DE102022103029A1 - Method, device, computer program and computer-readable storage medium for locating an electrical fault in an electrical system - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Lokalisierung eines elektrischen Fehlers in einem elektrischen System (1) angegeben, umfassend- Bereitstellen eines Graphens (2) umfassend eine Vielzahl von Knoten (K), wobei zumindest manche der Knoten (K) durch Kanten miteinander verbunden sind,- Erzeugen einer Matrix, die repräsentativ für Verbindungen von zumindest manchen der Knoten (K) durch zumindest manche der Kanten ist,- Ermitteln jeweils einer lokalen Kenngröße für zumindest manche der Knoten (K) in Abhängigkeit der Matrix, und- Lokalisierung des elektrischen Fehlers in Abhängigkeit der lokalen Kenngrößen.Des Weiteren werden eine Vorrichtung (3), ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium angegeben.A method for localizing an electrical fault in an electrical system (1) is specified, comprising- providing a graph (2) comprising a multiplicity of nodes (K), with at least some of the nodes (K) being connected to one another by edges,- generating a matrix that is representative of connections of at least some of the nodes (K) through at least some of the edges, - determining a respective local parameter for at least some of the nodes (K) as a function of the matrix, and - localizing the electrical fault as a function the local parameters. Furthermore, a device (3), a computer program and a computer-readable storage medium are specified.

Description

Es wird ein Verfahren zur Lokalisierung eines elektrischen Fehlers in einem elektrischen System angegeben. Darüber hinaus werden eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium angegeben.A method for locating an electrical fault in an electrical system is specified. In addition, a device, a computer program and a computer-readable storage medium are specified.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein elektrischer Fehler in einem elektrischen System besonders einfach und effizient ermittelt wird. Des Weiteren sollen eine Vorrichtung und ein Computerprogramm angegeben werden, die ein solches Verfahren ausführen können. Darüber hinaus soll ein computerlesbares Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm angegeben werden.One problem to be solved is to specify a method in which an electrical fault in an electrical system is determined in a particularly simple and efficient manner. Furthermore, a device and a computer program are to be specified which can carry out such a method. In addition, a computer-readable storage medium with such a computer program is to be specified.

Diese Aufgaben werden durch das Verfahren und die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Implementierungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Patentansprüche.These objects are solved by the method and the subject matter of the independent patent claims. Advantageous refinements, implementations and developments are the subject matter of the respective dependent patent claims.

Zunächst wird das Verfahren zur Lokalisierung eines elektrischen Fehlers in einem elektrischen System erläutert. Das elektrische System ist beispielsweise in ein Fahrzeug integriert.First, the procedure for locating an electrical fault in an electrical system will be explained. The electrical system is integrated into a vehicle, for example.

Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Transporter und/oder ein Motorrad. Alternativ kann das Fahrzeug ein Luftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug sein.The vehicle is, for example, a motor vehicle, such as a passenger car, a truck, a van and/or a motorcycle. Alternatively, the vehicle can be an aircraft or a watercraft.

Das elektrische System ist beispielsweise dazu ausgebildet, das Fahrzeug zu betreiben und/oder zu steuern. Das elektrische System ist beispielsweise ein Ringbordnetz. Insbesondere handelt es sich bei dem Ringbordnetz um eine 48 Volt Gleichstrom Kraftfahrzeug-Stromversorgung mit Ringstruktur.The electrical system is designed, for example, to operate and/or control the vehicle. The electrical system is, for example, a ring electrical system. In particular, the ring electrical system is a 48 volt direct current motor vehicle power supply with a ring structure.

Das elektrische System kann mehrere Komponenten umfassen. Zumindest manche der Komponenten des elektrischen Systems sind beispielsweise miteinander verbunden. Zum Beispiel wird ein Ausgangssignal einer der Komponenten als Eingangssignal einer anderen Komponenten genutzt.The electrical system may include multiple components. For example, at least some of the components of the electrical system are interconnected. For example, an output of one of the components is used as an input of another component.

