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Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung zum Berührungsschutz eines mit mindestens einer Elektro-Antriebsmaschine versehenen Fahrzeugs und mit einer Anzahl von Hochvoltkomponenten gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren hierfür gemäß Anspruch 9 und ein entsprechendes Fahrzeug gemäß Anspruch 10, wobei unter dem Begriff „einer Elektro-Antriebsmaschine versehenen Fahrzeugs“ sowohl Hybridfahrzeuge (Verbrennungsmotor und Elektromotor), wie auch ausnahmslos elektrobetriebene Fahrzeuge umfasst.
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Wie allgemein bekannt, werden Hybridfahrzeug bzw. Elektrofahrzeug mit Hochvolt-Speicherbatterien ausgestattet. Damit im Schadensfälle / Crashfall, infolge der Hochvoltbatterien (ca. 400 Volt), keine Gefahr für die Rettungskräfte vorhanden ist, werden sogenannte Trennvorrichtungen im Fahrzeug-Bordnetz vorgesehen, um im Schadensfalle / Crashfall eine Abtrennung der Hochvoltbatterie zu veranlassen. Die selben Vorsichtsmaßnahmen an Berührungsschutz sind auch in den KFZ-Werkstätten einzuhalten, damit für die Mechaniker während der Reparaturarbeiten oder Servicearbeiten, keine Gefahr infolge von Berührungen mit spannungsführenden Leitungen / Leitungskontakten ausgeht.
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Eine gattungsgemäße Überwachungsvorrichtung ist beispielsweise aus der Schrift
WO 2009/112165 A2 (Prioritätsanmeldung: u.a.
DE 10 2008 021 542 A1 ) bekannt, bei dieser die Hochvoltkomponenten mittels einer Leitungsschleife überwacht und bei geöffneter Leitungsschleife die Hochvoltkomponenten deaktiviert werden, sowie ferner beim Lösen der Kontaktverbindung eine Entladungseinheit zur berührungssicheren Entladung eines Energiespeichers aktiviert wird.
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Als Nachteil dieser Lösung kann betrachtet werden, dass mittels der Lösung der Schrift
WO 2009/112165 A2 (welche sich primär auf den Werkstattbereich bezieht), dem Betrachter - dem Servicemechaniker in der Werkstatt - eine Sicherheit offeriert wird, welche aber nicht durchgängig vorhanden ist, da beispielsweise der Betrachter vollkommen im Dunkeln bleibt, wie das Systemverhalten ist, wenn beispielsweise die Niedervoltbatterie im Fahrzeug ausfällt. Ebenso verbleibt der Betrachter vollkommen im Dunkeln über das Systemverhalten, wie beispielsweise bei einem verunglückten Fahrzeug die Abtrennung der Hochvoltkomponenten von der Hochvoltbatterie erfolgt, oder wie das Systemverhalten ist, wenn beispielsweise an den überwachenden Schleifenleitung eine Leckage (von einem nieder-ohmigen Kurzschluss abgesehen) oder ein Fehlstrom vorhanden ist. Ferner verbleibt der Betrachter vollkommen im Dunkeln über das Systemverhalten, wie beispielsweise ein defaultmäßiger Betriebszustand / Systemverhalten gewährleistet wird, welches beim Ein- und Ausschalten des Fahrzeugs, insbesondere im fehlerfreien Zustand, vorzufinden ist.
