DE102009001962A1 - Ladesystem mit Fl-Schutzschaltern - Google Patents

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DE102009001962A1
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladesystem zur Verwendung in einem Fahrzeug mit Fahrzeugmasse auf Erdpotential, umfassend a) ein Fahrzeughochvoltnetz, enthaltend eine Hochvoltbatterie mit Batterietrennvorrichtung, sowie gegebenenfalls einen oder mehrere Verbraucher; b) ein mit der Hochvoltbatterie leitend verbundenes, in das Fahrzeug integrierbares Ladegerät mit Netztrennvorrichtung, welches über Netzstecker mit einem Ladestromnetz verbindbar ist; c) einen oder mehrere FI-Schutzschalter zur Fehlerstromüberwachung während eines Ladevorgangs, wobei die FI-Schutzschalter derart angeordnet sind, dass das Ladesystem von einem angeschlossenen Ladestromnetz über die FI-Schutzschalter trennbar ist; d) einen Schutzleiter, der mit der Fahrzeugmasse verbindbar ist, sowie Mittel zur permanenten Schutzleiterfunktionsüberwachung während eines Ladevorgangs, wobei das Mittel derart ausgestaltet ist, dass bei Beeinträchtigung der Schutzleiterfunktion die Batterietrennvorrichtung der Hochvoltbatterie und die Netztrennvorrichtung des Ladegeräts auslösbar sind; e) Mittel zur Isolationsüberwachung des Fahrzeughochvoltnetzes und des Ladegerätes vor dem Start eines Ladevorgangs, wobei die Mittel derart ausgestaltet sind, dass bei Detektion eines Isolationsfehlers die Batterietrennvorrichtung der Hochvoltbatterie und die Netztrennvorrichtung des Ladegeräts auslösbar sind.

Description

  • Stand der Technik
  • Fahrzeuge, die eine Elektromaschine zum Antrieb enthalten, benötigen auch einen energiespeicher, der üblicherweise eine Ausgangsspannung von ≥ 60 V DC bzw. 25 V AC aufweist. Bei solch hohen Spannungsquellen werden besondere Anforderungen an den Schutz von Personen gefordert, so dass entsprechende Schutzmaßnahen vorgesehen werden.
  • Insbesondere Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge, sog. Plug-In-Hybride, weisen einen Energiespeicher auf, der aus dem elektrischen Netz nachgeladen werden kann. Solche Fahrzeuge weisen einen Netzanschluss zur Nachladung des elektrischen Energiespeichers auf, häufig in Form einer Steckverbindung auf.
  • Um beim Nachladen die notwendige Sicherheit für Personen und Umgebung zu gewährleisten, werden die heute verfügbaren Ladeschaltungen mit einer Potentialtrennung ausgestattet. Um diese zu bewerkstelligen, wird ein teurer und schwerer Transformator eingesetzt. Da das Ladesystem normalerweise im Fahrzeug integriert vorliegt, spielt neben den Kosten auch das Gewicht des Transformators eine Rolle.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen oder mehrere Nachteile des Standes der Technik zu vermindern oder zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine sicheres Ladesystem bereitzustellen, welches kostengünstiger realisiert werden kann und leichter ist als bekannte Lösungen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird gelöst durch Bereitstellung eines Ladesystems zur Verwendung in einem Fahrzeug mit Fahrzeugmasse auf Erdpotential, umfassend:
    • a) ein Fahrzeughochvoltnetz enthaltend eine Hochvoltbatterie mit Batterietrennvorrichtung, sowie gegebenfalls einen oder mehrere Verbraucher;
    • b) ein mit der Hochvoltbatterie leitend verbundenes, in das Fahrzeug integrierbares Ladegerät mit Netztrennvorrichtung, welches über Netzstecker mit einem Ladestromnetz verbindbar ist;
    • c) einen oder mehrere FI-Schutzschalter zur Fehlerstromüberwachung während eines Ladevorgangs, wobei die FI-Schutzschalter derart angeordnet sind, dass das Ladesystem von einem angeschlossenen Ladestromnetz über die FI-Schutzschalter trennbar ist;
    • d) einen Schutzleiter, der mit der Fahrzeugmasse verbindbar ist, sowie Mittel zur permanenten Schutzleiterfunktionsüberwachung während eines Ladevorgangs, wobei das Mittel derart ausgestaltet ist, dass bei Beeinträchtigung der Schutzleiterfunktion die Batterietrennvorrichtung der Hochvoltbatterie und die Netztrennvorrichtung des Ladegeräts auslösbar sind;
    • e) Mittel zur Isolationsüberwachung des Fahrzeughochvoltnetzes und des Ladegerätes vor dem Start eines Ladevorgangs, wobei die Mittel derart ausgestaltet sind, dass bei Detektion eines Isolationsfehlers die Batterietrennvorrichtung der Hochvoltbatterie und die Netztrennvorrichtung des Ladegeräts auslösbar sind.
  • Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff „hochvolt” Spannungen verstanden von nicht weniger als 50 V Gleichstrom bzw. 20 V Wechselstrom, insbesondere von nicht weniger als 60 V Gleichstrom bzw. 25 V Wechselstrom.
  • Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass das Ladesystem ohne einen teuren und schweren Transformator auskommt. Ausreichende Sicherheit während des Ladevorgangs wird dadurch gewährleistet, dass nach dem Anschließen des Ladegerätes an ein Ladestromnetz zunächst vor dem Ladevorgang das Fahrzeughochvoltnetz und das Ladegerät auf einen Isolationsfehler hin überprüft werden. Liegt ein Isolationsfehler vor, so wird die Hochvoltbatterie und das Ladegerät vom Ladestromnetz getrennt. Liegt kein Isolationsfehler vor, so wird mit dem Ladevorgang begonnen. Während des Ladevorgangs überwachen FI-Schalter den Stromfluss und lösen die Trennung des Ladesystems vom Ladestromnetz aus, wenn ein bestimmter Fehlerstromwert überschritten wird. Damit die FI-Schalter verlässlich funktionieren können, ist die permanente Überwachung der Schutzleiterfunktion des Ladesystems während des Ladevorgangs vorgesehen. Solange der Schutzleiter funktionstüchtig ist, bieten die FI-Schalter die erforderliche Sicherheit. Ist die Schutzleiterfunktion beeinträchtigt, so wird die Hochvoltbatterie vom Fahrzeughochvoltnetz und das Ladegerät vom Ladestromnetz getrennt. Zu keinem Zeitpunkt bleiben gefährliche Berührungsspannungen bestehen.
  • Das erfindungsgemäße Ladesystem ist zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet, wobei die Fahrzeugmasse auf Erdpotential liegt.
  • Unter dem Begriff „Fahrzeug” sind grundsätzlich alle angetriebenen Fahrzeuge zu verstehen, die eine Hochvoltbatterie aufweisen können, unabhängig davon welchen Antrieb diese Kraftfahrzeuge aufweisen. Insbesondere umfasst der Begriff „Fahrzeug” Fahrzeuge mit einem Elektroantrieb, z. B. HEV (elektrische Hybridfahrzeuge), PHEV (Plug-In-Hybridfahrzeuge), EV (Elektrofahrzeuge), Brennstoffzellenfahrzeuge, und/oder alle Fahrzeuge, die eine Hochvoltbatterie für die elektrische Energieversorgung von Fahrzeug und/oder Fahrzeugkomponenten einsetzen.
  • Das Ladesystem umfasst ein Fahrzeughochvoltnetz. Das Fahrzeughochvoltnetz weist mindestens eine Hochvoltbatterie auf, sowie ggf. einen oder mehrere Verbraucher. Als Verbraucher seien beispielhaft genannt ein Traktionsantrieb und/oder ein elektrischer Klimakompressor. Ein ggf. im Fahrzeug vorhandenes 14 V-Bordnetz kann ebenfalls an das Fahrzeughochvoltnetz angeschlossen sein, bevorzugt über einen potentialgetrennten Gleichstromwandler. Das Fahrzeughochvoltnetz kann so ausgestaltet sein, dass einer oder mehrere Verbraucher daran angeschlossen und durch die Hochvoltbatterie mit Strom versorgt werden können.
