DE102012018018A1 - Electrical system e.g. vehicle electrical system, for recognizing short circuit in branches of electric components for electrically-driven motor car, has controlling unit categorizing threshold value to be assigned to electrical component - Google Patents

Electrical system e.g. vehicle electrical system, for recognizing short circuit in branches of electric components for electrically-driven motor car, has controlling unit categorizing threshold value to be assigned to electrical component Download PDF

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Abstract

The system (1) has a multitude of electric components (3-5) electrically connected with electrical controlling lines (10, 11). A controlling unit (2) determines an electrical total input resistance of the electrical controlling lines and categorizes pre-defined resistor threshold values. Each of the pre-defined electrical resistor threshold values in case of a pre-defined contact failure such as short circuit or interruption, in branches of the electric components is assigned to each of the electrical components for an identification of the electric components.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Netzwerk zur Erkennung und Lokalisierung eines elektrischen Kontaktfehlers in einem Energieversorgungssystem für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung dabei solche Energieversorgungssysteme, welche eine gegenüber herkömmlichen Bordnetzspannungen (12 V/24 V/48 V) deutlich erhöhte elektrische Spannung aufweisen, wodurch erhebliche Gefahren für Mensch und Technik aufgrund elektrischer Fehlfunktionen möglich sind.The present invention relates to an electrical network for detecting and locating an electrical contact fault in a power supply system for an electrically powered vehicle. In particular, the present invention relates to such energy supply systems, which compared to conventional electrical system voltages (12 V / 24 V / 48 V) have significantly increased electrical voltage, creating significant risks to man and technology due to electrical malfunction are possible.

Um eine korrekte elektrische Verbindung elektrischer Komponenten in einem Fahrzeugbordnetz im Betrieb zu kontrollieren, sind im Stand der Technik sogenannte Pilotlinien bekannt, mittels welcher elektrische Energieleitungen zwischen Komponenten eines Fahrzeugs auf eine korrekte elektrische Verbindung überprüft werden können, indem die Pilotlinie als integraler Bestandteil eines die Energieleitung umfassenden Kabels vorgesehen wird. Bei der Verbindung des Kabels wird automatisch auch die Pilotlinie mit einer jeweiligen elektrischen Komponente verbunden. Bei einer unerwünschten und unvorhergesehenen Unterbrechung des Kabels bzw. der elektrischen Verbindung mit der elektrischen Komponente wird somit auch die Pilotlinie unterbrochen, was über eine Messung eines Stromflusses durch die Pilotlinie erkannt werden kann. Sofern die Pilotlinie zwischen unterschiedlichen und insbesondere einer Mehrzahl elektrischer Komponenten verlegt ist, kann somit der gesamte Verbund auf eine korrekte elektrische Verbindung der Komponenten untersucht werden.In order to control a correct electrical connection of electrical components in a vehicle electrical system in operation, so-called pilot lines are known in the art, by means of which electrical power lines between components of a vehicle can be checked for correct electrical connection by the pilot line as an integral part of the power line comprehensive cable. When connecting the cable, the pilot line is automatically connected to a respective electrical component. In an undesirable and unforeseen interruption of the cable or the electrical connection to the electrical component and thus the pilot line is interrupted, which can be detected by measuring a current flow through the pilot line. If the pilot line is laid between different and in particular a plurality of electrical components, thus the entire composite can be examined for a correct electrical connection of the components.

