間。然后，在評估步驟中，可以使用更多或一個附加信息項來確定錯誤信息。

在優選實施例中，該方法還可以包括將在存儲步驟中存儲的值傳送到中央基礎設施單元的附加步驟。在這種情況下的基礎設施單元可理解為云。待存儲的值可以至少部分地無線發送、傳送或接收。以這種方式，可以在中央基礎設施單元中收集和評估來自多個車輛的相應數據。相應地累積的大量數據使得可以在甚至更早的時間點識別錯誤或者更確切地說未來錯誤的趨勢。然后可以在單個車輛的定期維護過程中進行補救。

如果在云中進行評估，則有利的結果是創建具有學習能力的系統。例如，在大量車輛中觀察讀取數據如何以點云或群集的形式漂移可以揭示是否存在缺失參數，例如諸如大氣溫度的環境影響。云中的數據還可以通過與用于評估目的的其他數據或信息源的連接來進一步增強。

重復執行本文介紹的方法的至少單個步驟是有利的。因此，可以重復執行讀取、形成、分類、確定、評估或識別、提供、存儲和/或傳送的步驟。例如在評估步驟中，可以使用存儲的值來確定錯誤信息。如上所述，更大量的數據使得能夠更早地識別錯誤趨勢。

如果使用基礎設施單元，則該方法的至少一部分可以在基礎設施單元執行或使用存儲在基礎設施單元中的值。在本實施例中，所述方法可以包括以下附加步驟：

-在基礎設施單元中接收來自多個車輛的多個值；

-將所述多個值存儲在所述基礎設施單元的中央存儲裝置中；

-使用所述多個車輛的所述多個值來確定其中一個車輛的至少一個車載電氣系統的至少一項錯誤信息，以及

-使來自所述基礎設施單元的所述錯誤信息對于所述車輛中的至少一個和/或對于所述多個車輛的監測功能可用。

該方法可包括使用用于多個參數、隨機參數、電壓值、輸出電壓值和輸入電壓值、平均值和/或電流值的數據序列來限定比較信息的步驟。因此，比較信息可以適應相應的影響。

在評估步驟中將數據的焦點有利地確定為隨機參數。如果焦點隨時間移動，則識別表示老化或預期錯誤的錯誤信息。焦點的運動在此被檢測并與閾值進行比較，或確定焦點的運動的推導量并將其與閾值進行比較。如果超過閾值，則錯誤信息可用。

此外，在評估步驟中，可以監測被分類為錯誤值的一定量的數據作為預定時間段內的準則。錯誤信息的輸出的準則可限定為被分類為錯誤值的數據達到預定的量。這里可以規定，在滑動時間間隔(意指一個在時間軸上滑動的、長度不變的時間間隔)中達到分類為錯誤值的數據的預定量。作為替代，與區分界限之間的距離可限定為錯誤信息。因此，預定量可以根據與區分界限的距離而變化。

在任選的學習步驟中，可以訓練多個狀態空間。在第一讀取子步驟中，為多個參數讀取一系列學習數據。這些參數被預先分類為表示正常值。在第二子步驟中，至少一個包絡被定義為訓練過的狀態空間的區分界限。在作為學習步驟的一部分的讀取子步驟期間讀取的一系列學習數據可以是模擬的結果，并且附加地或替代地，它們可以是來自例如夏季或冬季測試的不同行駛測試的測量數據。學習數據包括至少一個參數或多個參數。這些是在讀取步驟期間在生產性使用中讀取的相同參數。

在讀取步驟和分類步驟之間的導出步驟中，任選地導出一個或多個數據序列。然后，在分類步驟中對導出的數據進行分類，并且在評估步驟中分析分類的評估數據。

上述目的還通過用于監測至少一個車輛的車載電氣系統的控制裝置來實現。在此，車載電氣系統的部件包括通過電纜連接的至少一個分配器和負載。控制裝置包括至少一個單元，用于讀取表示關于由駕駛者對車輛的操作和/或車輛的狀態和/或駕駛者的狀態和/或駕駛環境的信息的多個參數的數據序列。控制裝置還包括用于將數據分類為正常值或錯誤值的裝置，其中每個參數的正常值位于通過區分界限與錯誤值分開的狀態空間內。控制裝置還包括用于評估被分類為錯誤值的數據的單元和/或用于評估被分類為正常值的數據的單元，其中，如果被分類為錯誤值的數據滿足準則，則識別出錯誤，并且其中，分類為正常值的數據被統計地評估以確定統計參數，并且如果統計參數超過閾值則識別出錯誤。