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Aus der Schrift
DE 10 2009 055 053 A1 ist beispielsweise ein gattungsgemäßes Verfahren zur Entladung eines Zwischenkondensators in einem Hochspannungsnetz eines Kraftfahrzeugs bekannt, welches offenbart, dass die Entladung des Hochvoltenergiespeichers automatisch erfolgt, wenn ein vorgegebener Schwellwert der Hochvoltspannung unterschritten wird. Als Nachteil dieser vorgeschlagenen Lösung ist anzusehen, dass wie bei der vorhergehenden Schrift, dem Betrachter - dem Servicemechaniker in der Werkstatt - eine Sicherheit offeriert wird, welche aber nicht durchgängig vorhanden ist, da beispielsweise der Betrachter vollkommen im Dunkeln bleibt, wie das Systemverhalten ist, wenn beispielsweise nur die Niedervoltbatterie im Fahrzeug unterhalb eines gewissen Spannungswertes absinkt. Gemäß der vorgeschlagenen Lösung der Schrift
DE 10 2009 055 053 A1 ist es durchaus möglich, dass die Niedervoltspannung unterhalb einen Grenzwert absinkt, jedoch die mit der Hochvoltspannung versorgten Hochvoltkomponenten im Sollbereich bleiben, sodass die Hochvoltkomponenten keiner automatischen Entladung unterliegen. Dieses Verhalten kann dazu führen, dass in der Werkstatt Arbeiten am Niedervoltbordnetz erfolgen, jedoch die Hochvoltkomponenten noch volle Spannung führen, da keine automatische Deaktivierung des Hochvoltnetzes für diesen Fall vorgesehen ist.
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Ferner sind weitere Überwachungsvorrichtungen und/oder Verfahren zur Überwachung zum Thema „Berührschutz bei Fahrzeugen mit Hochvoltbordnetzen“ bekannt.
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Aus der Schrift
DE 10 2009 050 223 A1 ist eine Überwachungseinrichtung für ein elektrisches Hochspannungsnetz eines Fahrzeuges bekannt, umfassend eine durch wenigstens eine Komponente des Hochspannungsnetzes verlaufende Leiterschleife, einen für jede Komponente im Verlauf der Leiterschleife angeordneten Schalter, der in einem Fehlerfall an der jeweiligen Komponente geöffnet wird, um die Leiterschleife zu unterbrechen, und eine an die Leiterschleife angeschlossene Überwachungseinheit, welche im Falle einer Unterbrechung der Leiterschleife ein Fehlerfallsignal ausgibt, wobei um die Überwachungseinrichtung hinsichtlich der damit ermittelbaren Informationen zu verbessern, vorgesehen ist, dass der Schalter als elektrisch ansteuerbarer Schalter ausgebildet ist, und dass die Überwachungseinheit ferner dazu ausgebildet ist, die Funktionsfähigkeit des elektrisch ansteuerbaren Schalters und/oder die Funktionsfähigkeit der Leiterschleife und/oder einen Fehlerfall zu diagnostizieren.
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Aus der Schrift
DE 10 2010 029 806 A1 ist ein elektrisches System für ein Fahrzeug bekannt, umfassend eine elektrische Leistungsquelle, insbesondere zum Antreiben eines Elektromotors, und einen Schalter, durch den eine elektrische Verbindung zwischen Leistungsquelle und Bordnetz des Fahrzeugs selektiv ausbildbar oder unterbrechbar ist, und eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, bei einem von einer mit der Steuereinrichtung verbundenen Sensoreinrichtung detektierbaren vorbestimmten Zustand den Schalter zu betätigen, um die elektrische Verbindung zwischen Leistungsquelle und Bordnetz zu unterbrechen, wobei um die durch die elektrische Leistungsquelle hervorgerufenen Gefahren, wie etwa nach einem Unfall, zu reduzieren oder ganz auszuschließen, eine Kurzschlussleitung mit einem darin angeordneten definierten Entladewiderstand zum kontrollierten Entladen der Leistungsqueue vorgesehen ist, die mit dem Schalter und der Leistungsquelle derart verbunden ist, dass durch ein Betätigen des Schalters zum Trennen der Verbindung von Leistungsquelle und Bordnetz die Leistungsquelle selektiv kurzschließbar ist.
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Aus der Schrift
DE 10 2009 039 913 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit automatischer Abschaltung des Hochvoltsystems bekannt, wobei die Abschaltung eines HV-Systems in einem Fahrzeug soll verbessert werden soll, wozu ein Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltsystem für den Antrieb des Kraftfahrzeugs, einer Sensorik zur Bereitstellung eines Sensorsignals und einem Steuergerät zum Abschalten des Hochvoltsystems in Abhängigkeit von dem Sensorsignal vorgeschlagen wird, wobei die Sensorik und das Steuergerät ausschließlich zum Abschalten des Hochvoltsystems im Kraftfahrzeug eingesetzt sind, wodurch beispielsweise unterschiedliche Auslöseschwellen zum Auslösen eines Airbags und zum Abschalten eines HV-Systems realisiert werden können.