Im Fehlerfall ist jedoch eine mitunter aufwändige Suche nach der Fehlerstelle erforderlich, was die Werkstattzeiten und Reparaturkosten unnötig erhöht. Außerdem ist es möglich, dass mehrere Komponenten getauscht werden müssen, um die Ursache für den Fehler auszumachen. Ein weiteres Problem der bekannten Systeme besteht darin, dass eine kurzgeschlossene Pilotlinie für hinter dem Kurzschluss liegende Fehlkontaktierungen der zu überwachenden elektrischen Leitungsabschnitte ”blind” ist, mit anderen Worten eine Fehlkontaktierung in diesen nicht erkannt und gemeldet werden kann.In the event of a fault, however, a sometimes laborious search for the fault location is required, which unnecessarily increases the workshop time and repair costs. In addition, it is possible that multiple components must be replaced to identify the cause of the error. Another problem of the known systems is that a short-circuited pilot line for behind the short faulty contacts of the electrical line sections to be monitored is "blind", in other words a faulty contact can not be detected in these and reported.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile der vorliegenden Erfindung auszuräumen.It is therefore an object of the present invention to obviate the aforementioned disadvantages of the present invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Netzwerk mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Entsprechend wird zur Erkennung und Lokalisierung eines elektrischen Kontaktfehlers in einem Energieversorgungssystem für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug umfassend eine elektrische Kontrollleitung, beispielsweise in Form einer ”Pilotlinie”, vorgeschlagen. Weiter weist das Netzwerk eine Vielzahl elektrischer Komponenten auf, welche beispielsweise im Fahrzeug verteilte elektrische Steuergeräte (ESG oder ECU) sein können. Jede dieser elektrischen Komponenten ist über die erfindungsgemäße elektrische Kontrollleitung sowie eine abzusichernde Energieleitung mit einer anderen Komponente elektrisch verbunden. Weiter ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche eingerichtet ist, einen elektrischen Gesamteingangswiderstand der Kontrollleitung zu ermitteln. Hierzu kann die Steuereinheit mit dem Anfang und dem Ende der elektrischen Kontrollleitung verbunden sein, wodurch sie beispielsweise über ein elektrisches Testsignal deren Gesamteingangswiderstand ermitteln und das Ergebnis hinsichtlich vordefinierter Widerstandsschwellwerte kategorisieren kann. Unter „Kategorisieren” sei dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zuordnen eines ermittelten Wertes zu einem vordefinierten Wertebereich („Kategorie”) verstanden, wobei für letzteren ein vordefiniertes Signalisierungsereignis vordefiniert sein kann. Außerdem kann die Steuereinheit auf diese Weise „Leckströme” erkennen. Das erfindungsgemäße elektrische Netzwerk, in welchem bevorzugt manche oder sämtliche Komponenten galvanisch miteinander verbunden sind, ist dabei so aufgebaut, dass einer jeden elektrischen Komponente ein vordefinierter, zur Identifikation der elektrischen Komponenten geeigneter elektrischer Widerstandsschwellwert für den Fall eines vordefinierten Kontaktfehlers zugeordnet ist. Mit anderen Worten kann beispielsweise ein Widerstandswertebereich durch einen unteren und einen oberen Widerstandsschwellwert charakterisiert werden, der einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung als Kontaktfehler für eine ganz bestimmte elektrische Komponente im elektrischen Netzwerk kennzeichnet. Beispielsweise kann ein solcher Widerstandsschwellwert durch einen Leitungswiderstand der elektrischen Kontrollleitung auf einem Abschnitt zwischen einer ersten und einer zweiten elektrischen Komponente festgelegt sein. Sofern ein Strom durch diesen Abschnitt der Kontrollleitung fließt, wird der entsprechende Spannungsabfall bzw. der entsprechende Anteil am Gesamtstromfluss verwendet, um eine korrekte Kontaktierung der ersten und der zweiten Komponente festzustellen. Im Falle einer Unterbrechung derselben Kontrollleitung führt eine Änderung des Gesamteingangswiderstandes der Kontrollleitung zu einer Veränderung desselben. Auf diese Weise können Widerstandsschwellwerte bzw. Widerstandsbereich vordefiniert werden, welche jede Komponente im elektrischen Netzwerk hinsichtlich eines konkreten Fehlerfalls kennzeichnet.The above object is achieved by an electrical network with the features of claim 1. Accordingly, for detecting and locating an electrical contact error in an energy supply system for an electrically driven vehicle comprising an electric control line, for example in the form of a "pilot line" proposed. Furthermore, the network has a plurality of electrical components, which may be, for example, vehicle-mounted electrical control devices (ESG or ECU). Each of these electrical components is electrically connected to another component via the electrical control line according to the invention and a power line to be protected. Furthermore, a control unit is provided, which is set up to determine a total electrical input resistance of the control line. For this purpose, the control unit may be connected to the beginning and the end of the electrical control line, whereby it can determine their total input resistance, for example via an electrical test signal, and categorize the result with respect to predefined resistance threshold values. For the purposes of the present invention, "categorization" is understood to mean an assignment of a determined value to a predefined value range ("category"), whereby a predefined signaling event can be predefined for the latter. In addition, the control unit can detect in this way "leakage currents". The electrical network according to the invention, in which some or all of the components are preferably galvanically connected to one another, is constructed such that a predefined electrical resistance threshold value suitable for the identification of the electrical components is assigned to each electrical component in the case of a predefined contact error. In other words, for example, a resistance range can be characterized by a lower and an upper resistance threshold, which identifies a short circuit or an interruption as a contact error for a specific electrical component in the electrical network. By way of example, such a resistance threshold value can be determined by a line resistance of the electrical control line on a section between a first and a second electrical component. If a current flows through this section of the control line, the corresponding voltage drop or the corresponding proportion of the total current flow is used to determine a correct contacting of the first and the second component. In the event of an interruption of the same control line, a change in the total input resistance of the control line leads to a change thereof. In this way, resistance thresholds or resistance ranges can be predefined, which identifies each component in the electrical network with regard to a concrete error case.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.

Bevorzugt umfasst das elektrische Netzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung elektrische Komponenten, denen jeweils ein erster elektrischer Widerstand als diskretes Bauteil, beispielsweise ein Ohm'sches Widerstandsbauteil, zugeordnet ist. Dieser ist im Falle einer Unterbrechung eines Stromflusses durch die jeweilige elektrische Komponente nicht mehr vom Strom durchflossen. Auf diese Weise ergibt sich der oben erläuterte Einfluss auf den Gesamteingangswiderstand der Kontrollleitung, durch welchen der Fehlerfall nicht nur ermittelt, sondern auch lokalisiert werden kann. Bevorzugt kann der erste elektrische Widerstand dabei innerhalb eines Gehäuses der elektrischen Komponente angeordnet sein. Auf diese Weise vereinfacht sich die Montage des elektrischen Netzwerkes im Zuge der Fertigung von Kraftfahrzeugen.The electrical network according to the present invention preferably comprises electrical components, to each of which a first electrical resistance is assigned as a discrete component, for example an ohmic resistance component. This is no longer traversed by the current in the event of an interruption of a current flow through the respective electrical component. In this way, the above-explained influence on the total input resistance of the control line results, by which the error case can not only be determined, but also localized. Preferably, the first electrical resistance can be arranged within a housing of the electrical component. In this way, simplifies the assembly of the electrical network in the production of motor vehicles.

