MA – Entwicklung eines Detektionsverfahrens

Entwicklung eines Detektionsverfahrens für Netzfehler im Energiebordnetz eines Kraftfahrzeugs

Kurzzusammenfassung

Seit Jahrzehnten steigt kontinuierlich der Elektrifizierungsgrad in Kraftfahrzeugen. Um dem stetigen Leistungszuwachs gerecht zu werden, wird ein Bordnetz auf 48~V Basis angestrebt, das parallel zum derzeit weit verbreiteten 12~V Bordnetz existiert. Netzfehler in solchen Bordnetzen können die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs stark beeinträchtigen. Das entwickelte Detektionsverfahren zielt dabei auf die Erkennung von Lichtbögen ab, die in 48~V Bordnetzen massive Schäden anrichten können und durch die Anhebung der Spannungsebene überhaupt erst möglich wurden. Das Verfahren überwacht dabei nur den kritischen Strompfad, über den auch der Lichtbogenstrom fließt und verwendet letztendlich für die Erkennung nach Vergleich mehrerer Möglichkeiten  ein rekurrentes neuronales Netz. Für die Erkennung werden keine speziellen Bauteile benötigt, die nicht ohnehin in 48~V Komponenten verwendet werden, sondern eventuell nur die Anforderungen an diese Bauteile spezieller. Eine VHDL-Implementation und Tests mit dem FPGA bestätigen die Funktionsweise des Verfahrens. Zum Abschluss werden Verbesserungen des Verfahrens aufgezeigt.

Abstract

The degree of electrification in automobiles has been rising for decades. To counter the increasing demand for electric power, development shifts towards a 48~V systems that runs in parallel to the established 12~V system. Wiring faults in such electrical power systems of motor vehicles can lead to severely reduced reliability. A technique ist presented, which focusses on the detection of arcing faults. These are able to form due to the increase in voltage and can cause serious damage to surrounding components. The technique solely relies on current path monitoring and finally uses recurrent neural networks for arc detection after comparison of different techniques. The technique utilizes no additional components that don’t have to be implemented for regular usage, but specifies requirements for these components more precise. A functional test has been passed by implementing the design onto an FPGA and conducting real-time experiments. Finally improvements to the technique are being proposed.

Bearbeiter: Christian Braschwitz

Betreuer: Christian Sültrop (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761121; Email: Christian.Sueltrop@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März