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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Isolationsprüfung an einer elektrischen Anlage eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wobei mittels einer fahrzeugseitigen Isolationsüberwachungseinrichtung eine Prüfspannung bereitgestellt wird, mit der eine zu prüfende Isolierung der elektrischen Anlage beaufschlagt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer elektrischen Anlage sowie mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung zum Bereitstellen einer Prüfspannung.
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Bei gattungsgemäßen Fahrzeugen, die mittels eines elektrischen Antriebs zumindest teilweise angetrieben werden, ist in der Regel eine entsprechend leistungsstarke Antriebseinheit vorgesehen, die eine elektrische Maschine sowie einen elektrischen Energiespeicher umfasst. Für einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs bezieht die elektrische Maschine elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher. Bei den hierfür in der Regel erforderlichen Leistungen sind elektrische Anlagen in den Fahrzeugen vorgesehen, die für eine Spannung ausgelegt sind, die deutlich über dem Wert für die in der Normung definierte Kleinspannung liegen. Der Frage der elektrischen Sicherheit kommt deshalb eine besondere Bedeutung zu, weshalb bei gattungsgemäßen Fahrzeugen bereits eine Isolationsüberwachungseinrichtung vorhanden ist.
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Die Normung definiert Sicherheitsanforderungen für Kraftfahrzeuge und deren elektrische Anlagen, beispielsweise Fahrzeuge, deren elektrische Anlage für elektrische Spannungen einer Spannungsklasse B gemäß der Norm ISO 6493-3 ausgelegt sind. Darüber hinaus gibt es Industrienormen, die sich mit der Frage der elektrischen Sicherheit befassen, beispielsweise die ECE R100 mit dem Titel „Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge". Diese Norm bestimmt Anforderungen an die elektrische Anlage bei einer Bemessungsspannung von 60 bis 1.500 Volt Gleichspannung oder 30 bis 1.000 Volt Wechselspannung. Die Bemessungsspannung spezifiziert den maximalen Wert der elektrischen Spannung in einem Normalbetrieb beziehungsweise in einem bestimmungsgemäßen Betrieb. Eine elektrische Spannung im vorgenannten Spannungsbereich wird im Folgenden auch als „Hochspannung” bezeichnet.
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Zum Schutz von Personen und/oder Nutztieren vor Einwirkungen solcher Spannungen können mehrere unabhängige Schutzmaßnahmen vorgesehen sein. Diese Schutzmaßnahmen können einen Basisschutz sowie einen Fehlerschutz umfassen. Zum Basisschutz gehören Maßnahmen, welche einen Zugang zu mit der Bemessungsspannung beaufschlagten Teilen konstruktiv behindern, beispielsweise mittels Schutzisolierungen, Gehäuse, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen. Der Fehlerschutz bezieht sich dagegen auf ein Erkennen eines Fehlers in der elektrischen Anlage, das Erzeugen einer Warnmeldung, das Überführen des Systems in einen definierten Betriebszustand, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen. Hierfür können entsprechende Einrichtungen wie zum Beispiel die Isolationsüberwachungseinrichtung des Fahrzeugs vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft erweist sich dies bei Hochspannungs-(HV)-Systemen beziehungsweise derartigen elektrischen Anlagen, bei denen die Bemessungsspannung im vorgenannten, durch die ECE R100 definierten Spannungsbereich liegt.
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Die Isolationsüberwachungseinrichtung des Fahrzeugs überwacht, vorzugsweise kontinuierlich, einen elektrischen Isolationswiderstand der mit dem entsprechenden elektrischen Potenzial beaufschlagten Leitungen gegenüber einer Fahrzeugmasse. Dabei nutzt die Isolationsüberwachungseinrichtung die Tatsache, dass bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen die den elektrischen Antrieb umfassende elektrische Anlage gegenüber der Fahrzeugmasse in der Regel vollständig isoliert ist. Die Fahrzeugmasse bildet ein elektrisches Bezugspotenzial, welches in der Regel durch Metallteile des Fahrzeugs, beispielsweise der Karosserie, der Antriebsmaschine und/oder dergleichen gebildet ist.