Um einen Fehlerfall abzufangen, kann die Steuereinheit eingerichtet sein, eine elektrische Energieversorgungsleitung zwischen zwei elektrischen Komponenten zu unterbrechen, sobald ein Fehlerfall erkannt ist. Mit anderen Worten kann bei der Messung eines Gesamteingangswiderstandes der Kontrollleitung, welcher mit einem vordefinierten Fehlerfall korrespondiert, ein Schaltsignal von der Steuereinheit ausgegeben werden, welches eine Beaufschlagung der elektrischen Energieversorgungsleitung mit elektrischer Energie unterbricht. Auf diese Weise kann der elektrische Fehlerfall nicht nur erkannt und lokalisiert, sondern auch nachteilige Folgen vermindert und verhindert werden.In order to intercept a fault, the control unit can be set up to interrupt an electrical power supply line between two electrical components as soon as an error is detected. In other words, in the measurement of a total input resistance of the control line, which corresponds to a predefined error case, a switching signal can be output from the control unit, which interrupts an application of electrical energy to the electrical energy supply line. In this way, the electrical fault can not only be detected and located, but also reduced and prevented adverse consequences.

Bevorzugt kann einer jeden elektrischen Komponente ein vordefinierter zweiter elektrischer Widerstand, beispielsweise als Ohm'sches Widerstandsbauteil, zugeordnet sein. Dieser liegt im Normalfall elektrisch parallel zum ersten Widerstand einer jeden (ordnungsgemäß funktionierenden) elektrischen Komponente. Auf diese Weise ist ein Stromfluss durch die elektrische Kontrollleitung auch dann gewährleistet, wenn ein Abschnitt des elektrischen Zweiges, in welchem sich die fehlerhafte elektrische Komponente befindet, unterbrochen ist und selbst keinen Stromfluss mehr zulässt. Um auch eine Unterbrechung der Zuleitungen zur fehlerhaften elektrischen Komponente zu tolerieren, kann insbesondere vorgesehen sein, den zweiten elektrischen Widerstand innerhalb eines Gehäuses einer anderen elektrischen Komponente anzuordnen. Alternativ oder zusätzlich kann ein solcher zweiter elektrischer Widerstand selbstverständlich auch in der Steuereinheit angeordnet sein. Auf diese Weise können vielfältige Funktionsstörungen auch unabhängig voneinander lokalisiert und schneller behoben werden, als dies gemäß dem Stand der Technik möglich ist.Preferably, a predefined second electrical resistance, for example as an ohmic resistance component, can be assigned to each electrical component. This is normally electrically parallel to the first resistance of each (properly functioning) electrical component. In this way, a current flow is ensured by the electrical control line even if a portion of the electrical branch in which the faulty electrical component is located, is interrupted and even no longer allows current flow. In order to tolerate an interruption of the leads to the faulty electrical component, may be provided in particular to arrange the second electrical resistance within a housing of another electrical component. Alternatively or additionally, such a second electrical resistance can of course also be arranged in the control unit. In this way, various malfunctions can also be localized independently of each other and resolved faster than is possible according to the prior art.

Weiter vorteilhaft kann eine elektrische Komponente vorgesehen sein, welche sämtliche zweite Widerstände des erfindungsgemäßen elektrischen Netzwerkes in ihrem Gehäuse beinhaltet. Auf diese Weise kann sich eine besonders einfache Topologie für solche elektrischen Netzwerke ergeben, welche eine zentrale erste Komponente und in unterschiedliche Richtungen von dieser gelegene weitere elektrische Komponenten umfassen.Further advantageously, an electrical component can be provided which includes all second resistors of the electrical network according to the invention in its housing. In this way, a particularly simple topology may result for such electrical networks, which comprise a central first component and further electrical components located in different directions therefrom.

