DE102012201607A1 - Safety device for vehicle, particularly hybrid vehicle, has safety switch and electric control unit, by which partition and renewed connection between vehicle consumer and electric storage unit are controlled when accident occurs - Google Patents

Safety device for vehicle, particularly hybrid vehicle, has safety switch and electric control unit, by which partition and renewed connection between vehicle consumer and electric storage unit are controlled when accident occurs Download PDF

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Abstract

The safety device has a safety switch (1a,1b,1c,1d,1e) and an electric control unit (5a,5b,5c), by which the electric connection or partition is controlled between a vehicle consumer (2) and an electric storage unit (3,4). The partition and the renewed connection between the vehicle consumer and the electric storage unit are controlled by the electronic control device that is connected to the safety switch by a control line, when a vehicle accident occurs with predetermined magnitude. The control line of the safety switch is arranged between the vehicle consumer and the electric storage unit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung mit mindestens einem Sicherheitsschalter und mit mindestens einem elektronischen Steuergerät in einem Fahrzeug.The invention relates to a safety device with at least one safety switch and with at least one electronic control unit in a vehicle.

Eine derartige Sicherheitsvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 665 566 B1 bekannt. Hierbei befindet sich im Bordnetz eines Fahrzeuges ein elektronisches Airbag-Steuergerät mit einer Entscheidungslogik zur Zündung von Airbag-Aktuatoren über Zündendstufen bei Vorliegen eines Fahrzeugunfalles mit vorgegebenem Ausmaß, erkennbar durch einen bestimmten Beschleunigungssensor (Crashsensor). Das Airbag-Steuergerät zündet zusätzlich mit der Zündung der Airbag-Aktuatoren einen Aktuator zum irreversiblen Öffnen eines Sicherheitsschalters, der zum Insassenschutz das Bordnetz von einem elektrischen Speicher, beispielsweise einer 12 V Batterie, trennt.Such a safety device is for example from the EP 0 665 566 B1 known. This is located in the electrical system of a vehicle, an electronic airbag control unit with a decision logic for ignition of airbag actuators via ignition output levels in the presence of a vehicle accident with a predetermined extent, recognizable by a particular acceleration sensor (crash sensor). In addition to the ignition of the airbag actuators, the airbag control unit ignites an actuator for the irreversible opening of a safety switch which, for occupant protection, disconnects the electrical system from an electrical storage, for example a 12 V battery.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsvorrichtung zur unfallbezogenen Trennung von Fahrzeugverbrauchern von einem elektrischen Speicher zu verbessern.It is an object of the invention to improve a safety device for the accident-related separation of vehicle consumers from an electrical storage.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by the subject of claim 1. The dependent claims are advantageous developments of the invention.

Durch die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung mit mindestens einem Sicherheitsschalter und mit mindestens einem elektronischen Steuergerät in einem Fahrzeug ist die elektrische Verbindung oder Trennung zwischen mindestens einem Fahrzeugverbraucher und mindestens einem elektrischen Speicher steuerbar. Dabei wird durch mindestens ein elektronisches Steuergerät, das über eine Steuerleitung mit mindestens einem Sicherheitsschalter verbunden ist, bei einem Fahrzeugunfall mit vorgegebenem Ausmaß zuerst die Trennung und danach bei Vorliegen mindestens einer weiteren definierten Bedingung die erneute Verbindung zwischen dem mindestens einen Fahrzeugverbraucher und dem mindestens einen elektrischen Speicher hergestellt.By the safety device according to the invention with at least one safety switch and with at least one electronic control unit in a vehicle, the electrical connection or disconnection between at least one vehicle consumer and at least one electrical memory can be controlled. In this case, by at least one electronic control unit, which is connected via a control line with at least one safety switch, in a vehicle accident with a predetermined extent first the separation and then in the presence of at least one further defined condition, the reconnection between the at least one vehicle consumer and the at least one electrical Memory produced.