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Aus der Schrift
DE 10 2009 036 672 A1 ist ein Niedervoltsicherheitsschalter für ein Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei diesem die Abschaltprozedur eines HV-Systems in einem Kraftfahrzeug vereinfacht werden soll, wofür hierzu eine Schaltvorrichtung mit einem ersten Schalter zum Trennen eines ersten Anschlusses von einem zweiten Anschluss und einem zweiten Schalter zum Trennen eines dritten Anschlusses von einem vierten Anschluss bereitgestellt wird, und außerdem die Schaltvorrichtung über ein Betätigungselement zum Auslösen des ersten Schalters verfügt, sowie ferner eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen ist, um den zweiten Schalter einen vorgegebenen Zeitraum nach einem Auslösen des ersten Schalters automatisch auszulösen, um damit eine mehrstufige Abschaltprozedur realisieren zu können.
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Aus der Schrift
US 2006 / 0 137 929 A1 ist ein Fahrzeugkollisionssicherheitssystem bekannt, umfassend eine Maschine mit einem Elektromotor, eine Leistungsversorgungseinheit, die mit dem Elektromotor in elektrischer Verbindung steht, um Strom zu laden und entladen, mehrere Kollisionsdetektoren, die bei Erfassung einer Kollision des Fahrzeugs ein Kollisionssignals erzeugen, und ein Berechnungsmittel, das bei Empfang des Kollisionssignals eine Kollision des Fahrzeugs feststellt, wobei das Laden und Entladen der Leistungsversorgungseinheit in dem Fahrzeugkollisionssicherheitssystem abgeschaltet wird, wenn eine Kollision durch die Berechnungsmittel bestimmt wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die objektive Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsvorrichtung zum Berührungsschutz eines mit mindestens einer Elektro-Antriebsmaschine versehenen Fahrzeugs vorzustellen, welche eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung, sind in den Unteransprüchen dargestellt, wobei auch Kombinationen der einzelnen Anspruchsmerkmale untereinander möglich sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nicht nur im Fehlerfall, beispielsweise in der Service-Werkstatt, bzw. beim Kundendienst ein ausreichender Berührungsschutz gewährleistet werden muss, sondern auch im alltäglichen Gebrauch eines fehlerfreien Fahrzeuges, sowie auch insbesondere dann, wenn das Fahrzeug in einen Unfall verwickelt ist und die Rettungskräfte mit schwerem Werkzeug (hydraulischer Schere) das verunglückte Fahrzeug zugänglich machen müssen. Gerade beim letzteren ist es erforderlich, dass die Hochvoltbatterie durch die Elektronik sicher abgetrennt wird, sowie die (alle) Energiespeicher (Kondensatoren) in den Hochvoltkomponenten sicher mittels einer Entladungsschaltung schnellstmöglich entladen werden, damit im Fahrzeugkabelbaum keine gefährlichen spannungsführende Energieleitungen / Komponenten verbleiben.
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Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zum Berührungsschutz eines mit mindestens einer Elektro-Antriebsmaschine versehenen Fahrzeugs und mit einer Anzahl von Hochvoltkomponenten und mit einer an eine Niedervolt-Bordnetzbatterie angeschlossenen elektronischen Steuerungseinheit, deren Leistungsstellglieder über einen Leistungsschalter an eine Hochvoltbatterie angeschlossen sind und mindestens eine elektrische Maschine ansteuern, zeichnet sich dadurch aus, dass der Leistungsschalter deaktivierbar ist, um die Hochvoltkomponenten von der Hochvoltbatterie zu trennen. Erfindungsgemäß erfolgt dies automatisch immer dann, beispielsweise bei einem Absinken der Spannung der Niedervolt-Bordnetzbatterie, bzw. Niedervolt-Bordnetzspannung unter einen kritischen Spannungswert, welches im Fehlerfall der Niederspannungsversorgung, wie auch beim abstellen (Power off) des Fahrzeugs, stets der Fall ist. Neben der automatischen Deaktivierung der Hochvoltkomponenten, gesteuert mittels der Überwachungseinheit, werden ergänzend hierzu auch eine oder mehrere Entladungseinheit/en zur berührungssicheren Entladung eines oder mehrerer Energiespeicher/s aktiviert, wobei die eine oder mehrere Entladungseinheit/en zur berührungssicheren Entladung eines oder mehrerer Energiespeicher/s, durch mindestens eine aktive Schaltungskomponente realisiert ist, welche ihre Versorgungsspannung aus einer der zu entladenden Hochvoltkomponenten bezieht, wobei die Deaktivierung der Hochvoltkomponenten auch von einer Einheit generiert wird / werden kann, dieser als Eingangsgröße ein Signal von einer telemetrischen Empfangseinheit zugeführt wird.