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Stellt die Isolationsüberwachungseinrichtung des Fahrzeugs eine Abnahme des elektrischen Isolationswiderstands zwischen der Masse des Fahrzeugs sowie einer elektrischen Leitung der elektrischen Anlage des Fahrzeugs derart fest, dass ein vordefinierter Wert unterschritten wird, erzeugt die Isolationsüberwachungseinrichtung eine Warnmeldung, die dem Fahrer angezeigt wird. Darüber hinaus können fahrzeugspezifische Reaktionen eingeleitet werden. Eine solche Isolationsüberwachung ist dem Grunde nach beispielsweise aus der
EP 2 570 289 A1 sowie auch aus der
EP 0 654 673 B1 bekannt.
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Das Messprinzip des vorgenannten Stands der Technik basiert größtenteils darauf, dass für eine vordefinierte Zeit eine Spannung zwischen den Hochspannungsleitungen der elektrischen Anlage und der Fahrzeugmasse angelegt wird. Die Zeit ist abhängig von den vorhandenen Systemkapazitäten und liegt in der Regel im Bereich weniger Sekunden. Aufgrund einer Erfassung von resultierenden Spannungsverhältnissen oder der Messung von Strömen kann sodann der Isolationswiderstand berechnet werden.
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Bei Verfahren, bei denen der Isolationswiderstand der Hochspannungsleitungen getrennt erfasst wird, ist eine Umschalteinrichtung vorgesehen, mittels der zwischen den jeweiligen entsprechenden Hochspannungsleitungen der elektrischen Anlage umgeschaltet werden kann. Dabei erweist es sich als nachteilig, dass auch die elektrisch wirksame Systemkapazitäten permanent umgeladen werden müssen. Eine zuverlässige Erfassung ist deshalb nur dann möglich, wenn die Systemkapazitäten vollständig umgeladen sind. Systemkapazitäten können unter anderem durch Kapazitäten von elektrischen Filtern und dergleichen gebildet sein. Hierauf basierend wird dann eine Messzykluszeit ermittelt, um eine kontinuierliche Messung bereitstellen zu können. Wird hingegen lediglich eine Einzelmessung durchgeführt, liegt die für das Umladen erforderliche Zeit den Zeitpunkt fest, wann ein Messwert zuverlässig ermittelt werden kann.
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Daraus ergibt sich die Aufgabe, eine verbesserte Isolationsüberwachung zu realisieren.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug gemäß dem weiteren unabhängigen Anspruch 7. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich anhand der abhängigen Ansprüche.
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Der elektrische Isolationswiderstand ist im praktischen bestimmungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs nicht konstant, sondern variiert stark aufgrund von Umweltbedingungen und dem Fahrzeugbetriebszustand. Elektrische Bauteile, die mit Hochspannung im Sinne der ECE R100 beaufschlagt sind, beispielsweise die elektrische Maschine für den Antrieb des Fahrzeugs, können in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustands sowohl energieerzeugend als auch energieverbrauchend betrieben werden. Heizelemente, Motoren für Kälteverdichter, weitere derartige energieverbrauchende Einheiten oder dergleichen werden ausschließlich im energieverbrauchenden Betrieb betrieben.
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Die elektrische Anlage des Fahrzeugs, insbesondere der Teil der elektrischen Anlage, der den elektrischen Antrieb umfasst, kann einen oder mehrere elektrische Energiespeicher, eine oder mehrere Brennstoffzellen, Kombinationen hiervon oder dergleichen aufweisen. Darüber hinaus kann die elektrische Anlage des Fahrzeugs auch teilweise mit unterschiedlichen Betriebsspannungen betrieben werden, woraus sich entsprechende Auslegungen hinsichtlich der Bemessungsspannungen ergeben.
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Da der Isolationswiderstand der elektrischen Anlage gegenüber der Fahrzeugmasse in den unterschiedlichen Betriebszuständen von einer Reihe von Parametern abhängig ist, kann der Isolationswiderstand in einem großen Bereich schwanken. Ein ungünstiger Effekt ergibt sich, wenn die elektrische Anlage im Bereich der Hochspannung aufgrund von Verschleiß, Temperatur und/oder Beschädigung sich so verändert, dass nur temporär niedrige Isolationswiderstände auftreten. Dadurch kann das Auffinden der mangelhaften Stelle sehr aufwendig sein, insbesondere auch, wenn eine solche Störung nur sporadisch auftritt.
