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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines mehrere Komponenten aufweisenden, elektrischen Systems eines Fahrzeugs, wobei jede der mehreren Komponenten jeweils mit einer Steckverbindung elektrisch an einen Leitungssatz angeschlossen ist. Das Überwachen erfolgt mittels automatisierter Überprüfung jeder einzelnen der Steckverbindungen durch eine Steckverbindungs-Prüfeinrichtung, wobei ein Steckverbindungsprüfergebnis erhalten wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Überwachung eines Systems eines Fahrzeugs und insbesondere eines Hochvoltsystems.
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Ein Hochvoltsystem (Hochvoltbordnetz) eines Fahrzeugs versorgt Komponenten des Fahrzeugs in der Regel mit einer Spannung oberhalb von 100 V. Typischerweise liegt die Spannung bei etwa 400 V. Die Komponenten des Hochvoltnetzes unterliegen daher besonderen Sicherheitsanforderungen. Insbesondere sind die Steckverbindungen der Komponenten an dem Hochvoltnetz, aber auch der Hochvolt-Leitungssatz zuverlässig zu überprüfen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2010 048 348 A1 ist ein Verfahren zur Fehlerlokalisation in einem Hochvoltbordnetz eines Fahrzeugs bekannt. Das Hochvoltbordnetz weist eine Mehrzahl an Hochvoltkomponenten auf, die jeweils mit einer Hochspannungsquelle des Hochvoltbordnetzes verbunden sind. Die Hochvoltkomponenten sind je über einen Signaldetektor mit einem so genannten „Interlock-Kreis” verbunden, sodass zwischen den Hochvoltkomponenten Abschnitte des Interlock-Kreises verlaufen. Zumindest eine der Hochvoltkomponenten weist einen Signalgeber auf, der ein von den Signaldetektoren detektierbares Ausgangssignal zum Überwachen des Interlock-Kreises auf Interlock-Fehler erzeugt.
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Ebenso wie im Stand der Technik wird auch gemäß dem vorliegenden Dokument der so genannte Interlock-Kreis (HVIL-Schleife) dazu verwendet, zu überprüfen, ob ein HV-Stecker (Hochvolt-Stecker) korrekt und vollständig gesteckt ist. Dieser Interlock-Kreis ist nur dann geschlossen, wenn jeder HV-Stecker korrekt sitzt. Mit entsprechender Signalauswertung ist somit erkennbar, ob alle HV-Stecker bestimmungsgemäß gesteckt sind.
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Die Leiterschleife ist über ein LV-System (Niedervolt-System) geführt und dient zur Abfrage der jeweiligen HV-Steckerkontakte durch Brücken.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System eines Fahrzeugs, dessen Steckverbindungen automatisiert überprüft werden, insgesamt zuverlässiger überwachen zu können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Überwachen eines mehrere Komponenten aufweisenden, elektrischen Systems eines Fahrzeugs, wobei jede der mehreren Komponenten jeweils mittels einer Steckverbindung elektrisch an einen Leitungssatz angeschlossen ist, durch automatisiertes Überprüfen jeder einzelnen der Steckverbindungen durch eine Steckverbindungs-Prüfeinrichtung, wobei ein Steckverbindungs-Prüfergebnis erhalten wird, automatisiertes Überprüfen des Leitungssatzes, indem eine vorgegebene Spannung an das System angelegt wird, resultierende Spannungen und/oder Ströme in oder an den Komponenten gemessen werden und erhaltene Messwerte mit vorgegebenen Werten verglichen werde, wobei ein Leitungssatz-Prüfergebnis erhalten wird, und Plausibilisieren des Steckverbindungs-Prüfergebnisses mit dem Leitungssatz-Prüfergebnis.