這里提到的控制裝置可以是用于所述方法的處理器單元和/或至少部分地永久性布線或邏輯開關裝置。該控制裝置可以是或包括具有相應的必要外圍設備(存儲器、輸入/輸出接口、輸入輸出設備等)的任何類型的處理器或計算器或計算機。

上述關于該方法的解釋也類似地適用于控制裝置，反之亦然。控制裝置可實現為一個部件或者劃分為多個部件。

這里介紹的解決方案還包括可以直接加載到數字計算機的存儲器中的軟件產品，并且包括適于執行本文描述的方法步驟的程序代碼部分。

本發明的上述屬性、特征和優點及其實現方式將在下面參照附圖更詳細說明的實施例的以下示意性描述的內容中變得更清楚和更容易理解。為了更容易理解，相同或相似的元件設有相同的附圖標記。

附圖說明

下面參考附圖說明本發明的有利實施例。附圖顯示：

圖1是本發明的方法的流程圖；

圖2是車輛的車載電氣系統的一部分的示意圖；

圖3是用于監測運行中的至少一個車輛的車載電氣系統(的各部件之間的連接質量)的控制裝置的示意圖。

圖4是示出多個連接件的電阻隨時間變化的曲線圖。

圖5是示出用電器的電壓隨時間變化的曲線圖；

圖6是電壓降隨時間變化的示意表示：

圖7是車輛的車載電氣系統的示意圖；

圖8是具有用于監測車載電氣系統的部件之間的連接質量的控制裝置的多個車輛，和基礎設施單元；

圖9是車輛的車載電氣系統的示意圖；

圖10至圖17是狀態空間在笛卡爾坐標系中的圖形示意；和

圖18是用于監測的控制裝置和運行中的至少一個車輛的車載電氣系統的示意圖。

附圖僅僅是示意性表示，并且僅用于解釋本發明。相同或類似的元件始終設置有相同的附圖標記。

具體實施方式

必須從功能安全的角度考慮現代車輛的功能。自動駕駛系統是與功能安全相關的功能。

診斷是滿足iso26262要求的安全概念的一個組成部分。在沒有診斷的情況下布設冗余電源電纜并不代表充分的安全概念，因為備用電纜作為冗余電纜在由潛在缺陷引起的故障的情況下不能接管供電。診斷作為安全概念的組成部分首先導致更高的成本和工作量。另一方面，沒有冗余的單個診斷的供電路徑可能足以用于令人信服的安全概念。如果能夠及時識別即將發生的故障(老化過程中的供電中斷)，則將是這種情況。非常希望使電纜組中的冗余電纜降至最低，因為今天的電纜組已經在重量和安裝空間方面接近它們的極限。

老化過程(例如，接觸件的老化)基于錯誤生長過程。在這些過程的描述的基礎上制定失效模型。

錯誤生長過程是自我強化的，并且可以從根本上通過指數函數得出。

因此，可以針對錯誤(故障)s的增長給出以下等式：

s＝s0*exp[c(t)t]

其中s0：初始狀態

c(t)：生長常數。這不是常數，因為故障變量的驅動因素根據狀態而變化。

這可以基于通過接觸件中的摩擦腐蝕(摩蝕)的故障的自我增強生長的示例來解釋。摩擦腐蝕本身具有小的生長常數c1，結果是故障在長時間(例如多個月)內累積。故障導致過渡電阻的特性值改變。增加的過渡電阻又導致接觸件中的功率損耗增大。如果這種額外的功率損耗不再能夠充分消散，則開始熱機械破壞的損壞過程。這具有大得多的生長常數c2。釋放的熱量導致過渡電阻增大，進而導致自增強的額外增熱(熱失控)。該過程導致在達到該點時接觸件突然失效，并且中斷對安全相關功能的供電。

