CN105121213A - 高伏特车辆的电压断开 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对于在机动车(10)上的维修和/或维护工作保护机动车(10)的高伏特车载电网(14)的方法。本发明基于如下任务，即代替工艺技术措施通过技术措施保护高伏特车载电网。在该方法中为此在高伏特车载电网(14)的电压断开期间或之后，其中中断供能装置(12)到高伏特车载电网的能量输入源，锁定供能装置(12)的能量输入源。对此附加或备选地，锁定至少另一能量输入源(16、20、32、34、38)，其中该至少另一能量输入源(16、20、32、34、38)设计为用于，将另一能源(22)的能量提供给高伏特车载电网(14)。

Description

高伏特车辆的电压断开
技术领域
本发明涉及一种用于对于在机动车上的维修和/或维护工作保护机动车的高伏特/高压车载电网的方法。属于本发明的还有包括高伏特车载电网的机动车以及用于这样的机动车的诊断器。
背景技术
在汽车的高伏特系统上或者在这样的高伏特系统附近的运行中必须确保该系统是无电压的。为此实施电压断开。第一重要步骤在此为，中断在高伏特系统的高伏特电池与高伏特车载电网之间用于在机动车中分配高电压的连接。为此通常在高伏特电池中设有开关接触器，该开关接触器通过控制装置断开。由此锁定高伏特电池的电能输入到高伏特车载电网中。紧接着可以通过借助于电压监测器的手动测量或者自动借助于例如固定地安装在机动车中的检测装置——即例如控制器——来测量高伏特车载电网中的电压。在必要时必须消除剩余电压，如该剩余电压可以通过电容存储在高伏特车载电网中。紧接着人员可以在机动车上进行必要的工作。
但是同时必须保持确保的是，没有无意地在高伏特车载电网中又产生电压。职业保险联合会为此对电压断开的确定和确保提出要求，即在电压断开之后不允许实施确定的工作步骤，因为这可能导致又在高伏特车载电网中产生电压。例如在一次实现电压断开之后，不允许任何人将车辆之外的充电器的充电插头插入到机动车的充电器的插接通道中。在附加地具有内燃机的机动车类型中，为了驱动机动车中的电气发电机，也不再允许起动该内燃机，因为随后驱动发电机并且产生电压。具有这样的附加的内燃机的机动车类型也作为插电式车辆或增程式车辆是已知的。所述安全措施通常按照工艺技术实现，亦即具有准确的工作指令，该工作指令必须由在机动车上工作的人员遵循。因此人员作为最大的不安全因素在工作期间保留，因为人员例如通过未经协调的合作可能已经无意地插入充电插头，而另一人员例如还在车辆之下工作。
由文献DE102010063126A1和WO2012072308A2已知具有用于分开高伏特电池与中间电路以及分开充电电缆的引导电流的线路的装置的充电器以及监控装置，该监控装置设计为用于，监控充电器的、会引起电击危险的危险状况。用于分开的装置和附加的最后充电器设计为用于，根据确定出的危险状况分别产生控制信号。
在文献DE102011104819A1中描述一种机动车高伏特系统，其中第一高伏特区域可以在通过分开单元与第二高伏特区域分开之后被附加地保护免于再接通。保护通过电池接触器的无电流开关、在高伏特部件——例如电机——中锁定位的设置、用于高伏特系统的充电器的停止工作或者电机的关断实现，以便避免由于机动车的推动所产生的电压。
在文献DE102010052375A1中描述一种机动车，其中动力电池可以通过充电电缆充电，其中如果充电电缆与充电连接元件没有在机动车停车之后的确定的时间间隔内连接，则中断蓄能单元的充电连接元件的电气接触。为了实现关断，例如可以将销钉以机动方式移动到充电器的连接插口中。
发明内容
本发明的任务在于，代替所述工艺技术措施通过技术措施对于维修和/或维护工作保护机动车的高伏特车载电网。
该任务通过独立权利要求的主题解决。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求给出。
按照本发明的方法基于如下方案，为了保护高伏特车载电网实施电压断开，如其已经所述那样，亦即中断机动车的供能装置能量输入到高伏特车载电网中。这可以例如以所述方式通过断开开关接触器发生，通过该开关接触器，高伏特电池可以与高伏特车载电网耦合。高伏特电池在该情况下是供能装置或其中一部分。供能装置可以对此附加或备选地例如包括燃料电池。能量输入自身的中断不是本发明的组成部分。能量输入自身的中断可以以自身已知的方式例如手动地或者通过控制器实施。
现在为了改进高伏特车载电网的保护，在按照本发明的方法中附加地使得能量输入源停止工作或锁定能量输入源，亦即例如通过使得能量输入源的控制电路停止工作或者通过机械锁定能量输入源而使得对于操作人员来说变得不可能的是，将供能装置又接通到高伏特车载电网。在所述开关接触器的情况下例如可以抑制用于关闭开关接触器的控制信号或者机械锁定开关接触器。