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Die Überwachungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die eine oder mehrere Entladungseinheit/en zur berührungssicheren Entladung eines oder mehrerer Energiespeicher/s, durch mindestens eine aktive Schaltungskomponente realisiert ist, welche ihre Versorgungsspannung aus einer der zu entladenden Hochvoltkomponenten bezieht, wobei die mindestens eine aktive Schaltungskomponente selbstansteuernd ist. Mittels der selbstansteuernden aktiven Schaltungskomponente wird gewährleistet, dass im i.O.-Fall kein Entladestrom fließ, jedoch im Fehlerfall bei absinken der Niedervoltspannung oder beim Abstellvorgang des Fahrzeuges, eine schnelle und sichere Entladung gewährleistet werden kann.
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Ferner zeichnet sich die Überwachungsvorrichtung dadurch aus, dass der kritische Spannungswert, bei diesem die Hochvoltkomponenten automatisch deaktiviert sind, im Bereich der Unterspannungserkennungserkennung ist.
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Ferner zeichnet sich die Überwachungsvorrichtung dadurch aus, dass Bereich der Unterspannungserkennungserkennung bei circa kleiner 10 Volt, oder kleiner 9 Volt oder kleiner 8 Volt oder kleiner 7 Volt, oder kleiner 6 Volt, oder kleiner 5 Volt ist.
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Ferner zeichnet sich die Überwachungsvorrichtung dadurch aus, dass Bereich der Unterspannungserkennungserkennung vorzugsweise bei kleiner 9 Volt ist.
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Ferner zeichnet sich die Überwachungsvorrichtung dadurch aus, dass zusätzlich eine Deaktivierung der Hochvoltkomponenten und/oder berührungssicheren Entladung der Hochvoltkomponenten veranlasst wird / erfolgt.
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Ferner zeichnet sich die Überwachungsvorrichtung dadurch aus, dass zusätzlich zur automatischen Deaktivierung einer oder mehrerer Hochvoltkomponenten, bei einem Absinken der Spannung der Niedervolt-Bordnetzbatterie, bzw. Niedervolt-Bordnetzspannung unter einen kritischen Spannungswert, die Deaktivierung der Hochvoltkomponenten auch von einer Einheit generiert wird / werden kann, dieser als Eingangsgröße ein Signal
- a) von einer manuellen Not-Aus-Bedieneinheit, und/oder
- b) von einer im Fahrzeug befindlichen Crash-Sensor-Einheit,
zugeführt wird.
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Ferner zeichnet sich die Überwachungsvorrichtung zum Berührungsschutz eines mit mindestens einer Elektro-Antriebsmaschine versehenen Fahrzeugs und mit einer Anzahl von Hochvoltkomponenten dadurch aus, dass die Not-Aus-Bedieneinheit (20) als Schalter oder Taster ausgeführt ist.
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Der Klarheit wegen, sei an dieser Stelle nochmals angemerkt, dass ein Absinken der Spannung der Niedervolt-Bordnetzbatterie, bzw. Niedervolt-Bordnetzspannung unter einen kritischen Spannungswert, sowohl einen Fehlerfall im Bereich der Niederspannungsversorgung, wie auch den Abstellvorgang (Power off) des Fahrzeugs umfasst / einschließt.
