DE102013015713B4

DE102013015713B4 - Kraftfahrzeug-Hochvoltsystem mit Schutz bei blockierten Schaltschützen und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013015713B4
Application number: DE102013015713.7A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kruse; Thomas Felkel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2033-09-21
Also published as: DE102013015713A1

Abstract

Kraftfahrzeug (10), aufweisend: – ein elektrisches Hochvoltsystem (12) und daran angeschlossene elektrische Verbraucher (14, 14', 14''), wobei das Hochvoltsystem (12) eine Hochvoltbatterie (20) sowie zumindest ein die Hochvoltbatterie (20) mit den Verbrauchern (14, 14', 14'') koppelndes elektrisches Schaltelement (26, 28) aufweist, – eine Abschalteinrichtung (34), die dazu ausgelegt ist, für eine Parkphase des Kraftfahrzeugs (10) zum Abschalten des Hochvoltsystems (12) ein Abschaltsignal (A) zum Öffnen des zumindest einen Schaltelements (26, 28) zu erzeugen, und – eine Überwachungseinrichtung (42), die dazu ausgelegt ist, nach dem Erzeugen des Abschaltsignals (A) zu überprüfen und durch ein Detektionssignal (D) zu signalisieren, falls das zumindest eine Schaltelement (26, 28) blockiert und hierdurch in einem elektrisch leitenden Zustand verblieben ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (44), die dazu ausgelegt ist, für den Fall, dass die Überwachungseinrichtung (42) das Detektionssignal (D) erzeugt, an einen oder mehrere oder alle der Verbraucher (14, 14', 14'') jeweils zumindest einen Steuerbefehl (S) auszusenden und hierdurch einen Leistungsverbrauch des jeweiligen Verbrauchers (14, 14', 14'') zu Beginn oder während der Parkphase zu steuern und wobei das Hochvoltsystem (12) einen über das zumindest eine Schaltelement (26, 28) mit der Hochvoltbatterie (20) gekoppelten Zwischenkreis (22) aufweist, an welchen als einer der Verbraucher (14'') eine Entladeeinrichtung (36) angeschlossen ist, die dazu ausgelegt ist, bei geöffnetem zumindest einem Schaltelement (26, 28) den Zwischenkreis (22) elektrisch zu entladen, und wobei die Steuereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, mittels des zumindest einen Steuerbefehls (S) die Entladeeinrichtung (36) zu deaktivieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Hochvoltsystem, an das elektrische Verbraucher angeschlossen sind. Für eine Parkphase des Kraftfahrzeugs, in welcher das Kraftfahrzeug mit abgeschaltetem Antriebsmotor stillsteht, soll eine Hochvoltbatterie durch Öffnen von Schaltelementen, z. B. Schaltschützen, vom Rest des Hochvoltsystems und den Verbrauchern galvanisch getrennt werden. Hierzu wird ein entsprechendes Abschaltsignal zum Öffnen der Schaltelemente erzeugt. Eine Überwachungseinrichtung überprüft dann, ob das Öffnen der Schaltelemente erfolgreich oder zumindest eines der Schaltelemente blockiert ist und hierdurch in einem elektrisch leitenden Zustand verblieben ist.
Ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7 mit einer entsprechenden Überwachungseinrichtung ist beispielsweise aus der EP 1 335 484 A2 bekannt. Danach kann es zu einer Verschmelzung oder Verschweißung von Kontakten in einem Schaltelement, wie einem Schaltschütz, kommen, was dann das Öffnen des Schaltelements unmöglich macht. Um ein blockiertes Schaltelement zu erkennen, wird nach Erzeugen des Abschaltsignals, welches die Schaltelemente öffnen soll, ein Inspektionssignal von einem Zwischenkreis des Hochvoltsystems aus zur Hochvoltbatterie übertragen. Auf Seiten der Hochvoltbatterie kann das Inspektionssignal nur empfangen werden, falls das Schaltelement blockiert ist und damit weiter elektrisch leitet. Wurde das Schaltelement dagegen erfolgreich geöffnet, so wird das Inspektionssignal nicht bis zur Hochvoltbatterie übertragen.
