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Die Erfindung betrifft eine Hochvoltspeicherprüfvorrichtung für Kraftfahrzeughochvoltspeicher, mit
- – einer Messeinheit zur Erfassung mindestens eines Funktionsparameters des Kraftfahrzeughochvoltspeichers,
- – einer Ein- und Ausgabeeinheit und
- – einem mit der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung elektrisch leitend verbundenen Anschlussstecker zur Verbindung der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung mit den Ladekontakten des Kraftfahrzeug hochvoltspeichers.
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Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge nutzen sogenannte Kraftfahrzeughochvoltspeicher zur Speicherung der Antriebsenergie. Im Automobilbereich werden dabei als Hochvoltspeicher üblicherweise solche elektrischen Speicher bezeichnet, die Spannungen im Bereich von 60 bis 1.000 V bereitstellen. Der zunehmende Einsatz derartiger Hochvoltspeicher in Serienfahrzeugen macht es dabei erforderlich, die Hochvoltspeicher im Rahmen von üblichen Wartungsintervallen in den Werkstätten regelmäßig zu inspizieren sowie ggf. Instand zu setzen, wobei auch die Instandsetzungsarbeiten im Rahmen der Werkstattarbeiten erfolgen sollen.
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Die Erfindung betrifft eine Hochvoltspeicherprüfvorrichtung, welche insbesondere im Werkstattbetrieb zur Überprüfung von Hochvoltspeichern verwendbar ist. Die Prüfvorrichtung dient dabei insbesondere dazu, um nach einer Reparatur des Hochvoltspeichers und vor dessen Wiederinbetriebnahme, die Funktionalität und Sicherheit der instandgesetzten Hochvoltspeicher zu überprüfen.
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Eine die Funktionssicherheit der Hochvoltspeicher gewährleistende Prüfung umfasst dabei insbesondere eine Prüfung des internen Isolationswächters sowie des Isolationswiderstandes aber auch eine Prüfung der Spannungsfestigkeit vor der Inbetriebnahme. Die Messung der Spannungsfestigkeit sowie eine ebenfalls durchzuführende Spannungsmessung der Hochvoltkomponenten und des Gesamtspeichers ist üblicherweise jedoch nur im eingebauten Zustand des Hochvoltspeichers im Kraftfahrzeug möglich, nämlich dann, wenn eine Verbindung der Hochvoltspeicherelektronik mit dem Fahrzeug besteht. Ohne eine derartige Verbindung wird eine entsprechende Prüfung durch die Hochvoltspeicherelektronik blockiert. Wenn jedoch nach der Montage des Hochvoltspeichers im Fahrzeug bei der Prüfung erneut ein Fehler erkannt wird, ist ein wiederholter Ausbau des Kraftfahrzeughochvoltspeichers erforderlich, was wiederum zu einem erheblichen Mehraufwand und Mehrkosten führt.
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Alternativ besteht die Möglichkeit, vor einem Einbau des Hochvoltspeichers diesen über geeignete elektrische Leitungen im demontierten Zustand mit dem Fahrzeug zu verbinden, wodurch zumindest ein weiterer aufwendiger Ein- und Ausbau des Kraftfahrzeughochvoltspeichers für den Fall einer erneuten Störungsfeststellung vermieden werden kann. Da es für die Prüfung jedoch zwingend erforderlich ist, den Instand gesetzten Hochvoltspeicher mit dem Kraftfahrzeug zu verbinden, ist eine Prüfung nur in der Nähe des Fahrzeugs möglich. Unabhängig von dem Fahrzeug kann jedoch keine vollständige Prüfung des Hochvoltspeichers durchgeführt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Hochvoltspeicherprüfvorrichtung bereitzustellen, welche kraftfahrzeugunabhängig eine vollständige Funktionalitäts- und Sicherheitsprüfung des Hochvoltspeichers – insbesondere nach einer Reparatur – ermöglicht.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Hochvoltspeicherprüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Hochvoltspeicherprüfvorrichtung ist, dass an dieser ein Anschlusskontakt zur elektrisch leitenden Verbindung der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung mit einem Steuergerät des Kraftfahrzeughochvoltspeichers angeordnet ist, wobei auch im Rahmen der Erfindung unter Hochvoltspeichern solche elektrischen Speicher verstanden werden, welche üblicherweise Spannungen im Bereich von 60 bis 1.000 V bereitstellen.