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Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung umfasst ferner auch ein Verfahren zum Betreiben dieser Überwachungsvorrichtung, sowie ein Kraftfahrzeug versehen mit dieser Überwachungsvorrichtung.
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Weitere Vorteile bzw. Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen / 1 bis 2 dargestellten Ausführungsbeispielen, wobei auch Kombinationen der Figuren / der Merkmale möglich sind, bzw. im Schutzumfang mit enthalten sind. Anzumerken ist, dass es sich bei den nachfolgenden Figuren um grobe Prinzip-Darstellungen handelt, die zur Erläuterung der Erfindung dienen, wobei kein Anspruch auf Vollständigkeit besteht, sondern im wesentlichen nur die Elemente enthält, die zur Erläuterung der Erfindung erforderlich sind.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den dazugehörenden Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
- Die Zeichnungen zeigen in
- 1: Eine Prinzip-Darstellung einer Überwachungsvorrichtung zum Berührungsschutz eines mit mindestens einer Elektro-Antriebsmaschine versehenen Fahrzeugs und mit einer Anzahl von Hochvoltkomponenten.
- 2: Eine Prinzip-Darstellung der selbsthaltenden Entladungsfunktion, sowie der Generierung des defaultmäßigen Systemzustandes bei fehlender Niedervoltbatterie-Spannung.
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Die 1 zeigt eine Prinzip-Darstellung einer Überwachungsvorrichtung zum Berührungsschutz eines mit mindestens einer Elektro-Antriebsmaschine (6) versehenen Fahrzeugs (1) und mit einer Anzahl von Hochvoltkomponenten (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18). Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist im Bereich der vier Räder (5) je ein Radnabenmotor (6) / eine Radnaben-Antriebsmaschine (6) / eine elektrische Maschine (6) angebracht, wobei anstatt dieser Antriebsmaschinen (6) auch andere Lösungen, wie beispielsweise einer zentral angeordneten Antriebsmaschine, möglich sind.
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Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, weist das Fahrzeug (1) ein Hochvoltbatterie (2) auf, die mittels eines Leistungsschalters (3) / Schütz (3) und einer Hochvoltleitung (10) mit der Steuerungseinheit (4) verbunden ist, wobei der Leistungsschalter (3) / Schütz (3) für das Zuschalten/Verbinden und Abschalten/Trennen der Hochvoltkomponenten (4, 6, 10, 11, 12, 18) von der Hochvoltbatterie (2) zuständig ist.
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Die Steuerungseinheit (4), steuert mittels nicht näher gezeigten Leistungsschaltern / Leistungsstellgliedern den Energiefluss von der Hochvoltleitung (10) via den Kontaktverbindungen (12) und den Hochvoltleitungen (11) zu den Radnabenmotoren (6) / Radnaben-Antriebsmaschinen (6) / elektrische Maschinen (6). Als eine Eingangsgröße für die Steuerungseinheit (4) dient hierzu das Gas-Pedal (7), dessen Zustand mittels einer Schnittstelle (7.1) (mechanisch oder elektrisch) der Steuerungseinheit (4) zugeführt wird.
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Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, weist das Kraftfahrzeug (1) neben der Hochvoltbatterie (2) auch eine Niedervoltbatterie (17) auf, dessen Spannung der Steuerungseinheit (4) als Arbeits- und Referenzspannung zugeführt wird. Die Steuerungseinheit (4) steht mit einer Überwachungseinheit (4.1), einem Steuerungsbaustein (4.2) und einer Entladungseinheit (4.3) in enger Verbindung, bzw. weist - wie gezeigt - diese Komponenten als integrierte Bestandteile auf.
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Die Überwachungseinheit (4.1) zur Überwachung der Niedervolt-Bordnetzspannung / der Niedervoltbatterie (17) ist ausgebildet unter Zuhilfenahme des Steuerungsbausteins (4.2) via der Signalleitung (8) den Schütz (3) zu deaktivieren (Spannungsfrei-Schaltung), sowie die Entladungsschaltung/en (4.3) zu aktivieren. Durch die Aktivierung der Entladungsfreischaltung/en (4.3) wird sichergestellt, dass nach der Deaktivierung des Schützes (3), in kürzester Zeit, alle in den Hochvoltkomponenten (4, 6, 10, 11, 12, 18) verbliebenen Restspannung garantiert auf einen unkritischen Wert entladen werden. Der Energiespeicher (18) für Hochvoltspannung, ist stellvertretend für alle im System vorhandenen Speichermedien im Hochvoltbereich zu verstehen.