  • Unter einer Hochvoltbatterie kann für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jeder Energiespeicher verstanden werden, der eine Energie mittels elektro chemischer oder physikalischer Prozesse speichert und eine Ausgangsspannung im Hochvoltbereich bereitstellt. Insbesondere sind darunter Energiespeicher zu verstehen, die eine oder mehrere in Reihe und gegebenenfalls auch parallel geschaltete Kondensator-, Akkumulator- und/oder Batteriezellen enthalten. Bevorzugte Energiespeicher können Brennstoffzellen, insbesondere vom Typ alkalische Brennstoffzelle (AFC), Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEMFC), Direktmethanolbrennstoffzelle (DMFC), Phosphorsäurebrennstoffzelle (PAFC), Schmelzkarbonatbrennstoffzelle (MCFC) und/oder Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) aufweisen. Weitere bevorzugte elektrochemische Energiespeicher können Akkumulatorzellen, insbesondere vom Typ Pb – Bleiakku, NiCd – Nickel-Cadmium-Akku, NiH2 – Nickel-Wasserstoff-Akkumulator, NiMH – Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, Li-Ion – Lithium-Ionen-Akku, LiPo – Lithium-Polymer-Akku, LiFe – Lithium-Metall-Akku, LiMn – Lithium-Mangan-Akku, LiFePO4 – Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator, LiTi – Lithium-Titanat-Akku, RAM – Rechargeable Alkaline Manganese, Ni-Fe – Nickel-Eisen-Akku, Na/NiCl – Natrium-Nickelchlorid-Hochtemperaturbatterie-Batterie SCiB – Super Charge Ion Battery, Silber-Zink-Akku, Silikon-Akku, Vanadium-Redox-Akkumulator und/oder Zink-Brom-Akku aufweisen. Es können auch Doppelschichtkondensatoren oder andere Kondensatortypen eingesetzt werden. Der Energiespeicher kann eine oder mehrere Zellen aufweisen.
  • Die Hochvoltbatterie umfasst eine Batterietrennvorrichtung. Diese ist so ausgestaltet, dass die Hochvoltbatterie mittels der Batterietrennvorrichtung reversibel vom restlichen Fahrzeughochvoltnetz trennbar ist. Die Batterietrennvorrichtung kann Schalter aufweisen, bevorzugt einen oder mehrere Schütze. Die Batterietrennvorrichtung kann im Batteriegehäuse angeordnet sein.
  • Das Ladesystem weist ein mit der Hochvoltbatterie leitend verbundenes, in das Fahrzeug integrierbares Ladegerät mit Netztrennvorrichtung auf, welches über Netzstecker mit einem Ladestromnetz verbindbar ist. Dabei kann das Ladegerät mit dem Fahrzeughochvoltnetz verbunden sein. Das Ladegerät ist so ausgelegt, dass darüber die Hochvoltbatterie mit einer geeigneten Energiequelle, dem Ladestromnetz, verbunden und aufgeladen werden kann. Dazu kann das Ladegerät eine Steckverbindung aufweisen, die derart ausgestaltet ist, dass sie mit dem Ladestromnetz verbindbar ist. Das Ladegerät weist eine Netztrennvorrichtung auf, die das Ladegerät und das nachgeschaltete Fahrzeughochvoltnetz und/oder die Hochvoltbatterie vom Ladenetz reversibel voneinander trennen kann. Die Netztrennvorrichtung kann Schalter aufweisen, bevorzugt einen oder mehrere Schütze. Die Netztrennvorrichtung kann im Gehäuse des Ladegeräts oder im Netzstecker des Ladegeräts angeordnet sein. Das Ladegerät kann weitere Bauteile und Bestandteile aufweisen, wie beispielsweise einen Netzfilter, einen Gleichrichter und/oder ggf. einen Gleichstromwandler (DC/DC-Wandler). Bevorzugt ist das Ladegerät in das Fahrzeug integrierbar ausgeführt, so dass das Ladegerät im Betriebszustand fest mit dem Fahrzeug verbunden ist und nicht ohne Manipulation entfernt werden kann. Dabei kann das Ladegerät so in das Fahrzeug integriert vorliegen, dass nur Teile des Ladegeräts leicht zugänglich sind, beispielsweise der Netzstecker des Ladegeräts.