附加或备选于所述能量输入源可以在按照本发明的方法中锁定至少另一到高伏特车载电网中的能量输入源。该至少另一能量输入源在此分别涉及如下输入源，该输入源设计为用于，将另一能源的能量提供给高伏特车载电网、例如能够可选择地接通的能源。本发明在此基于如下认识，即在高伏特车载电网中存在仅仅相对较小数量的能量输入源，通过这些能量输入源可以将高伏特电压在电压断开之后还在高伏特车载电网中供电。通过自动锁定这些能量输入源的方法，也就是在为此无需操作人员的帮助的情况下，代替工艺技术保护实现技术保护，从而自身在被委托了机动车上的工作的人员的无意的错误行为的情况下由此不会无意地在高伏特车载电网中产生高伏特电压。按照本发明的方法因此具有的优点在于，从工艺中排除了作为最大的不安全因素的人员并且通过技术措施阻止工艺误差。
能量输入源的自动化的锁定通过控制装置控制。例如或者控制器的程序模块也可以通过独立的硬件实现。控制器可以作为硬件安装在机动车中或者出于维修和/或维护目的连接或者通过无线电连接与机动车通信。结合在机动车中提供控制装置，例如可以训练例如机动车的发动机控制器或者机动车的通信总线——例如CAN总线(CAN-控制器局域网)——的网关来实施按照本发明的方法。控制装置的功能也可以被分配到多个装置和/或程序模块上。
按照本方法，锁定作为能量输入源之一的电气发电机，该电气发电机在机动车中存在以用于产生电能。为此例如可以使得发电机的电压输出端短路或者使得用于发电机的磁激励的电路停止工作。例如可以在第二情况下通过断开一个或多个开关元件来中断发电机中的线圈电流。
该方法的一种改进设定，为了锁定发电机，不是发电机自身直接地而是在与电气发电机机械耦合的内燃机中使得内燃机的发动机控制器停止工作。随后发动机可以不再起动并因此也不会无意地运行发电机。
代替使得发动机控制器停止工作或者附加于此可以设定如下，借助于机动车的电液压制动器固定用于驱动发电机的轴，该制动器例如为机动车的停车制动器。通过拉紧或关闭这样的电液压制动器通常间接地通过差速器也锁定动力传动系的轴，通过该轴使得内燃机与发电机机械耦合。这也就是锁定机械能量从内燃机朝向发电机传输并且因此阻止电能通过发电机引入到高伏特车载电网中。
在按照本发明的方法中产生不同的实施形式，根据车辆具有哪些另外的能量输入源并且其中的哪些能量输入源被有针对性地通过控制装置锁定。
因此该方法的一个实施形式设定，锁定作为另一能量输入源的充电器，通过该充电器可以由供能器的静态供电电网将电能经由高伏特车载电网传输到机动车蓄能器中，例如高伏特电池中。这样的充电器通常在升压调节器或降压调节器或者在其他电路元件中具有至少一个可控的开关元件，特别是功率半导体开关，例如晶体管。可控的开关元件一般特征在于，该可控的开关元件可以借助于电气信号在导通与关断状态之间转换。在晶体管中该信号被施加在基极或门极上。在本方法的该实施形式中现在设定，锁定这样的控制信号，由此开关元件保持不导通并且充电器变得无功能。
本方法的另一实施形式设定，锁定作为另一能量输入源的用于充电插头的插接通道(Steckschacht)。为此在拔下的充电插头的情况下通过插接通道的闭锁装置闭锁插接通道。例如也就可以闭锁插接通道的覆盖罩，该覆盖罩保护插接通道例如免受雨水损害，如这也通过机动车的中央闭锁装置通常所实现地那样。通过闭锁插接通道则不再可能的是，将充电插头插入到插接通道中并且由此触发充电过程，其中在高伏特车载电网中产生电压。
结合插接通道的闭锁，本方法的一个特别的实施形式设定，将作为插接通道的闭锁装置的销或者固定销移入或导入到插接通道中，通过销或者固定销将充电插头保持在插接通道中。通常这样的固定销也就仅仅在插接的充电插头的情况下被导入，从而充电插头不能被拔出。但是在拔出的充电插头的情况下可以将同一固定销提供给在此所述的第二功能，其方法在于将该固定销在拔出的充电插头的情况下嵌入到插接通道中并且由此锁定充电电缆的充电插头的插入。固定销的应用具有如下优点，即该固定销通常已经存在，因为插头在充电过程期间同样必须被闭锁。
优选地，在电压断开期间检查：充电插头是否插接。如果该充电插头插接，则关于此情况对车间员工发出指示。这可以直接通过在机动车中提供的控制装置或者间接通过诊断器的控制装置实现，该诊断器与机动车通信。仅仅当充电插头被拔下或者在输出警告指示之后被拔下时，电压断开才例如通过诊断器(或者直接通过机动车中的控制装置)继续。如果拔下充电插头，则也就例如移动所述销或者固定销以用于闭锁插接通道，从而随后在电压断开的所有时间期间没有充电插头能无意地、例如由于粗心的人员而被插接。