Bei dem elektrischen Fehler handelt es sich beispielsweise um eine fehlerhafte Komponente und/oder um eine fehlerhafte Verbindung von zumindest zwei der Komponenten. Bei dem elektrischen Fehler handelt es sich insbesondere um einen vergleichsweise hohen transienten Strom in der Komponente und/oder in der Verbindung von zumindest zwei der Komponenten. Beispielsweise ist der elektrische Fehler ein Kurzschluss.The electrical fault is, for example, a faulty component and/or a faulty connection of at least two of the components. The electrical fault is in particular a comparatively high transient current in the component and/or in the connection of at least two of the components. For example, the electrical fault is a short circuit.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Graph umfassend eine Vielzahl von Knoten bereitgestellt, wobei zumindest manche der Knoten durch Kanten miteinander verbunden sind. Der Graph ist insbesondere repräsentativ für das elektrische System. Beispielsweise sind zumindest zwei der Knoten durch zumindest eine der Kanten miteinander verbunden.According to at least one embodiment of the method, a graph comprising a multiplicity of nodes is provided, with at least some of the nodes being connected to one another by edges. In particular, the graph is representative of the electrical system. For example, at least two of the nodes are connected to one another by at least one of the edges.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Matrix erzeugt, die repräsentativ für Verbindungen von zumindest manchen der Knoten durch zumindest manche der Kanten ist. Die Matrix ist insbesondere repräsentativ für den Graphen und damit für das elektrische System. Beispielsweise umfasst die Matrix Einträge, die jeweils repräsentativ für eine einzelne Verbindung von zwei der Knoten sind. Existiert eine Verbindung zwischen zwei der Knoten ist der entsprechende Eintrag ungleich 0. Existiert keine Verbindung zwischen zwei der Knoten ist der entsprechende Eintrag der Matrix gleich 0.According to at least one embodiment of the method, a matrix is generated that is representative of connections of at least some of the nodes through at least some of the edges. In particular, the matrix is representative of the graph and thus of the electrical system. For example, the matrix includes entries each representative of a single connection of two of the nodes. If there is a connection between two of the nodes, the corresponding entry is not equal to 0. If there is no connection between two of the nodes, the corresponding entry in the matrix is equal to 0.

Bei der Matrix handelt es sich beispielsweise um eine Liste, eine Array oder eine Tabelle, die entsprechende Einträge aufweisen.The matrix is, for example, a list, an array or a table that has corresponding entries.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird jeweils eine lokale Kenngröße für zumindest manche der Knoten in Abhängigkeit der Matrix ermittelt. Insbesondere wird jeweils eine lokale Kenngröße für alle der Knoten in Abhängigkeit der Matrix ermittelt.According to at least one embodiment of the method, a local parameter is determined for at least some of the nodes as a function of the matrix. In particular, a local parameter is determined for all of the nodes as a function of the matrix.

Die lokale Kenngröße ist beispielsweise repräsentativ für lokale Informationen des Graphen. Bei den lokalen Informationen handelt es sich insbesondere um eine relative Lage der Knoten zueinander in Abhängigkeit der Kanten.The local parameter is, for example, representative of local information in the graph. The local information is in particular a relative position of the nodes to one another as a function of the edges.

Jede Kenngröße ist beispielsweise ein Maß dafür, wie erreichbar ein zu der jeweiligen Kenngröße korrespondierender Knotenpunkt von allen anderen Knotenpunkten ist, insbesondere in Abhängigkeit der Kanten.Each parameter is, for example, a measure of how accessible a node corresponding to the respective parameter is from all other nodes, in particular as a function of the edges.

Alternativ oder zusätzlich ist jede Kenngröße beispielsweise ein Maß dafür, wie nahe ein zu der jeweiligen Kenngröße korrespondierender Knotenpunkt zu allen anderen Knotenpunkten ist, insbesondere in Abhängigkeit der Kanten.Alternatively or additionally, each parameter is, for example, a measure of how close a node corresponding to the respective parameter is to all other nodes, in particular as a function of the edges.

Alternativ oder zusätzlich ist jede Kenngröße beispielsweise ein Maß dafür, wo ein zu der jeweiligen Kenngröße korrespondierender Knotenpunkt zwischen zumindest zwei Gruppen von Knotenpunkten liegt, insbesondere in Abhängigkeit der Kanten.Alternatively or additionally, each parameter is, for example, a measure of where a node corresponding to the respective parameter lies between at least two groups of nodes, in particular as a function of the edges.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der elektrische Fehler in Abhängigkeit der lokalen Kenngrößen lokalisiert, insbesondere ermittelt. Beispielsweise wird der elektrische Fehler in Abhängigkeit eines Schwellenwertes ermittelt. Insbesondere wird das Verfahren zur Lokalisierung in Abhängigkeit des Schwellenwertes durchgeführt.According to at least one embodiment of the method, the electrical error is dependent on Localized, in particular determined, validity of the local parameters. For example, the electrical error is determined as a function of a threshold value. In particular, the localization method is carried out as a function of the threshold value.

Beispielsweise ist ein Sollwert einer Gesamtlast des elektrischen Systems, insbesondere eines Gesamtstroms des elektrischen Systems, das keinen elektrischen Fehler aufweist, bekannt und/oder vorgebbar. Übersteigt ein Istwert der Gesamtlast des elektrischen Systems, insbesondere des Gesamtstroms des elektrischen Systems, den Schwellenwert, wird das Verfahren zur Lokalisierung durchgeführt, insbesondere der Schritt der Lokalisierung des elektrischen Fehlers. Beispielsweise ist der Schwellenwert größer oder gleich dem Sollwert.For example, a target value of a total load of the electrical system, in particular a total current of the electrical system that does not have any electrical fault, is known and/or can be specified. If an actual value of the total load of the electrical system, in particular the total current of the electrical system, exceeds the threshold value, the localization method is carried out, in particular the step of localizing the electrical fault. For example, the threshold is greater than or equal to the target value.