Das Öffnen des Hochvolt-Schaltkreises mittels der Schaltelemente ist nötig, um die elektrischen Verbraucher und gegebenenfalls einen Hochvolt-Zwischenkreis spannungsfrei zu schalten. Unter einer Hochvolt-Spannung wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine elektrische Spannung von größer als 60 Volt, insbesondere größer als 100 Volt, verstanden. Eine derart hohe elektrische Spannung soll bei einem geparkten Kraftfahrzeug nicht an den Hochvolt-Verbrauchern anliegen, da dies beispielsweise bei Reparaturarbeiten gefährlich sein kann.
Nach dem Abschalten des Hochvoltsystems kann sogar vorgesehen sein, eine Restspannung im Hochvoltsystem abzubauen, indem eine Entladeeinrichtung einen Hochvolt-Zwischenkreis aktiv entlädt. Beispielsweise kann hierzu ein elektrischer Widerstand bereitgestellt sein, über welchen ein Zwischenkreiskondensator entladen wird, nachdem die Schaltelemente die Hochvoltbatterie vom Hochvolt-Zwischenkreis galvanisch getrennt haben.
Kommt es hierbei zu einer Blockade des Schaltelements, so kann dies dazu führen, dass nicht nur der Zwischenkreiskondensator vollständig entladen wird, sondern auch die Hochvoltbatterie. Bei Hochvoltbatterien kann eine solche Tiefentladung dazu führen, dass die Hochvoltbatterie dauerhaft beschädigt wird und deshalb ersetzt werden muss. Um eine solche Tiefentladung zu vermeiden, ist beispielsweise aus der DE 199 22 331 C1 eine Schutzschaltung für eine Hochvoltbatterie bekannt, die bei Unterspannung der Batterie eine Schutzmaßnahme gegen eine weitere Entladung der Hochvoltbatterie aktiviert.
Die US 2010/0033140 A1 zeigt eine Ladeeinrichtung und ein Ladesystem. Die Ladeeinrichtung umfasst eine aufladbare elektrische Einrichtung und eine elektrische Energiequelle, wobei ein elektrischer Energiefluss von der elektrischen Energiequelle zu der aufladbaren elektrischen Einrichtung stattfindet. Die Ladeeinrichtung umfasst außerdem eine Trenneinrichtung zur Unterbrechung des elektrischen Energieflusses und eine Detektionseinrichtung zur Detektion eines elektrischen Leckflusses.
Die DE 601 16 919 T2 offenbart ein Hybridfahrzeug und ein Verfahren zur Steuerung des Hybridfahrzeugs. Das Hybridfahrzeug umfasst eine Batterie, welche über ein Systemhauptrelais mit den Leistungszuführungsleitungen des Hybridfahrzeugs verbunden ist. Es wird außerdem ein Steuerungsablauf für das Hybridfahrzeug im Zustand eines Verschweißungsfehlers des Systemhauptrelais offenbart.
In der US 2010/0296204 A1 ist eine Kontrolleinrichtung einer Energieversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeug gezeigt. Die Kontrolleinrichtung detektiert Fehler der Energieversorgungsschaltung, welche einen Energiespeicher mit einer Last verbindet oder von einer Last trennt.
Die DE 100 49 344 A1 beschreibt einen bewegungsfähigen Roboter mit einem Energiesparmodus, wobei der Roboter über eine wieder aufladbare Batterie mit Energie versorgt wird. Der bewegungsfähige Roboter enthält eine Anormalitätsüberwachungsvorrichtung, die einen anormalen Zustand überwacht, in welchem ein Betrieb des bewegungsfähigen Roboters angehalten werden sollte.
In der DE 10 2009 001 962 A1 ist ein Ladesystem zur Verwendung in einem Fahrzeug mit Fahrzeugmasse auf Erdpotential gezeigt. Das Ladesystem umfasst ein Fahrzeughochvoltnetz, enthaltend eine Hochvoltbatterie mit Batterietrennvorrichtung, sowie gegebenenfalls einen oder mehrere Verbraucher. Außerdem weist das Ladesystem einen oder mehrere FI-Schutzschalter zur Fehlerstromüberwachung während eines Ladevorgangs sowie Mittel zur Isolationsüberwachung des Fahrzeughochvoltnetzes auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs im Falle einer Blockade eines zum Abschalten des Hochvoltsystems vorgesehenen Schaltelements vor einer Tiefentladung zu schützen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche gegeben.
