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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schützbaugruppe für eine elektrochemische Zellen umfassende Hochvolt-Speichereinheit, wie sie beispielsweise zum Versorgen elektrisch antreibbarer Fortbewegungsmittel mit elektrischer Energie verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verbesserungen und Vereinfachungen hinsichtlich elektrischer Isolationsmaßnahmen bei einer Schützbaugruppe.
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In modernen Batteriesystemen kommen häufig Batteriezellen mit Lithium-Ionen-Technologie (Li-Ion) zum Einsatz. Aus Gründen von Sicherheit, Lebensdauer und Performance müssen die Lithium-Ionen-Zellen mit einem Batterie-Management-System (BMS) überwacht werden. Dabei ist ein gattungsgemäßes bekanntes BMS prinzipiell so aufgebaut, wie es in 1 innerhalb eines Systems 10 zur Versorgung eines Fortbewegungsmittels mit elektrochemisch gespeicherter Energie dargestellt ist. Eine Hochvolt-Speichereinheit 3 umfasst mehrere elektrochemische Zellen 2a, 2b, 2c, 2e, 2f, 2g und 2h, welche in Gruppen durch sogenannte Zellüberwachungsschaltungen (Cell Supervision Circuits, CSC) 15, 16 hinsichtlich der Spannungen sowie der Temperaturen der Zellen 2a bis 2h überwacht werden. Dabei werden die Messdaten durch Mikrocontroller 15a, 16a aufbereitet und über einen CAN-Bus 24 an ein Batteriesteuergerät 27 (Battery Control Unit, BCU) übermittelt. In der BCU erfolgt die Auswertung der Daten. Um das Hochvoltpotential der Zellen 2a bis 2h gegenüber dem Bus 24 bzw. der BCU 27 zu trennen, sind Potentialtrenneinrichtungen 17 zwischen den Mikrocontrollern 15a, 16a und dem Bus 24 vorgesehen. Diese trennen die Hochvolt(HV)-Elektronik von der Niedervolt(Low-Volt, LV)-Seite. Über einen Stecker 26 erhält die BCU 27 als zentrales Batteriesteuergerät somit Niedervolt(LV)-seitige Signale, welche durch einen Mikrocontroller 13b erfasst, ausgewertet und zur Steuerung des Batteriesystems verwendet werden. Eine Signalleitung 29 zur Ansteuerung der Schütze 4, 5 ist ebenfalls an dem Stecker 26 angeschlossen. Auch der Mikrocontroller 13b befindet sich auf Niedervolt-Potential. Somit können zum einen die Daten aus den CSC-Modulen 15, 16, zum anderen die Messwerte eines Stromsensors 9 mit einer elektrisch isolierten Leiterschleife 21, der zwischen der Hochvolt-Speichereinheit 3 und einem Hochvolt-Pluspol (+) angeordnet ist, über eine Signalleitung 9a empfangen und ausgewertet werden. Innerhalb der BCU 27 ist der Mikrocontroller 13b über eine Potentialtrenneinrichtung 17 innerhalb eines Informationsbus-Systems mit einem Nanocontroller 13a verbunden. Auf diese Weise befindet sich der Mikrocontroller 13b auf der Niedervolt(LV)-Seite, während der Nanocontroller 13a sich auf der Hochvolt(HV)-Seite der BCU 27 befindet. Über einen Stecker 25 ist der Nanocontroller 13a mit Spannungssensoren 11, 12 verbunden, welche einerseits den Pluspol (+), andererseits den Minuspol (–) der Hochvoltspeichereinheit 3 kontaktieren. Weiter greift ein Stromsensor 8 über einem Shunt 20 eine Spannung ab und ist zur Meldung eines korrespondierenden Stromes über eine Strommessleitung 8a an den Nanocontroller 13a angeschlossen. Zwei weitere Spannungsmessleitungen 28a, 28b greifen zwischen den Schützen 4, 5 und den Zellen eine Spannung ab. Die Schütze 4, 5 der Schützbaugruppe 1 sind innerhalb eines Gehäuses 1a angeordnet. Der Mikrocontroller 13b steuert die Ausgangsschütze 4, 5 an. Problematisch an der dargestellten Anordnung ist einerseits die erforderliche Vielzahl von Potentialtrenneinrichtungen 17, andererseits eine Vielzahl unterschiedlicher BCUs 27 je Anwendungsfall. Letzteres ist der Tatsache geschuldet, dass je nach Batteriespannung unterschiedliche Isolationsklassen innerhalb des Gehäuses 27a der BCU 27 verwirklicht werden müssen. Die Verwendung von Gleichteilen bei unterschiedlichen elektrischen Spannungen ist somit nicht wirtschaftlich sinnvoll möglich.