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Mit der Erfindung wird erreicht, dass die Isolationsüberwachung wesentlich verbessert werden kann. Darüber hinaus kann erreicht werden, dass, beispielsweise im Service, eine Aussage über die Qualität und den Zustand der elektrischen Anlage des Fahrzeugs erhalten werden kann. Es ist also bei der Erfindung nicht mehr erforderlich, bei komplizierten Störungen im Hochspannungsbereich der elektrischen Anlage Bauteile zu dekontaktieren, um die Störung eingrenzen zu können. Bei der Erfindung wird dagegen die gesamte elektrische Anlage des Fahrzeugs ohne das Erfordernis von weiteren Messgeräten analysiert.
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Zu diesem Zweck wird die bereits im Fahrzeug vorhandene Überwachungseinrichtung zur Erfassung des Isolationswiderstandes so modifiziert, dass auf Anforderung eines übergeordneten Fahrzeugsteuergerätes oder einer extern angeschlossenen Diagnoseeinrichtung die Messzeit variiert beziehungsweise angepasst werden kann. Durch zeitlich ausreichendes Anliegen der Prüfspannung kann ein zeitlicher Verlauf einer Änderung des Isolationswiderstandes ermittelt und ausgewertet werden. Dies kann beispielsweise im Fahrzeug oder auch mittels der angeschlossenen Diagnoseeinrichtung erfolgen. Darüber hinaus können Messungen während einer Durchführung eines Service abgerufen und fahrzeugautark historisch ausgewertet werden. Dies erlaubt es, Ausfälle möglichst frühzeitig zu erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Für die Erfindung kann es ferner vorteilhaft sein, eine Datenbasis zur Bewertung der zeitlichen Verläufe an den Hochspannungsteil der elektrischen Anlage des Fahrzeugs anzupassen.
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Zur Ermittlung der Qualität beziehungsweise Güte einer elektrischen Isolierung können Informationen genutzt werden, wie sie beispielsweise durch die IEEE Std 43, Recommended practice for testing resistance of electric machinery, offenbart sind. Bei der Auswertung kann insbesondere ein Strom berücksichtigt werden, der durch die Isolierung strömt. Ein solcher elektrischer Strom kann sich unter anderem aus einem kapazitiven Ladestrom, einem dielektrischen Absorptionsstrom sowie einem Leckstrom zusammensetzen. Die Beurteilung der Güte erfolgt dadurch, dass insbesondere der zeitliche Verlauf der Prüfspannung ausgewertet wird. Dies ermöglicht es, einen sogenannten Polarisationsindex und/oder ein dielektrisches Absorptionsverhältnis zu ermitteln.
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Ein Polarisationsindex (PI) kann wie folgt ermittelt werden: Zu diesem Zweck werden zwei Messungen vorgenommen: Die erste eine Minute und die zweite zehn Minuten nach Anlegen der Prüfspannung. Das Verhältnis der beiden Werte ergibt eine einheitslose Größe und wird Polarisationsindex genannt. Allgemein gilt: ein PI höher als 4 kennzeichnet eine sehr gute Isolierung, ein PI geringer als 2 deutet auf mögliche Isolationsprobleme hin. Ein dielektrisches Absorptionsverhältnis (DAR) kann wie folgt ermittelt werden:
Es wird berechnet aus dem Verhältnis des Isolationswiderstandes nach 30 Sekunden und nach 60 Sekunden. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über eine Interpretation des Ergebnisses.
| DAR-Wert | Isolationsgüte |
| < 1,25 | Ungenügend |
| < 1,6 | In Ordnung |
| > 1,6 | hervorragend |
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Ein wichtiger Aspekt der Erfindung nutzt den Gedanken, dass die Prüfspannung zeitlich variabel angelegt werden kann. Im Stand der Technik ist dies nicht vorgesehen, weil aufgrund der ursprünglich vorgesehenen Anwendung der Erfassung des Isolationswiderstandes die Messzeit auf vorhandene Filterkapazitäten abgestimmt sein muss, um ein Optimum an Messzeit und Messgenauigkeit erhalten zu können. Dies ist bei der Erfindung anders.