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Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Vorrichtung zum Überwachen eines mehrere Komponenten aufweisenden, elektrischen Systems eines Fahrzeugs, wobei jede der mehreren Komponenten jeweils mittels einer Steckverbindung elektrisch an einen Leitungssatz angeschlossen ist, mit einer Steckverbindungs-Prüfeinrichtung zum automatisierten Überprüfen jeder einzelnen der Steckverbindungen, wobei ein Steckverbindungs-Prüfergebnis für alle Steckverbindungen erhalten wird, sowie mit einer Leitungssatz-Prüfeinrichtung zum automatisierten Überprüfen des Leitungssatzes, indem eine vorgegebene Spannung an das System angelegt wird, resultierende Spannungen und/oder Ströme in oder an den Komponenten gemessen werden und erhaltene Messwerte mit vorgegebenen Werten verglichen werden, wobei ein Leitungssatz-Prüfergebnis erhalten wird, und einer Plausibilisierungseinrichtung zum Plausibilisieren des Steckverbindungs-Prüfergebnisses mit dem Leitungssatz-Prüfergebnis.
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Durch die Erfindung ist somit ein neuartiges Konzept des Interlock-Systems gegeben, mit dessen Hilfe ein Interlock-Fehler auf eine spezifische Komponente eingegrenzt werden kann. Die Steckerkontakte des HV-Systems bzw. Versorgungssystems werden durch lokale Interlock-Kreise erfasst. Des Weiteren wird durch Einsatz der im System vorhandenen Sensorik eine zusätzliche Sicherheitsebene installiert, mit deren Hilfe ein Plausibilitätscheck durchgeführt wird, um Fehlinterpretationen der Interlock-Auswerteeinheit auszuschließen und Unterbrechungen im HV-Leitungssatz zu detektieren und begrenzt zu lokalisieren. Damit lassen sich die Dauer und die anfallenden Kosten zur Fehlersuche und – behebung in Produktion (Nacharbeit) und Service von Baureihen mit integriertem HV-System reduzieren. Außerdem ergibt sich damit ein geringerer Entwicklungs- und Fertigungsaufwand und somit ebenfalls reduzierte Kosten.
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Vorzugsweise werden die Informationen des automatischen Überprüfens von einer der Komponenten über einen Datenbus an eine oder mehrere andere der Komponenten kommuniziert. Damit können die am Bus befindlichen Komponenten sofort erfahren, dass ein Fehler in einer anderen Komponente aufgetreten ist.
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Bei dem Überprüfen der einzelnen Steckverbindungen kann gemessen werden, ob ein Stromkreis, der durch eine ordnungsgemäße Steckverbindung geschlossen ist, auch tatsächlich geschlossen ist. Auf diese Weise lassen sich passive Komponenten beispielsweise durch aktive Komponenten, die selbst eine Interlock-Prüfung durchführen können, überwachen.
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Bei dem Überprüfen des Leitungssatzes kann die vorgegebene Spannung für die Überprüfung durch eine der Komponenten aufgebracht werden. Damit lässt sich die Überprüfung in dem System einfach realisieren, ohne dass eine zusätzliche Spannungsquelle benötigt wird.
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Ferner kann eine der Komponenten eine mehrphasige elektrische Maschine und eine weitere der Komponenten eine Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine sein, wobei für das Überprüfen des Leitungssatzes an einem Eingang der Leistungselektronik eine Zwischenkreisspannung angelegt, und an mehreren Phasen der elektrischen Maschine jeweils ein Strom bei mehreren Schaltzuständen der Leistungselektronik gemessen wird. Durch entsprechende Wertetabellen lässt sich dann leicht eine Unterbrechung in dem System erkennen. Alternativ zu der Messung des Stroms in mehreren Phasen kann auch am Eingang der Leistungselektronik jeweils für mehrere Schaltzustände der Leistungselektronik ein einziger Strom gemessen werden.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem System um ein Hochvoltsystem. Damit kann der Sicherheitsstandard für derartige Hochvoltsysteme deutlich verbessert werden.