Der Erfindung liegen folgende Überlegungen, Erkenntnisse und Ideen zugrunde:
Heutige Fahrzeuge, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, enthalten nicht nur elektrische Speicher in Form von 12 V Batterien, sondern auch elektrische Speicher in Form von Hochvoltbatterien, vorzugsweise Lithium- oder Super-Caps. Zum Schutz der Insassen sind derartige Hochvoltbatterien im Falle eines Unfalls erst recht vom Bordnetz oder zumindest von einem Teilumfang der elektrischen Verbraucher (z. B. auch elektrischer Antriebsmotor) in einem Fahrzeug zu trennen. Damit soll das Einspeisen weiterer elektrischer Energie vermieden werden, um das Risiko einer zusätzlichen thermischen oder elektrischen Gefahr nach einem Unfall zu reduzieren. Nach einem Fahrzeugunfall sind aber nicht nur die Insassen, sondern auch die helfenden Kräfte und die Werkstattpersonen zu schützen.The invention is based on the following considerations, findings and ideas:
Today's vehicles, especially hybrid or electric vehicles, not only contain electrical storage in the form of 12 V batteries, but also electrical storage in the form of high-voltage batteries, preferably lithium or super-caps. In order to protect the occupants, in the case of an accident, such high-voltage batteries are even more to be disconnected from the vehicle electrical system or at least from a subset of the electrical consumers (for example also the electric drive motor) in a vehicle. This is to avoid the injection of additional electrical energy to reduce the risk of additional thermal or electrical hazard after an accident. After a vehicle accident but not only the occupants, but also the helping forces and the workshop people are protected.

Daher ist es sinnvoll, insbesondere die Hochvoltbatterien möglichst schnell zu entladen, um ein ungefährliches Arbeiten am Fahrzeug zu ermöglichen. Es soll daher erfindungsgemäß eine Sicherheitsvorrichtung geschaffen werden, die ein schnelles Entladen des oder der elektrischen Speicher noch im verbauten Zustand ermöglicht.Therefore, it makes sense, in particular, to discharge the high-voltage batteries as quickly as possible to allow safe working on the vehicle. It is therefore intended according to the invention to provide a safety device which allows a rapid discharge of the electric storage or even in the installed state.

Durch die Erfindung kann mit bisher bekannten Sicherheitsvorrichtungen eine sichere Steuerung der wieder verschließbaren Sicherheitsschalter geschaffen werden, so dass der elektrische Speicher an beliebiger Stelle im Fahrzeug mittels eines Verbrauchers entladen werden kann.By means of the invention, with previously known safety devices, a secure control of the resealable safety switches can be provided, so that the electrical accumulator can be unloaded at any point in the vehicle by means of a load.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawings, embodiments of the invention are shown. It shows

1 eine erstes Ausführungsbeispiel basierend auf bestehenden elektrischen Airbag-Schaltsystemen und 1 a first embodiment based on existing electric airbag switching systems and

2 ein zweites Ausführungsbeispiel in vereinfachter Form, die jedoch eine Veränderung bestehender Airbag-Schaltsysteme erfordern könnte. 2 a second embodiment in a simplified form, but which could require a modification of existing airbag switching systems.

1 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung mit einer mechatronischen Baueinheit 6 für einen ersten elektrischen Speicher 3 in Form einer Hochvoltbatterie, die insbesondere zum Fahrzeugantrieb mittels eines Elektromotors vorgesehen sein kann. Die Sicherheitsschalter 1a und 1b sind reversible Leistungsschalter (z. B. Power Relais), durch die die beiden Pole der Hochvoltbatterie 3 mit mindestens einem Fahrzeugverbraucher 2, insbesondere in Form eines Elektromotors und/oder andere elektrische Verbraucher des Fahrzeug-Bordnetzes, verbunden oder getrennt werden können. Die Steuerung dieser beiden Sicherheitsschalter 1a und 1b werden im dargestellten Ausführungsbeispiel direkt oder indirekt durch bis zu drei Steuergeräte 5a, 5b und 5c in folgender Weise durchgeführt: Im Normalfall – also bei intaktem Fahrzeug ohne Unfallsituation – sind die Sicherheitsschalter 1a und 1b geschlossen. Dies geschieht durch zwei logische UND-Gatter, die jeweils durch Anliegen einer logischen „1” an allen Eingängen die Steuerleitung zu den Sicherheitsschaltern 1a und 1b zum Schließen bestromen. Diese Steuerleitungen sind vorzugsweise gleichzeitig Stromversorgungsleitungen von einem zweiten elektrischen Speicher 4, beispielsweise in Form einer üblichen 12 V Batterie. Alle am zweiten Speicher 4 angeschlossenen Stromversorgungsleitungen sind in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Die UND-Gatter schalten hier nur durch, wenn auch das erste elektronische Steuergerät 5a über seine Stromversorgungsleitung mit dem zweiten Speicher 4 verbunden ist und somit eine logische „1” an die UND-Gatter-Eingänge ausgibt. 1 shows a safety device with a mechatronic unit 6 for a first electrical storage 3 in the form of a high-voltage battery, which may be provided in particular for vehicle drive by means of an electric motor. The safety switches 1a and 1b are reversible circuit breakers (eg power relays), through which the two poles of the high-voltage battery 3 with at least one vehicle consumer 2 , in particular in the form of an electric motor and / or other electrical consumers of the vehicle electrical system, can be connected or disconnected. The control of these two safety switches 1a and 1b be in the illustrated embodiment, directly or indirectly by up to three controllers 5a . 5b and 5c In the normal case - ie with the vehicle intact without an accident situation - the safety switches are 1a and 1b closed. This is done by two logical AND gates, each by applying a logical "1" on all inputs, the control line to the safety switches 1a and 1b energize to close. These control lines are preferably simultaneously power supply lines from a second electrical memory 4 , for example in the form of a conventional 12 V battery. All at the second store 4 connected power supply lines are in the Drawing shown in dashed lines. The AND gates only switch on here, although the first electronic control unit 5a via its power supply line to the second memory 4 is connected and thus outputs a logical "1" to the AND gate inputs.