下面描述的方法是特殊的實施例，其中在達到臨界故障點之前監測過渡電阻的特性參數的變化。

圖1示出了根據本發明的實施例的用于監測車輛的車載電氣系統的方法100的流程圖。方法100在其最一般的形式中包括至少三個步驟：讀取s1，分類s2，評估s3。

在步驟s1、讀取步驟中，讀取n個參數pn的數據序列。字母n表示大于或等于1的自然數。參數表示關于駕駛者對車輛的操作、關于車輛的狀態、駕駛者的狀態或駕駛環境的狀態的信息。以這種方式，可以在隨后的步驟中讀取并處理與來自數據庫或導航系統的信息或天氣信息結合的測量數據。在下一步驟s2、分類步驟中，將讀取的值區分為正常值和錯誤值。為此，關于相關聯的狀態空間中的位置檢查單個參數或關于n維狀態空間檢查多個參數，以使得數據能夠被區分并相應地分配給正常值和錯誤值。正常值通過區分界限與誤差值分開。在步驟s3中，評估分類的數據。在第一變型中，評估這里被分類為錯誤值的數據。因此，當被分類為錯誤值的預定數量的數據已經在預定(滑行)時間間隔中被分類時，指示錯誤。在另一個變型中，所有數據或被分類為正常值的數據被組合以形成群集，即一種點云，并且被認為是這樣。隨機評估該變型中的數據，以便確定諸如焦點(幾何或代數中心)、標準偏差、方差、中值等隨機參數。如果隨機參數超過閾值，則使得錯誤信息可用。

在特定實施例中，方法100在車輛運行期間監測至少一個車輛的車載電氣系統的部件之間的電纜的連接質量。在讀取步驟s1中，在子步驟中以重復的時間間隔確定電纜的電阻值，并且在分類步驟s2中，使用電阻值和預定的比較信息來確定錯誤信息。在確定過程之間，車輛的驅動原動機至少被關閉一次。這樣，在數天、數周或數年的時間內，在多個行駛循環中重復地發生s1讀取和s2分類。在步驟s3中，評估所有分類的數據。

換句話說，在一個實施例中，每個行駛循環至少確定一次電阻值。優選的電阻值通過形成每個行駛循環的平均值來確定。

圖2示出了車輛的車載電氣系統200的一部分的示意圖。車載電氣系統200包括兩個電源202、功率分配器204和負載206。負載206是與功能安全相關的功能。負載206的輸入208通過電纜210連接到功率分配器204的輸出212。負載206還通過通信連接214連接到功率分配器204或連接到被設計為微控制器μc的控制裝置216。

換句話說，圖2示出了通過電纜210從冗余電源裝置202(例如兩個電池202)提供的功能安全相關的功能206。表示供電通道已經損壞的特性量是從電子分配器204到具有負載206的電路板(功能安全的功能)的總電阻rik。

在特定實施例中，在線診斷使用每30ms測得的以下測量變量，例如：

1.電子功率分配器204中的電壓測量值ue(t)

2.例如作為電子保護部件的電子功率分配器206中的電流測量值i(t)。

3.負載206中的電壓測量值ua(t)

當前的過渡電阻計算為

rik(t)＝[ue(t)-ua(t)]/i(t)。

可在電子電流分配器204中計算rik。為此，與功能安全相關的負載206中的電壓值ua(t)必須通過串行總線214傳送到分配器204。

如果負載206中的測量值與分配器204中的測量值異步，則在t1<>t2的情況下測量ue(t1)和ua(t2)。因此，特別是對于動態負載206，如果例如由于在t2處不再施加的感應電壓而在t1處出現峰值，則可發生嚴重的錯誤。

在特定實施例中，異步測量信號ue(t)和ua(t)經由隨機鏈路鏈接。

例如一種方法是：

rik＝{mw[ue(t)]τ＝3s-mw[ua(t)]τ＝3s}/mw[i(t)]τ＝3s

在單個異步測量的量的時間窗口(這里為3s)內形成平均值(mw)。基于平均值確定過渡電阻。僅必須傳輸平均電壓mw[ua(t)]τ＝3s還可以顯著減小總線上的負載。

因此，有利地實現車載電氣系統的自診斷以用于令人信服的功能安全概念。

圖3示出了用于監測運行中的至少一個車輛的車載電氣系統的部件之間的連接質量的控制裝置216的示意圖。該車載電氣系統可以是車載電氣系統200的變型，其中的一部分在圖2中示出。