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Wie bereits angedeutet wurde, lässt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung auch in ein Fahrzeug integrieren. Somit lässt sich eine „Onboard-Diagnose” bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen (z. B. Hybridfahrzeugen oder rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen) gewährleisten.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
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1 ein dezentrales Interlock-System gemäß;
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2 ein Detektionssystem zum Detektieren eines offenen Leitungssatzes;
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3 eine Leistungselektronik mit elektrischer Maschine in einem ersten Schaltzustand;
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4 die Leistungselektronik und die elektrische Maschine von 3 in einem zweiten Schaltzustand;
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5 eine Überprüfung einer Leistungselektronik mit elektrischer Maschine durch Strommessung im Dreiphasensystem; und
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6 eine Überprüfung einer Leistungselektronik mit elektrischer Maschine durch Strommessung im Zwischenkreis.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Ein elektrisch betriebenes Fahrzeug weist beispielsweise zum Antrieb ein Hochvoltsystem mit mehreren Hochvoltkomponenten HV1, HV2, ..., HVn-1, HVn, ..., HVm auf. Diese HV-Komponenten werden durch ein Überwachungssystem überwacht. Dieses Überwachungssystem umfasst ein Bussystem BS, das mit allen aktiven HV-Komponenten HV1 bis HVn in Verbindung steht.
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Die zahlreichen HV-Komponenten bilden ein elektrisches System, das über eine Verteilerplatte VP mit einer Hochspannung versorgt wird. Dazu sind die HV-Komponenten mittels eines HV-Leitungssatzes LS an die Verteilerplatte angeschlossen. Der Leitungssatz LS ist mit jeweils einem Hochvolt-Stecker HS an alle HV-Komponenten angeschlossen.
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Jede der aktiven Komponenten HV1 bis HVn besitzt jeweils einen Interlock-Kreis IK einschließlich einer Interlock-Auswerteeinheit I. Jeder Interlock-Kreis IK verläuft durch eine jeweilige Hochvoltbuchse HB der entsprechenden Hochvolt-Komponente. Ist der passende Hochvolt-Stecker HS auf die Hochvoltbuchse HB aufgesteckt, so schließt eine Brücke B, die in den Hochvoltstecker HS oder die Verteilerplatte VP integriert ist, den jeweiligen Interlock-Kreis IK. Eine entsprechende Information darüber, ob der Interlock-Kreis IK geschlossen oder offen ist, überträgt die Interlock-Auswerteeinheit I einer HV-Komponente über das Bussystem BS zu den anderen aktiven HV-Komponenten. Entsprechende Informationen von allen Interlock-Kreisen stellen ein Steckverbindungs-Prüfergebnis dar.
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Eine passive HV-Komponente HVm wird beispielsweise über einen externen Interlock-Kreis IKe an eine externe Interlock-Auswerteeinheit Ie angeschlossen. Die externe Interlock-Auswerteeinheit Ie ist hier in der HV-Komponente HVn untergebracht.
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Die konkrete Umsetzung der Zustandserfassung von den Steckverbindungen liegt im Ermessensspielraum des Entwicklers und kann im einfachsten Fall durch eine Stromschleife erfolgen. Alternativ sind auch Lösungen mit PWM-Signalen möglich.
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Bei dem Bussystem BS kann es sich beispielsweise um ein CAN-System, ein LIN-System, PLC oder auch ein über Gateway zusammengesetztes Bussystem handeln.
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Passive HV-Komponenten können keine Kommunikation mit dem vorhandenen Bussystem BS aufbauen und sind daher gesondert abzusichern. Eine mögliche Absicherung ist die in 1 dargestellte Erweiterung einer der vorhandenen dezentralen Interlock-Kreise um den zusätzlichen HV-Steckkontakt. Dabei kann beispielsweise in der HV-Komponente HVn die Interlock-Auswerteeinheit I mit der externen Interlock-Auswerteeinheit Ie zusammengefasst sein. Die Auswahl des dezentralen Interlock-Kreises für die passive Komponente ist abhängig von der Verbauung im Fahrzeug.
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Die in den aktiven HV-Komponenten erfassten Zustände der HV-Steckverbindungen werden zyklisch oder per Abfrage abhängig vom vorhandenen Bussystem BS an alle Teilnehmer im Verbund übertragen. Wird eine Sicherheitsverletzung in einem der dezentralen Interlock-Kreise festgestellt, z. B. durch Entfernen einer HV-Steckverbindung, so muss in der HV-Komponente, in der das Ereignis stattfindet, als auch in den vom Ereignis nicht betroffenen HV-Komponenten eine Fehlerreaktion erfolgen. Eine entsprechende Fehlerreaktion muss ebenfalls beim Ausfall des zentralen Bussystems BS erfolgen, da ein Ausfall keinerlei Botschaftsübermittlung zulässt.