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Wichtig ist ebenfalls, dass für das Durchführen einer Messung konstante Verhältnisse in der elektrischen Anlage vorliegen, also ein vorgegebener Betriebszustand im Wesentlichen sich nicht ändert. Im Fahrbetrieb des Fahrzeugs ist dies in der Regel nicht gegeben, weil sich dort die elektrischen und thermischen Zustände verändern. Möglicherweise kann ein derartiger Betriebszustand in einem stationären konstanten Fahrzustand erreicht werden.
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Die Bedingungen, nämlich eine variable Messzeit bei der Prüfspannung sowie ein stabiler Zustand der elektrischen Anlage und vorzugsweise auch von Umgebungsbedingungen können auch durch intelligente Auswertung einer Fahrzeugumgebung sowie eine Parametrierung der Messzeit auf Basis eines Analysealgorithmus erreicht werden. Darüber hinaus ist natürlich auch ein manuelles Auslösen des Durchführens einer Isolationsprüfung gemäß der Erfindung möglich.
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Für eine manuelle Auslösung kann das folgende Szenario vorgesehen sein:
Das Fahrzeug befindet sich zum Zwecke des Services in einer Fachwerkstatt. Hier wird es entsprechend definierter Vorgaben konditioniert. Beispielsweise kann diesbezüglich vorgesehen sein, dass aus Voruntersuchungen bekannte relevante Parameter eingestellt werden. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Erwärmung von Bauteilen handeln, die vor Durchführen der Isolationsprüfung in einem vorgegebenen Betriebszustand betrieben werden, um den gewünschten Temperaturzustand beziehungsweise den Zustand für die Durchführung der Isolationsprüfung herzustellen. Zu diesem Zweck kann eine programmierbare Diagnoseeinrichtung an das Fahrzeug angeschlossen sein, die mittels geeigneter Serviceroutinen die entsprechenden Tätigkeiten veranlasst. Die relevanten Parameter können sodann über einen Kommunikations-BUS an das Fahrzeug übertragen und nach Durchführung der Isolationsprüfung wieder an die Diagnoseeinrichtung rückübertragen werden, woraufhin die Diagnoseeinrichtung eine Auswertung vornimmt.
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Nachdem eine vorgegebene Konditionierung erreicht ist, kann die Isolationsüberwachungseinrichtung des Fahrzeugs mittels eines geeigneten Befehls der Diagnoseeinrichtung in einen Diagnosemodus gesteuert werden. In dem Diagnosemodus wird die gewöhnliche Messung des Isolationswiderstandes beendet und stattdessen eine Isolationsprüfung gemäß der Erfindung veranlasst. In diesem Betriebszustand wird die Isolationsprüfung nicht mehr mittels zyklisch einwirkender Prüfspannungsimpulse durchgeführt, sondern permanent zwischen Hochspannungspotenzialen, beispielsweise Hochspannungsleitungen, der elektrischen Anlage des Fahrzeugs und der Fahrzeugmasse. Die Zeitdauer für das Anlegen der Prüfspannung kann in diesem Fall von der Diagnoseeinrichtung und mittels davon umfasster Rechenalgorithmen ermittelt werden. Während der gesamten Zeitspanne der Isolationsprüfung gibt die Isolationsüberwachungseinrichtung, vorzugsweise permanent, Daten über den Kommunikations-BUS an die angeschlossene Diagnoseeinrichtung aus. Die Diagnoseeinrichtung kann die Werte für eine spätere Verarbeitung beziehungsweise Auswertung speichern oder eine Auswertung der Daten unmittelbar in Echtzeit durchführen. Darüber hinaus können die Daten optional fahrzeugindividuell, vorzugsweise für die Nutzung bei späteren Isolationsprüfungen, gespeichert werden.