Durch ein derartiges Verfahren ist die Lokalisierung des elektrischen Fehlers insbesondere nur in Abhängigkeit des Graphens, insbesondere der Kanten, ermittelbar. Vorteilhafterweise ist es ausreichend, wenn nur Richtungen der Kanten bekannt sind und in dem Graphen abgebildet werden. Damit kann auf eine aufwendige Sensorik verzichtet werden, mit der ein Zustand jeder der Komponenten des elektrischen Systems überwacht wird. Ein derartiges Verfahren ist damit besonders einfach und effizient.With such a method, the localization of the electrical fault can be determined in particular only as a function of the graph, in particular of the edges. Advantageously, it is sufficient if only the directions of the edges are known and are mapped in the graph. This makes it possible to dispense with a complex sensor system, with which the state of each of the components of the electrical system is monitored. Such a method is therefore particularly simple and efficient.

Weiterhin ist die verwendete Matrix vergleichsweise besonders klein ausgebildet, sodass das hier beschriebene Verfahren besonders schnell ausgeführt werden kann. Damit kann das hier beschriebene Verfahren mit Vorteil dauerhaft ausgeführt werden.Furthermore, the matrix used is comparatively particularly small, so that the method described here can be carried out particularly quickly. The method described here can thus advantageously be carried out permanently.

Weiterhin können mit dem vorliegenden Verfahren mit Vorteil sowohl Pol-zu-Pol-Fehler als auch Pol-zu-Masse-Fehler des elektrischen Systems erfolgreich lokalisiert werden.Furthermore, both pole-to-pole faults and pole-to-ground faults in the electrical system can advantageously be successfully localized with the present method.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Lokalisierung des elektrischen Fehlers zumindest einer der Knoten ausgewählt, insbesondere ein einzelner Knoten, der eine lokale Kenngröße mit einem Extremum aufweist. Bei dem Extremum handelt es sich beispielsweise um ein Minimum oder um ein Maximum der Kenngrößen.According to at least one embodiment of the method, at least one of the nodes is selected when localizing the electrical fault, in particular an individual node that has a local parameter with an extremum. The extremum is, for example, a minimum or a maximum of the parameters.

Beispielsweise wird der Knoten ausgewählt, der die größte Kenngröße aufweist. Der ausgewählte Knoten ist beispielsweise repräsentativ für die fehlerbehaftete Komponente des elektrischen Systems, die den elektrischen Fehler aufweist.For example, the node that has the largest parameter is selected. For example, the selected node is representative of the faulty component of the electrical system that has the electrical fault.

Alternativ oder zusätzlich wird der Knoten ausgewählt, der die kleinste Kenngröße aufweist, wobei der ausgewählte Knoten repräsentativ für die fehlerbehaftete Komponente des elektrischen Systems ist.Alternatively or additionally, the node is selected that has the smallest parameter, the selected node being representative of the faulty component of the electrical system.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Lokalisierung des elektrischen Fehlers in Abhängigkeit der lokalen Kenngrößen von zumindest zwei der Knoten ermittelt, die jeweils mit dem ausgewählten Knoten verbunden sind. Der ausgewählte Knoten umfasst beispielsweise zwei direkt benachbarte Knoten, mit denen der ausgewählte Knoten jeweils über eine Kante verbunden ist. Beispielsweise werden die Kenngrößen der Knoten miteinander verglichen, die jeweils mit dem ausgewählten Knoten verbunden sind.According to at least one embodiment of the method, the localization of the electrical fault is determined as a function of the local parameters of at least two of the nodes that are each connected to the selected node. The selected node includes, for example, two directly adjacent nodes to which the selected node is connected via an edge. For example, the characteristics of the nodes that are connected to the selected node are compared with one another.

Beispielsweise wird ein weiterer Knoten ausgewählt, der einem der Knoten entspricht, die mit dem ausgewählten Knoten verbunden sind, der die größere Kenngröße aufweist. Die Kante zwischen dem ausgewählten Knoten und dem weiteren ausgewählten Knoten ist beispielsweise repräsentativ für die fehlerbehaftete Verbindung zwischen dem ausgewählten Knoten und dem weiteren ausgewählten Knoten, die den elektrischen Fehler aufweist.For example, another node is selected that corresponds to one of the nodes connected to the selected node having the larger characteristic. For example, the edge between the selected node and the further selected node is representative of the faulty connection between the selected node and the further selected node, which has the electrical fault.

Alternativ oder zusätzlich wird ein weiterer Knoten ausgewählt, der einem der Knoten entspricht, die mit dem ausgewählten Knoten verbunden sind, der die kleinste Kenngröße aufweist. Die Kante zwischen dem ausgewählten Knoten und dem weiteren ausgewählten Knoten ist beispielsweise repräsentativ für die fehlerbehaftete Verbindung.Alternatively or additionally, a further node is selected that corresponds to one of the nodes connected to the selected node that has the smallest characteristic. The edge between the selected node and the further selected node is representative of the faulty connection, for example.