Die Stromversorgungsleitungen sind insbesondere mit dem zweiten elektrischen Speicher 4 verbunden, wenn zwei weitere Sicherheitsschalter 1d und 1e geschlossen sind. Diese Sicherheitsschalter 1d und 1e sind hier durch ein zweites Steuergerät 5b in Form eines Airbag-Steuergerätes in bekannter Weise derart ansteuerbar, dass sie bei einem Fahrzeugunfall mit vorgegebenem Ausmaß irreversibel geöffnet werden, um zumindest einen Teils des Bordnetzes bzw. elektrischer Fahrzeugverbraucher 2 zumindest von einem elektrischen Speicher 3 und/oder 4 zu trennen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden bei einem Fahrzeugunfall mit vorgegebenem Ausmaß die Sicherheitsschalter 1d und 1e irreversibel geöffnet, um beide elektrischen Speicher 3 und 4 von ihren jeweiligen Verbrauchern zu trennen.The power supply lines are in particular with the second electrical storage 4 connected when two more safety switches 1d and 1e are closed. This safety switch 1d and 1e are here through a second controller 5b in the form of an airbag control unit in a known manner such that they are irreversibly opened in a vehicle accident with a predetermined extent to at least part of the electrical system or electrical vehicle consumers 2 at least from an electrical storage 3 and or 4 to separate. In the illustrated embodiment, the safety switch in a vehicle accident with a predetermined extent 1d and 1e irreversibly opened to both electrical storage 3 and 4 separate from their respective consumers.

Erfindungsgemäß wird nun danach bei Vorliegen mindestens einer weiteren definierten Bedingung die Verbindung zwischen den stromlos geschalteten Verbrauchern – hier dargestellt die Verbraucher 2 und 6 einschließlich 5a – und beiden elektrischen Speichern 3 und 4 wieder hergestellt. Dies ist durch mindestens ein elektrisches Steuergerät möglich, dessen Energieversorgung zuvor nicht getrennt wurde. Im dargestellten Beispiel sind dies das zweite Steuergerät 5b und ein drittes Steuergerät 5c.According to the invention is now in the presence of at least one further defined condition, the connection between the de-energized consumers - shown here the consumer 2 and 6 including 5a - and two electrical storage 3 and 4 restored. This is possible by at least one electrical control unit whose power supply has not previously been disconnected. In the example shown, these are the second control unit 5b and a third controller 5c ,

Je nach Ort der anzusteuernden Sicherheitsschalter kann entweder das zweite Steuergerät 5b oder vorzugsweise ein eigenes dafür vorgesehenes Steuergerät – hier das dritte (mit durchgezogenen Linien dargestellte) Steuergerät 5c – dafür verwendet werden, um nun erfindungsgemäß bei irreversibler Unterbrechung der Sicherheitsschalter 1d und/oder 1e weitere steuerbare Sicherheitsschalter 1c und/oder 1f in den die Trennschalter überbrückenden Stromversorgungsleitungen zu schließen. Die Sicherheitsschalter 1c und/oder 1f werden hierbei vorzugsweise bei Vorliegen mindestens einer bestimmten definierten Bedingung zur erneuten Verbindung zwischen dem mindestens einen Fahrzeugverbraucher 2 und dem ersten elektrischen Speicher 3 geschlossen. Diese definierte Bedingung ist vorzugsweise ein manuell oder fahrzeugintern automatisch ausgelöster Befehl B zur Entladung des ersten elektrischen Speichers 3, der bei manueller Auslösung insbesondere von einem Werkstattfachmann vorgenommen werden kann. Dieser Befehl B kann beispielsweise durch Drücken eines bestimmten dafür im Fahrzeug vorgesehenen Schalters oder durch Aktivieren einer bestimmten dafür vorgesehenen Funktion eines Diagnosegerätes ausgegeben werden.Depending on the location of the controlled safety switch either the second control unit 5b or preferably a dedicated dedicated controller - here the third (shown by solid lines) controller 5c - Be used to now according to the invention in irreversible interruption of the safety switch 1d and or 1e additional controllable safety switches 1c and or 1f to close in the circuit breaker bridging power supply lines. The safety switches 1c and or 1f in this case are preferably in the presence of at least one specific defined condition for reconnection between the at least one vehicle consumer 2 and the first electrical storage 3 closed. This defined condition is preferably a manually or in-vehicle automatically triggered command B for discharging the first electrical memory 3 , which can be made in manual release in particular by a workshop expert. This command B can be issued, for example, by pressing a specific switch provided for this purpose in the vehicle or by activating a specific function provided for this purpose by a diagnostic device.

