DE102011015531A1

DE102011015531A1 - Verfahren zum automatischen Entladen von Komponenten eines Hochvoltstromkreislaufes in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011015531A1
Application number: DE201110015531
Authority: DE
Inventors: Rainer Justen
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Entladen von Komponenten (9.1 bis 9.n) eines Hochvoltstromkreislaufes (8) in einem Fahrzeug, wobei das automatische Entladen des Hochvoltstromkreislaufes (8) durch ein Auslösesignal (S) aktiviert wird und die Umwandlung elektrischer in thermische Energie in zumindest einem dem Hochvoltstromkreislauf (8) zugeordneten Entladewiderstand erfolgt. Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teil der in den Komponenten (9.1 bis 9.n) des Hochvoltstromkreislaufes (8) gespeicherten elektrischen Energie durch das Auslösesignal (S) aktuiert zumindest einem elektrisch angetriebenen Aktor (6.1 bis 6.n) zumindest eines Insassenschutzsystems zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Entladen von Komponenten eines Hochvoltstromkreislaufes in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei herkömmlichen Fahrzeugen mit Hochvoltstromkreisläufen werden die Komponenten des Hochvoltstromkreislaufs bei einem erkannten Aufprallereignis abgeschaltet, d. h. in den Hochvolt-Batterien werden Schütze geöffnet, welche die Hochvolt-Batterien vom übrigen Hochvoltstromkreislauf des Fahrzeugs trennen. Weiterhin werden die Komponenten des Hochvoltstromkreislaufs mittels passiver Entladungseinrichtungen, beispielweise Permanentwiderständen, entladen. Kann die in den Komponenten des Hochvoltstromkreislaufs gespeicherte elektrische Energie nicht ausreichend schnell mittels der passiven Entladungseinrichtungen in thermische Energie gewandelt werden, wird an den mit den Hochvolt-Batterien gekoppelten Komponenten, beispielsweise einer Leistungselektronik und/oder einer Elektromaschine, ein aktiver Kurzschluss aktuiert. Bei einem solchen aktiven Kurzschluss wird die elektrische Energie in einen Widerstand umgeleitet und dort in Wärmeenergie umgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum automatischen Entladen von Komponenten eines Hochvoltstromkreislaufes in einem Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beim Verfahren zum automatischen Entladen von Komponenten eines Hochvoltstromkreislaufes in einem Fahrzeug, wobei das automatische Entladen der Komponenten des Hochvoltstromkreislaufes durch ein Auslösesignal aktiviert wird und die Umwandlung elektrischer in thermische Energie in zumindest einem dem Hochvoltstromkreislauf zugeordneten Entladewiderstand erfolgt, wird erfindungsgemäß zumindest ein Teil der in den Komponenten des Hochvoltstromkreislaufes gespeicherten elektrischen Energie durch das Auslösesignal aktuiert an zumindest einen elektrisch angetriebenen Aktor zumindest eines Insassenschutzsystems geleitet. Dadurch wird die in den Komponenten des Hochvoltstromkreislaufes gespeicherte elektrische Energie im Falle eines Unfalls nicht mehr in für den Fahrzeuginsassen nutzlose thermische Energie umgewandelt, sondern zur Leistungssteigerung elektrisch betriebener Insassenschutzsysteme verwendet. Somit können eine Aktivierungsgeschwindigkeit und/oder eine vom jeweiligen Insassenschutzsystem aufbringbare Kraft erhöht werden.
Da die Leistungsfähigkeit elektrisch angetriebener Insassenschutzsysteme, beispielweise reversibler Gurtstraffer, einer Sitzverstellung, einer automatischen Schließung des Schiebedachs, heute durch die Leistungsdaten des elektrischen Bordnetzes, mit dem die Insassenschutzsysteme betrieben werden, begrenzt wird, führt eine direkte Koppelung der Insassenschutzsysteme mit dem Hochvoltstromkreislauf zu einer signifikanten Leistungssteigerung der Insassenschutzsysteme.
Besonders vorteilhafterweise ist durch die Umwandlung elektrischer Energie aus dem Hochvoltstromkreislauf in mechanische Energie in den Insassenschutzsystemen eine Entladegeschwindigkeit der Komponenten des Hochvoltstromkreislaufes erhöht.