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Die Kontaktverbindungen (12) befinden sich nicht nur wie in 1 gezeigt an der Steuerungseinheit, sondern auch wie nicht näher gezeigt, an den Hinterrädern (RH, LH), sowie an den Vorderrädern (RV, LV), welche mittels einem Lenkmechanismus (5.2) und einem Lenkkraftverstärker (5.1) ausgelenkt werden können.
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Wie aus der 1 weiter zu entnehmen ist, kann mit der Einheit (19) ein gleichwirkendes Signal (19.1) generiert werden, indem das gleichwirkende Signal (19.1) der Einheit (19) an die Überwachungseinheit (4.1, 4.1.1), und/oder Steuerungseinheit (4) angebunden wird / zugeführt wird. Mittels dem gleichwirkenden Signal (19.1) wird eine Information simuliert / generiert, welche von der Überwachungseinheit (4.1) der Steuerungseinheit (4) erkannt wird, welche daraufhin entsprechend reagiert und die Hochvoltkomponenten (3, 4, 10, 11, 12, 18) deaktiviert, sowie die Entladungseinheit (4.3) aktiviert. Als Eingangsgrößen für die Einheit (19) zur Generierung eines gleichwirkenden Signals, sind in diesem Beispiel, eine Notaustaste (20) / Notausbedieneinheit (20), eine telemetrische Einheit (21), sowie ein Crash-Sensor (22) vorgesehen. Bei dem Crash-Sensor (22) kann es sich beispielsweise um einen Sensor eines Airbag-Steuergerätes handeln, oder um einen eigenständigen Sensor handeln. Die Notaustaste (20) / Notausbedieneinheit (20), sowie eine telemetrische Einheit (21) sind primär dafür vorgesehen, dass im Falle eines Unfalls, denn Ersthelfern bzw. der Feuerwehr die Möglichkeit eröffnet wird, das Fahrzeug (1) sicher von der Hochvoltspannung spannungsfrei zu schalten. Die Deaktivierung des Schützes (3), sowie die Aktivierung der Entladungsschaltung (4.3) mittels Telemetrie, kann hierbei als besonders sicher eingestuft werden, da beispielsweise mittels eines telemetrischen Handsenders (im Besitz der Feuerwehr) die Deaktivierung des Schützes (3), sowie die Aktivierung der Entladungsschaltung/en (4.3) initiiert werden kann, ohne mit dem verunglücktem Fahrzeug in physikalischen Kontakt treten zu müssen. Ferner bildet die Deaktivierung des Schützes (3) mittels Telemetrie (21), eine ideale Voraussetzung für einen effektiven Diebstahlschutz, da somit ein gestohlenes Fahrzeug relativ einfach fahrunfähig geschaltet werden kann.
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Der Einfachheit wegen, wird in der gesamten Beschreibung die Hochvoltleitung (11) immer als Hochvoltleitung (11) benannt, unabhängig davon, wie viele Adern (z.B. Plus-Leitung/en & Minus-Leitung/en, oder Plus-Leitung/en & Fahrzeugstruktur) die Hochvoltleitung (11) umfasst, bzw. aus wie vielen Adern die Hochvoltleitung (11) realisiert ist. Ebenso wird in den 1 bis 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit, die Hochvoltleitung (11) in der Einzahl dargestellt.
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Unter der Formulierung, dass „die Hochvoltkomponenten (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) deaktiviert sind“, ist im Lichte der Erfindung der Sachverhalt zu verstehen, dass mittels dem Schütz (3) eine Trennung dieser Komponenten von der Hochvoltbatterie veranlasst wurde/wird, sodass die Hochvoltkomponenten nicht mehr aktiv mit Spannung / Energie versorgt werden.