Damit werden mit Vorteil ein entsprechender fehlerbehafteter Knoten und eine entsprechende fehlerbehaftete Kante, insbesondere eine fehlerbehaftete Komponente und eine fehlerbehaftete Verbindung, ermittelt und lokalisiert.A corresponding faulty node and a corresponding faulty edge, in particular a faulty component and a faulty connection, are thus advantageously determined and localized.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jede lokale Kenngröße jeweils ein Erreichbarkeitswert, und die Erreichbarkeitswerte sind jeweils repräsentativ für einen Anteil der Knoten des Graphen, die einen vorgebbaren Knoten in Abhängigkeit der Kanten erreichen.According to at least one embodiment of the method, each local parameter is a reachability value, and the reachability values are each representative of a proportion of the nodes in the graph that reach a specifiable node depending on the edges.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jede Kante jeweils eine gerichtete Kante, und jede Richtung der gerichteten Kanten wird bei dem Erzeugen der lokalen Kenngrößen invertiert.According to at least one embodiment of the method, each edge is a directed edge, and each direction of the directed edges is inverted when generating the local parameters.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jeder der Knoten repräsentativ für zumindest eine Komponente des elektrischen Systems.According to at least one embodiment of the method, each of the nodes is representative of at least one component of the electrical system.

Zumindest manche der Komponenten können elektrische Bauteile sein, umfassend beispielsweise Verteiler und/oder Schalter, sowie Aktoren und/oder Sensoren. Insbesondere kann es sich bei zumindest manchen der Komponenten um sicherheitsrelevante Komponenten handeln.At least some of the components can be electrical components, including, for example, distributors and/or switches, as well as actuators and/or sensors. In particular, at least some of the components can be safety-relevant components.

Zudem können zumindest manche der Komponenten elektrische Akkumulatoren sein, die dazu ausgebildet sind andere Komponenten mit elektrischer Energie zu versorgen. Elektrische Bauteile können insbesondere redundant mit mehr als einem der Akkumulatoren verbunden sein.In addition, at least some of the components can be electrical accumulators that are designed to supply other components with electrical energy. In particular, electrical components can be redundantly connected to more than one of the accumulators.

Mit Vorteil kann das Verfahren unter Lade- als auch unter Entladebedingungen der Akkumulatoren durchgeführt werden.The method can advantageously be carried out under both charging and discharging conditions of the accumulators.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jede Kante repräsentativ für zumindest eine Eigenschaft. Bei der Eigenschaft kann es sich um eine Richtung einer Wirkung zwischen zwei benachbarten, miteinander verbundenen Komponenten handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Eigenschaft beispielsweise um zumindest eine der folgenden physikalischen Größen handeln: Strom, Spannung.According to at least one embodiment of the method, each edge is representative of at least one property. The property can be a direction of action between two adjacent, interconnected components. Alternatively or additionally, the property can be at least one of the following physical variables, for example: current, voltage.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jede Kante jeweils eine gerichtete Kante und die Eigenschaft ist eine Stromrichtung. Jede Kante gibt beispielsweise eine Stromrichtung von miteinander verbundenen Knoten, insbesondere von miteinander verbundenen Komponenten, an.According to at least one embodiment of the method, each edge is a directed edge and the property is a current direction. Each edge indicates, for example, a direction of flow of interconnected nodes, in particular interconnected components.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Matrix eine Adjazenzmatrix. Die Adjazenzmatrix ist eine n x n Matrix, wobei n eine natürliche Zahl ist, die der der Anzahl der Knoten des Graphens entspricht. Jede n-te Zeile und jede n-te Reihe entspricht jeweils einem Knoten. Ein Eintrag der i-ten Zeile, entsprechend einem i-ten Knoten, und der j-ten Spalte, entsprechend dem j-ten Knoten, der Adjazenzmatrix kann entweder 0 oder 1 sein. Hierbei ist i und j jeweils eine natürliche Zahl kleiner als n. Ist der Eintrag 0 existiert keine Kante, insbesondere keine Verbindung, zwischen dem i-ten Knoten und dem j-ten Knoten. Ist der Eintrag 1 existiert eine Kante, insbesondere eine Verbindung, zwischen dem i-ten Knoten und dem j-ten Knoten.According to at least one embodiment of the method, the matrix is an adjacency matrix. The adjacency matrix is an n x n matrix, where n is a natural number equal to the number of nodes in the graph. Every nth line and every nth row corresponds to a node. An entry of the ith row, corresponding to an ith node, and the jth column, corresponding to the jth node, of the adjacency matrix can be either 0 or 1. In this case, i and j are each a natural number less than n. If the entry is 0, there is no edge, in particular no connection, between the i-th node and the j-th node. If the entry is 1, there is an edge, in particular a connection, between the i-th node and the j-th node.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Erreichbarkeitswerte durch Verwendung eines Dijkstra Algorithmus ermittelt.According to at least one embodiment of the method, the reachability values are determined using a Dijkstra algorithm.

Durch Verwendung der Adjazenzmatrix und des Dijkstra Algorithmus ist ein derartiges Verfahren mit Vorteil besonders einfach implementierbar.By using the adjacency matrix and the Dijkstra algorithm, such a method can advantageously be implemented in a particularly simple manner.