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Die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung ist dabei erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass diese im elektrisch über den Anschlusskontakt mit dem Hochvoltspeicher verbundenen Zustand dem Hochvoltspeicher einen Einbauzustand im Kraftfahrzeug simuliert. Hierdurch ist es möglich, mit der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung sämtliche Funktions- und Sicherheitsprüfungen durchzuführen, ohne dass der Hochvoltspeicher hierzu mit dem zugehörigen Kraftfahrzeug verbunden werden muss. Eine ggf. erforderliche Spannungsversorgung des Steuergeräts kann ebenfalls über die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung erfolgen. Eine Simulation des Kraftfahrzeugs wird dabei, neben der grundsätzlich erforderlichen Verbindung mit der Steuerelektronik des Hochvoltspeichers über den Anschlusskontakt, durch eine entsprechende Ausgestaltung der Elektronik der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung erreicht, die hierzu die notwendigen Signale an den Hochvoltspeicher liefert.
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Insofern kann mit der erfindungsgemäßen Hochvoltspeicherprüfvorrichtung insbesondere neben der Überprüfung des internen Isolationswächters sowie des Isolationswiderstandes, die Spannungsfestigkeit sowie eine Spannungsmessung der Hochvoltkomponenten sowie des Gesamtspeichers vorgenommen werden. Nach positiv durchgeführter Funktions- und Sicherheitsprüfung kann dann, ggf. nach der Durchführung eventuell erforderlicher Nacharbeiten, der Hochvoltspeicher wieder in das Fahrzeug eingebaut werden, wobei ergänzende Nacharbeiten, insbesondere ein erneuter Ausbau des Kraftfahrzeughochvoltspeichers vermieden werden kann.
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Die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung gemäß der Erfindung weist neben der Messeinheit zur Erfassung mindestens eines Funktionsparameters des Kraftfahrzeughochvoltspeichers, wobei hierzu u. a. die Prüfung des internen Isolationswächters bzw. des Isolationswiderstandes, der Spannungsfestigkeit sowie die Spannungsmessung der Hochvoltkomponenten des Gesamtspeichers zählen, eine Ein- und Ausgabeeinheit auf. Diese ermöglicht neben einer Einstellung der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung ferner über die Verbindung der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung mit dem Steuergerät des Kraftfahrzeughochvoltspeichers, in den Datenspeichern des Kraftfahrzeughochvoltspeichers abgelegte Informationen aufzurufen, sowie Änderungen des Datenspeichers vorzunehmen, bspw. einen Fehlerspeicher zu löschen. Ein Zugriff auf den Fehlerspeicher ermöglicht eine einfache und zuverlässige Durchführung der Funktionsprüfung des Hochvoltspeichers, nachdem in dem Fehlerspeicher ggf. festgestellte Störungen dokumentiert werden. Auf eine separate Fehlererfassung kann somit verzichtet werden. Darüber hinaus erlaubt der Zugriff auf den Fehlerspeicher auch die Entfernung solcher Fehlermeldungen, welche allein daraus resultieren, dass der Hochvoltspeicher außerhalb des Kraftfahrzeugs betrieben wird und welche keine Aussage über die Funktionssicherheit liefern.
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Die Ausgestaltung des Anschlusskontakts zum Anschluss an das Steuergerät des Kraftfahrzeughochvoltspeichers kann grundsätzlich in beliebiger Weise ausgebildet sein, wobei dieser im Falle einer elektrisch leitenden Verbindung auch zu einer Spannungsversorgung des Steuergeräts nutzbar ist. Neben drahtlosen Übertragungsmöglichkeiten können grundsätzlich auch beliebige analoge und/oder digitale Schnittstellen verwendet werden. Besonders vorteilhafter Weise ist der Anschlusskontakt zum Anschluss an das Steuergerät des Kraftfahrzeughochvoltspeichers als CAN-Bus-Anschluss ausgebildet. Die Verwendung eines CAN-Bus-Anschlusses ermöglicht es, in einfacher Weise die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung über das für Fahrzeuge standardisierte Anschlusssystem mit dem Kraftfahrzeughochvoltspeicher zu verbinden, wobei der CAN-Bus auch die ggf. erforderliche Spannungsversorgung des Steuergeräts ermöglicht. Auf separate Anschlusselemente oder Adapter zur Verbindung des Kraftfahrzeughochvoltspeichers mit der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung kann somit verzichtet werden.
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Grundsätzlich erlaubt die erfindungsgemäße Hochvoltspeicherprüfvorrichtung eine zuverlässige Überprüfung der Funktion und Sicherheit des Kraftfahrzeughochvoltspeichers, insbesondere nach dessen Reparatur. Über die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung bzw. die vorgesehene Ein- bzw. Ausgabeeinheit können alle zur Prüfung erforderlichen Parameter erfasst werden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung einen weiteren Signalausgang zur Übertragung der Daten des Steuergeräts an ein Diagnosesystem aufweist.