Auch bei dem erfindungsgemäßen vorgesehenen Kraftfahrzeug ist bei einem elektrischen Hochvoltsystem eine Hochvoltbatterie über zumindest ein Schaltelement mit elektrischen Verbrauchern gekoppelt. Bevorzugt ist für jeden elektrischen Pol der Hochvoltbatterie ein Schaltelement, insbesondere ein Schaltschütz vorgesehen. Bei den elektrischen Verbrauchern kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Antriebsmotor, einen Hochvolt-Kompressor für eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs, einen DC-DC-Wandler (DC-Gleichstrom) handeln, die im Fahrbetrieb mit elektrischer Leistung aus der Hochvoltbatterie versorgt werden. Zum Abschalten des Hochvoltsystems wird in an sich bekannter Weise ein Abschaltsignal zum Öffnen des zumindest einen Schaltelements erzeugt, damit dieses in einen elektrisch sperrenden Zustand überführt wird. Eine Überwachungseinrichtung überprüft nach dem Erzeugen des Abschaltsignals, ob das zumindest einen Schaltelement blockiert ist und hierdurch in einem elektrisch leitenden Zustand verblieben ist, also sich nicht geöffnet hat. Gegebenenfalls wird mittels eines Detektionssignals das blockierte zumindest eine Schaltelement signalisiert.
Erfindungsgemäß ist nun des Weiteren vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung bereitgestellt ist, durch welche für den Fall, dass die Überwachungseinrichtung das Detektionssignal erzeugt, an einen oder mehrere oder alle der Verbraucher jeweils zumindest ein Steuerbefehl ausgesendet wird. Mittels des Steuerbefehls wird durch die Steuereinrichtung ein Leistungsverbrauch des jeweiligen Verbrauchers zu Beginn oder während der Parkphase gesteuert, so dass das Betriebsverhalten der angesteuerten Verbraucher an den Fehlerfall eines blockierten zumindest einen Schaltelements angepasst ist. Die Parkphase entspricht insbesondere dem Zeitraum, in welchem kein Klemme-15-Signal vorliegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich entsprechend beim Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass bei blockiertem Schaltelement, wenn also weiter elektrische Leistung von der Hochvoltbatterie in das restliche Hochvoltsystem abfließen kann, die Energieentnahme durch die Steuereinrichtung mittels der Steuerbefehle gesteuert wird und hierdurch eine unerwünscht Tiefentladung der Hochvoltbatterie vermieden werden kann. Eine Tiefentladung im hier gebrauchten Sinne ist insbesondere dann gegeben, wenn die Hochvoltbatterie unter einen vorbestimmten Mindestladezustand entladen wird, z. B. unter 30% oder unter 20% oder unter 10%, jeweils bezogen auf die maximale Speicherkapazität.