  • Als Ladestromnetz kann jedes Stromnetz verwendet werden, welches geeignet ist über das jeweils verwendete Ladegerät die Hochvoltbatterie mit Energie zu versorgen und zu laden. Insbesondere kann ein Drehstromnetz und/oder ein Wechselstromnetz verwendet werden. Das Ladestromnetz weist eine Netzsteckdose auf, die komplementär ausgeführt ist zu einem Netzstecker des Ladegeräts bzw. zu einem Adapter für den Netzstecker des Ladegeräts.
  • Das Ladesystem weist einen oder mehrere FI-Schutzschalter zur Fehlerstromüberwachung während eines Ladevorgangs auf, wobei die FI-Schutzschalter derart angeordnet sind, dass das Ladesystem von einem angeschlossenen Ladestromnetz über die FI-Schutzschalter trennbar ist. FI-Schutzschalter werden auch als FI-Schalter, Fehlerstromschutzschalter oder RCD (Residual Current Protective Device) bezeichnet. Der FI-Schutzschalter trennt bei Überschreiten eines bestimmten Auslösefehlerstroms den überwachten Stromkreis allpolig, d. h. alle Leiter bis auf den Schutzleiter, vom restlichen Netz.
  • Fehlerströme können auftreten, wenn etwa durch den menschlichen Körper oder über eine schadhafte Isolierung ein (Fehler-)Strom fließt. Dazu vergleicht der FI-Schutzschalter die Höhe des hin- mit dem des zurückfließenden Stromes. Die vorzeichenbehaftete Summe aller durch den FI-Schutzschalter fließenden Ströme muss bei einer intakten Anlage Null betragen. Der Vergleich erfolgt in einem Summen-Stromwandler, der alle zum und vom Verbraucher fließenden Ströme vorzeichenrichtig addiert. Wird irgendwo im Stromkreis ein Strom gegen Erde abgeleitet, so ist im Summenstromwandler die Summe von hin- und zurückfließendem Strom ungleich Null: es entsteht eine Stromdifferenz, der Fehlerstrom, die zum Auslösen des FI-Schutzschalters und damit zur Trennung von der Stromzufuhr führt. Dem Fachmann sind FI-Schutzschalter und Design und Aufbau bekannt. Bevorzugt werden solche FI-Schutzschalter verwendet, die bei Überschreiten eines Auslösefehlerstrom von ≤ 30 mA, bevorzugt < 30 mA, auslösen und trennen. Bevorzugt sind die FI-Schutzschalter in der Netzsteckdose des Ladestromnetzes oder im Ladegerät, dort bevorzugt im Netzstecker oder nach dem Netzfilter des Ladegeräts, angeordnet.
  • In einer besonderen Ausführungsform ist ein FI-Schutzschalter derart mit der Batterietrennvorrichtung verbunden, dass bei Auslösen des FI-Schutzschalters auch die Batterietrennvorrichtung ausgelöst wird. Somit ist sichergestellt, dass im Falle eines Fehlerstroms nicht nur die Verbindung zwischen Ladestromnetz und Ladegerät unterbrochen wird, sondern auch die Verbindung zwischen Hochvoltbatterie und Fahrzeughochvoltnetz.
  • Insbesondere können der oder die FI-Schutzschalter des erfindungsgemäßen Ladesystems beispielsweise in der Netzsteckdose oder im Sicherungskasten des Ladestromnetzes oder im Ladegerät, bevorzugt im Netzstecker oder nachdem Netzfilter des Ladegeräts angeordnet sein.