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Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, die von dem Steuergerät ermittelten Daten an ein vorhandenes, zur Auswertung der ermittelten Daten geeignetes Diagnosesystem weiterzuleiten, so dass dieses System ergänzend zur Funktionsüberprüfung des Kraftfahrzeughochvoltspeichers herangezogen werden kann. Die Anschlussmöglichkeit und die dadurch resultierende Nutzbarkeit eines vorhandenen Diagnosesystems erlaubt es, auf eine Ausweitung der Diagnosemöglichkeiten der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung zu verzichten, da hierzu auf das angeschlossene Diagnosesystem zurückgegriffen werden kann. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es somit, die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung besonders einfach und kostengünstig auszugestalten, nachdem auf ergänzende Diagnosemittel verzichtet werden kann. Besonders vorteilhafter Weise ist dabei vorgesehen, dass der Signalausgang an der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung zur Verbindung mit einem OBD-Diagnosegerät ausgebildet ist, welcher standardisiert und üblicherweise in Werkstätten vorhanden ist und einen einfachen Anschluss an die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung an das Diagnosegerät erlaubt, so dass in einfacher und unkomplizierter Weise ergänzende Daten, welche von der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung an das Diagnosegerät weitergeleitet werden, an diesem angezeigt werden können.
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Im Falle von Reparaturarbeiten des Kraftfahrzeughochvoltspeichers, welche eine Öffnung des Gehäuses des Hochvoltspeichers zur Folge haben, ist es erforderlich, nach Abschluss der Arbeiten und Schließen des Gehäuses eine Dichtigkeitsprüfung des Gehäuses durchzuführen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung eine Druckprüfeinheit mit einem über eine Druckluftleitung mit der Druckprüfeinheit der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung verbundenes Kopplungselement aufweist. Das Kopplungselement ist dabei zur druckdichten Anordnung an eine Be-/Entlüftungsöffnung des Kraftfahrzeug hochvoltspeichers ausgebildet.
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Die Ausgestaltung der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung mit einer Druckprüfeinheit erweitert den Einsatzbereich der Vorrichtung und erlaubt es, auf eine separate Druckprüfung zu verzichten. Gemäß der Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass das Kopplungselement zum Anschluss an die Be- und Entlüftungsöffnung, auch bezeichnet als „venting valve” des Kraftfahrzeughochvoltspeichers ausgebildet ist, welche üblicherweise an den Hochvoltspeichern vorhanden ist, um einen temperaturbedingten Druckausgleich herbeiführen zu können. Über das Kopplungselement ist ein Anschluss der Druckprüfeinheit an das ”venting valve” in einfacher Weise möglich, so dass dann eine Dichtigkeitsprüfung komfortabel durchgeführt werden kann. Üblicherweise wird dabei über das Kopplungselement in dem Speichergehäuse ein Überdruck im Bereich von 25 mbar erzeugt und anschließend über einen Zeitraum von einer bis mehreren Minuten überprüft, ob es zu einem Druckabfall kommt, welcher eine Undichtigkeit belegen würde. Eine Dichtigkeitsprüfung kann alternativ auch durch das Erzeugen eines Unterdrucks im Speichergehäuse durchgeführt werden, wobei dann mittels der Druckprüfeinheit über einen vorgegebenen Zeitraum geprüft wird, ob der Unterdruck konstant bleibt bzw. die Änderung einen vorgegebenen Toleranzwert nicht überschreitet. Die Kontrolle der Druckprüfeinheit kann dabei in komfortabler Weise über die Ein-/Ausgabeeinheit erfolgen, so dass auf ergänzende Kontrollinstrumente verzichtet werden kann.
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Wesentlich für die Funktion der Druckprüfeinheit ist die zuverlässige Einstellung des Prüfdrucks, wobei insbesondere zu hohe Prüfdrucke vermieden werden müssen, um eine Beschädigung des Hochvoltspeichers zu vermeiden. Die Einstellung und Kontrolle des Prüfdrucks kann dabei grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Kopplungselement ein Druckbegrenzungsventil, insbesondere ein Überdruckventil zur Begrenzung des Prüfdrucks aufweist. Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung ist das Kopplungselement derart mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden, dass ein zu hoher oder zu niedriger Prüfdruck eine Öffnung des Druckbegrenzungsventils bewirkt, so dass hierdurch einem zu hohen oder zu niedrigen Prüfdruck wirksam vorgebeugt wird. Im Falle der Durchführung der Dichtigkeitsprüfung mit einem Überdruck beugt ein als Überdruckventil ausgebildetes Druckbegrenzungsventil einem zu hohen Prüfdruck vor. Die Verwendung eines Druckbegrenzungsventils, insbesondere Überdruckventils an dem Kopplungselement erlaubt es, auf eine anderweitige, aufwendige Einstellung des Prüfdrucks zu verzichten.