Erfindungsgemäß weist das Hochvoltsystem einen über das zumindest eine Schaltelement mit der Hochvoltbatterie gekoppelten Zwischenkreis auf, an welchen als einer der Verbraucher eine Entladeeinrichtung angeschlossen ist. Eine Entladeeinrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie die im elektrischen Zwischenkreis gespeicherte elektrische Energie ungenutzt in Wärme umsetzt, die dann an eine Umgebung des Kraftfahrzeugs dissipiert. Wie bereits ausgeführt, ist die Entladeeinrichtung dazu ausgelegt, den Zwischenkreis elektrisch zu entladen, während das zumindest eine Schaltelement geöffnet ist, also die Hochvoltbatterie galvanisch von dem Zwischenkreis einpolig oder allpolig getrennt ist. Die Erfindung sieht vor, durch die Steuereinrichtung mittels eines Steuerbefehls die Entladeeinrichtung zu deaktivieren. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass über die Entladeeinrichtung nicht auch die Hochvoltbatterie entladen wird, wenn das zumindest eine Schaltelement blockiert ist.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den Leistungsverbrauch der Verbraucher nicht sofort nach Erkennen der Blockade des zumindest einen Steuerbefehls zu reduzieren. Gemäß der Weiterbildung wird zunächst ein Ladezustand der Hochvoltbatterie durch die Steuereinrichtung überwacht, also überprüft, wie weit die Hochvoltbatterie entladen ist. Der Leistungsverbrauch zumindest eines der Verbraucher wird erst dann durch Aussenden zumindest eines Steuerbefehls reduziert, falls die Hochvoltbatterie einen vorbestimmten Ladezustand erreicht hat. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch das Weiterbetreiben der Verbraucher die Hochvoltbatterie zunächst soweit entladen wird, dass die elektrische Spannung im Hochvoltsystem sinkt und hierdurch die Gefahr von Personenverletzungen reduziert wird. Außerdem können die Verbraucher zunächst ungedrosselt weiterbetrieben werden, solange noch genug Energie in der Hochvoltbatterie vorhanden ist. Die Verbraucher können dann anschließend im Leistungsverbrauch reduziert werden, bevor es zu einer kritischen, die Hochvoltbatterie schädigenden Tiefentladung kommt.
Das Reduzieren des Leistungsverbrauchs kann zum einen bedeuten, dass der jeweilige Verbraucher abgeschaltet wird. Bevorzugt ist aber vorgesehen, auch bei Blockade des zumindest einen Schaltelements die Funktionalität des Kraftfahrzeugs weitestgehend zu erhalten. Hierzu sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass zumindest einer der Verbraucher zusätzlich zu seinem Aktivmodus für einen Betrieb bei eingeschaltetem Hochvoltsystem und einem Parkmodus für einen Betrieb bei erfolgreich abgeschaltetem Hochvoltsystem noch zusätzlich einen Energiesparmodus aufweist, in welchem sein Energieverbrauch kleiner als im Parkmodus aber größer als Null ist. Dann kann mittels des Verbrauchers im Energiesparmodus immer noch eine eingeschränkte Funktionalität bereitgestellt werden, die in der Parkphase genutzt werden kann. Die Steuereinrichtung ist hier entsprechend dazu ausgelegt, mittels des Steuerbefehls, den sie bei oder nach Erkennen einer Blockade des zumindest einen Schaltelements aussendet, den Verbraucher in den Energiesparmodus zu schalten, so dass der Verbraucher nicht in den Parkmodus, sondern in den Energiesparmodus wechselt. Beispielsweise kann also vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung die Blockade des zumindest einen Schaltelements als Broadcast-Nachricht über einen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeugs an alle Verbraucher aussendet und dann die entsprechend ausgelegten Verbraucher in den speziellen Energiesparmodus schalten.
Eine weitere Möglichkeit, die Hochvoltbatterie systematisch zu entladen, besteht darin, einen DC-DC-Wandler, über welchen ein Niedervoltsystem mit Niedervoltverbrauchern an das Hochvoltsystem angeschlossen ist, mittels des Steuerbefehls auch in der Parkphase zu betreiben und hierdurch das Niedervoltsystem mit elektrischer Energie aus der Hochvoltbatterie zu versorgen. Natürlich kann aber auch die Energieentnahme durch den DC-DC-Wandler unterbunden werden, indem der DC-DC-Wandler abgeschaltet wird. Dies kann insbesondere auch in Abhängigkeit von einem aktuellen Ladezustand der Hochvoltbatterie vorgesehen sein. Unter einer elektrischen Niedervolt-Spannung ist im Zusammenhang mit der Erfindung eine elektrische Spannung von kleiner als 60 Volt zu verstehen.
Besonders wichtig ist es, Hochstromverbraucher mittels der Steuereinrichtung zu kontrollieren, wenn das zumindest eine Schaltelement blockiert ist und die Gefahr einer Tiefentladung für die Hochvoltbatterie besteht. In diesem Zusammenhang ist bei der Erfindung insbesondere vorgesehen, dass mittels des zumindest einen Steuerbefehls durch die Steuereinrichtung ein Betriebsverhalten einer elektrischen Heizung und/oder einer Standheizung und/oder einer Kühlung des Kraftfahrzeugs gesteuert wird. Hierbei kann das Abschalten einer dieser Komponenten vorgesehen sein oder der normale Weiterbetrieb im Parkmodus, solange bis die Hochvoltbatterie einen bestimmten Ladezustand erreicht hat, oder aber auch ein Weiterbetrieb in dem beschriebenen Energiesparmodus.