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Ferner ist anzumerken, dass unter dem Begriff „eine Entladungseinheit (4.3) zur berührungssicheren Entladung eines Energiespeichers (18) aktiviert ist“, im Lichte der Erfindung der Sachverhalt zu verstehen ist, dass es sich hierbei um eine oder mehrere Entladungseinheit/en (4.3) handeln kann, mittels diesen eine Entladung der entsprechenden Hochvoltkomponenten (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) ausgeführt wird, sodass die Hochvoltkomponenten (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) definiert / sicher auf ein ungefährliches Spannungsniveau entladen werden können, sofern diese nach der Trennung von der Hochvoltbatterie (2) noch eine (kapazitive / induktive) Restspannung aufweisen sollten. Der Einfachheit wegen sind (wie in der 2 später folgend dargestellt), die Hochvoltkomponenten (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) als einfacher Kondensator dargestellt, welcher stellvertretend für die einzelnen Hochvoltkomponenten (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) steht. Als Energiespeicher sind hierbei eine oder mehrere Hochvoltkomponenten (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) zu verstehen, welche im normalen Betriebsfall mit der hohen Spannung in Berührung kommen, und nach der Trennung von der Hochvoltbatterie (2) noch eine (kapazitive / induktive) Restspannung aufweisen können.
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Die 2 zeigt eine Prinzip-Darstellung der selbsthaltenden Entladungsfunktion, sowie der Generierung des defaultmäßigen Systemzustandes bei fehlender Niedervoltbatterie-Spannung. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird mittels eines Schütz (3), bzw. eines Leistungsschalters (3) die Hochvoltbatterie (2) schaltbar den Hochvoltkomponenten (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) zugeführt. Die Hochvoltkomponenten sind in diesem Beispiel als Kondensators dargestellt, der stellvertretend für weitere Hochvoltkomponenten, wie z.B. der Steuerungseinheit (4), der Radnaben-Antriebsmaschine (6), der Hochvoltleitungen (11), der Kontaktverbindung (12), des Energiespeichers (18) - in Form eines Kondensators - für die Hochvoltkomponenten steht.
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Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, wird der Schütz (3), bzw. der/die Leistungsschalter (3) mittels eines Magneten gesteuert, dem als Eingangsgröße der Ausgang des Steuerungsbausteins (4.2) mittels der Signalleitung (8) zugeführt wird.
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Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, ist der Ausgang der selbsthaltenden Entladungsschaltung (4.3) mit einer Hochvoltkomponente (4, 6, 10, 11, 12, 18) verbunden. Die Entladungsschaltung (4.3) ist der Einfachheit wegen nur einmal dargestellt, wobei eine mehrfache Ausführung der Entladungsschaltungen (4.3) für eine oder mehrere Hochvoltkomponenten zu bevorzugen ist. Ferner ist anzumerken, dass abweichend zu 1, die Entladungsschaltung/en (4.3), neben einer zentralen Anordnung als Bestandteil der Steuerungseinheit (4), auch dezentral vor Ort, möglichst nahe bei den Hochvoltkomponenten (4, 6, 10, 11, 12, 18) angeordnet sein können, und mittels Schnittstellen mit der Steuerungseinheit (4) verbunden sind.
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Ferner zeigt die 2, ein einfaches Prinzip der selbsthaltenden Entladungseinheit (4.3). Mittels den gezeigtem Widerstand (32), angeordnet an der Basis und am Kollektor des Entladungstransistors (4.3.1), wird erreicht, dass die Entladungsschaltung (4.3) aktiv ist, sofern die Entladungsschaltung (4.3) nicht aktiv passiv geschalten wird. Die Passivierung erfolgt hierbei mittels dem Transistor (4.3.2), welcher sich im durchgeschallten Zustand befindet, solange die Basis des Transistors (4.3.2) mittels eines Spannungsteilers (30, 31) gegen die Niedervoltbatterie (17) mit Spannung gesteuert wird. Bei einem Ausfall der Niedervoltbatterie (17), bzw. Spannungserniedrigung der Niedervoltbatterie (17) wird die Basis des Transistors (4.3.2) nicht mehr angesteuert, was zur Folge hat, dass die Basis des Transistors (4.3.1) nicht mehr aktiv auf Low-Potential gezogen wird, was dann wiederum zur Folge hat, dass der Transistor (4.3.1) durch den Widerstand (32) in den leitenden Zustand übergeführt wird, und somit als Entladungseinheit (4.3) aktiv wird, bzw. eine berührungssichere Entladung der Hochvoltkomponente/n (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) bewirkt, wobei der Transistor (4.3.1) mindestens solange aktiv bleibt, bis eine berührungssichere Entladung der Hochvoltkomponente/n (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) erfolgt ist.