  • Das Ladesystem weist einen Schutzleiter auf, der mit der Fahrzeugmasse verbindbar ist, sowie Mittel zur permanenten Schutzleiterfunktionsüberwachung während eines Ladevorgangs, wobei das Mittel derart ausgestaltet ist, dass bei Beeinträchtigung der Schutzleiterfunktion die Batterietrennvorrichtung der Hochvoltbatterie und die Netztrennvorrichtung des Ladegeräts auslösbar sind. Wesentlich für das korrekte Funktionieren der FI-Schalter ist, dass ein intakter Schutzleiter vorhanden ist, der in seiner Funktion nicht beeinträchtigt ist. Um dies zu gewährleisten weist das Ladesystem Mittel auf, die eine permanente Überwachung der Schutzleiterfunktion erlauben. Dem Fachmann sind solche Mittel bekannt. Beispielsweise kann dieses Mittel eine Anordnung zur Messung des Schutzleiterwiderstandes umfassen oder darin bestehen. In diesem Fall liegt z. B. keine Beeinträchtigung der Schutzleiterfunktion vor, solange der Schutzleiterwiderstand nicht größer ist als 100 mOhm, bevorzugt < 100 mOhm.
  • Das Ladesystem weist Mittel auf zur Isolationsüberwachung des Fahrzeughochvoltnetzes und des Ladegerätes vor dem Start eines Ladevorgangs, wobei die Mittel derart ausgestaltet sind, dass bei Detektion eines Isolationsfehlers die Batterietrennvorrichtung der Hochvoltbatterie und die Netztrennvorrichtung des Ladegeräts auslösbar sind. Dem Fachmann sind solche Mittel zur Isolationsüberwachung bekannt. Das Mittel kann eine Anordnung zur Strommessung, zur Spannungsmessung und/oder zur Widerstandsmessung umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Fahrzeug umfassend ein erfindungsgemäßes Ladesystem, insbesondere kann das Ladegerät des Ladesystems im Fahrzeug integriert vorliegen. Das Fahrzeug mit integriertem Ladegerät ist bei gesteckter Netzverbindung als Gerät der Schutzklasse 1 konzipiert, mit geerdetem leitfähigem Gehäuse, wobei die Fahrzeugmasse auf Erdpotential liegt. Es kann ein oder mehrere FI-Schutzschalter, beispielsweise mit < 30 mA Auslösestrom nach ECE R100 (Draft), im Netzstecker des Ladegeräts, in der Netzsteckdose des Ladestromnetzes oder z. B. im Ladegerät, nach dem Filter in Kombination mit dem Lade- und/oder Vorladeschütz vorgesehen sein. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer leitenden Verbindung zwischen einer Netzphase und der Fahrzeugmasse, welche eine unzulässige Gefährdung darstellt, sofort der FI-Schutzschalter auslöst und das Ladesystem netzseitig frei schaltet. Dasselbe gilt falls eine leitende Verbindung z. B. zwischen einer Hochvoltschiene des Traktionsnetzes und der Fahrzeugmasse oder Erde gebildet wird. Wenn der FI-Schutzschalter auslöst, wird auch immer die Hochvoltbatterie vom Fahrzeughochvoltnetz getrennt. Grundsätzlich gilt, dass im Fehlerfall alle Energiequellen vom Fahrzeughochvoltnetz und dem Ladegerät getrennt werden.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Sicherheitsüberwachung eines Ladevorgangs eines in einem Fahrzeug integrierten erfindungsgemäßen Ladesystems, umfassend:
    • i) die Überwachung und Detektion eines Fehlerstroms während des Ladevorgangs mittels im Ladegerät angeordneten FI-Schaltern;
    • ii) die Überwachung der Funktion eines Schutzleiters des Ladesystems, der mit der Fahrzeugmasse verbunden ist, während des Ladevorgangs;
    wobei
    bei Detektion eines Fehlerstroms von ≤ 30 mA, bevorzugt < 30 mA, und/oder eines Schutzleiterfunktionsfehlers sowohl die Hochvoltbatterie vom Fahrzeughochvoltnetz, als auch das Ladegerät vom Ladestromnetz getrennt wird, wobei bevorzugt dann ein Schutzleiterfunktionsfehler vorliegt, wenn der Schutzleiterwiderstand > 100 mOhm ist.
  • Zusätzlich kann vor dem Start eines Ladevorgangs eine Isolationsüberwachung aller stromführenden Komponenten des Ladesystems, vorgesehen sein, wobei bei Detektion eines Isolationsfehlers sowohl die Hochvoltbatterie vom Fahrzeughochvoltnetz, als auch das Ladegerät vom Ladestromnetz getrennt wird.