Bevorzugt ist die Hochvoltbatterie über zwei Schaltelemente mit dem Rest des Hochvoltsystems verbunden, ein Schaltelement für den Minuspol und ein Schaltelement für den Pluspol. Bei jedem Schaltelement kann es sich beispielsweise um ein Schütz oder ein Relais handeln. Konnte eines der Schaltelemente erfolgreich geöffnet werden und ist nur das andere Schaltelement blockiert, so ist es ebenfalls nicht möglich, einen elektrischen Strom aus der Hochvoltbatterie in das übrige Hochvoltsystem zu übertragen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass die Steuereinrichtung den zumindest einen Steuerbefehl nur aussendet, falls die Hochvoltbatterie mit dem zumindest einen Verbraucher nach dem Erzeugen des Abschaltsignals weiterhin allpolig verbunden ist, wenn also sowohl der Pluspol als auch der Minuspol der Hochvoltbatterie mit dem Rest des Hochvoltsystems galvanisch verbunden ist. Mit anderen Worten wird der Leistungsverbrauch nur dann mittels des Steuerbefehls gesteuert, insbesondere reduziert, falls durch die Überwachungseinrichtung erkannt wird, dass sowohl das Schaltelement für den Pluspol als auch das Schaltelement für den Minuspol blockiert ist.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche Merkmale aufweisen, die bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund werden die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal erläutert.
Im Folgenden ist ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
In der Fig. ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 weist ein Hochvoltsystem 12 auf, an welches ein oder mehrere Hochvoltverbraucher 14 angeschlossen sein können. Beispiele für elektrische Hochvoltverbraucher sind ein elektrischer Antriebsmotor und ein elektrischer Kompressor für eine Klimaanlage. An das Hochvoltsystem 12 kann auch ein Gleichspannungswandler oder DC-DC-Wandler 16 angeschlossen sein, über welchen das Hochvoltsystem 12 mit einem Niedervolt-Bordnetz 18 gekoppelt ist. Der DC-DC-Wandler 16 ist dazu ausgelegt, das Niedervolt-Bordnetz 18 mit elektrischer Energie aus dem Hochvoltsystem 12 zu versorgen. Das Niedervolt-Bordnetz 18 kann beispielsweise elektrische und elektronische Komponenten, wie zum Beispiel eine Lichtanlage des Kraftfahrzeugs 10 oder ein Infotainmentsystem, umfassen. Der DC-DC-Wandler 16 mit dem nachgeschalteten Niedervolt-Bordnetz 18 stellt aus Sicht des Hochvoltsystems 12 einen weiteren elektrischen Verbraucher 14' dar.
Das Hochvoltsystem 12 kann eine Hochvoltbatterie 20 und einen Hochvolt-Zwischenkreis oder kurz Zwischenkreis 22 umfassen. Der Zwischenkreis 22 kann in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Zwischenkreis 22 einen Zwischenkreiskondensator 24 aufweisen, welcher zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie bei der Übertragung von der Hochvoltbatterie 20 zu den Verbrauchern 14 oder von den Verbrauchern 14 zurück zur Hochvoltbatterie 20 ausgelegt ist. Die Hochvoltbatterie 20 ist vom Zwischenkreis 22 schaltungstechnisch durch zwei Schaltelemente 26, 28 getrennt. Die Schaltelemente 26, 28 können jeweils einen geschlossenen Zustand aufweisen, in welchem sie jeweils einen Pol 30, 32 der Hochvoltbatterie 20 elektrisch mit dem Zwischenkreis 22 verbinden. Die Schaltelemente 26, 28 können einen geöffneten Zustand aufweisen, in welchem sie jeweils den Pol 30, 32 elektrisch vom Zwischenkreis 22 trennen. Der Pol 30 kann beispielsweise der Pluspol, der Pol 32 beispielsweise der Minuspol sein.