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Die Diagnose des dezentralen Interlock-Systems erfolgt beispielsweise „offboard” durch Abfrage der einzelnen Steuergeräte hinsichtlich des jeweiligen Zustands der Steckverbindung. Eine Onboard-Variante hierzu wurde eine Master-Komponente im dezentralen Interlock-System voraussetzen, sodass die Bewertung der einzelnen Interlock-Kreise bereits im Fahrzeug durchgeführt werden kann, und eine entsprechende Fehlermeldung in der Anzeige des Fahrzeugs abrufbar ist.
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Mit dem oben geschilderten System ist eine Überwachung der HV-Steckerkontakte möglich. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es jedoch, ein Überwachungssystem bereitzustellen, mit dessen Hilfe eine aufwandsarme und robuste Überprüfung der HV-Steckerkontakte sowie das Erfassen von Unterbrechungen im HV-Leitungssatz LS ermöglicht werden kann. Daher wird das obige Konzept des dezentralen Interlock-Systems mit einem zweiten Diagnosekonzept ergänzt. Dieses zweite Konzept der „Open-Cable-Detection” (Detektion offener Leiter) dient zum Detektieren von Unterbrechungen im Leitungssatz und zur Lokalisation der Fehlerstelle auf einen Bereich im Leitungssatz. Beide Konzepte benötigen eine Kommunikationsschnittstelle für das Übertragen von Botschaften zwischen den verschiedenen HV-Komponenten.
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Das Konzept der „Open-Cable-Detection” ist in 2 schematisch wiedergegeben. Komponenten, die denjenigen des Systems von 1 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das zu diagnostizierende System weist also neben den mehreren HV-Komponenten HV1, ... HVn-1, HVn, ..., HVm das Bussystem BS auf.
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Wie bei dem dezentralen Interlock-System wird auch hier zwischen aktiven und passiven HV-Komponenten unterschieden. Als aktive HV-Komponente werden HV-Teilnehmer beschrieben, welche mit einer eigenen Sensorik und Auswerteeinheit ausgestattet sind und eine Kommunikation mit dem vorhandenen Bussystem aufbauen können. Des Weiteren werden die HV-Komponenten unterschieden in Quellen, welche Strom erzeugen können (z. B. Spannungsquelle Q in HV-Komponente HV1), Senken, welche Strom verbrauchen (z. B. Last bzw. Senke S in der HV-Komponente HVg), und Komponenten, welche sowohl Strom erzeugen als auch verbrauchen können (z. B. Quelle-Senke QS in HV-Komponente HVn-1).
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Alle im HV-System vorhandenen Quellen müssen von dem Netz trennbar sein. Dies kann z. B. durch Öffnen von Schützen oder durch Ansteuern von Halbleiterbauelementen erfolgen. Diese Anforderung ist notwendig, da nur so der Stromverlauf durch das HV-System vollständig nachvollziehbar wird.
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Ziel des „Open-Cable-Detection”-Konzepts ist die Lokalisierung von Unterbrechungen im HV-System. Erreicht wird dies, indem man eine der vorhandenen Quellen an das HV-System schaltet, und die von der Quelle erzeugte Spannung an allen im HV-System beteiligten aktiven HV-Komponenten misst. Wird im Fehlerfall an einer der aktiven HV-Komponenten keine Spannung gemessen, so ist dies ein Hinweis auf eine Unterbrechung im HV-Leitungssatz LS. In diesem Fall wird eine Botschaft an alle Teilnehmer gesendet, damit eine Fehlerreaktion auf das Ereignis (Leitungssatz-Prüfergebnis) erfolgen kann. Ebenfalls zu berücksichtigen ist ein Ausfall des zentralen Bussystems BS, da in diesem Fall keinerlei Botschaftsübermittlung möglich ist.