Des Weiteren wird eine Vorrichtung zur Lokalisierung eines elektrischen Fehlers in einem elektrischen System angegeben.Furthermore, a device for locating an electrical fault in an electrical system is specified.

Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, dass hier beschriebene Verfahren auszuführen. Sämtliche in Verbindung mit dem Verfahren offenbarten Merkmale der Ausführungsform sind daher auch in Verbindung mit der Vorrichtung offenbart und umgekehrt.The device is designed to carry out the method described here. All features of the embodiment disclosed in connection with the method are therefore also disclosed in connection with the device and vice versa.

Darüber hinaus wird ein Fahrzeug angegeben, dass die hier beschriebene Vorrichtung aufweist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug.In addition, a vehicle is specified that has the device described here. The vehicle is in particular a motor vehicle.

Zudem wird ein Computerprogramm angegeben, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, das hier beschriebene Verfahren auszuführen.In addition, a computer program is specified, comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the latter to execute the method described here.

Weiterhin wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, auf dem das hier beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.Furthermore, a computer-readable storage medium is specified, on which the computer program described here is stored.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.

Es zeigen:

  • 1 Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 2 schematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 3 Darstellung eines elektrischen System eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 4 Darstellung eines Graphen eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
  • 5 und 6 jeweils eine schematische Darstellung von lokalen Kenngrößen, die bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel ermittelt werden.
Show it:
  • 1 Flow chart of a method according to an embodiment,
  • 2 schematic representation of a device and a vehicle according to an embodiment,
  • 3 Representation of an electrical system of a method according to an embodiment,
  • 4 Representation of a graph of a method according to an embodiment, and
  • 5 and 6 each a schematic representation of local parameters that are determined in a method according to an embodiment.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Elements of the same construction or function are identified with the same reference symbols across the figures.

In dem Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 wird zunächst ein Verfahrensschritt S1 ausgeführt, bei dem ein Graph 2 umfassend eine Vielzahl von Knoten K bereitgestellt wird. Der Graph 2 ist in Verbindung mit 4 näher beschrieben.In the flowchart of the method according to the embodiment of 1 A method step S1 is first carried out, in which a graph 2 comprising a multiplicity of nodes K is provided. Graph 2 is associated with 4 described in more detail.

Der Graph 2 ist repräsentativ für ein elektrisches System 1, insbesondere für ein Ringbordnetz, wie in 3 beschrieben. Das elektrische System 1 umfasst mehrere Komponenten C, die im Graphen 2 jeweils als ein einzelner Knoten K repräsentiert sind.The graph 2 is representative of an electrical system 1, in particular for a ring electrical system, as in 3 described. The electrical system 1 includes a number of components C, each of which is represented as a single node K in the graph 2 .

Benachbarte Komponenten C können durch eine elektrisch leitende Verbindung miteinander verbunden sein, wie in 3 dargestellt. Eine derartige Verbindung wird im Graphen 2 jeweils durch eine Kante repräsentiert, wie in 4 dargestellt. Das heißt, zwei benachbarte Knoten K, die miteinander verbunden sind, sind durch eine einzelne Kante, insbesondere eine einzelne gerichtete Kante, miteinander verbunden. Die gerichteten Kanten sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils repräsentativ für eine Stromrichtung von miteinander verbundener Knoten K, insbesondere von miteinander verbundenen Komponenten C.Neighboring components C can be connected to each other by an electrically conductive connection, as in 3 shown. Such a connection is represented in graph 2 by an edge, as in 4 shown. That is, two adjacent nodes K that are connected to each other are connected to each other by a single edge, specifically a single directed edge. In this exemplary embodiment, the directed edges are each representative of a current direction from nodes K that are connected to one another, in particular from components C that are connected to one another.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt S2 wird eine Matrix erzeugt, die repräsentativ für Verbindungen von zumindest manchen der Knoten K durch zumindest manche der Kanten ist. Die Matrix ist insbesondere eine Adjazenzmatrix. Existiert eine Verbindung zwischen zwei der Knoten K ist der entsprechende Eintrag der Adjazenzmatrix ungleich 0. Existiert keine Verbindung zwischen zwei der Knoten K ist der entsprechende Eintrag der Adjazenzmatrix gleich 0.In a subsequent method step S2, a matrix is generated that is representative of connections from at least some of the nodes K through at least some of the edges. In particular, the matrix is an adjacency matrix. If there is a connection between two of the nodes K, the corresponding entry in the adjacency matrix is not equal to 0. If there is no connection between two of the nodes K, the corresponding entry in the adjacency matrix is equal to 0.

In dem weiteren Verfahrensschritt S3 wird nachfolgend jeweils eine lokale Kenngröße für die Knoten K, insbesondere alle Knoten K, in Abhängigkeit der Matrix ermittelt. Bei den lokalen Kenngrößen handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel jeweils um einen Erreichbarkeitswert. Die Erreichbarkeitswerte geben jeweils einen Anteil der Knoten K des Graphen 2 an, die einen vorgebbaren Knoten K in Abhängigkeit der gerichteten Kanten erreichen. Die Erreichbarkeitswerte für den Graphen 2 gemäß der 4 sind in Verbindung mit den 5 und 6 näher erläutert.In the further method step S3, a local parameter for the nodes K, in particular all nodes K, is subsequently determined as a function of the matrix. In this exemplary embodiment, the local parameters are each an accessibility value. The reachability values each indicate a portion of the nodes K of the graph 2 that reach a predeterminable node K depending on the directed edges. The reachability values for graph 2 according to the 4 are in connection with the 5 and 6 explained in more detail.