Falls das Kraftfahrzeug 10 geparkt wird und ein (nicht dargestellter) Benutzer des Kraftfahrzeugs dieses abschaltet, so wird durch eine Abschalteinrichtung 34 ein Abschaltsignal A erzeugt, um die Schaltelemente 26, 28 in den geöffneten Zustand zu überführen, so dass die Hochvoltbatterie 20 mit beiden Polen 30, 32, also allpolig, elektrisch vom Zwischenkreis 22 getrennt ist. Die Abschalteinrichtung 34 kann beispielsweise durch ein Batteriemanagementsystem oder einen Controller im Gehäuse der Hochvoltbatterie 20 oder ein anderes Steuergerät realisiert sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass nach Erzeugen des Abschaltsignals A beispielsweise durch die Abschalteinrichtung 34 eine Entladeeinrichtung 36 aktiviert wird, welche beispielsweise durch Schließen eines Schalters 38 einen elektrischen Stromkreis schließt, über welchen der Zwischenkreiskondensator 24 über einen Entladewiderstand 40 entladen wird. Hierdurch sinkt die Spannung im Zwischenkreis 22 von der Hochvoltspannung auf einen für Menschen ungefährlichen Wert, insbesondere unter 60 Volt, bevorzugt auf 0 Volt. Die Entladeeinrichtung 36 stellt einen weiteren elektrischen Verbraucher 14'' dar.
Bei dem Kraftfahrzeug 10 wird überwacht, ob nach Erzeugen des Abschaltsignals A die Schaltelemente 26, 28 erfolgreich in den geöffneten Zustand überführt worden sind. Hierzu ist eine Überwachungseinrichtung 42 bereitgestellt, die in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise ausgestaltet sein kann. Falls durch die Überwachungseinrichtung 42 erkannt wird, dass eines oder beide Schaltelemente 26, 28 nach dem Erzeugen des Abschaltsignals A im geschlossenen Zustand verblieben sind, erzeugt die Überwachungseinrichtung 42 ein Detektionssignal D.
Bei dem Kraftfahrzeug 10 ist eine Steuereinrichtung 44 bereitgestellt, welche das Detektionssignal D empfängt. Die Steuereinrichtung 44 kann beispielsweise ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs 10 umfassen und/oder beispielsweise als Steuerprogrammmodul eines Steuerprogramms eines Steuergeräts oder eines zentralen Rechengeräts des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt sein. Die Steuereinrichtung 44 vermeidet, dass für den Fall, dass auch nach dem Erzeugen des Abschaltsignals A und noch bevor die Schaltelemente 28 bestimmungsgemäß wieder geschlossen werden sollen, also während das Kraftfahrzeug 10 abgeschaltet ist, durch die Verbraucher 14, 14', 14'' derart viel elektrische Energie aus der Hochvoltbatterie 20 entnommen wird, dass die Hochvoltbatterie 20 einen derart geringen Ladezustand aufweist, dass sie tiefentladen ist und deshalb ausgewechselt werden muss.
Falls die Überwachungseinrichtung 42 das Detektionssignal D erzeugt und hierdurch signalisiert, dass weiterhin ein Stromfluss aus der Hochvoltbatterie 20 in den Zwischenkreis 22 möglich ist, erzeugt die Steuereinrichtung 44 zumindest ein Steuersignal oder einen Steuerbefehl S, der beispielsweise über einen Kommunikationsbus, wie einen CAN-Bus (CAN – Controller Area Network) oder einen Flexray-Bus, an einen oder mehrere der Verbraucher 14, 14' 14'' übertragen wird.
Die Steuereinrichtung 44 realisiert hierdurch eine Logik zur geregelten Energieentnahme aus dem Zwischenkreis 22. Hierdurch ist mittels der Steuerbefehle die Möglichkeit gegeben, die geregelte Energieentnahme beispielsweise durch Deaktivierung der aktiven Entladung durch die Entladeeinrichtung 36 nach der Erkennung und Bekanntgabe eines blockierten Schaltelements 26, 28 zu deaktivieren. Hierdurch wird die Tiefentladung der Hochvoltbatterie 20 durch die Entladeeinrichtung 36 verhindert.