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Weiterer Verbesserungsbedarf hinsichtlich des Standes der Technik besteht im Bereich der Isolationsüberwachung zwischen einem Hochvolt-Potential und einem Niedervolt-Potential für eine vorstehend erläuterte Anordnung. In modernen Batteriesystemen werden häufig Batteriespannungen größer 60 V verwendet. Bei Gleichspannungen größer 60 V besteht entsprechend der einschlägigen Norm das Risiko einer Personengefährdung. Um eine Personengefährdung zu vermeiden, kann das Batteriesystem als IT-System ausgeführt werden. Das bedeutet, dass sowohl der Pluspol als auch der Minuspol der Batterie von der Erde bzw. von der Karosseriemasse in Fahrzeugen isoliert sind. Im Gegensatz hierzu ist bei gängigen 12 V-Systemen der Minuspol häufig elektrisch mit der Fahrzeugmasse verbunden. Lediglich die Steuerelektronik bezieht sich auf Erde bzw. Karosserie-Masse. Der Vorteil eines IT-Systems besteht darin, dass auch bei einem Einzelfehler keine Personengefährdung besteht. Das heißt, dass auch dann, wenn entweder Plus- oder Minuspol der Batterie mit der Erde bzw. der Karosseriemasse verbunden sind, keine Gefahr für Personen besteht. Mit Hilfe einer Isolationsüberwachung kann ein solcher Einzelfehler detektiert und beispielsweise einem Fahrer eines Elektrofahrzeugs signalisiert werden. Somit kann die Sicherheit erhöht werden, indem der Fahrer noch die Möglichkeit hat, gefahrlos zur Werkstatt zu gelangen. Eine Möglichkeit der Isolationsüberwachung nach dem Stand der Technik ist in 2 dargestellt. Ein Mikrocontroller 13, der in modernen Batteriesystemen ohnehin in der Steuerelektronik zu finden ist, misst abwechselnd den Isolationswiderstand zwischen der Niedervolt-Masse (LV-GND) und dem Pluspol der Batterie (+) sowie zwischen der Niedervolt-Masse (LV-GND) und dem Minuspol der Batterie (–). Ist der gemessene Widerstand dabei zu klein, wird ein Isolationsfehler angezeigt. Hierzu sind zwei Spannungssensorleitungen 11, 12 des Mikrocontrollers 13 über einen jeweiligen Widerstand R3, R4 mit der elektrischen Masse 36 verbunden. Zwei Steuerleitungen SL1, SL2 sind eingerichtet, mittels Steuerbefehlen des Mikrocontrollers 13 einen ersten Schalter S1 bzw. einen zweiten Schalter S2 zu schließen bzw. zu öffnen. Der erste Schalter S1 ist eingerichtet, eine elektrische Verbindung zwischen dem Ohmschen Widerstand R4 und einem mit dem Minuspol (–) des Bordnetzes verbundenen Ohmschen Widerstand zu schließen. Entsprechen ist der zweite Schalter S2 eingerichtet, eine elektrische Verbindung zwischen dem Ohmschen Widerstand R3 und einem mit dem Pluspol (+) des Bordnetzes verbundenen Ohmschen Widerstand R1 zu schließen. Dabei bezieht sich der Mikrocontroller 13 stets auf das Niedervoltpotential, da er an die elektrische Masse 36 gekoppelt ist. Dadurch bezieht sich auch die Isolationsmessung (Spannungsmessung über den Ohmschen Widerständen R1, R2, R3, R4) auf das Niedervolt-Potential. Wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung offenbart wird, kann sich allerdings der Mikrocontroller 13 auch auf ein Hochvolt(HV)-Potential des Bordnetzes beziehen. Dann wird eine neue Architektur für die Isolationsüberwachung erforderlich. Hierfür sind im Stand der Technik keine Lösungen bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Schützbaugruppe für eine elektrochemische Zellen umfassende Hochvolt-Speichereinheit vorgeschlagen. Unter einer Schützbaugruppe wurde nach dem Stand der Technik eine überwiegend elektrische bzw. mechanische Komponenten umfassende Baugruppe verstanden. Diese beinhaltete beispielsweise