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Die Diagnose des HV-Systems kann hierbei sowohl „offboard” als auch „onboard” erfolgen. Bei der Offboard-Variante erfolgt mittels Service-Testers eine Abfrage jeder einzelnen aktiven HV-Komponente, ob eine Spannungsunterbrechung vorliegt. Durch das sich hierbei ergebende Fehlerbild (Leitungssatz-Prüfergebnis) und die Formgebung/Gestaltung des HV-Leitungssatzes LS lässt sich die Unterbrechungsstelle auf einen spezifischen Bereich des HV-Leitungssatzes eingrenzen. Die Idee bei der Offboard-Variante kann in ähnlicher Form auch für die Onboard-Variante verwendet werden. Hierbei wird, wie beim dezentralen Interlock-System, eine Master-Komponente ernannt, sodass eine erste Vorverarbeitung bereits im Fahrzeug durchgeführt und eine entsprechende Fehlermeldung in der Anzeige des Fahrzeugs ausgegeben werden kann.
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Anhand der 3 bis 6 werden nun konkrete Varianten erläutert, durch die das zweite Konzept der „Open-Cable-Detection” realisiert werden kann. Diese Varianten ermöglichen das Detektieren und Lokalisieren von Unterbrechungen bei passiven HV-Komponenten. Dabei kann insbesondere für die Überwachung diejenige Sensorik verwendet werden, die bereits in der HV-Komponente für andere Zwecke vorhanden ist.
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Das Beispiel von 3 stellt eine Leistungselektronik LE mit elektrischer Maschine EM dar. Die Leistungselektronik LE stellt meist eine aktive HV-Komponente dar, da diese zur Kommunikation mit dem Fahrzeug an ein Bussystem angeschlossen ist. Die elektrische Maschine EM stellt dagegen eine passive HV-Komponente dar, da diese von der Leistungselektronik LE bestromt wird.
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Wird die elektrische Maschine EM von der Leistungselektronik LE angesteuert, so ist bei vorhandener Zwischenkreisspannung Vdc ein Stromfluss die Folge (vgl. eingezeichnete Pfeile), der von Stromsensoren A der Leistungselektronik LE an deren Ausgang gemessen werden kann. Diesen Effekt kann man sich für das Detektieren von Unterbrechungen in dem dreiphasigen System (Phasen P1, P2 und P3) von
3 zunutze machen. Hierbei gilt das erste Kirchhoffsche Gesetz, welches besagt, dass die Summe alter in der elektrischen Maschine fließenden Ströme I
1, I
2, I
3 null sein muss, d. h.
Dabei bedeutet m die Anzahl der Phasen.
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Daraus ergibt sich, dass bei symmetrischer Auslegung aller Wicklungen in der elektrischen Maschine EM folgende Stromaufteilung stattfindet (Bedingung I): in = – 1 / m – 1i1, wobei n = 2, ..., m.
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Für den Fall des dreiphasigen Systems mit den abgebildeten Schalterstellungen gelten die folgenden Bedingungen: i2 = – 1 / 2i1, i3 = – 1 / 2i1.
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Als weitere Bedingung ist zu beachten, dass der Betrag aller gemessenen Ströme I1, I2 und I3 größer null ist (Bedingung II): |in| > 0, wobei n = 1, ..., m.
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Wird eine der beiden Bedingungen verletzt, so kann auf eine Unterbrechung geschlussfolgert werden. Zusätzlich zur Detektion einer Unterbrechung kann das hier vorgestellte Verfahren auch zur Lokalisierung von Unterbrechungen eingesetzt werden. So kann anhand der Art der Verletzung von Bedingung II erkannt werden, um welche Unterbrechung es sich handeln muss. Für ein dreiphasiges System nach Beispiel von
3 ergeben sich die in folgender Tabelle 1 dargestellten Reaktionen auf die verschiedenen Unterbrechungen im HV-System. Tabelle 1: Reaktion auf Unterbrechungen im dreiphasigen System
| Bedingung | keine Unterbrechung | Unterbrechung Phase P1 | Unterbrechung Phase P2 | Unterbrechung Phase P3 | Unterbrechung alter Phasen |
| i2 == |1/2·i1| | true | true | false | false | true |
| i2 > |1/2·i1| | false | false | false | true | false |
| i3 > |1/2·i1| | false | false | true | false | false |
| |i1| > 0 | true | false | true | true | false |
| |i2| > 0 | true | false | false | true | false |
| |i3| > 0 | true | false | true | false | false |
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Bei der Unterbrechung aller Phasen kann es sich auch um eine nicht-verbundene HV-Steckverbindung handeln. Dies bedeutet eine Verletzung gängiger Sicherheitsvorschriften, da in diesem Fall das HV-System nichtvollständig vor Berührung gesichert ist. Bei Betrachtung der sich in Tabelle 1 ergebenden Reaktionen fällt jedoch auf, dass die Unterbrechung in Phase P1 und eine vollständige Unterbrechung aller Phasen das gleiche Reaktionsmuster aufweist, und daher die beiden Unterbrechungen voneinander nicht zu unterscheiden sind. Um dennoch eine vollständige Klärung des Sachverhalts zu bekommen, muss die Leistungselektronik in einen neuen Schaltzustand gebracht werden, wie z. B. in 4 dargestellt ist. Auch andere Kombinationen sind möglich.