Bevorzugt kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den elektrischen Gesamteingangswiderstand der Kontrollleitung intermittierend zu ermitteln. Mit anderen Worten kann ein elektrisches Signal (beispielsweise ein Strom- und/oder Spannungspuls) in einem Intervall im Bereich von z. B. 1 bis 100 ms, bevorzugt 10 ms, auf die elektrische Kontrollleitung gegeben werden und eine Antwort der Kontrollleitung ermittelt werden. Beispielsweise kann der Stromfluss, ein Spannungsabfall und/oder der Gesamtwiderstand der Kontrollleitung gemessen werden. Auf diese Weise kann der Energiebedarf beim Betrieb des elektrischen Netzwerkes gesenkt werden, ohne für Mensch oder Maschine gefährliche Totzeiten bei der Erkennung von Fehlfunktionen in Kauf nehmen zu müssen.Preferably, the control unit may be configured to determine the total electrical input resistance of the control line intermittently. In other words, an electrical signal (for example, a current and / or voltage pulse) at an interval in the range of z. B. 1 to 100 ms, preferably 10 ms, are given to the electrical control line and a response of the control line can be determined. For example, the current flow, a voltage drop and / or the total resistance of the control line can be measured. In this way, the energy consumption during operation of the electrical network can be reduced without having to put up with human or machine dangerous dead times in the detection of malfunctions.

Selbstverständlich können die Widerstände bzw. die Widerstandsbauteile komplexe und/oder Ohm'sche Widerstandsbauteile umfassen. Je nach Testsignal und Anwendungsfall kann somit eine günstige Topologie, ein günstiger Teilepreis, eine hohe Erkennungssicherheit etc. sichergestellt werden.Of course, the resistors or the resistance components may comprise complex and / or ohmic resistance components. Depending on the test signal and application, a favorable topology, a favorable part price, a high recognition reliability, etc. can thus be ensured.

Das elektrische Netzwerk der vorliegenden Erfindung hat sich besonders vorteilhaft für Energieversorgungssysteme eines Kraftfahrzeug-basierten Hochvoltsystems im Bereich zwischen 300 V und 800 V herausgestellt. Solche Systeme sind in elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen üblich, welche eine elektrische Hilfsmaschine zusätzlich zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotor (Hybridtechnologie) oder beispielsweise eine Brennstoffzellen-Antriebstechnik aufweisen.The electrical network of the present invention has been found to be particularly advantageous for power systems of a motor vehicle based high voltage system in the range between 300V and 800V. Such systems are common in electrically powered motor vehicles having an auxiliary electric machine in addition to a conventional internal combustion engine (hybrid technology) or, for example, a fuel cell drive technology.

Je nach Anwendungsfall und gewählter Topologie des erfindungsgemäßen elektrischen Netzwerkes können alle oder Gruppen der verwendeten Widerstände jeweils unterschiedliche oder auch identische Leitwerte aufweisen. Im Falle identischer Leitwerte ergibt sich eine kostensenkende Gleichteiloption, während unterschiedliche Leitwerte ggf. eine vorteilhafte Anpassung der Widerstandsschwellwerte ermöglichen, um beispielsweise eine unabhängig von der Komponente und dem Fehlerfall gleichbleibende Empfindlichkeit zu erzielen.Depending on the application and the selected topology of the electrical network according to the invention, all or groups of the resistors used may each have different or identical conductivities. In the case of identical conductance values, a cost-reducing common-part option results, while different conductance values may allow a favorable adaptation of the resistance threshold values in order, for example, to achieve constant sensitivity independently of the component and the error case.

Weiter bevorzugt kann die elektrische Kontrollleitung in einem mechanischen Verbund, beispielsweise in einer gemeinsamen Isolation mit einer Energieversorgungsleitung des Energieversorgungssystems verlegt sein. Auf diese Weise kann auch der Anschluss über Schraub- und/oder Steckverbindungen gemeinsam mit den Kontakten der Energieversorgungsleitung hergestellt werden, wodurch die Bedienung vereinfacht und das Netzwerk gegen Fehlbedienungen und Missbrauch abgesichert wird.More preferably, the electrical control line in a mechanical composite, for example in a common insulation with a Energy supply line of the power system to be laid. In this way, the connection via screw and / or plug-in connections can be made together with the contacts of the power supply line, whereby the operation is simplified and the network is secured against misuse and abuse.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

In den Zeichnungen ist:In the drawings:

1 eine schematische Schaltungsübersicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Netzwerkes gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic circuit diagram of a first embodiment of an electrical network according to the present invention;

2 eine schematische Schaltungsübersicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines elektrischen Netzwerkes gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic circuit diagram of an alternative embodiment of an electrical network according to the present invention;

3 eine schematische Schaltungsübersicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines elektrischen Netzwerkes gemäß der vorliegenden Erfindung; und 3 a schematic circuit diagram of an alternative embodiment of an electrical network according to the present invention; and