zwei Schütze (je eines im Batterie-Pluspol und eines im Batterie-Minuspol der Batterie) zur galvanischen Trennung des Batterieausgangs sowie zur Verhinderung eines Überladens der Batteriezellen, Ansteuerleitungen zum Bedienen der Schütze, isolierte Stromsensoren, welche Sensorsignale auf Niedervolt-Potential erzeugen, Stromsensoren mit Shunt-Messung, welche Sensorsignale auf Hochvolt-Potential erzeugen und Messabgriffe zur Messung einer Ausgangsspannung der Batterie sowie zur Isolationsüberwachung. Aufgrund der vorliegenden Erfindung erhält die Schützbaugruppe eine gewisse "Intelligenz", welche durch eine Verarbeitungseinheit (z.B. in Form eines Nano-Controllers oder eines Mikrocontrollers) bereitgestellt wird. Die Verarbeitungseinheit ist in einem Gehäuse der Schützbaugruppe untergebracht und somit explizit nicht innerhalb eines häufig als Battery-Control-Unit (Batteriekontrolleinheit, BCU) bezeichneten Steuergerätes. Weiter umfasst die Schützbaugruppe einen Spannungssensor zur Spannungsmessung über der Hochvolt-Speichereinheit. Der Spannungssensor kann beispielsweise in Form zweier einfacher Leitungen realisiert werden, welche einerseits mit dem Pluspol bzw. Minuspol der Batterie, andererseits mit dem Nano-Controller der Schützbaugruppe verbunden sind. Weiter umfasst die Schützbaugruppe einen Stromsensor zum Messen eines Stromes durch die Hochvolt-Speichereinheit. Dieser kann beispielsweise mittels eines Shunts und/oder mittels des Hall-Effekts einen Strom durch den Minus- und/oder Pluspol messen. Weiter ist eine Schalteinrichtung zum Trennen einer elektrischen Verbindung der Hochvolt-Speichereinheit vorgesehen. Diese kann beispielsweise einen am Pluspol der Hochvolt-Speichereinheit angeordneten Schütz und/oder einen am Minuspol der Hochvolt-Speichereinheit angeordneten Schütz umfassen. Weiter ist ein Transceiver zum Vermitteln einer Buskommunikation vorgesehen. Der Bus kann beispielsweise als CAN, als LIN o.Ä. ausgestaltet sein. Weiter umfasst die erfindungsgemäße Schützbaugruppe eine Potentialtrenneinrichtung zur galvanischen Trennung zwischen einem Hochvolt-Potential und einem Niedervolt-Potential. Das Niedervolt-Potential ist dabei durch ein gegenüber den Anschlüssen der Hochvolt-Speichereinheit geringeres elektrisches Potential definiert. Dabei ist die Verarbeitungseinheit eingerichtet, den Spannungssensor und den Stromsensor zu überwachen und im Bedarfsfall die Schalteinrichtung anzusteuern. Mit anderen Worten werden Strom und Spannung der Hochvolt-Speichereinheit überwacht und beim Überschreiten vordefinierter Grenzwerte Maßnahmen zum Abschalten der Hochvolt-Speichereinheit ergriffen. Die Potentialtrenneinrichtung ist zwischen der Verarbeitungseinheit und dem Transceiver angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich der Transceiver auf einem LV-Potential, während jenseits der Potentialtrenneinrichtung ein LV-CAN Signale zwischen der erfindungsgemäßen Schützbaugruppen und einer BCU überträgt.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bevorzugt kann die Verarbeitungseinheit eingerichtet sein, Zellüberwachungsmodule zur Überwachung elektrochemischer Zellen der Hochvolt-Speichereinheit über Sensorleitungen zu kontaktieren. Dies kann beispielsweise über eine elektrische Verbindung erfolgen, welche keine Potentialtrenneinrichtung aufweist. Dabei kann die Verarbeitungseinheit ebenso wie die Zellüberwachungsmodule auf einem HV-Potential der Hochvolt-Speichereinheit angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass kostspielige Potentialtrenneinrichtungen eingespart werden können.