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Wie aus der Figur weiter (in vereinfachter Form dargestellt) zu entnehmen ist, ist der Steuerungsbaustein (4.2) an dessen Eingängen mit dem Ausgang der Überwachungseinheit (4.1) und der Niedervoltbatterie (17) verbunden, wobei der Schütz (3) nur aktiv geschalten werden kann, wenn beide Eingänge ein positives Signal (High-Pegel) aufweisen.
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Wie aus der Figur weiter (in vereinfachter Form dargestellt) weiter zu entnehmen ist, sind in diesem Beispiel die Widerstände (30, 31) des Spannungsteilers derart Dimensioniert, dass bei einem Spannungswert der Niedervoltspannung von ca. 9 Volt, der Mittelabgriff des Spannungsteilers (30, 31) ca. 0,7 Volt aufweist, sodass wie einem Absinken des Spannungswertes der Niedervoltspannung unter 9 Volt bewirkt, dass der Transistor (4.3.2) in den nichtleitenden Zustand übergeht, sodass als Folge hiervon der Transistor (4.3.1) der Entladungseinheit (4.3) leitend wird, und die Entladung der Hochvoltkomponente/n (3, 4, 6, 10, 11, 12, 18) aktiviert.
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Unter dem Begriff „Niedervolt-Bordnetzbatterie“ ist eine herkömmliche Batterie mit typisch 12 (13,6) Volt Spannung zu verstehen. Sofern ein Fahrzeug ein 42 Volt Bordnetz aufweist, so ist dies im Lichte der Erfindung ebenfalls als Niedervolt-Bordnetzbatterie zu betrachten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug mit Elektro-Antriebsmaschine
- 2
- Hochvoltbatterie
- 3
- Leistungsschalter / Schütz
- 4
- Steuerungseinheit
- 4.1
- Überwachungseinheit (f. Überw. der Hochvoltkomp. (3, 4, 6, 10, 11, 18))
- 4.2
- Steuerungsbaustein
- 4.3
- Entladungseinheit
- 4.3.1
- Aktives Element für die Entladung / der Entladungseinheit (4.3)
- 4.3.2
- Ansteuerung für aktives Element (4.3.1)
- 5
- Rad des Fahrzeugs
- 5.1
- Lenkkraftverstärker zum Auslenken der vorderen Räder (5); RV, LV
- 5.2
- Lenkmechanismus
- 6
- Radnabenmotor / Radnaben-Antriebsmaschine / elektrische Maschine
- 7
- Gas-Pedale
- 7.1
- Schnittstelle (mech. oder elekt.) v. der Pedale (7) zur Steuerungseinheit (4)
- 8
- Signal(-leitung) von der Überwachungseinheit (4.1) zum Schütz (3)
- 9
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- 10
- Hochvoltleitung - vom Schütz (3) zur Steuerungseinheit (4)
- 11
- Hochvoltleitung - v. der Steuerungseinheit (2) zur elektrischen Maschine (6)
- 12
- Kontaktverbindung
- 17
- Niedervoltbatterie / normale Bordnetzbatterie
- 18
- Energiespeicher für Hochvoltspannung (z.B. zur Glättung / Stabilisierung)
- 19
- Einheit zur Erzeugung eines gleichwirkenden weiteren Signals (19.1)
- 19.1
- Gleichwirkendes weiteres Signal
- 20
- Manuellen Not-Aus-Bedieneinheit
- 21
- Telemetrische Empfangseinheit
- 22
- Im Fahrzeug befindliche Crash-Sensor-Einheit
- 30
- Widerstand
- 31
- Widerstand
- 32
- Widerstand