如已经实现地那样，控制装置可以被集成到机动车中，例如作为集成的控制器或者分布到多个控制器上。在此本发明也包括一种具有高伏特车载电网和控制装置的机动车，该控制装置设计为用于，实施按照本发明的方法的实施形式。按照本发明的机动车优选设计为乘用车。
另一种可能性在于机动车的外部控制，以便实施机动车的高伏特车载电网的电压断开，亦即按照本发明的输入源锁定。在此，本发明包括一种用于机动车的诊断器。按照本发明的诊断器具有通信装置，该通信装置设计为用于，将控制信号传输给机动车的通信接口。通信装置可以是例如通信电缆和通信模块，其中通信电缆则例如可以被连接到机动车的OBD总线(OBD-车载自动诊断)或CAN总线。但是通信装置也可以实现诊断器的无线电接口，例如包括在WLAN模块(WLAN-无线局域网)中。按照本发明的诊断器也包括控制装置，该控制装置设计为用于，产生所述控制信号，该控制信号用于锁定按照根据本发明的方法的一个实施形式的、机动车的高伏特车载电网的能量输入源。按照本发明的诊断器具有如下优点，即借助于该诊断器对于多个机动车能实现按照本发明方法的实施，而无需专门装备机动车。
附图说明
在下文中再一次地根据具体实施例阐明本发明。为此，唯一的附图示出按照本发明的机动车的一个实施形式。
具体实施方式
在附图中示出机动车10的示意图，该机动车例如可以是乘用车。机动车10可以具有一个或多个供能装置。在附图中示出的例子中提供机动车的蓄能器——特别是高伏特电池12——作为供能装置。高伏特电池12可以与高伏特车载电网14电气连接。高伏特车载电网14——或者简称为车载电网14——可以具有例如汇流排和/或金属线，通过汇流排和/或金属线将由高伏特电池12产生的高伏特电压引导给(未示出的)高伏特电气负载。结合本发明可将高伏特电压理解为如下电压，该电压的数值大于60伏特，特别是大于200伏特，例如400伏特。高伏特电气负载之一可以是例如(未示出的)电机，借助于电机可以驱动机动车10行驶。
为了给高伏特电池12充电，机动车10具有充电器16，该充电器可以经由车载电网14与高伏特电池12耦合。充电器16可以接收例如车辆外部的电气供电网的电流。为此，机动车10具有用于插入充电电缆的插头的插接通道18。插接通道是连接装置20的组成部分，该连接装置与充电器16电气连接。
机动车10也可以具有内燃机22。内燃机22可以例如经由轴24、差速器26和轴28与机动车10的车轮30耦合，以便由此同样可以驱动车轮30用于机动车的行驶。经由轴24，内燃机22也可以与用于产生高伏特电压的发电机32耦合。发电机32与车载电网14耦合。发电机32的高伏特电压经由车载电网14传输给高伏特电池12以用于给该高伏特电池充电。当内燃机22驱动车轮30时，由此也可以将内燃机22的驱动功率的一部分用于运行发电机32。发电机32由此产生高伏特电压，该高伏特电压可以经由车载电网14用于给高伏特电池12充电。内燃机22也可以是电机，该电机也可以用于驱动机动车10，如这可以是例如在插电式混合动力车辆或增程式车辆中的情况。
内燃机22通过发动机控制器34控制。驱动轮30可以例如为了将机动车10停止而通过电子制动器(EPB-electronicpowerbreak)锁定。该制动器包括电液压制动器36和用于驱控制动器36的控制器38。
对于维护和/或维修工作，可以在机动车10中以非常可靠的方式提供保护，使得车载电网14是无电压的。为此在机动车10中提供控制装置40，该控制装置可以与连接装置20、充电器16、高伏特电池12、发电机32、用于制动器的控制器38以及发动机控制器34耦合。也可以是这些元件中的仅仅一个或一些与控制装置40耦合。控制装置40可以以软件和/或硬件的形式设计。控制装置40在此可以通过单个控制器或通过多个不同控制器实现。例如为了提供控制装置40可以相应地改进自身已知的高伏特协调器，该高伏特协调器用于管理机动车10的高伏特系统(包括高伏特电池12、车载电网14以及高伏特负载)。机动车10的通信总线的网关也可以是控制装置40的组成部分。
为了对于所述工作保护机动车10，可以通过控制装置40接通高伏特电池12的接触器42，从而该高伏特电池是断开的并且由此中断从高伏特电池12的电池单元44到车载电网14的电流。附加地通过控制装置40通过所述耦合并且通过产生相应控制信号可以实现以下保护。