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Weiter bevorzugt kann die Verarbeitungseinheit erfindungsgemäß eingerichtet sein, Messwerte des Spannungssensors auszuwerten und über den Transceiver an eine Steuereinheit zu senden, welche insbesondere in einem Batteriesteuergerät angeordnet ist. Mit anderen Worten kann ein von der Verarbeitungseinheit erhaltener und gegebenenfalls verarbeiteter Messwert des Spannungssensors als Bus-Botschaft an eine externe Steuereinheit gesendet werden, welche auf den Messwert zu reagieren eingerichtet ist. Auch diese Topologie ermöglicht ein Einsparen kostspieliger Potentialtrenneinrichtungen bei gleichbleibender Funktionalität. Zudem wird ermöglicht, dass das Batteriesteuergerät (BCU) unabhängig von der Höhe eines zugrunde liegenden Hochvolt-Potentials ausgelegt werden kann, da die Potentialtrennung (und entsprechende Isolationsmaßnahmen) innerhalb der erfindungsgemäßen Schützbaugruppe realisiert ist. Mit anderen Worten kann die erforderliche Isolationsklasse innerhalb der erfindungsgemäßen Schützbaugruppe realisiert werden, während sich sämtliche Anschlüsse des Batteriesteuergerätes auf Niedervolt-Potential befinden, was die Anforderungen an die Isolationsmaßnahmen des Batteriesteuergerätes senkt.
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Bevorzugt kann der Transceiver als Bus-Controller zur Kommunikation via CAN und/oder LIN ausgestaltet sein. Üblicherweise werden durch die vorgenannten ausgereiften Bus-Typen Messwerte und Steuersignale zur Bordnetzüberwachung gesendet.
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Die Potentialtrenneinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise optisch und/oder kapazitiv und/oder induktiv die Potentialtrennung zwischen der Hochvolt- und der Niedervolt-Seite durchführen. Dies erhöht die Sicherheit beim Betrieb einer Hochvolt-Speichereinheit.
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Weiter bevorzugt kann der Stromsensor einen Shunt und/oder einen isolierten Typ umfassen. Insbesondere bevorzugt sind zwei Stromsensoren (z.B. einer mit einem Shunt, der Andere als isolierter Typ) vorgesehen, um Redundanz zu schaffen und die Ansprechsicherheit des Stromsensors somit zu erhöhen.
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Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Schützbaugruppe eine Isolationsüberwachungseinheit mit einer Differenzverstärkerschaltung. Mittels der Isolationsüberwachungseinheit kann ein sowohl plusseitig als auch minusseitig gegenüber einer Fahrzeugmasse isoliertes Bordnetz überwacht werden. Dabei ist die Differenzverstärkerschaltung eingerichtet, ein Differenzsignal zwischen einem ersten Hochvolt-Potential der Hochvolt-Speichereinheit und einem Bezugspotential und/oder ein Differenzsignal zwischen einem zweiten Hochvolt-Potential der Hochvolt-Speichereinheit und einem Bezugspotential zu verstärken. Beispielsweise können das erste Hochvolt-Potential mit dem Pluspol und das zweite Hochvolt-Potential mit dem Minuspol einer Hochvolt-Speichereinheit zusammenfallen. Das Bezugspotential kann beispielsweise die elektrische Fahrzeugmasse sein. Die Differenzsignale werden anschließend der Verarbeitungseinheit der erfindungsgemäßen Schützbaugruppe zugeführt, welche im Falle abnormer Werte eine Signalisierung ausgibt. Diese kann beispielsweise eine Mitteilung an einen Anwender eines mit der Hochvolt-Speichereinheit ausgestatteten Fortbewegungsmittels sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Schütz der erfindungsgemäßen Schützbaugruppe und/oder eine alternative Sicherungseinrichtung angesprochen werden, um auf auffällige Differenzsignale zu reagieren. Auf diese Weise wird eine Isolationsüberwachung auch dann möglich, wenn sich die Verarbeitungseinheit aufgrund der erfindungsgemäßen Topologie der Schützbaugruppe auf einem Hochvolt-Potential befindet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Versorgung eines Fortbewegungsmittels mit elektrochemisch gespeicherter elektrischer Energie vorgeschlagen. Das System umfasst eine elektrochemische Zellen umfassende Hochvolt-Speichereinheit sowie eine Schützbaugruppe gemäß dem erstgenannten erfindungsgemäßen Aspekt. Zusätzlich umfasst das System Zellüberwachungsmodule zur Überwachung der elektrochemischen Zellen der Hochvolt-Speichereinheit und ein Batteriesteuergerät. Entsprechend den Ausführungen zum erstgenannten Erfindungsaspekt ist das Batteriesteuergerät hinsichtlich der erfindungsgemäßen Schützbaugruppe eine selbständige, insbesondere räumlich abgesetzte Einheit. Insbesondere können die Schützbaugruppe und das Batteriesteuergerät an unterschiedlichen Positionen innerhalb eines Fortbewegungsmittels untergebracht sein. Dabei kann die Schützbaugruppe räumlich mit der Hochvolt-Speichereinheit zusammengefasst oder separat ausgeführt sein. Die Vorteile und Details zu den im erfindungsgemäßen System enthaltenen Komponenten ergeben sich entsprechend den Ausführungen zum erstgenannten Erfindungsaspekt.