Ergänzend liegen der Erfindung noch folgende auch eigenständige Zusatzideen zugrunde: Zum Entladen der Hochvoltbatterie 3 könnten für eine Serviceperson alternativ oder zusätzlich eigene Anschlüsse 7 des elektrischen Speichers 3 nahe an dessen Polen noch vor den Sicherheitsschaltern 1a und 1b vorgesehen werden, wenn hierzu eine baukonstruktionsbezogene Möglichkeit im Fahrzeug bestünde.In addition, the invention is also based on the following also independent additional ideas: For discharging the high-voltage battery 3 could alternatively or additionally own connections for a service person 7 of the electrical storage 3 close to its poles before the safety switches 1a and 1b be provided if this would be a construction-related possibility in the vehicle.

Auch könnte zusätzlich oder alternativ ein Steuergerät 5c (gestrichelt in der Zeichnung dargestellt) zum direkten ortsnahen Ansteuern der Sicherheitsschalter 1a und 1b vorgesehen sein, wenn dieses ungetrennt oder untrennbar von dem zweiten elektrischen Speicher 4 auch bei einem Fahrzeugunfall elektrisch versorgt wird. Hierzu ist eine geeignete elektrische Verbindung vorzusehen, wenn hierzu eine baukonstruktionsbezogene Möglichkeit im Fahrzeug bestünde.Also could additionally or alternatively a control unit 5c (shown in dashed lines in the drawing) for direct local control of the safety switch 1a and 1b be provided if this unseparated or inseparable from the second electrical memory 4 is electrically supplied even in a vehicle accident. For this purpose, a suitable electrical connection should be provided, if this would be a construction-related possibility in the vehicle.

2 zeigt nun ein zweites Ausführungsbeispiel, das in Abwandlung von 1 zwischen dem zweiten elektrischen Speicher 4 und dem ersten elektrischen Steuergerät 5a eine auch bei einem Fahrzeugunfall untrennbare elektrische Stromversorgung sicherstellt. In diesem Fall kann das erste Steuergerät 5a einen durch das Airbag-Steuergerät 5b getrennten Sicherheitsschalter 1d mittels eines steuerbaren Sicherheitsschalters 1c – hier indirekt – in der Weise überbrücken, dass die UND-Gatter auf anderem Weg mit dem zweiten elektrischen Speicher 4 verbunden werden und somit die Sicherheitsschalter 1a und 1b wieder schließbar sind. Das dritte Steuergerät 5c kann dann entfallen oder (wie gestrichelt dargestellt) eine zusätzliche Möglichkeit zum Schließen der Sicherheitsschalter 1a und 1b ermöglichen. 2 Now shows a second embodiment, which in a modification of 1 between the second electrical storage 4 and the first electrical control device 5a Ensures an inseparable even in a vehicle accident electrical power. In this case, the first controller 5a one through the airbag control unit 5b separate safety switch 1d by means of a controllable safety switch 1c - here indirectly - bridge in such a way that the AND gates on other way with the second electrical memory 4 be connected and thus the safety switch 1a and 1b can be closed again. The third control unit 5c can then be omitted or (as shown in dashed lines) an additional way to close the safety switch 1a and 1b enable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0665566 B1 [0002] EP 0665566 B1 [0002]

Claims (7)