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Für das Beispiel in
4 ergeben sich die in der folgenden Tabelle 2 dargestellten Reaktionen für die verschiedenen Unterbrechungen. Zu sehen ist hierbei, dass sich zwischen einer Unterbrechung in Phase P1 und einer Unterbrechung aller Phasen eine Unterscheidung bemerkbar macht. Tabelle 2: Reaktion auf Unterbrechungen im dreiphasigen System für Schalterstellung 2
| Bedingung | keine Unterbrechung | Unterbrechung Phase P1 | Unterbrechung Phase P2 | Unterbrechung Phase P3 | Unterbrechung aller Phasen |
| i1 == |1/2·i2| | true | false | true | false | true |
| i1 > |1/2·i2| | false | false | false | true | false |
| i3 > |1/2·i2| | false | true | false | false | false |
| |i1| > 0 | true | false | false | true | false |
| |i2| > 0 | true | true | false | true | false |
| |i3| > 0 | true | true | false | false | false |
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Da nicht in allen Fällen immer k Stromsensoren bei einem System mit k Phasen vorhanden sind, wird in der folgenden zweiten Variante ein Verfahren vorgestellt, mit dem nur zwei Sensoren hinter der Leistungselektronik benötigt werden, um Unterbrechungen zu detektieren und eine Aussage zu treffen, um welche Art der Unterbrechung es sich handeln muss. Das zugrundeliegende Prinzip ist hierbei, dass bei einem k-phasigen System mit k Halbbrücken immer nur zwei Brücken so zugeschaltet werden, dass ein Stromfluss in den geschalteten Phasen gemessen werden kann. Das hier beschriebene Prinzip wird in 5 an einem dreiphasigen System in vier Schalterstellungen dargestellt. Auch hier ist der jeweilige Stromfluss mit Pfeilen eingezeichnet.
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Die Fälle 2 und 4 (Schalterstellungen 2 und 4) sind hierbei identisch und müssen nur einmal betrachtet werden. Die sich bei den verschiedenen Schalterstellungen und Unterbrechungen ergebenden Ströme zeigt Tabelle 3. Tabelle 3: Reaktionen bei verschiedenen Unterbrechungen und Schalterstellungen
| Schalterstellung | keine Unterbrechung | Unterbrechung Phase P1 | Unterbrechung Phase P2 | Unterbrechung Phase P3 | Unterbrechung aller Phasen |
| 1 | i1 = 0 & |i2| > 0 | i1 = 0 & |i2| > 0 | i1 = 0 & i2 = 0 | i1 = 0 & i2 = 0 | i1 = 0 & i2 = 0 |
| 2 | |i1| > 0 & |i2|> 0 | i1 = 0 & i2 = 0 | i1 = 0 & i2 = 0 | |i1| > 0 & |i2| > 0 | i1 = 0 & i2 = 0 |
| 3 | |i1| > 0 & i2 = 0 | i1 = 0 & i2 = 0 | |i1| > 0 & i2 = 0 | i1 = 0 & i2 = 0 | i1 = 0 & i2 = 0 |
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Zu sehen ist in Tabelle 3, dass die Unterbrechung als Ereignis nicht nur detektiert, sondern auch auf eine entsprechende Phase lokalisiert werden kann. Darüber hinaus kann unterschieden werden, ob es sich um eine Unterbrechung in nur einer Phase oder in allen Phasen handelt, was auf eine fehlerhafte Steckverbindung hinweist. Das gleiche Verfahren wäre auch nur mit einem Stromsensor nach der Leistungselektronik möglich, jedoch könnte in diesem Fall keine Aussage getroffen werden, ob die Unterbrechung in einer Phase oder in allen Phasen vorliegt.