4 ein verallgemeinertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Netzwerkes, wie es in 1 dargestellt ist. 4 a generalized embodiment of an electrical network according to the invention, as shown in 1 is shown.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein elektrisches Netzwerk 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, in welchem eine Steuereinheit 2 über eine elektrische Kontrollleitung mit einem Hinleiter 11 und einem Rückleiter 10 mit einer Leistungselektronik 3 und einem elektrischen Klimakompressor 4 verbunden ist. Der Leistungselektronik 3 ist ein erster Ohm'scher Widerstand R3 zugeordnet, über welchen die elektrische Kontrollleitung Strom durch die Leistungselektronik 3 führt. Noch innerhalb der Leistungselektronik 3 verbindet ein weiterer Ohm'scher Widerstand R4 den Hinleiter 11 der elektrischen Kontrollleitung mit dem Rückleiter 10 der elektrischen Kontrollleitung. Der Ohm'sche Widerstand R4 ist aus Sicht der Steuereinheit 2 hinter dem Ohm'schen Widerstand R3 angeordnet, so dass er im Normalfall parallel einem in dem elektrischen Klimakompressor 4 angeordneten Ohm'schen Widerstand R7 liegt. Die elektrische Kontrollleitung ist zwischen der Leistungselektronik 3 und dem elektrischen Klimakompressor 4 in einen Verbund mit der Klimakompressorleitung integriert, was durch eine gestrichelt angedeutete Isolation 22 illustriert wird. Die elektrische Maschine 5 ist über zwei Energieleitungen 30, 31 mit der Leistungselektronik 3 verbunden, ist jedoch nicht durch eine Pilotlinie als elektrische Kontrollleitung gemäß der vorliegenden Erfindung gegen eine Fehlfunktion abgesichert. 1 shows an electrical network 1 according to the present invention, in which a control unit 2 via an electrical control line with a forward conductor 11 and a return conductor 10 with power electronics 3 and an electric air conditioning compressor 4 connected is. The power electronics 3 is associated with a first ohmic resistor R 3 , via which the electrical control line current through the power electronics 3 leads. Still within the power electronics 3 another ohmic resistor R 4 connects the forward conductor 11 the electrical control line with the return conductor 10 the electrical control line. The ohmic resistor R 4 is from the perspective of the control unit 2 arranged behind the ohmic resistor R 3 , so that it normally in parallel in the electric air compressor 4 arranged ohmic resistor R 7 is located. The electrical control line is between the power electronics 3 and the electric air conditioning compressor 4 integrated into a composite with the air conditioning compressor line, which is indicated by a dashed line insulation 22 is illustrated. The electric machine 5 is over two power lines 30 . 31 with the power electronics 3 but is not protected against malfunction by a pilot line as the electrical control line according to the present invention.

Im Normalfall ”sieht” die Steuereinheit 2 nun einen elektrischen Widerstand R3, welcher mit einer Parallelschaltung, bestehend aus den Ohm'schen Widerständen R4 und R7, in Reihe geschaltet ist. Eine Diagnose durch die Steuereinheit 2 kann nun beispielsweise folgende Fehlerfälle erkennen: Ist der den Ohm'schen Widerstand R7 aufweisende Strang kurzgeschlossen, so verbleibt als ”sichtbarer” Widerstand nur der Ohm'sche Widerstand R3.Normally, the control unit "sees" 2 now an electrical resistance R 3 , which is connected in series with a parallel circuit consisting of the ohmic resistors R 4 and R 7 . A diagnosis by the control unit 2 For example, the following error cases can be detected: If the strand having the ohmic resistance R 7 is short-circuited, only the ohmic resistance R 3 remains as the "visible" resistance.

Ist der den Ohm'schen Widerstand R7 aufweisende Strang unterbrochen, so verbleibt eine Reihenschaltung, bestehend aus den Ohm'schen Widerständen R3 und R4. Defekte im den Widerstand R3 aufweisenden Strang führen zu einem totalen Kurzschluss (nur sofern zwischen der Steuereinheit 2 und R3 gelegen) bzw. einem totalen Leerlauf der elektrischen Kontrollleitung. Die zuvor diskutierten Widerstandsbereiche (Gesamteingangswiderstand der Kontrollleitung) können innerhalb der Steuereinheit 2 in Speichermitteln abgelegt und mit Messergebnissen verglichen werden. Dabei kann die Steuereinheit 2 eingerichtet sein, beim Erkennen eines jeweiligen Fehlers eine Signalisierung an den Anwender des Fahrzeugs oder einen Werkstattmitarbeiter auszugeben und/oder das elektrische Netz zur Sicherheit spannungsfrei zu schalten. Beispielsweise können hierbei die Energieversorgungsleitungen 20, 21 zwischen der Leistungselektronik 3 und dem elektrischen Klimakompressor 4 getrennt werden, wenn ein Kurzschluss die Widerstände R4 und R7 ”unsichtbar” macht.If the strand having the ohmic resistor R 7 is interrupted, then a series connection remains, consisting of the ohmic resistors R 3 and R 4 . Defects in the resistor R 3 having strand lead to a total short circuit (only if provided between the control unit 2 and R 3 located) or a total idling of the electrical control line. The previously discussed resistance ranges (total input resistance of the control line) may be within the control unit 2 stored in storage means and compared with measurement results. In this case, the control unit 2 be configured to issue a signaling to the user of the vehicle or a garage employee when detecting a respective error and / or to disconnect the electrical network for safety. For example, in this case the power supply lines 20 . 21 between the power electronics 3 and the electric air conditioning compressor 4 be disconnected when a short circuit makes the resistors R 4 and R 7 "invisible".