Bei einem im Voraus erkannten Aufprallereignis kann vorteilhafterweise schon vor dem eigentlichen Aufprall die Entladung der Komponenten des Hochvoltstromkreislaufes eingeleitet werden, wodurch die verfügbare Entladezeit der Komponenten des Hochvoltstromkreislaufes verlängert ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der einzigen 1 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum automatischen Entladen von Komponenten 9.1 bis 9.n eines Hochvoltstromkreislaufes 8 eines Fahrzeuges dargestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung 1 zumindest eine Hochvolt-Batterie 2, welche vorzugsweise als herkömmliche Hochvolt-Batterie mit einer Betriebsspannung größer als 60 V Gleichspannung oder 30 V Wechselspannung ausgebildet ist und eine Mehrzahl von in Reihe und/oder parallel verschalteten elektrochemischen Energiespeichern umfasst. Bei der Hochvolt-Batterie 2 handelt es sich um eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges, eines Hybridfahrzeuges mit einer elektrisch betriebenen Antriebseinheit oder eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeuges.
Die Vorrichtung 1 umfasst neben der Hochvolt-Batterie 2 einen Sensor 3, passive Entladungseinrichtungen 4, aktive Entladungseinrichtungen 5, Komponenten 9.1 bis 9.n und/oder Aktoren 6.1 bis 6.n zumindest eines Insassenschutzsystems.
Die Komponenten 9.1 bis 9.n bilden zusammen mit der Hochvolt-Batterie 2 und den passiven Entladungseinrichtungen 4 und den aktiven Entladungseinrichtungen 5 den Hochvoltstromkreislauf 8. Die Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 sind beispielweise als eine herkömmliche Leistungselektronik oder eine elektrische Traktionsmaschine ausgebildet.
Der Sensor 3 ist als zumindest ein herkömmlicher Sensor eines Insassenschutzsystems oder eines herkömmlichen Fahrerassistenzsystems ausgebildet und erzeugt ein Auslösesignal S. Dabei kann der Sensor 3 beispielweise Bestandteil einer Steuereinheit sein, welche insbesondere Teil eines herkömmlichen Fahrerassistenzsystems ist, welches eine Fahrzeugumgebung fortlaufend überwacht und einen sich anbahnenden Unfall oder ein sich anbahnendes Aufprallereignis detektiert oder identifiziert.
Alternativ kann als Auslösesignal S ein Aktivierungssignal eines herkömmlichen Insassenschutzsystems verwendet werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann als Auslösesignal S ein herkömmliches Aktivierungssignal für das automatische Entladen von Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 verwendet werden.
Die passiven Entladungseinrichtungen 4 sind beispielweise als herkömmliche Entladewiderstände ausgebildet, welche in die Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 integriert sein können oder mit den Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 elektrisch gekoppelt sind. Ein solcher Entladewiderstand ist besonders bevorzugt auf eine höhere Verlustleistung ausgelegt und als elektrischer Verbraucher an den Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 angeordnet. Der Entladewiderstand wandelt die zugeführte elektrische Energie in thermische Energie um, wodurch die elektrochemischen Energiespeicher der Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 allmählich entladen werden. Dabei werden die Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 des Fahrzeuges vergleichsweise langsam entladen, wodurch einer hohen Wärmeentwicklung durch die Umwandlung der elektrischen Energie mittels des Entladewiderstandes entgegen gewirkt ist.
Die aktiven Entladungseinrichtungen 5 sind als mit den Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 elektrisch gekoppelte Komponenten, beispielsweise einer nicht dargestellten Leistungselektronik und/oder einer Elektromaschine, ausgebildet, in denen ein aktiver Kurzschluss aktuierbar ist. Bei einem solchen aktiven Kurzschluss wird die elektrische Energie in den Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8in Wärmeenergie umgesetzt.
Die Aktoren 6.1 bis 6.n sind als herkömmliche elektrisch betriebene Aktoren eines Insassenschutzsystems ausgebildet. Dabei können einem Insassenschutzsystem mehrere Aktoren 6.1 bis 6.n zugeordnet sein und/oder es sind mehrere Insassenschutzsysteme im Fahrzeug angeordnet.
Solche von elektrisch betriebenen Aktoren 6.1 bis 6.n aktuierte Insassenschutzsysteme sind beispielweise ein reversibler Gurtstraffer, eine Sitzverstellung, eine automatische Schließung des Schiebedachs.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Aktoren 6.1 bis 6.n oder ihre zugeordneten Schutzelemente 7.1 bis 7.n reversibel ausgebildet, so dass ein solches Schutzelement 7.1 bis 7.n mehrfach nacheinander ausgelöst werden kann.