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Gemäß einer dritten Variante, die in dargestellt ist, werden mittels eines Stromsensors A vor der Leistungselektronik LE Unterbrechungen detektiert und lokalisiert. Ähnlich wie bei der zweiten Variante werden immer nur zwei Halbbrücken angesteuert. Aufbau und mögliche Kombinationen bei einem dreiphasigen System sind in
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6 dargestellt. Die sich bei den verschiedenen Schalterstellungen und Unterbrechungen ergebenden Ströme zeigt folgende Tabelle 4. Tabelle 4: Reaktionen bei verschiedenen Unterbrechungen und Schalterstellungen
| Schalterstellung | keine Unterbrechung | Unterbrechung Phase P1 | Unterbrechung Phase P2 | Unterbrechung Phase P3 | Unterbrechung aller Phasen |
| 1 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 |
| 2 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 |
| 3 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 | |i_DC| > 0 |
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Es sind auch andere Kombinationen von Schalterstellungen und Strommessungen möglich, auf die hier jedoch nicht weiter eingegangen wird. Zu sehen ist, dass die Unterbrechung als Ereignis nicht nur detektiert, sondern auch auf eine entsprechende Phase lokalisiert werden kann. Darüber hinaus kann unterschieden werden, ob es sich um eine Unterbrechung in nur einer Phase oder in allen Phasen handelt, was auf eine fehlerhafte Steckverbindung hinweist.
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Das hier vorgeschlagene Verfahren kann auch für verteilte Systeme angewendet werden.
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Für den Fall des elektrischen Antriebsstrangs im Fahrzeug kann z. B. der Stromsensor der HV-Batterie in Kombination mit den Halbbrücken der Leistungselektronik eingesetzt werden, um Unterbrechungen nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren zu detektieren. Die Synchronisation der Messungen erfolgt hierbei über das vorhandene Bussystem.
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Um das Gefahrenpotential bei den Messungen der drei Varianten möglichst gering zu halten, werden die vorgeschlagenen Messungen unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
- – Die Bestromung der passiven Komponenten wird zeitlich begrenzt.
- – Die Dauer der Bestromung ist abhängig von der angelegten Spannung.
- – Berechnet wird der angelegte Stromimpuls aus dem Energiegehalt im Fehlerfall, welcher zu keinem Zeitpunkt zu gefährlichen Reaktionen im menschlichen Körper führen darf.
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Die erfindungsgemäße Kombination des dezentralen HV-Interlock-Konzepts mit dem Konzept „Open-Cable-Detection” ermöglicht es, dass man das dezentrale Interlock-Konzept zum Plausibilisieren des „Open-Cable-Detection”-Konzepts verwendet, um zu überprüfen, ob es sich um eine Fehlmeldung handeln kann. Möglich ist dies, da eine fehlerhafte Steckverbindung immer auch eine Unterbrechung zur Folge haben müsste. Ist dies nicht der Fall, so ist von einer fehlerhaften Interlock-Auswertung auszugehen. Umgekehrt kann jedoch kein Rückschluss gezogen werden.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Stromsensoren
- B
- Brücke
- BS
- Bussystem
- EM
- elektrische Maschine
- HB
- Hochvoltbuchse
- HS
- Hochvolt-Stecker
- HV1, HV2, ..., HVn-1, HVn, ..., HVm, HVg
- Hochvoltkomponenten
- I
- Interlock-Auswerteeinheit
- Ie
- externe Interlock-Auswerteeinheit
- IK
- Interlock-Kreis
- IKe
- externer Interlock-Kreis
- I1, I2, I3
- Ströme
- LE
- Leistungselektronik
- LS
- HV-Leitungssatz
- S
- Senke
- Q
- Spannungsquelle
- QS
- Quelle-Senke
- Vdc
- Zwischenkreisspannung
- VP
- Verteilerplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010048348 A1 [0003]