Die Erreichbarkeitswerte werden beispielsweise mit Hilfe eines Dijkstra Algorithmus ermittelt, wobei vor der Durchführung des Dijkstra Algorithmus die Richtungen der gerichteten Kanten invertiert werden.The reachability values are determined, for example, using a Dijkstra algorithm, with the directions of the directed edges being inverted before the Dijkstra algorithm is carried out.

Beim Ausführen des Verfahrens ist es möglich, dass ein Gesamtstrom des elektrischen Systems 1, das keinen elektrischen Fehler aufweist, als Sollwert bekannt und/oder vorgebbar ist und permanent, insbesondere kontinuierlich oder diskontinuierlich, als Istwert gemessen wird. Übersteigt der gemessene Gesamtstrom, also der Istwert, den Sollwert des Gesamtstroms, so wird nachfolgend in einem Verfahrensschritt S4 ein elektrischer Fehler in Abhängigkeit der lokalen Kenngrößen, also den Erreichbarkeitswerten, ermittelt und lokalisiert. Insbesondere wird der Verfahrensschritt S4 durchgeführt, wenn der Istwert einen vorgebbaren Schwellenwert übersteigt.When executing the method, it is possible for a total current of the electrical system 1, which has no electrical fault, to be known and/or specifiable as a desired value and to be measured permanently, in particular continuously or discontinuously, as the actual value. If the measured total current, ie the actual value, exceeds the target value of the total current, then in a method step S4 an electrical fault is determined and localized as a function of the local parameters, ie the accessibility values. In particular, method step S4 is carried out when the actual value exceeds a predefinable threshold value.

Bei der Lokalisierung wird der Knoten K ausgewählt, der einen größten Erreichbarkeitswert aufweist. Dieser Knoten K, insbesondere die entsprechende Komponente C, wird als fehlerbehafteter Knoten K, insbesondere fehlerbehaftete Komponente C, ermittelt.When locating, the node K is selected that has the greatest reachability value. This node K, in particular the corresponding component C, is determined as a faulty node K, in particular a faulty component C.

Weiterhin werden die Erreichbarkeitswerte der Knoten K ermittelt, die mit dem ausgewählten Knoten K verbunden sind. Von den ermittelten Knoten K wird ein weiterer Knoten K ausgewählt, dessen Erreichbarkeitswert am größten ist. Damit ist auch die fehlerbehaftete Kante, insbesondere die fehlerbehaftete Verbindung, lokalisiert. Die fehlerbehaftete Kante, insbesondere die fehlerbehaftete Verbindung, ist hierbei zwischen dem ausgewählten Knoten K und dem ausgewählten weiteren Knoten K.Furthermore, the reachability values of the nodes K that are connected to the selected node K are determined. From the determined nodes K, a further node K is selected whose reachability value is the greatest. This also localizes the faulty edge, in particular the faulty connection. The faulty edge, in particular the faulty connection, is between the selected node K and the selected further node K.

Das Fahrzeug 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 umfasst eine Vorrichtung 3 und ein elektrisches System 1. Die Vorrichtung 3 ist dazu ausgebildet das hier beschriebene Verfahren auszuführen. Die Vorrichtung 3 kann Teil des Fahrzeugs 4 sein.The vehicle 4 according to the embodiment of 2 comprises a device 3 and an electrical system 1. The device 3 is designed to carry out the method described here. The device 3 can be part of the vehicle 4 .

Alternativ ist es möglich, dass die Vorrichtung 3 von einer externen Vorrichtung umfasst wird. Die externe Vorrichtung ist hierbei nicht Teil des Fahrzeugs 4.Alternatively, it is possible for the device 3 to be encompassed by an external device. The external device is not part of the vehicle 4.

Beispielsweise kann die Vorrichtung 3 das elektrische System 1 umfassen. Alternativ ist das elektrische System 1 nicht Teil der Vorrichtung 3.For example, the device 3 can include the electrical system 1 . Alternatively, the electrical system 1 is not part of the device 3.

Das elektrische System 1 gemäß der 3 ist ein Ringbordnetz und umfasst zwanzig Komponenten C. Die Komponenten C1, C2, C3 und C4 sind weiterhin jeweils mit einem Akkumulator C9, C10, C11 und C12 verbunden, die in 3 nicht dargestellt sind.The electrical system 1 according to 3 is a ring electrical system and includes twenty components C. The components C1, C2, C3 and C4 are each connected to an accumulator C9, C10, C11 and C12, which are shown in 3 are not shown.