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Ein Ablauf für eine automatisierte Durchführung der Isolationsprüfung kann wie folgt realisiert sein:
Das Fahrzeug weist Steuergeräte, insbesondere ein Fahrzeugsteuergerät, auf, die vorzugsweise miteinander vernetzt sind. Dies erlaubt es, aus den über die Vernetzung verfügbaren Daten eine Bewertung für einen Betriebszustand des Fahrzeugs zu ermitteln. Insbesondere kann eine längere Standzeit ermittelt werden. Beispielsweise kann sich ergeben, dass eine verlängerte Standzeit dann auftritt, wenn der Energiespeicher des Fahrzeugs mittels einer externen Ladeeinrichtung aufgeladen wird. Hierdurch kann der geeignete Betriebszustand für die Durchführung der Isolationsprüfung ermittelt werden. Im Unterschied zur zuvor beschriebenen Variante erfolgt hier die Ermittlung des geeigneten Betriebszustands durch das Fahrzeug selbst und nicht durch eine manuelle Eingabe eines Nutzers. Insofern ist das Ermitteln des Betriebszustands nicht nur als automatisches Ermitteln des Betriebszustands dem Grunde nach zu verstehen, sondern schließt auch eine manuelle Eingabe des Nutzers ein. Wird ein derartiger geeigneter Betriebszustand erkannt, kann, beispielsweise mittels der Fahrzeugsteuerung, veranlasst werden, automatisch eine Durchführung der Isolationsprüfung zu starten.
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Zu diesem Zweck wird fahrzeugseitig autark eine Servicefunktion aktiviert, welche die Isolationsüberwachungseinrichtung in den geeigneten Betriebszustand schaltet. In diesem Betriebszustand kann die Messzeit entsprechend variiert werden. Die Prüfung wird entsprechend durchgeführt, und die Daten werden, beispielsweise vom Fahrzeugsteuergerät, ausgewertet und das Ergebnis vorzugsweise zwischengespeichert. Das Ergebnis kann beispielsweise auch mit weiteren zwischenzeitlich gewonnenen Ergebnissen im Rahmen einer Durchführung eines Services des Fahrzeuges, beispielsweise mittels der Diagnoseeinrichtung, ausgelesen werden. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn sämtliche verfügbaren Ergebnisse unterschiedlicher Isolationsprüfungen ausgelesen und zu einer Historie zusammengefasst beziehungsweise in eine vorhandene Historie aufgenommen werden. Um fahrzeugseitig den Aufwand für die Speicherung der Daten reduzieren zu können, können entsprechende Datenkompressionsverfahren genutzt werden. Darüber hinaus kann natürlich vorgesehen sein, dass die gespeicherten Daten verschlüsselt werden, um einen Zugriff durch unberechtigte Dritte zu behindern.
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Die Erfindung ermöglicht es, das Durchführen der Isolationsprüfung im Fahrzeug mit geringem Aufwand auszuführen, da die erforderliche technische Ausrüstung im Wesentlichen im Fahrzeug bereits vorhanden ist und somit umfangreiche Änderungen oder Ergänzungen am Fahrzeug vermieden werden können. Vorzugsweise ist es ausreichend, lediglich Steuerprogramme, beispielsweise für die Isolationsüberwachungseinrichtung, zu ersetzen beziehungsweise zu ergänzen, um den gewünschten erfindungsgemäßen Prüfungsablauf realisieren zu können. Die Isolationsüberwachungseinrichtung kann, beispielsweise durch Setzen von Parametern, derart eingestellt werden, dass vorzugsweise beliebige Messzeiten realisiert werden können.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn bezüglich eines Polarisationsindexes und/oder eines dielektrischen Absorptionsverhältnisses Referenzdaten bereitgestellt werden können, die beispielsweise mittels Versuchsreihen oder dergleichen ermittelt werden können. Sind derartige Referenzdaten vorhanden, ermöglicht dies ein proaktives Reagieren auf Änderungen des Ergebnisses der Durchführung der Isolationsprüfung. Ist eine automatisierte Durchführung der Isolationsprüfung vorgesehen, braucht das Ergebnis beziehungsweise brauchen die Ergebnisse lediglich während eines durchzuführenden Services für das Fahrzeug abgerufen zu werden. Dadurch kann insgesamt die für den Service erforderliche Zeit reduziert werden, weil die Durchführung der Prüfung als solche bereits vor dem Service realisiert ist.