控制裝置216具有用于讀取信號的接口330。根據特定實施例，信號是模擬信號，該模擬信號隨后被數字化，或者信號已經是數字信號，例如經由總線傳輸的那些信號。此外，控制裝置216具有用于確定車載電氣系統中待監測的電纜的電阻值334的單元332，和用于檢測錯誤信息338的單元336。在圖2中，電阻值334對應于電阻rik。在這種情況下的錯誤信息使用電阻值334來確定。這里的電阻值被理解為對應于被監測電纜的電阻rik的信號或信息。用于檢測錯誤信息338的單元336配置成使用電阻值334和預定的比較信息339來檢測錯誤信息338。

在優選實施例中，控制裝置216經由接口330繼續讀取表示電壓值δu的電纜兩端的壓降或進入電纜的輸入電流ue(t)或離開電纜的輸出電流ua(t)，以便確定電阻值334。參考在圖2中示出了相關描述的，進入電纜的輸入電流ue(t)對應于來自功率分配器204的輸出電流，并且來自電纜的輸出電流ua(t)對應于負載206的輸入電流。當讀取輸入電流ue(t)和輸出電流ua(t)時，在單元338中任選地確定電壓降δu。

通過接口330讀取電流值i(t)，并且使用電流值i(t)如上面已經描述的那樣確定電阻值334。

在一個實施例中，控制裝置216包括用于形成讀取電壓值的平均值的單元340。這里的平均值通過數秒或數分鐘的預定平均值時間間隔形成，或者通過優選變型中的行駛循環形成。在另一變型中模型計算表明，可通過下式非常良好地確定過渡電阻

rik＝{mw[ue(t)]τ-mw[ua(t)]τ}/mw[i(t)]τ

其中t＝“時間跨度行駛循環”。因此，在一個實施例中，在完整的行駛循環上形成平均值，并且利用這些平均值確定電阻值334。

因此，微控制器μc或負載206中的控制裝置在行駛循環上對電壓ua(t)進行平均，并且智能分配器204對電壓ue(t)和電流ie(t)進行平均。在行駛循環完成之后，在行駛循環上的這三個數據或者三個數據的平均值被傳送到也稱為云的基礎設施單元。

如果不可能測量電纜的輸入側的電流，則可能通過將輸入ue(t)處的電壓和輸出ua(t)處的電壓相關來假設電纜的過渡電阻中的隨機變化的可能性。

在輸入ue(t)處的電壓在行駛循環上再次被平均。下面使用英文標注uin代替ue(t)并以uout代替ua(t)：mw1(uin)。這同樣適用于電纜的輸出(mw1(uout))：這些值被傳輸到云。

然后可以計算相關系數，其中例如在20個行駛循環的值上計算附加的平均mw2，并且因此計算離差：

相關系數通常為1，因為兩個電壓的輪廓是相同的。如果由于電纜的過渡電阻波動而發生uout的隨機變化，則相關系數例如減小到0.98。

在這里描述的實施例中，用于形成平均值的單元340配置成除了形成平均值之外還確定相關系數和離差。

在特別優選的實施例中，控制裝置216還包括存儲單元342，存儲單元342被設計為存儲讀取和確定的值并且根據請求提供所述值。存儲平均電壓值mw1(uin)、mw1(uout)和如果存在的平均電流值mw1(i)。如果存儲器容量允許，則還保存附加的電阻值、離差和相關系數。所存儲的值可提供給單元336以用于確定錯誤信息。

在一個變型中，為了減少存儲單元342中的數據，數值僅在表示新的最小值和/或最大值時才被存儲。然后在最大值確定單元344中對此進行檢查。

控制裝置216被設計成確保單個電纜在沒有冗余的情況下的功能安全性，因為潛在的錯誤早期已經識別出。為了能夠利用甚至更多的數據對老化過程進行可靠且可能更早的診斷，在特別優選的實施例中，由控制裝置確定或存儲的值與車輛信息348一起經由輸出接口346傳送到基礎設施單元350。這將在圖8的描述中再次討論。

然而，如果數據在車輛的中央存儲器中被編譯然后被評估，則云方法已經在車輛內實現。因此，中央評估單元被置于監測和比較電纜與分配器和負載之間的多個電纜或接觸件的位置。利用對車輛中的各個負載之間的相關性的了解，還可以在非常早的時間點識別導致錯誤的趨勢并且向駕駛者或工作間發出相應的警報。