  • Die zuvor gemachten Ausführungen zum erfindungsgemäßen Ladesystem können mutatis mutandis auch zur näheren Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ladesystems.
    • 1
    Ladesystem
    2
    Hochvoltbatterie
    3a, 3b
    Batterietrennvorrichtung
    4
    Fahrzeughochvoltnetz
    5
    Ladegerät
    6
    Netztrennvorrichtung
    7
    Netzstecker
    8
    FI-Schutzschalter
    9
    Ladestromnetz
    10
    Schutzleiter, der mit der Fahrzeugmasse verbindbar ist
    11
    Traktionsantrieb
    12
    elektrischer Klimakompressor
    13
    potentialgetrennter DC/DC-Wandler
    14
    14 V-Bordnetz
    15
    Vorrichtung zur permanenten Schutzleiterfunktionsüberwachung
    16
    Vorrichtung zur Isolationsüberwachung
  • Beispielhafte Ausführungsform der Erfindung:
  • In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems gezeigt. Das Ladesystem 1 umfasst eine Hochvoltbatterie 2, die über Batterietrennvorrichtungen 3a und 3b mit einem Fahrzeughochvoltnetz 4 verbunden ist. Das Ladesystem 1 weist ein Ladegerät 5 auf, mit einer Netztrennvorrichtung 6 und einem Netzstecker 7. Über den Netzstecker 7 ist das Ladegerät 5 mit einem Ladestromnetz 9 verbunden. Dabei weist die Netzsteckdose des Ladestromnetzes 9 einen FI-Schutzschalter 8 auf. An das Fahrzeughochvoltnetz 4 sind eine Vorrichtung zur Isolationsüberwachung 16 angeschlossen, sowie verschiedene Verbraucher, wie ein Traktionsantrieb 11, ein elektrischer Klimakompressor 12 und über einen potentialgetrennten DC/DC-Wandler 13 ein 14 V-Bordnetz 14. Das Ladesystem verfügt über eine Vorrichtung zur Schutzleiterfunktionsüberwachung 15, die derart mit einem Schutzleiter 10 verbunden ist, dass eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Schutzleiters 10 detektierbar ist. Ist es beabsichtigt das Ladesystem 1 in Betrieb zu nehmen und die Hochvoltbatterie 2 zu laden, so wird zunächst mittels der Vorrichtung zur Isolationsüberwachung 16 überprüft, ob ein Isolationsfehler im Fahrzeughochvoltnetz 4 vorliegt. Ist dies der Fall, werden die Netztrennvorrichtung 6 und die Batterietrennnvorrichtungen 3a und 3b ausgelöst und ein Stromfluss vom Ladestromnetz 9 zum Ladegerät 5 unterbrochen, ebenso wie ein Stromfluss zwischen Fahrzeughochvoltnetz 4 und Hochvoltbatterie 2. Liegt kein Isolationsfehler vor, kann mit dem Ladevorgang begonnen werden. Während des Ladevorgangs wird über den FI-Schutzschalter 8 permanent überwacht, ob es zu einem Fehlerstrom kommt oder nicht. Wird ein Fehlerstrom von mehr als 30 mA gemessen, so löst der FI-Schutzschalter 8 aus und trennt die Verbindung zwischen Ladestromnetz 9 und Ladegerät 5. Die Stromzufuhr vom Ladestromnetz 9 zum Ladegerät 5 ist unterbrochen. Um zu gewährleisten, dass der FI-Schutzschalter 8 problemslos funktioniert, ist es notwendig permanent zu Überwachen, ob der Schutzleiter 10 ordnungsgemäß funktioniert. Dazu dient die Vorrichtung zur permanenten Schutzleiterfunktionsüberwachung 15. Diese ist als Anordnung zur Messung des Schutz leiterwiderstandes ausgebildet. Wird eine Beeinträchtigung der Schutzleiterfunktion detektiert, so wird die Batterietrennvorrichtung 3a, 3b der Hochvoltbatterie 2 und die Netztrennvorrichtung 6 des Ladegeräts 5 ausgelöst. Die Vorrichtung zur permanenten Schutzleiterfunktionsüberwachung 15 detektiert dabei eine Beeinträchtigung der Schutzleiterfunktion, wenn der Schutzleiterwiderstand größer als 100 mOhm ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - ECE R100 [0021]

Claims (10)