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Das manuelle Auslösen des Durchführens der Isolationsprüfung hat ferner den Vorteil, dass an der elektrischen Anlage durchgeführte Arbeiten hinsichtlich der elektrischen Sicherheit überprüft werden können. Darüber hinaus eignet sich diese Ausgestaltung zum Nachweis eines betriebsbereiten Fahrzeugs bei einer Fahrzeugübergabe, bei einer Qualitätssicherung und/oder dergleichen.
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Das Verfahren der Erfindung erlaubt es insgesamt, die Qualität des Fahrzeugs zu verbessern. Störungen im Bereich der elektrischen Anlage, insbesondere im Bereich von Hochspannungsbauteilen, können frühzeitig erkannt werden. Die Verfügbarkeit des Fahrzeugs für den Nutzer kann insgesamt erhöht werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. Insbesondere bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen in den Figuren.
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Es zeigen:
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1 in schematischer Schaltbilddarstellung ein Ersatzschaltbild für eine Hochspannungsanlage als elektrische Anlage eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs; und
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2 in schematischer Darstellung ein Flussdiagramm für die Durchführung der Erfindung.
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1 zeigt in schematischer Schaltbilddarstellung ein Ersatzschaltbild für eine Hochspannungsanlage als elektrische Anlage eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, welches selbst nicht weiter dargestellt ist. Die elektrische Anlage ist mit dem Bezugszeichen 38 bezeichnet.
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Die elektrische Anlage 38 umfasst als elektrischen Energiespeicher einen Akkumulator 28, der die für den Betrieb der elektrischen Anlage erforderliche elektrische Energie bereitstellt. Vorliegend weist der Akkumulator 28 eine Betriebsspannung von etwa 500 Volt auf. Bei einer derartigen Betriebsspannung sind die Vorschriften gemäß Spannungsklasse B nach ISO 6493-3 sowie ECE R100 anzuwenden.
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Der Akkumulator 28 weist einen positiven Anschluss auf, der an eine Hochspannungsleitung 48 angeschlossen ist. Der negative Anschluss des Akkumulators 28 ist an eine Hochspannungsleitung 58 angeschlossen. Der Akkumulator ist Bestandteil einer Hochspannungskomponente 20.
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Die elektrische Anlage 38 weist über die Hochspannungsleitungen 48, 58 elektrisch an den Akkumulator 28 angeschlossene Hochspannungskomponenten 22, 24, 26 auf, die jeweils durch einen elektrischen Widerstand 52, 54, 56 dargestellt sind. Die Hochspannungskomponenten 22, 24, 26 sind vorliegend durch elektrische Verbraucher gebildet. Darüber hinaus ist natürlich vorgesehen, dass eine nicht dargestellte elektrische Maschine über einen ebenfalls nicht dargestellten Wechselrichter auch an die Hochspannungsleitungen 48, 58 angeschlossen ist. Die elektrische Maschine kann sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden, sodass nicht nur elektrische Energie aus dem Akkumulator 28 bezogen wird, sondern auch in diesen zurückgespeist werden kann. Die Darstellung in 1 kann durch eine beliebige Anzahl von Hochspannungskomponenten weiter ergänzt werden, die dem Grunde nach wie die Hochspannungskomponenten 22, 24, 26 aufgebaut sind.
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Vorliegend sind sowohl die Hochspannungsleitung 48 als auch die Hochspannungsleitung 58 gegenüber einer Fahrzeugmasse 60 elektrisch isoliert angeordnet. Selbiges gilt auch für den Akkumulator 28 sowie für die elektrischen Widerstände 52, 54, 56.