圖4示出了數個連接件隨時間的電阻變化的圖。其示出了由于兩個接觸件中的一個的老化過程而導致的電纜的過渡電阻的升高。

圖5示出了用電器的電壓隨時間變化的圖。其示出了基于在假設為恒定的供電電壓處循環重復的動態負載降低用電器電壓。

圖6示出了電壓降隨時間變化的示意表示。在特定的實際應用或具體車輛配置中，負載在具有已知的、恒定的下限和上限的固定范圍內。由此可知，電壓降在與負載范圍相關的預定電壓范圍內。如果沒有發生錯誤，則電纜的輸入電壓也應視為在公差范圍內保持恒定。這已經成立，可以預期平均電壓降位于模糊限定的云內。如果電壓降的期望值的這個范圍(這里稱為模糊云)遷移，則可以假定出現錯誤。

圖7示出了車輛的車載電氣系統200的示意圖。為了清楚起見，在整個附圖中不提供類似部件的參考標號。在此示出了相比于圖2中所示的車載電氣系統200的附加的子分配器704和更多的負載206。

在一個實施例中，幾乎每個控制裝置216測量其在車載電氣系統200中的供電電壓。本發明思想的一種方法是，系統中所有電壓測量信號的隨機評估使得可以識別整個系統中的即將發生的錯誤。為此采用的策略是，將總線系統上的額外負載保持盡可能低。

電壓信號u11和u12相對于其它電壓信號同時、持續降低指示存在電纜h1或子分配器704的老化過程。單獨的電壓u21的持續降低指示電纜l21或負載206有問題。

每個控制裝置確定電壓測量值的概率分布和離差。因此，不必發送原始數據。在預定時間間隔之后，將關于離差和概率分布的數據傳送到識別隨機變量偏移的主機。預定的時間間隔可以持續多達120分鐘；例如，該值可以大于3且小于60分鐘。因此，在一個實施例中，每10分鐘收集和發送每個行駛循環的離差和概率分布的數據。在替代實施例中，對完整的行駛循環確定和傳送離差和概率分布上的各一個數據值。例如，時間間隔可以持續多達8或24小時。

圖8示出了多個車輛860和基礎設施單元350，其中每個車輛具有用于監測車載電氣系統200的至少一個控制裝置216。如已經關于圖3討論的，控制裝置216被實現為將存在于控制裝置216中的數據傳送到基礎設施單元350。

在優選實施例中，數據從車載電氣系統200的多個控制裝置216傳輸到車輛中的上級控制裝置。該裝置接管處理和存儲、特別是發送到基礎設施單元350的任務。

基礎設施單元350包括中央存儲單元862和具有用于從多個車輛860接收多個值的接口的裝置864；用于將多個值存儲在中央存儲單元862中的存儲單元；用于使用所述多個值來確定其中一個車輛860的至少一個車載電氣系統200的至少一個錯誤信息項的單元；以及用于使得錯誤信息對于車輛860中的至少一個或對于諸如控制中心的監測功能可用的接口。

在所示的示例中，錯誤信息可包括受影響的車輛860，系統中受影響的連接件和/或連接到它的負載，以及錯誤概率或錯誤的趨勢。

上面描述的方法或控制裝置以容易理解的、可靠的示例來描述，該示例為監測電流源和電流阱之間的連接質量以及監測連接電纜的電阻的確定。然而，這可以更普遍地在車輛中使用；還可以監測車載電氣系統中的單個傳感器、負載或其它部件或連接到車載電氣系統的部件。本發明的裝置還涉及一種能夠在學習過程中結合允許的操作狀態(允許的狀態空間)的學習系統。可以基于車載系統模擬來執行學習過程。這同樣可以在例如夏季試驗和冬季試驗的測試駕駛期間進行。學習過程的結果是具有對應于鏈接的參數pn的數量的維度n的狀態空間。如果在車輛使用期間各個參數pn位于允許的狀態空間之外，則識別出錯誤或至少老化。然后將其作為錯誤信息提供。

錯誤注入用于檢查狀態空間是否適合可靠地識別錯誤。因此，不會發生“假陽性”或“假陰性”的識別。如果是這種情況，則參數空間必須在適用時擴展一個參數，并且因此擴展一個維度，例如擴展環境溫度或行駛動力學的參數。