2 zeigt eine alternative Netzwerktopologie, in welcher auch zwischen den elektrischen Komponenten Leistungselektronik 3 und elektrischer Klimakompressor 4 gelegene Leitungsabschnitte durch elektrische Widerstände auf Fehler überprüft und die Fehler lokalisiert werden können. Zwischen der Steuereinheit 2 und der Leistungselektronik 3 sind zwei erste Ohm'sche Widerstände R1 und R2 derart angeordnet, dass der erste Ohm'sche Widerstand R1 in der Hinleitung 11 der elektrischen Kontrollleitung. als Reihenwiderstand angeordnet ist und der zweite Ohm'sche Widerstand R2 die Hinleitung 11 hinter dem ersten Ohm'schen Widerstand R1 mit der Rückleitung 10 der elektrischen Kontrollleitung verbindet. Eine Unterbrechung der zwischen der Steuereinheit 2 und dem ersten Ohm'schen Widerstand R1 gelegenen Hinleitung 11 führt zu einem unendlich großen Gesamteingangswiderstand der Kontrollleitung. Ein Kurzschluss an dieser Stelle führt zu einem Widerstand von 0 Ohm. Für hinter dem ersten Ohm'schen Widerstand R1 bzw. hinter dem zweiten Ohm'schen Widerstand R2 gelegene Fehler ergeben sich jedoch andere Gesamteingangswiderstände für die Kontrollleitung. Auch Fehler in den Leitungen zwischen der Leistungselektronik 3 und dem elektrischen Klimakompressor 4 können im Ausführungsbeispiel gemäß 2 aufgelöst werden, indem die dortige Leitung durch die Ohm'schen Widerstände R5 und R6 ”markiert” ist. Selbiges gilt für die zwischen dem elektrischen Klimakompressor 4 und der elektrischenn Maschine 5 angeordnete Leitung in Verbindung mit den Ohm'schen Widerständen R9 und R10. In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass die Widerstände R1 und R2 bzw. R5 und R6 bzw. R9 und R10 in einem Zwischenstecker vorgesehen werden können, welcher beispielsweise erst in einem Fehlerfall durch Werkstattmitarbeiter zwischen zwei elektrischen Komponenten eingebracht werden kann, um zu überprüfen, ob eine Fehlerursache in einer Störung vor oder hinter dem Stecker bzw. vor, in oder hinter einer elektrischen Komponente zu suchen ist. 2 shows an alternative network topology, in which also between the electrical components power electronics 3 and electric air conditioning compressor 4 located line sections can be checked for errors by electrical resistors and the errors can be localized. Between the control unit 2 and the power electronics 3 two first ohmic resistors R 1 and R 2 are arranged such that the first ohmic resistor R 1 in the forward line 11 the electrical control line. is arranged as a series resistor and the second ohmic resistor R 2, the forward line 11 behind the first ohmic resistor R 1 with the return line 10 the electrical control line connects. An interruption between the control unit 2 and the first ohmic resistor R 1 located forward line 11 leads to an infinite total input resistance of the control line. A short circuit at this point results in a resistance of 0 ohms. For errors located behind the first ohmic resistor R 1 or behind the second ohmic resistor R 2 , however, other total input resistances result for the control line. Also errors in the lines between the power electronics 3 and the electric air conditioning compressor 4 can in the embodiment according to 2 be resolved by the local line through the ohmic resistors R 5 and R 6 "marked" is. The same applies to the between the electric air compressor 4 and the electric machine 5 arranged line in conjunction with the ohmic resistors R 9 and R 10 . In this context, it should also be noted that the resistors R 1 and R 2 or R 5 and R 6 or R 9 and R 10 can be provided in an intermediate connector, which introduced, for example, only in case of failure by Werkstattmitarbeiter between two electrical components can be used to check whether a cause of a fault in front of or behind the plug or before, in or behind an electrical component is to be sought.

3 zeigt eine alternative Topologie für ein erfindungsgemäßes elektrisches Netzwerk, bei welchem die elektrische Kontrollleitung, ausgehend von der Steuereinheit 2 sternförmig in drei Stränge S1, S2 und S3 aufgeteilt ist. Da alle drei Stränge einen seriellen Eingangswiderstand R1 bzw. R5 bzw. R9 sowie einen vor der jeweiligen elektrischen Komponente 3, 4, 5 gelegenen Parallelwiderstand R2 bzw. R6 bzw. R10 aufweisen, müssen zur Lokalisierung eines Fehlers die Werte der Widerstandsnetzwerke eines jeden Strangs deutlich unterschiedlich von denjenigen der übrigen Stränge sein. Hinsichtlich der Fehlerfallerkennung im Einzelnen wird auf die in Verbindung mit den 1 und 2 gemachten Ausführungen bzw. die einschlägigen Nachschlagewerke der Netzwerkanalyse verwiesen. Die in 3 gezeigte sternförmige Anordnung bietet sich für den Fall an, dass die Steuereinheit 2 geometrisch zwischen den Steuergeräten 3, 4 und 5 gelegen ist und daher Leitungslänge durch eine sternförmige Verbindung der Komponenten gespart werden kann. 3 shows an alternative topology for an inventive electrical network, in which the electrical control line, starting from the control unit 2 star-shaped into three strands S 1 , S 2 and S 3 is divided. Since all three strands have a serial input resistance R 1 or R 5 or R 9 and one in front of the respective electrical component 3 . 4 . 5 have located parallel resistor R 2 and R 6 or R 10, for locating a fault, the values of the resistor networks of each strand must be clearly different from those of the other strands. With regard to the failure detection in detail is in connection with the 1 and 2 made statements or the relevant reference works of the network analysis referenced. In the 3 shown star-shaped arrangement is appropriate in the event that the control unit 2 geometrically between the controllers 3 . 4 and 5 is located and therefore line length can be saved by a star-shaped connection of the components.