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Im praktischen Betrieb zeigt sich, dass die Hochspannungsleitungen 48, 58 nicht in idealer Weise von der Fahrzeugmasse 60 elektrisch isoliert sind. In 1 sind entsprechende Isolationswiderstände 30, 32, 34, 36 sowie 40, 42, 44, 46 dargestellt, die einen jeweiligen elektrischen Verluststrom charakterisieren. Ein Gesamtisolationswiderstand des Fahrzeugs ergibt sich aus der Parallelschaltung sämtlicher Einzelisolationswiderstände 30, 32, 34, 36, 40, 42, 44, 46 der Hochspannungskomponenten 20, 22, 24, 26. Die 1 ist lediglich eine vereinfachte Darstellung dieses Sachverhalts.
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2 zeigt nun in schematischer Darstellung ein Flussdiagramm für eine erfindungsgemäße Verfahrensführung zur Durchführung einer Isolationsprüfung an der elektrischen Anlage 38 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Mittels einer fahrzeugseitigen Isolationsüberwachungseinrichtung wird eine Prüfspannung bei 10 bereitgestellt, mit der eine zu prüfende Isolierung der elektrischen Anlage beaufschlagt wird. Vorliegend handelt es sich hierbei um entweder die Hochspannungsleitung 48 oder die Hochspannungsleitung 50 gemäß 1.
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Gemäß der Erfindung wird mittels einer Betriebszustandserfassungseinheit ein für das Durchführen der Isolationsprüfung geeigneter Betriebszustand der elektrischen Anlage 38 bei 12 erfasst. Daraufhin wird bei 14 eine Zeitdauer für das Beaufschlagen der Isolierung mit der Prüfspannung ermittelt. Bei 16 wird die Isolierung mit der Prüfspannung für die ermittelte Zeitdauer beaufschlagt. Bei 18 wird ein zeitlicher Messspannungsverlauf an der Isolierung erfasst und der Messspannungsverlauf zum Ermitteln eines Ergebnisses der Isolationsprüfung ausgewertet.
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Zum Zwecke des Auswertens bei 18 wird ein Ermitteln eines Polarisationsindexes sowie eines dielektrischen Absorptionsverhältnisses durchgeführt. In der vorliegenden Ausgestaltung umfasst das Auswerten bei 18 auch, dass ein Referenzmessspannungsverlauf bereitgestellt und der Messspannungsverlauf mit dem Referenzmessspannungsverlauf verglichen wird. Die Messzeit wird mittels eines Fahrzeugsteuergerätes eingestellt. Das Erfassen eines geeigneten Betriebszustands bewirkt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung der Isolationsprüfung automatisch gestartet wird.
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Ergänzend oder alternativ kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass der für das Durchführen der Isolationsprüfung geeignete Betriebszustand der elektrischen Anlage 38 durch die Betriebszustandserfassungseinheit aufgrund einer manuellen Eingabe erfasst wird.
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Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. So können Funktionen, insbesondere elektrische Bauteile, die Struktur der Schaltungsanordnung und dergleichen beliebig gestaltet sein, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gelten gleichermaßen für eine Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. Folglich können für Verfahrensmerkmale entsprechende Vorrichtungsmerkmale vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10 bis 18
- Verfahrensschritte
- 20
- Hochspannungskomponente
- 22
- Hochspannungskomponente
- 24
- Hochspannungskomponente
- 26
- Hochspannungskomponente
- 28
- Akkumulator
- 30
- Isolationswiderstand
- 32
- Isolationswiderstand
- 34
- Isolationswiderstand
- 36
- Isolationswiderstand
- 38
- elektrische Anlage
- 40
- Isolationswiderstand
- 42
- Isolationswiderstand
- 44
- Isolationswiderstand
- 46
- Isolationswiderstand
- 48
- Hochspannungsleitung
- 52
- elektrischer Widerstand
- 54
- elektrischer Widerstand
- 56
- elektrischer Widerstand
- 58
- Hochspannungsleitung
- 60
- Fahrzeugmasse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2570289 A1 [0006]
- EP 0654673 B1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm ISO 6493-3 [0003]
- ECE R100 mit dem Titel „Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge” [0003]
- ECE R100 [0004]
- ECE R100 [0011]
- IEEE Std 43 [0016]
- ISO 6493-3 [0034]
- ECE R100 [0034]