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Bevorzugt weist das Batteriesteuergerät eine elektrische Isolation einer ersten Spannungsfestigkeit und die Schützbaugruppe eine elektrische Isolation einer zweiten Spannungsfestigkeit auf. Dabei kann die erste Spannungsfestigkeit geringer sein als die zweite Spannungsfestigkeit. Mit anderen Worten kann das Batteriesteuergerät aufgrund der erfindungsgemäßen Topologie einheitlich und damit günstiger für lediglich geringe Isolationserfordernisse ausgelegt sein, während die Schützbaugruppe eine Anpassung der elektrischen Isolation an einen jeweiligen Anwendungsfall übernimmt. Auf diese Weise werden Kosten und Bauraum hinsichtlich der verwendeten Batteriesteuergeräte gespart.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 eine beispielhafte Topologie eines Systems, umfassend eine Schützbaugruppe, einen elektrochemischen Hochvolt-Speicher und ein Batteriesteuergerät;
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2 ein Beispiel für eine Anordnung zur Isolationsüberwachung in einem Hochvolt-IT-System;
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3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems mit einer erfindungsgemäßen Schützbaugruppe; und
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4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Baugruppe zur Isolationsüberwachung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems mit einer erfindungsgemäßen Schützbaugruppe, einem Batteriesteuergerät (BCU) 27 und einem elektrochemischen Energiespeicher 3. Der elektrochemische Energiespeicher 3 umfasst beispielhaft in Reihe geschaltete elektrochemische Speicherzellen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f. Jeweils zwei elektrochemische Zellen 2a bis 2f sind über Zellüberwachungsmodule 15, 16, 18 durch Messleitungen 15b, 15c, 16b, 16c, 18b, 18c mittels jeweiligen Spannungssensoren 15a, 16a, 18a verbunden. Die Zellüberwachungsmodule 15, 16, 18 sind über einen Kommunikations-Bus 24 mit einem Nanocontroller 13a als Verarbeitungseinheit in der Schützbaugruppe 1 verbunden. Die Sensor- und Aktuator-Leitungen (also die elektrischen Verbindungen zwischen dem Nanocontroller 13a und den HV-Anschlüssen der Batterie 3), nämlich die Spannungssensorleitungen 11, 12, 28a, 28b zu den (nicht separat dargestellten) Spannungssensoren und der Strommessleitung 8a zu einem Stromsensor umfassend einen Operationsverstärker 8 und einen Shunt 20 sind im Wesentlichen identisch der in Verbindung mit 1 diskutierten Anordnung. Andererseits ist der Nano-Controller 13a mit einem CAN-Controller ausgestattet, über welchen er mit einer Potentialtrenneinrichtung 17 in Verbindung steht. Die Potentialtrenneinrichtung 17 stellt dabei eine Grenze zwischen einer Niedervolt(LV)-Seite und einer Hochvolt(HV)-Seite innerhalb eines Gehäuses 1a der erfindungsgemäßen Schützbaugruppe 1 dar. Andererseits ist die Potentialtrenneinrichtung 17 über einen Transceiver 40 und einen CAN-Bus 19 mit einer Batteriesteuerungseinheit 27 verbunden. Sämtliche in das Gehäuse 27a der Batteriesteuereinheit 27 führenden Leitungen befinden sich nun auf einem unproblematischen LV-Potential. Die Steuerleitung 41 zwischen der Batteriesteuereinheit 27 und einer mit den Schützen 4, 5 verbundenen Signalleitung 29 befindet sich vollständig auf LV-Potential, da der Schütz 4, 5 so aufgebaut ist, dass der Haupt-Trennkontakt magnetisch über eine Erregerspule geschaltet wird. Das heißt, dass durch die magnetische Kopplung keine galvanische Verbindung mit der HV-Batterie besteht. Auf diese Weise wird eine Schütz-interne galvanische Trennung realisiert. Somit kann das