4 zeigt eine Verallgemeinerung des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels, gemäß welchem auch zwei der Energieleitungen 30, 31 und 32 zwischen der Leistungselektronik 3 und der elektrischen Maschine 5 durch erfindungsgemäße elektrische Kontrollleitungen abgesichert sind. Zur Erkennung einer Unterbrechung weist die elektrische Maschine 5 einen Widerstand Rn auf, dessen Leitwert sich im Falle einer Unterbrechung nicht zu demjenigen des innerhalb der Leistungselektronik 3 parallel angeordneten Widerstandes Rn+1 addiert. Mit anderen Worten sind die Widerstände Rn in der elektrischen Maschine 5 und Rn+1 in der Leistungselektronik 3 parallelgeschaltet, so dass eine Unterbrechung der Kontrollleitungen zwischen der Leistungselektronik 3 und der elektrischen Maschine 5 den Leitwert des Widerstandes Rn „unsichtbar” macht, während ein Kurzschluss der Kontrollleitungen die Leitwerte beider Widerstände Rn und Rn+1 unsichtbar macht. Gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zweiten, der jeweiligen elektrischen Komponente zugeordneten Widerstände R4 und Rn+1 in nur einer elektrischen Komponente, nämlich der Leistungselektronik 3, ringförmig in Serie zueinander angeordnet und somit räumlich zusammengefasst. Für jede weitere abzusichernde Komponente würde daher beispielsweise zwischen dem Widerstand Rn+1 und dem der Steuereinheit 2 zugewandten Ausgang der Leistungselektronik 3 ein weiterer zweiter Widerstand angeordnet und parallel zum in der zusätzlichen elektronischen Komponente vorgesehenen ersten Widerstand geschaltet werden. 4 shows a generalization of the in 1 shown embodiment, according to which also two of the power lines 30 . 31 and 32 between the power electronics 3 and the electric machine 5 are secured by electrical control lines according to the invention. To detect an interruption, the electric machine 5 a resistor R n , whose conductance in the event of an interruption not to that of the power electronics 3 parallel resistor R n + 1 added. In other words, the resistances R n in the electric machine 5 and R n + 1 in power electronics 3 connected in parallel, allowing an interruption of the control lines between the power electronics 3 and the electric machine 5 makes the conductance of the resistor R n "invisible", while a short circuit of the control lines makes the conductance of both resistors R n and R n + 1 invisible. According to the in 4 illustrated embodiment, the second, the respective electrical component associated resistors R 4 and R n + 1 in only one electrical component, namely the power electronics 3 , annularly arranged in series with each other and thus spatially combined. For each additional component to be protected, therefore, for example, between the resistor R n + 1 and the control unit 2 facing output of the power electronics 3 another second resistor is arranged and connected in parallel to the first resistor provided in the additional electronic component.

Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.Although the aspects and advantageous embodiments of the invention have been described in detail with reference to the embodiments explained in connection with the accompanying drawings, modifications and combinations of features of the illustrated embodiments are possible for the skilled person, without departing from the scope of the present invention, the scope of protection the appended claims are defined.

Claims (10)