  1. Ladesystem zur Verwendung in einem Fahrzeug mit Fahrzeugmasse auf Erdpotential, umfassend a) ein Fahrzeughochvoltnetz enthaltend eine Hochvoltbatterie mit Batterietrennvorrichtung, sowie gegebenfalls einen oder mehrere Verbraucher; b) ein mit der Hochvoltbatterie leitend verbundenes, in das Fahrzeug integrierbares Ladegerät mit Netztrennvorrichtung, welches über Netzstecker mit einem Ladestromnetz verbindbar ist; c) einen oder mehrere FI-Schutzschalter zur Fehlerstromüberwachung während eines Ladevorgangs, wobei die FI-Schutzschalter derart angeordnet sind, dass das Ladesystem von einem angeschlossenen Ladestromnetz über die FI-Schutzschalter trennbar ist; d) einen Schutzleiter, der mit der Fahrzeugmasse verbindbar ist, sowie Mittel zur permanenten Schutzleiterfunktionsüberwachung während eines Ladevorgangs, wobei das Mittel derart ausgestaltet ist, dass bei Beeinträchtigung der Schutzleiterfunktion die Batterietrennvorrichtung der Hochvoltbatterie und die Netztrennvorrichtung des Ladegeräts auslösbar sind; e) Mittel zur Isolationsüberwachung des Fahrzeughochvoltnetzes und des Ladegerätes vor dem Start eines Ladevorgangs, wobei die Mittel derart ausgestaltet sind, dass bei Detektion eines Isolationsfehlers die Batterietrennvorrichtung der Hochvoltbatterie und die Netztrennvorrichtung des Ladegeräts auslösbar sind.
  2. Ladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass FI-Schutzschalter verwendet werden mit einem Auslösefehlerstrom von ≤ 30 mA, bevorzugt < 30 mA.
  3. Ladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Schutzleiterfunktionsüberwachung während eines Ladevorgangs, eine Anordnung zur Messung des Schutzleiterwiderstands vorgesehen ist.
  4. Ladesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beeinträchtigung der Schutzleiterfunktion vorliegt, wenn der Schutzleiterwiderstand größer als 100 mOhm ist.
  5. Ladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterietrennvorrichtung und/oder die Netztrennvorrichtung ein oder mehrere Schütze aufweisen.
  6. Ladesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die FI-Schutzschalter in der Netzsteckdose oder im Sicherungskasten des Ladestromnetzes oder im Ladegerät, bevorzugt im Netzstecker oder nach dem Netzfilter des Ladegeräts angeordnet sind.
  7. Fahrzeug umfassend ein Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät im Fahrzeug integriert vorliegt.
  9. Verfahren zur Sicherheitsüberwachung eines Ladevorgangs eines in einem Fahrzeug integrierten Ladesystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: i) Überwachung und Detektion eines Fehlerstroms im Ladesystem während des Ladevorgangs mittels FI-Schaltern; ii) Überwachung der Funktion eines Schutzleiters des Ladesystems, der mit der Fahrzeugmasse verbunden ist, während des Ladevorgangs; wobei bei Detektion eines Fehlerstroms von ≤ 30 mA, bevorzugt < 30 mA, und/oder eines Schutzleiterfunktionsfehlers sowohl die Hochvoltbatterie vom Fahrzeughochvoltnetz, als auch das Ladegerät vom Ladestromnetz getrennt wird, wobei bevorzugt dann ein Schutzleiterfunktionsfehler vorliegt, wenn der Schutzleiterwiderstand > 100 mOhm ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei vor dem Start eines Ladevorgangs zusätzlich eine Isolationsüberwachung aller stromführenden Komponenten des Ladesystems, durchgeführt wird, wobei bei Detektion eines Isolationsfehlers sowohl die Hochvoltbatterie vom Fahrzeughochvoltnetz, als auch das Ladegerät vom Ladestromnetz getrennt wird.
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