Schütz sowohl von LV- als auch von HV-Potentialen aus angesteuert werden. Eine zusätzliche galvanische Trennung ist daher nicht erforderlich. Im Falle der Ansteuerung aus dem HV-Potential könnte die Steuerleitung 41 zwischen der Batteriesteuerungseinheit 27 und der Schützbaugruppe 1 entfallen. Die Schütze 4, 5 werden dann durch den Nanocontroller 13a über die Steuerleitung 42 und die mit den Schützen 4, 5 verbundene Signalleitung 29 angesteuert. Ähnliches gilt für den räumlich innerhalb der Schützbaugruppe 1 angeordneten Stromsensor 9 mit einer elektrisch isolierten Leiterschleife 21. Der isolierte Stromsensor kann entweder über die Sensorleitung 43 vom Mikrocontroller 13b aus der Batteriesteuerungseinheit 27 oder über die Sensorleitung 44 vom Nanocontroller 13a aus der Schützbaugruppe 1 ausgewertet werden. Im Vergleich mit der Anordnung des Standes der Technik in 1 fällt auf, dass der Nano-Controller 13a aus der BCU 27 in das Gehäuse der erfindungsgemäßen Schützbaugruppe 1 "gewandert" ist. "Mitgewandert" ist zudem eine Potentialtrenneinrichtung 17. Diese Umverteilung nach wie vor erforderlicher Elemente führt jedoch dazu, dass innerhalb der Batterieüberwachungseinheit 15, 16, 18 keine zusätzlichen Potentialtrenneinrichtungen 17 mehr erforderlich sind und an einem Anschluss 14 galvanisch an den Nano-Controller 13a angeschlossen sind. Zudem befindet die BCU 27 ausschließlich auf LV-Potential, was die Variantenvielfalt aufgrund im Stand der Technik erforderlicher Anpassung an jeweilige Hochvolt-Potentiale vermeidet.
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4 zeigt eine Anordnung zur Isolationsüberwachung, wie sie zusätzlich innerhalb einer erfindungsgemäßen Schützbaugruppe 1 vorgesehen werden kann. Der Pluspol (+) des Hochvolt(HV)-Bordnetzes ist über einen Schalter S+ an einen ersten Eingang 32 eines ersten Differenzverstärkers 30 angeschlossen. Entsprechend ist der Minuspol (–) des Hochvolt(HV)-Bordnetzes über einen Schalter S– an einen ersten Eingang 35 an einen zweiten Differenzverstärker 31 angeschlossen. Die jeweiligen zweiten Eingänge 33, 34 des ersten Differenzverstärkers 30 und des zweiten Differenzverstärkers 31 sind mit der elektrischen Masse 36 (eines nicht dargestellten Fortbewegungsmittels) elektrisch verbunden (LV_GND). Durch den Ausgang 37 des ersten Differenzverstärkers 30 und den Ausgang 38 des zweiten Differenzverstärkers 31 erhält der Mikrocontroller 13 die Differenzsignale als Eingangsgrößen. Zur Erkennung des abnormen Betriebszustandes misst der Mikrocontroller 13 den Isolationswiderstand zwischen dem Minuspol – und der elektrischen Masse 36 sowie zwischen dem Pluspol + und der elektrischen Masse 36. Gegenüber dem Stand der Technik befindet sich der Mikrocontroller 13 jedoch auf dem Hochvolt(HV)-Potential. Dabei ist Hochvolt(HV)-Potential gleichbedeutend mit dem Minuspol der Batterie, denn der Minuspol der Batterie ist mit der Hochvoltmasse 45 des Hochvolt-Systems gleichzusetzen. Durch die Anbindung des auswertenden Mikrocontrollers 13 an die Hochvoltmasse 45 kann die Isolationsmessung nicht mehr direkt über einfache Spannungsteiler erfolgen. Die Isolationsmessung muss mittels Differenzverstärkers 30, 31 erfolgen. Über die Schalter S+, S– wählt der Mikrocontroller 13 aus, welcher Isolationswiderstand (Minuspol/Pluspol gegenüber Masse 36) gemessen werden soll. Der Mikrocontroller 13 ist eingerichtet, einen Anwender über einen beispielhaft als Signalleuchte 39 dargestellten Alarmmechanismus über den abnormen Betriebszustand in Kenntnis zu setzen.
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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.