Beispielsweise kann auch über den DC-DC-Wandler 16 das Niedervolt-Bordnetz 18 weiter gestützt werden, das heißt der DC-DC-Wandler 16 weiter betrieben werden. Dies führt zunächst zu einer zusätzlichen Entladung der Hochvoltbatterie 20, und damit zu einer verhältnismäßig schnelleren Entladung als bei vollständig deaktivierten Verbrauchern 14, 14', 14''. Allerdings kann hierdurch erreicht werden, dass in dem Zwischenkreis 22 die elektrische Spannung sinkt. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 44 die elektrische Spannung und/oder den Ladezustand der Hochvoltbatterie 20 überwacht. Falls ein vorbestimmter Mindestladezustand erreicht ist, kann dann beispielsweise auch der DC-DC-Wandler 16 abgeschaltet werden.
Hierdurch wird dann keine elektrische Energie mehr von dem Hochvoltsystem 12 in das Niedervolt-Bordsystem 18 übertragen.
Weitere Szenarien sind mit allen beteiligten Hochvolt-Komponenten 14, 14', 14'' denkbar. Allerdings ist insbesondere eine reine Abschaltung/Deaktivierung aller beteiligten Hochvolt-Komponenten 14, 14', 14'' nicht die einzige Möglichkeit. Entscheidend ist, dass bei Detektion eines blockierten Schaltelements an die Verbraucher 14, 14', 14'' dieser fehlerhafte Betriebszustand kommuniziert wird. In Folge wird dann durch die mittels der Steuereinrichtung 44 realisierte Logik eine geregelte Energieentnahme aus dem Zwischenkreis 22 durchgeführt. Hierdurch können in vorteilhafter Weise weiterhin einige oder alle Funktionalitäten der Verbraucher dem Benutzer des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt werden und nur für den Fall, dass eine Tiefentladung bei weiterem Betrieb der Verbraucher die Folge ist, sämtliche Verbraucher 14, 14', 14'' vollständig deaktiviert werden.
Insgesamt ist durch die Erfindung eine Verhinderung einer Hochvolt-Batterietiefentladung bei blockiertem Schaltelement beschrieben, die dennoch einen zumindest eingeschränkten Betrieb der Hochvolt-Komponenten eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.

Claims

Kraftfahrzeug (10), aufweisend: – ein elektrisches Hochvoltsystem (12) und daran angeschlossene elektrische Verbraucher (14, 14', 14''), wobei das Hochvoltsystem (12) eine Hochvoltbatterie (20) sowie zumindest ein die Hochvoltbatterie (20) mit den Verbrauchern (14, 14', 14'') koppelndes elektrisches Schaltelement (26, 28) aufweist, – eine Abschalteinrichtung (34), die dazu ausgelegt ist, für eine Parkphase des Kraftfahrzeugs (10) zum Abschalten des Hochvoltsystems (12) ein Abschaltsignal (A) zum Öffnen des zumindest einen Schaltelements (26, 28) zu erzeugen, und – eine Überwachungseinrichtung (42), die dazu ausgelegt ist, nach dem Erzeugen des Abschaltsignals (A) zu überprüfen und durch ein Detektionssignal (D) zu signalisieren, falls das zumindest eine Schaltelement (26, 28) blockiert und hierdurch in einem elektrisch leitenden Zustand verblieben ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (44), die dazu ausgelegt ist, für den Fall, dass die Überwachungseinrichtung (42) das Detektionssignal (D) erzeugt, an einen oder mehrere oder alle der Verbraucher (14, 14', 14'') jeweils zumindest einen Steuerbefehl (S) auszusenden und hierdurch einen Leistungsverbrauch des jeweiligen Verbrauchers (14, 14', 14'') zu Beginn oder während der Parkphase zu steuern und wobei das Hochvoltsystem (12) einen über das zumindest eine Schaltelement (26, 28) mit der Hochvoltbatterie (20) gekoppelten Zwischenkreis (22) aufweist, an welchen als einer der Verbraucher (14'') eine Entladeeinrichtung (36) angeschlossen ist, die dazu ausgelegt ist, bei geöffnetem zumindest einem Schaltelement (26, 28) den Zwischenkreis (22) elektrisch zu entladen, und wobei die Steuereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, mittels des zumindest einen Steuerbefehls (S) die Entladeeinrichtung (36) zu deaktivieren.