Im Betrieb des Verfahrens wird mittels des Sensors 3 das Auslösesignal S erzeugt. Dabei repräsentiert das Auslösesignal S einen Unfall oder ein Aufprallereignis oder einen sich anbahnenden Unfall oder ein sich anbahnendes Aufprallereignis. Anschließend werden in Abhängigkeit der im Hochvoltstromkreislauf 8 oder in den einzelnen Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 gespeicherten elektrischen Energie Maßnahmen zum automatischen Entladen von einzelnen oder allen Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 eingeleitet. Als eine solche Maßnahme wird vorzugsweise zumindest ein Teil der in den Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 gespeicherten elektrischen Energie den Aktoren 6.1 bis 6.n zugeführt. Weiterhin wird elektrische Energie aus den Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 in die passiven Entladungseinrichtungen 4 geleitet. Sollte mittels dieser beschriebenen Maßnahmen eine vollständige oder nahezu vollständige Entladung der einzelnen Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 in zeitlicher Nähe des Unfalls oder des Aufprallereignisses nicht möglich sein, wobei zeitliche Nähe den Zeitraum unmittelbar vor und nach dem Unfall bezeichnet, wird die in den einzelnen Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 verbliebene elektrische Energie den aktiven Entladungseinrichtungen 5 zugeführt.
Durch die Zuführung von elektrischer Energie aus den einzelnen Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 an die Aktoren 6.1 bis 6.n wird die in den einzelnen Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 gespeicherte elektrische Energie im Falle eines Unfalls nicht mehr in für den Fahrzeuginsassen nutzlose thermische Energie umgewandelt, sondern zur Leistungssteigerung elektrisch betriebener Aktoren 6.1 bis 6.n von Insassenschutzsystemen verwendet. Somit können eine Aktivierungsgeschwindigkeit und/oder eine aufbringbare Kraft der Aktoren 6.1 bis 6.n erhöht werden, wobei gleichzeitig eine Entladegeschwindigkeit der einzelnen Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 erhöht ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird bei einem identifizierten, sich anbahnenden Aufprallereignis oder einem vorausschauend identifizierten Aufprallereignis elektrische Energie aus den einzelnen Komponenten 9.1 bis 9.n des Hochvoltstromkreislaufes 8 vor dem Eintreten des Aufprallereignisses den elektrisch angetriebenen Aktoren 6.1 bis 6.n des Insassenschutzsystems zugeführt.
Durch die Nutzung üblicherweise bereits im Fahrzeug vorhandener Vorrichtungen, wie beispielweise der Hochvolt-Batterie 2, der passiven Entladungseinrichtungen 4, der aktiven Entladungseinrichtungen 5, der Aktoren 6.1 bis 6.n, der Schutzelemente 7.1 bis 7.n und des Fahrerassistenzsystems, welches eine Fahrzeugumgebung fortlaufend überwacht und einen sich anbahnenden Unfall oder ein sich anbahnendes Aufprallereignis detektiert oder identifiziert, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach und mit geringem Aufwand in ein Fahrzeug integrierbar.

Claims

Verfahren zum automatischen Entladen mindestens einer Komponente (9.1 bis 9.n) eines Hochvoltstromkreislaufes (8) in einem Fahrzeug, wobei das automatische Entladen durch ein Auslösesignal (S) aktiviert wird und die Umwandlung elektrischer in thermische Energie in zumindest einem dem Hochvoltstromkreislauf (8) zugeordneten Entladewiderstand erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der in der oder den Komponenten (9.1 bis 9.n) des Hochvoltstromkreislaufes (8) gespeicherten elektrischen Energie durch das Auslösesignal (S) aktuiert zumindest einem elektrisch angetriebenen Aktor (6.1 bis 6.n) zumindest eines Insassenschutzsystems zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Auslösesignal (S) ein Aktivierungssignal eines Insassenschutzsystems verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Auslösesignal (S) ein Aktivierungssignal für das automatische Entladen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem identifizierten, sich anbahnenden Aufprallereignis oder einem vorausschauend identifizierten Aufprallereignis elektrische Energie aus Komponenten (9.1 bis 9.n) des Hochvoltstromkreislaufes (8) vor dem Eintreten des Aufprallereignisses dem elektrisch angetriebenen Aktor (6.1 bis 6.n) des Insassenschutzsystems zugeführt wird.