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Besonders vorteilhafter Weise ist dabei vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil, insbesondere das Überdruckventil einstellbar ist, so dass in Abhängigkeit von den zu prüfenden Hochvoltspeichern der jeweils vorgesehene Prüfdruck eingestellt werden kann.
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Die Anordnung der Baugruppen der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Baugruppen der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung in einem kofferartigen Gehäuse zusammengefasst sind, welches besonders vorteilhafter Weise rollbar ausgestaltet ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht einen einfachen Transport sowie Lagerung der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung, wobei das kofferartige Gehäuse darüber hinaus einen guten Schutz für die Vorrichtung bietet. Zur Inbetriebnahme der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung ist es lediglich erforderlich, das kofferartige Gehäuse zu öffnen, bspw. einen Deckel aufzuklappen, so dass dann die zur Bedienung und zum Anschluss notwendigen Komponenten zugänglich sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf eine Zeichnung erläutert. Diese Zeichnung zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Hochvoltspeicherprüfvorrichtung in einem kofferartigen Gehäuse in einer perspektivischen Ansicht.
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1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Ausführungsform einer Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1, welche in einem Gehäuseunterteil 2 eines kofferartigen Gehäuses angeordnet ist. Das kofferartige Gehäuse weist dabei neben dem Gehäuseunterteil 2 einen Gehäusedeckel 3 auf, wodurch es möglich ist, die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 zuverlässig vor Beschädigungen zu schützen. Darüber hinaus weist das Gehäuseunterteil 2 neben einem Tragegriff 11 ferner Transportrollen 12 auf, die auch einen einfachen Transport der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 zulassen.
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Neben einem zentralen Anschluss 14 zur Spannungsversorgung der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 weist die innerhalb des Gehäuseunterteils 2 angeordnete Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 4 auf, welche als Touchdisplay ausgebildet ist und die Eingabe von Befehlen sowie die Ausgabe von Informationen ermöglicht. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 4 weist in ihrem Bereich ferner einen Netzwerkanschluss 5, einen USB-Anschluss 6, welcher zur Aktualisierung der Software der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 genutzt werden kann sowie ein Batterieanschluss 7 zur Spannungsversorgung einer mit der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 verbundenen Batterieeinheit auf. Darüber hinaus weist die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 einen CAN-Bus-Anschluss 8 auf, mittels dem die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 mit dem Steuergerät eines hier nicht dargestellten, zu prüfenden Kraftfahrzeughochvoltspeichers verbindbar ist. Ein weiterer Anschluss 13 ist als OBD-Anschluss ausgebildet und erlaubt die Weiterleitung der aus dem Steuergerät ausgelesenen Daten an ein Standard-Diagnosegerät, wie es üblicherweise in Kraftfahrzeugwerkstätten vorhanden ist.
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Zum Anschluss der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 an die Ladekontakte des Kraftfahrzeughochvoltspeichers ist ein Anschlussstecker 10 vorgesehen, welcher über hier nicht dargestellte, ausreichend lange Leitungen mit der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 verbunden ist, so dass ein Anschluss und eine Prüfung der vorgesehenen Funktionsparametern durchgeführt werden kann.
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Darüber hinaus weist die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 zwei Kopplungselemente 9 auf, die über hier ebenfalls nicht dargestellte Druckluftleitungen mit einer Drucklufteinheit der Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 verbunden werden können. Die Kopplungselemente 9 sind dabei derart ausgebildet, dass sie an eine Be-/Entlüftungsöffnung des hier nicht dargestellten Kraftfahrzeughochvoltspeichers angeschlossen werden können, so dass die Hochvoltspeicherprüfvorrichtung 1 ferner eine Druckdichtigkeitsprüfung des Hochvoltspeichers erlaubt. Hierzu wird über das Kopplungselement 9 im Inneren des Hochvoltspeichers ein definierter Überdruck, üblicherweise im Bereich 10–150 mbar, angelegt und anschließend über einen Zeitraum von 1 bis 5 Minuten überprüft, ob es zu einem Druckabfall kommt, welcher eine Undichtigkeit indizieren würde. Zur Begrenzung des Prüfdrucks weist das Kopplungselement 9 ein Überdruckventil auf. Alternativ kann auch ein Unterdruck angelegt und anschließend über einen vorgegebenen Zeitraum die Beständigkeit des Unterdrucks geprüft werden.