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der Verbraucher (14, 14') einen Aktivmodus für einen Betrieb bei eingeschalteten Hochvoltsystem (12) und einen Parkmodus für einen Betrieb bei erfolgreich abgeschaltetem Hochvoltsystem (12) aufweist und wobei die Steuereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, durch zumindest einen Steuerbefehl (S) den Verbraucher (14, 14') in einen von den beiden Modi verschiedenen Energiesparmodus zu schalten, in welchem sein Leistungsverbrauch im Vergleich zum Leistungsverbrauch im Parkmodus kleiner aber größer als Null ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an das Hochvoltsystem (12) über einen DC-DC-Wandler (16) ein Niedervoltsystem (18) mit Niedervoltverbrauchern angeschlossen ist und die Steuereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, durch zumindest einen Steuerbefehl (S) den DC-DC-Wandler (16) auch in der Parkphase zu betreiben und hierdurch das Niedervoltsystem (18) mit elektrischer Energie aus der Hochvoltbatterie (20) zu versorgen.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, einen Ladezustand der Hochvoltbatterie (20) zu überwachen und den Leistungsverbrauch zumindest eines der Verbraucher (14, 14', 14'') erst dann durch Aussenden zumindest eines Steuerbefehls (S) zu reduzieren, wenn die Hochvoltbatterie (20) einen vorbestimmter Ladezustand aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, mittels zumindest eines Steuerbefehls (S) ein Betriebsverhalten einer elektrischen Heizung und/oder einer Standheizung und/oder einer Kühlung des Kraftfahrzeugs (10) zu steuern.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, den zumindest einen Steuerbefehl (S) nur auszusenden, falls die Hochvoltbatterie (20) mit dem zumindest einen Verbraucher (14, 14', 14'') durch das blockierte zumindest eine Schaltelement (26, 28) allpolig verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (10), welches ein elektrisches Hochvoltsystem (12) und daran angeschlossene elektrische Verbraucher (14, 14', 14'') aufweist, wobei das Hochvoltsystem (12) eine Hochvoltbatterie (20) sowie zumindest ein die Hochvoltbatterie (20) mit den Verbrauchern (14, 14', 14'') koppelndes elektrisches Schaltelement (26, 28) umfasst, mit den Schritten: – für eine Parkphase des Kraftfahrzeugs (10) Erzeugen eines Abschaltsignals (A) zum Öffnen des zumindest einen Schaltelements (26, 28) durch eine Abschalteinrichtung (34), nach dem Erzeugen des Abschaltsignals (A) durch eine Überwachungseinrichtung (42) überprüfen, ob das zumindest eine Schaltelement (26, 28) blockiert und hierdurch in einem elektrisch leitenden Zustand verblieben ist, und gegebenenfalls mittels eines Detektionssignals (D) Signalisieren des blockierten zumindest einen Schaltelements (26, 28), dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Überwachungseinrichtung (42) das Detektionssignal (D) erzeugt, durch eine Steuereinrichtung (44) an einen oder mehrere oder alle der Verbraucher (14, 14', 14'') jeweils zumindest ein Steuerbefehl (S) ausgesendet wird und hierdurch ein Leistungsverbrauch des jeweiligen Verbrauchers (14, 14', 14'') zu Beginn oder während der Parkphase gesteuert wird, und das Hochvoltsystem (12) einen über das zumindest eine Schaltelement (26, 28) mit der Hochvoltbatterie (20) gekoppelten Zwischenkreis (22) aufweist, an welchen als einer der Verbraucher (14'') eine Entladeeinrichtung (36) angeschlossen ist, die dazu ausgelegt ist, bei geöffnetem zumindest einem Schaltelement (26, 28) den Zwischenkreis (22) elektrisch zu entladen, und wobei die Steuereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, mittels des zumindest einen Steuerbefehls (S) die Entladeeinrichtung (36) zu deaktivieren.