Elektrisches Netzwerk zur Erkennung und Lokalisierung eines elektrischen Kontaktfehlers in einem Energieversorgungssystem für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, wobei das Netzwerk umfasst: – eine elektrische Kontrollleitung (10, 11), – eine Vielzahl elektrischer Komponenten (3, 4, 5), die jeweils mit der elektrischen Kontrollleitung (10, 11) elektrisch verbunden sind, und – eine Steuereinheit (2), welche eingerichtet ist, einen elektrischen Gesamteingangswiderstand der Kontrollleitung (10, 11) zu ermitteln und diesen hinsichtlich vordefinierter Widerstandsschwellwerte zu kategorisieren, wobei einer jeden der elektrischen Komponenten (3, 4, 5) ein vordefinierter, zur Identifikation der elektrischen Komponenten (3, 4, 5) geeigneter elektrischer Widerstandsschwellwert für den Fall eines vordefinierten Kontaktfehlers, insbesondere eines Kurzschlusses oder einer Unterbrechung in einem Zweig der elektrischen Komponenten (3, 4, 5), zugeordnet ist.An electrical network for detecting and locating an electrical contact failure in a power system for an electrically powered vehicle, the network comprising: - an electrical control line ( 10 . 11 ), - a variety of electrical components ( 3 . 4 . 5 ), each with the electrical control line ( 10 . 11 ) are electrically connected, and - a control unit ( 2 ), which is set up, a total electrical input resistance of the control line ( 10 . 11 ) and to categorize it with respect to predefined resistance thresholds, each of the electrical components ( 3 . 4 . 5 ) a predefined, for identification of the electrical components ( 3 . 4 . 5 ) suitable electrical resistance threshold for the case of a predefined contact error, in particular a short circuit or an interruption in a branch of the electrical components ( 3 . 4 . 5 ), assigned. Elektrisches Netzwerk nach Anspruch 1, wobei jeder der elektrischen Komponenten (3, 4, 5) ein vordefinierter erster elektrischer Widerstand (R1, R3, R5, R7, R9) zugeordnet ist, der im Falle einer Unterbrechung eines Stromflusses durch die jeweilige elektrische Komponente (3, 4, 5) nicht mehr vom Strom durchflossen wird, wobei insbesondere der erste elektrische Widerstand (R3, R7) innerhalb eines Gehäuses der elektrischen Komponente (3, 4, 5) angeordnet ist.An electrical network according to claim 1, wherein each of the electrical components ( 3 . 4 . 5 ) is assigned a predefined first electrical resistance (R 1 , R 3 , R 5 , R 7 , R 9 ), which in the case of an interruption of a current flow through the respective electrical component ( 3 . 4 . 5 ) is no longer traversed by the current, wherein in particular the first electrical resistance (R 3 , R 7 ) within a housing of the electrical component ( 3 . 4 . 5 ) is arranged. Elektrisches Netzwerk nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (2) eingerichtet ist, im Falle, dass eine entsprechende Kategorisierung erfolgt ist, eine elektrische Energieversorgungsleitung (20, 21; 30, 31) zu mindestens einer der elektrischen Komponenten (3, 4, 5) zu unterbrechen. An electrical network according to claim 1 or 2, wherein the control unit ( 2 ) is set up, in the case that a corresponding categorization has taken place, an electrical power supply line ( 20 . 21 ; 30 . 31 ) to at least one of the electrical components ( 3 . 4 . 5 ) to interrupt. Elektrisches Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei weiter jeder der elektrischen Komponenten (3, 4, 5) ein vordefinierter zweiter elektrischer Widerstand (R2, R4, R6, R8, R10) zugeordnet ist, welcher im Normalfall elektrisch parallel zum ersten Widerstand (R3, R5, R7, R9) geschaltet ist, wobei insbesondere der zweite elektrische Widerstand (R4, R8) nicht innerhalb der betreffenden Komponente (3, 4, 5), bevorzugt innerhalb eines Gehäuses einer anderen elektrischen Komponente (3, 4, 5), angeordnet ist.An electrical network as claimed in any one of the preceding claims, further comprising each of said electrical components ( 3 . 4 . 5 ) is assigned a predefined second electrical resistance (R 2 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 ), which is connected in the normal case electrically parallel to the first resistor (R 3 , R 5 , R 7 , R 9 ), wherein not (specifically, the second electrical resistor (R 4, R 8) within the respective component 3 . 4 . 5 ), preferably within a housing of another electrical component ( 3 . 4 . 5 ) is arranged. Elektrisches Netzwerk nach Anspruch 4, wobei sämtliche zweite Widerstände (R2, R4, R6, R8, R10) in einer einzigen Komponenten (3, 4, 5) angeordnet sind.An electrical network according to claim 4, wherein all the second resistors (R 2 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 ) are in a single component ( 3 . 4 . 5 ) are arranged. Elektrisches Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (2) eingerichtet ist, den elektrischen Gesamteingangswiderstand der Kontrollleitung (10, 11) intermittierend, insbesondere mit einem Abtastintervall von 1 bis 100 Millisekunden, bevorzugt 10 Millisekunden, zu ermitteln.Electrical network according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 2 ), the total electrical input resistance of the control line ( 10 . 11 ) intermittently, in particular with a sampling interval of 1 to 100 milliseconds, preferably 10 milliseconds to determine. Elektrisches Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Widerstände (R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9) komplexe und/oder ohmsche Widerstandsbauteile sind.Electrical network according to one of the preceding claims, wherein the resistors (R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 ) are complex and / or ohmic resistance components. Elektrisches Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Energieversorgungssystem ein Hochvoltsystem, insbesondere im Bereich zwischen 300 und 800 Volt, ist und/oder die Widerstände (R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9) unterschiedliche oder identische Leitwerte aufweisen.Electrical network according to one of the preceding claims, wherein the power supply system is a high-voltage system, in particular in the range between 300 and 800 volts, and / or the resistors (R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 ) have different or identical conductances. Elektrisches Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Kontrollleitung (10, 11) in einem mechanischen Verbund mit einer Energieversorgungsleitung (20, 21; 30, 31) des Energieversorgungssystems verlegt ist.Electrical network according to one of the preceding claims, wherein the electrical control line ( 10 . 11 ) in a mechanical connection with a power supply line ( 20 . 21 ; 30 . 31 ) of the power supply system. Elektrisch antreibbares Fahrzeug umfassend ein Energieversorgungssystem mit einem elektrisches Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Electrically driven vehicle comprising a power supply system with an electrical network according to one of claims 1 to 9.
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