Sicherheitsvorrichtung mit mindestens einem Sicherheitsschalter (1a, 1b, 1e, 1c) und mit mindestens einem elektronischen Steuergerät (5a, 5b, 5c) in einem Fahrzeug, durch die die elektrische Verbindung oder Trennung zwischen mindestens einem Fahrzeugverbraucher (2) und mindestens einem elektrischen Speicher (3, 4) steuerbar ist, wobei durch mindestens ein elektronisches Steuergerät (5a, 5b, 5c), das über eine Steuerleitung mit mindestens einem Sicherheitsschalter (1a, 1b, 1e, 1c) verbunden ist, bei einem Fahrzeugunfall mit vorgegebenem Ausmaß zuerst die Trennung und danach bei Vorliegen mindestens einer weiteren definierten Bedingung die erneute Verbindung zwischen dem mindestens einen Fahrzeugverbraucher (2) und dem mindestens einen elektrischen Speicher (3, 4) steuerbar ist.Safety device with at least one safety switch ( 1a . 1b . 1e . 1c ) and at least one electronic control unit ( 5a . 5b . 5c ) in a vehicle by which the electrical connection or disconnection between at least one vehicle user ( 2 ) and at least one electrical memory ( 3 . 4 ) is controllable, wherein by at least one electronic control unit ( 5a . 5b . 5c ) via a control line with at least one safety switch ( 1a . 1b . 1e . 1c ) in a vehicle accident of a predetermined extent first the separation and then in the presence of at least one further defined condition, the reconnection between the at least one vehicle consumer ( 2 ) and the at least one electrical memory ( 3 . 4 ) is controllable. Sicherheitsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung des mindestens einen Sicherheitsschalters (1a, 1b), der zwischen dem mindestens einen Fahrzeugverbraucher (2) und einem ersten elektrischen Speicher (3) angeordnet ist, gleichzeitig die Stromversorgungsleitung zu einem zweiten elektrischen Speicher (4) ist.Safety device according to claim 1, characterized in that the control line of the at least one safety switch ( 1a . 1b ) between the at least one vehicle user ( 2 ) and a first electrical memory ( 3 ), at the same time the power supply line to a second electrical memory ( 4 ). Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens ein elektronisches Steuergerät (5b) die mindestens eine Steuerleitung in Form einer Stromversorgungsleitung zwischen dem mindestens einen Sicherheitsschalter (1a, 1b) und dem zweiten elektrischen Speicher (4) bei einem Fahrzeugunfall mit vorgegebenem Ausmaß durch einen nur einmal schaltbaren Sicherheitsschalter in Form eines Trennschalters (1d) irreversibel unterbrechbar ist.Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that by at least one electronic control unit ( 5b ) the at least one control line in the form of a power supply line between the at least one safety switch ( 1a . 1b ) and the second electrical memory ( 4 ) in a vehicle accident of a predetermined extent by a switchable only once safety switch in the form of a circuit breaker ( 1d ) is irreversibly interruptible. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei irreversibler Unterbrechung des Trennschalters (1d) durch mindestens ein elektronisches Steuergerät (5c) ein steuerbarer Sicherheitsschalter (1c) in einer den Trennschalter (1d) überbrückenden Stromversorgungsleitung bei Vorliegen der mindestens einen weiteren definierten Bedingung zur erneuten Verbindung zwischen dem mindestens einen Fahrzeugverbraucher (2) und dem ersten elektrischen Speicher (3) geschlossen wird.Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that in irreversible interruption of the circuit breaker ( 1d ) by at least one electronic control unit ( 5c ) a controllable safety switch ( 1c ) in a disconnect switch ( 1d ) bridging power supply line in the presence of at least one further defined condition for reconnection between the at least one vehicle consumer ( 2 ) and the first electrical memory ( 3 ) is closed. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere definierte Bedingung ein manuell oder automatisch ausgelöster Befehl (B) zur Entladung des ersten elektrischen Speichers (3) ist.Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the further defined condition a manually or automatically triggered command (B) for discharging the first electrical memory ( 3 ). Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entladen des ersten elektrischen Speichers (3) zusätzlich eigene Anschlüsse (7) nahe an dessen Polen vor den Sicherheitsschaltern (1a, 1b) vorgesehen sind.Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that for discharging the first electrical memory ( 3 ) additional own connections ( 7 ) close to its poles in front of the safety switches ( 1a . 1b ) are provided. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät (5c, gestrichelt) zum direkten ortsnahen Ansteuern der Sicherheitsschalter (1a, 1b) vorgesehen ist, das ungetrennt oder untrennbar von dem zweiten elektrischen Speicher (4) auch bei einem Fahrzeugunfall elektrisch versorgt ist.Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that a control device ( 5c , dashed) for direct local control of the safety switch ( 1a . 1b ), which is unseparated or inseparable from the second electrical memory ( 4 ) is electrically supplied even in a vehicle accident.
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