以這種方式，創建用于診斷車輛的所有功能的標準化程序。在必要時可以調整參數pn的數量。可以從初始狀態空間p1，p2，...pn進行功能映射到新的狀態空間，一個示例是dp1/dt，dp2/dt，...dpn/dt。

功能映射也可以發生在具有降低到維度1：p1或維度0的具有好/壞狀態的狀態空間中。該過程允許減少用于連接的車隊的遠程在線診斷的數據量。

圖9示出了附加應用。這里示出了一種裝置，該裝置包括源、具有電流和電壓測量的電子分配器和用電器。在根據圖9的裝置中，假設并聯電弧是錯誤的來源。這里選擇的負載206的示例是48v車載電氣系統中的氣候壓縮機，其可以在1kw、2kw和3kw的三個功率級中運行。

假定用電器206受輸出控制。如果車載電氣系統電壓u(t)波動，則其輸入電流i(t)因p＝u*i也波動。

后續圖形顯示了電流i(t)與電壓u(t)的讀取數據或從其導出的值。在示教程序中，例如每10ms在電子電流分配器中測量電流和電壓，然后將其記錄在狀態空間1000中。因此，圖10示出了i與u的二維狀態空間1000。這里繪出了壓縮機的三個功率級。類似于此，圖11示出了經由函數du/dt和di/dt導出的狀態空間1000。它是指參數隨時間的變化，包括功率級的切換。

圖12和圖13示出了可限定“好”狀態空間1000的包絡。因此，狀態空間1000中的這些“好”包絡(這里指定為一個或多個區分界限1200)允許對負載進行分類。

如果車輛中的在線測量的測得的值移動到“好”包絡的外面，則這表示存在錯誤。

圖14和圖15示出當出現并聯電弧時測量值如何落在“好”包絡線之外。現在可以定義用于錯誤識別的準則；例如，當在50ms中至少五個值出現在“好”包絡外側、相距小于20k，并且每10ms有兩個值出現在與“好”包絡相距>20k的外側時，出現錯誤。

上面所示的狀態空間有可能僅在一個溫度下有效，例如25℃。如果是這種情況，則以“溫度”維度擴展該狀態空間。

成功地實施這里介紹的方法的先決條件是能夠進行根據圖12/圖13的負載分類。

該過程允許減少用于連接的車隊的遠程在線診斷的數據量。為此目的，當數據在狀態空間中移動其焦點或向“好”包絡(早期警告子空間)的邊界移動時，僅“向上”傳送數據。

圖16示出了連續控制的壓縮機的原始狀態空間1000。由于限定了大的空間，所以可能不容易分離“不良”狀態。另一方面，如果使用差動電流值的變化率(參見圖17)則該示例映射受控負載的控制特性。在出現錯誤(電弧)時，狀態點出現在負載的控制器行為之外。因此，這種分類將允許識別錯誤。

圖18示出了用于監測車輛的車載電氣系統的控制裝置216的另一實施例。控制裝置216包括至少一個單元330，用于讀取表示關于駕駛者對車輛的操作和/或車輛的狀態和/或駕駛者的狀態和/或駕駛環境的信息的多個參數的數據序列；用于將數據分類為正常值或錯誤值的單元336，其中每個參數的正常值位于通過區分界限與錯誤值分開的狀態空間內；以及用于評估被分類為錯誤值的數據的單元346，其中如果被分類為錯誤值的數據滿足準則，則識別出錯誤；和/或用于評估被分類為正常值的數據，其中，被分類為正常值的數據被統計地評估以確定統計參數，并且如果統計參數超過閾值，則識別出錯誤。

附圖標記列表

100方法

s1讀取步驟

s2分類步驟

s3評估步驟

200車載電氣系統

202能源

204分配器

206負載

208負載輸入

210電纜

212分配器輸出

214通信連接，總線

216控制裝置

ue(t)輸入電壓

ua(t)輸出電壓

i(t)電流

rik(電纜的)電阻

330接口，讀取單元

332確定單元

334電阻值

336檢測單元，分類單元

338錯誤信息

339比較信息

δu電壓值，電壓降

340用于形成平均值的裝置

342存儲器

344最大值確定單元

346輸出接口

348車輛信息

350基礎設施單元

u11，u12電壓信號

h1電纜

704子分配器

u21電壓

l21電纜

860車輛

862中央存儲單元

864裝置

pn參數

1000狀態空間

1200區分界限