Die Komponenten C sind mittels Verbindungen miteinander verbunden. Durch die Verbindungen kann ein Strom von einer der Komponenten C zu einer anderen der Komponenten C geleitet werden. Der Strom weist damit eine Richtung auf, die von der einen der Komponenten C zu der anderen der Komponenten C gerichtet ist.The components C are connected to one another by means of connections. A current can be conducted from one of the components C to another of the components C through the connections. The current thus has a direction which is directed from one of the C components to the other of the C components.

Das elektrische System 1 weist beispielsweise einen elektrischen Fehler auf, der insbesondere ein Kurzschluss SC ist. Weiterhin ist eine Masse GND gekennzeichnet.The electrical system 1 has an electrical fault, for example, which is in particular a short circuit SC. Furthermore, a ground GND is marked.

Die Komponenten C1, C2, C3 und C4 umfassen jeweils ein elektrisches Bauteil, das eine integrierte intelligente Verteilereinrichtung aufweist (englisch „integrated smart distribution device“, kurz ISDD).The components C1, C2, C3 and C4 each comprise an electrical component which has an integrated intelligent distribution device (ISDD for short).

Die Komponenten C5, C6, C7 und C8 umfassen jeweils ein elektrisches Bauteil, das einen Kondensator aufweist.The components C5, C6, C7 and C8 each comprise an electrical component which has a capacitor.

Die Komponenten C9, C10, C11 und C12, nicht gezeigt in 3, umfassen jeweils einen Akkumulator.Components C9, C10, C11 and C12, not shown in 3 , each include an accumulator.

Die Komponenten C13 und C14 umfassen jeweils ein elektrisches Bauteil, das eine integrierte intelligente Schalteinheit aufweist (englisch „integrated smart switching unit“, kurz ISDD).The components C13 and C14 each comprise an electrical component which has an integrated intelligent switching unit (ISDD for short).

Die Komponenten C15, C16, C17 und C18 umfassen jeweils ein elektrisches Bauteil, das eine Last im elektrischen System 1 ist.The components C15, C16, C17 and C18 each comprise an electrical component that is a load in the electrical system 1.

Die Komponenten C19 und C20 umfassen sind jeweils sicherheitsrelevante Komponenten, die jeweils ein elektrisches Bauteil, insbesondere ein sicherheitsrelevantes Bauteil, das eine Last im elektrischen System 1 ist, aufweist.The components C19 and C20 each comprise safety-related components, each of which has an electrical component, in particular a safety-related component, which is a load in the electrical system 1 .

Der Graph 2 gemäß der 4 ist repräsentativ für das elektrische System 1 der 3. Jede der Komponenten C1 bis C20 ist durch einen entsprechenden Knoten K1 bis K20 dargestellt.The graph 2 according to the 4 is representative of the electrical system 1 of 3 . Each of the components C1 through C20 is represented by a corresponding node K1 through K20.

Die Kanten sind in diesem Ausführungsbeispiel gerichtete Kanten und gegen eine Stromrichtung sowie eine Stromstärke an. Die Kanten sind durch Pfeile zwischen den Knoten K repräsentiert. Die Stromstärke ist durch eine Dicke der Pfeile schematisch dargestellt. Je dicker der Pfeil, desto größer ist eine Stromstärke, die in die angegebene Stromrichtung fließt.In this exemplary embodiment, the edges are edges directed against a current direction and current intensity. The edges are represented by arrows between the nodes K. The current strength is represented schematically by a thickness of the arrows. The thicker the arrow, the greater the current that flows in the specified current direction.

Beispielsweise liegt der elektrische Fehler, insbesondere ein Kurzschluss, des elektrischen Systems 1 wie in 3 gekennzeichnet zwischen den Knoten K5 und K3 vor. Ohne elektrischen Fehler zeigt die vorgegebene Stromrichtung von dem Knoten K5 zu K3. Der elektrische Fehler führt zu einem hohen transienten Strom von dem Knoten K3 zu K5. Damit führt der elektrische Fehler zu einer Inversion der Stromrichtung zwischen den Knoten K3 und K5.For example, the electrical fault, in particular a short circuit, of the electrical system 1 is as in 3 marked between nodes K5 and K3. Without electrical faults, the specified direction of current is from node K5 to K3. The electrical fault results in a high transient current from node K3 to K5. The electrical fault thus leads to an inversion of the current direction between nodes K3 and K5.

Die Erreichbarkeitswerte gemäß der 5 sind im Verfahrensschritt S4 der 1 für ein elektrisches System 1 gemäß der 3 ermittelt. Die Knoten K sind auf der x-Achse des dargestellten Diagramms gegenüber dem Erreichbarkeitswert auf der y-Achse dargestellt.The accessibility values according to the 5 are in step S4 of 1 for an electrical system 1 according to the 3 determined. The nodes K are plotted on the x-axis of the presented diagram versus the reachability value on the y-axis.

Der Knoten K mit dem höchsten Erreichbarkeitswert ist, durch den elektrischen Fehler, der Knoten K5, der durch das Verfahren gemäß der 1 ausgewählt wird. Der Knoten K5 entspricht der Komponente C5 und umfasst einen Kondensator. Demzufolge ist der elektrischen Fehler in dem Kondensator der Komponente C5 lokalisiert.The node K with the highest reachability value is, due to the electrical fault, node K5, which is determined by the method according to FIG 1 is selected. Node K5 corresponds to component C5 and includes a capacitor. Consequently, the electrical fault is localized in the capacitor of component C5.