在电压断开期间通过控制装置40检查：充电插头是否插接在插接通道18中。如果该充电插头插接，则指示操作人员，例如通过(未示出的)显示屏或另一输出装置。例如可以通过连接到机动车10上的诊断器46起动断开并且为此发送相应的电压断开信号给控制装置40。随后控制装置40可以与诊断器46通信，并且警告指示通过诊断器46的显示屏输出。仅仅当通过控制装置40识别到充电插头拔下时，电压断开才能通过诊断器46继续。如果拔下充电插头，例如拉回销48被移动到插接通道18中以实现其闭锁，其中对此必要的执行器可以是连接装置20的组成部分。这样的拉回销48自身由现有技术已知并且原本用于将插接在插接通道18中的插头在充电过程期间固定保持在插接通道18中。但是如果拉回销48在拔下的插头的情况下被移入到插接通道18中，则在电压断开的全部时间期间没有充电插头能无意地例如通过第三者插入到插接通道18中。
但是也可以通过控制装置40闭锁内燃机22，从而可以不起动该内燃机。闭锁可以例如基于软件实现，其方法是控制装置40驱控发动机控制器34和使得该发动机控制器停止工作。闭锁也可以通过电液压制动器36实现，为此制动器36通过由控制装置40驱控控制器38的方式来激活，从而轴28并因此还有轴24不再能通过内燃机22转动。因此避免内燃机22例如通过第三者的不期望的起动。因此也不能通过发电机供给高伏特电压到车载电网14中。
控制装置14也可以将发电机32内的开关元件接通到关断状态中，从而自身在驱动轴24时发电机32没有输出高电压给车载电网14。总体上通过该例子示出：如何从用于电压断开的保护机动车的工艺中排除作为最大的不安全因素的人员并且最后通过技术措施实现电压断开。
控制装置40实施用于车载电网14的电压断开的所述措施，由此锁定电能到车载电网14中的各个输入源，从而在机动车10上的所述工作期间不能由于机动车10的误操作而导致在车载电网14中产生对于工作人员危险的高伏特电压。
诊断器46例如可以经由通信电缆50与控制装置40连接并且经由通信电缆50交换控制信号。在机动车10中代替或附加于控制装置40也可以在诊断器46中提供控制装置40’，该控制装置可以产生用于驱控一个或多个或全部元件20、16、42、32、38、34的控制信号，从而直接通过诊断器46可以断开或锁定电能到车载电网14的能量输入源。

Claims (7)

1.一种用于对于在机动车(10)上的维修和/或维护工作保护机动车(10)的高伏特车载电网(14)的方法，其中在该方法中在高伏特车载电网(14)的电压断开期间或之后，其中中断供能装置(12)到高伏特车载电网的能量输入源，在该方法中通过控制装置(40)锁定供能装置(12)的能量输入源和/或至少另一能量输入源(16、20、32、34、38)，该至少另一能量输入源设计为用于，将另一能源(22)的能量提供给高伏特车载电网(14)，并且其中锁定作为能量输入源的用于产生用于高伏特车载电网(14)的电能的电气发电机(32)，其特征在于，
-为了锁定发电机(32)，在与电气发电机(32)耦合的内燃机(22)中使得内燃机的发动机控制器(34)停止工作；和/或
-使得发电机(32)的电压输出端短路；和/或
-通过断开一个或多个开关元件来中断发电机(32)中的线圈电流；和/或
-借助于机动车(10)的电液压制动器(36)固定用于驱动发电机(32)的轴(24)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，锁定作为另一能量输入源的充电器(16)，其方法是锁定充电器(16)的至少一个可控的开关元件的控制信号。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，锁定作为另一能量输入源的用于充电插头的插接通道(18)；并且为此在拔下充电插头的情况下通过插接通道(18)的闭锁装置(48)闭锁插接通道(18)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，将作为闭锁装置(48)的用于充电插头的固定销(48)导入到插接通道(18)中。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在电压断开时检查：充电插头是否插接，并且在必要时通过控制装置(40)中断电压断开直至拔下充电插头并且输出警告指示。
6.一种机动车，包括高伏特车载电网(14)和控制装置(40)，该控制装置设计为用于，实施根据上述权利要求之一所述的方法。
7.一种用于机动车(10)的诊断器(46)，其中诊断器(46)具有通信装置(50)，该通信装置设计为用于，将控制信号传输给机动车(10)的通信接口，其中诊断器的控制装置(40)设计为用于，产生控制信号，该控制信号用于锁定按照根据权利要求1至5之一所述的方法的至少一个能量输入源。
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