Weiterhin sind die Erreichbarkeitswerte auf der x-Achse gemäß der 6 für die mit dem Knoten K5 verbundenen Knoten K3 und K1 auf der y-Achse dargestellt. Der Knoten K3 weist hierbei den größten Erreichbarkeitswert auf. Der elektrische Fehler ist demzufolge zwischen dem Knoten K5 und K3 lokalisiert.Furthermore, the accessibility values on the x-axis according to the 6 for nodes K3 and K1 connected to node K5 on the y-axis. In this case, the node K3 has the greatest reachability value. The electrical fault is therefore localized between node K5 and K3.

BezugszeichenlisteReference List

11
elektrisches Systemelectrical system
22
Graphgraph
33
Vorrichtungcontraption
44
Fahrzeug vehicle
CC
Komponentecomponent
C1...C20C1...C20
Komponentencomponents
KK
Knotennode
K1...K20K1...K20
Knotennode

Claims (10)

Verfahren zur Lokalisierung eines elektrischen Fehlers in einem elektrischen System (1), umfassend - Bereitstellen eines Graphens (2) umfassend eine Vielzahl von Knoten (K), wobei zumindest manche der Knoten (K) durch Kanten miteinander verbunden sind, - Erzeugen einer Matrix, die repräsentativ für Verbindungen von zumindest manchen der Knoten (K) durch zumindest manche der Kanten ist, - Ermitteln jeweils einer lokalen Kenngröße für zumindest manche der Knoten (K) in Abhängigkeit der Matrix, und - Lokalisierung des elektrischen Fehlers in Abhängigkeit der lokalen Kenngrößen.Method for locating an electrical fault in an electrical system (1), comprising - Providing a graph (2) comprising a multiplicity of nodes (K), wherein at least some of the nodes (K) are connected to one another by edges, - generating a matrix that is representative of connections of at least some of the nodes (K) through at least some of the edges, - Determining a respective local parameter for at least some of the nodes (K) as a function of the matrix, and - Localization of the electrical fault depending on the local parameters. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - bei der Lokalisierung des elektrischen Fehlers zumindest einer der Knoten (K) ausgewählt wird, der eine lokale Kenngröße mit einem Extremum aufweist, und - die Lokalisierung des elektrischen Fehlers in Abhängigkeit der lokalen Kenngrößen von zumindest zwei der Knoten (K) ermittelt wird, die jeweils mit dem ausgewählten Knoten (K) verbunden sind.Method according to the preceding claim, wherein - when localizing the electrical fault, at least one of the nodes (K) is selected which has a local parameter with an extremum, and - the localization of the electrical fault is determined as a function of the local characteristics of at least two of the nodes (K) which are each connected to the selected node (K). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei -jede lokale Kenngröße jeweils ein Erreichbarkeitswert ist, und - die Erreichbarkeitswerte jeweils repräsentativ für einen Anteil der Knoten (K) des Graphen (2) sind, die einen vorgebbaren Knoten (K) in Abhängigkeit der Kanten erreichen.Method according to one of the preceding claims, wherein - each local parameter is a reachability value, and - the reachability values are each representative of a proportion of the nodes (K) of the graph (2) that reach a predeterminable node (K) depending on the edges . Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei -jede Kante jeweils eine gerichtete Kante ist, -jede Richtung der gerichteten Kanten bei dem Erzeugen der lokalen Kenngrößen invertiert werden.Method according to the preceding claim, wherein -each edge is a directed edge, - each direction of the directed edges are inverted when generating the local parameters. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei -jeder Knoten (K) repräsentativ für zumindest eine Komponente (C) des elektrischen Systems (1) ist, und -jede Kanten repräsentativ für zumindest eine Eigenschaft ist.Method according to one of the preceding claims, wherein - each node (K) is representative of at least one component (C) of the electrical system (1), and -each edge is representative of at least one property. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei -jede Kante jeweils eine gerichtete Kante ist, und - die Eigenschaft eine Stromrichtung ist.Method according to the preceding claim, wherein -each edge is a directed edge, and - the property is a current direction. Verfahren nach dem Anspruch 3, wobei - die Matrix eine Adjazenzmatrix ist, und - die Erreichbarkeitswerte durch Verwendung eines Dijkstra Algorithmus ermittelt werden.procedure after claim 3 , where - the matrix is an adjacency matrix, and - the reachability values are determined using a Dijkstra algorithm. Vorrichtung (3) zur Lokalisierung eines elektrischen Fehlers eines elektrischen Systems (1), das dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Device (3) for locating an electrical fault in an electrical system (1), which is designed to use the method according to one of Claims 1 until 7 to perform. Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.Computer program comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the latter to carry out the method according to one of Claims 1 until 7 to execute. Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.Computer-readable storage medium on which the computer program claim 9 is saved.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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