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Die Erfindung betrifft eine Warnvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug.
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Fahrzeuge wie beispielsweise Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Ein solches Fahrzeug weist wenigstens einen Hochvolt-Energiespeicher auf, welcher eine elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebsspannung, und somit ein elektrisches Potential bereitstellt. Der Hochvolt-Energiespeicher wird genutzt, um elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Storm zu speichern und wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs mit der in dem Hochvolt-Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie zu versorgen. Da die elektrische Maschine zum antreiben des Fahrzeugs ausgebildet ist, wird die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet. Da die Traktionsmaschine, insbesondere in ihrem Motorbetrieb, mit in dem Hochvolt-Energiespeicher gespeicherter Energie versorgt wird, wird der Hochvolt-Energiespeicher auch als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) oder Traktionsbatterie bezeichnet.
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Um beispielsweise hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des Fahrzeugs realisieren zu können, ist ein von dem Hochvolt-Energiespeicher bereitgestelltes elektrisches Potential, mittels welchem die Traktionsmaschine mit elektrischer Energie versorgt und dadurch betrieben werden kann, wesentlich höher als 12 Volt. Insbesondere ist das von dem Hochvolt-Energiespeicher bereitgestellte elektrische Potential höher als 50 Volt, insbesondere höher als 60 Volt. Üblicherweise weist ein solcher Hochvolt-Energiespeicher ein elektrisches Potential von mehreren 100 Volt auf. Dabei kann die das elektrische Potential, welches auch als elektrische Spannung bezeichnet wird, des Hochvolt-Energiespeichers beispielsweise bis zu 400 Volt, insbesondere Gleichstrom, betragen. Diese elektrische Spannung beziehungsweise das elektrische Potential ist beispielsweise die Nennspannung des Hochvolt-Energiespeichers. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Warnvorrichtung zu schaffen, mittels welcher eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Warnvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Warnvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, zeichnet sich durch eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines an der Karosserie des Fahrzeugs anliegenden, von einem Hochvolt-Energiespeicher des Fahrzeugs bereitgestellten elektrischen Potentials aus. Beispielsweise infolge eines Unfalls kann es dazu kommen, dass das von dem Hochvolt-Energiespeicher bereitgestellte elektrische Potential unerwünschter Weise an der Karosserie anliegt. Das von dem Hochvolt-Energiespeicher bereitgestellte und an der Karosserie anliegende elektrische Potential kann mittels der Erfassungseinrichtung erfasst werden.
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Die erfindungsgemäße Warnvorrichtung umfasst ferner wenigstens ein Ausgabeelement zum Ausgeben wenigstens eines Warnsignals in Abhängigkeit von dem Erfassen des an der Karosserie anliegenden elektrischen Potentials. Mit anderen Worten, wird mittels der Erfassungseinrichtung erfasst, dass das von dem Hochvolt-Energiespeicher bereitgestellte elektrische Potential an der Karosserie anliegt, so wird mittels des Ausgabeelements das wenigstens eine Warnsignal ausgegeben. Anhand dieses ausgegebenen Warnsignals können beispielsweise Personen, welche sich in der Umgebung des Fahrzeugs oder aber in dem Fahrzeug befinden, erkennen, dass das elektrische Potential des Hochvolt-Energiespeichers an der Karosserie anliegt.
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Hintergrund der Erfindung ist, dass es beispielsweise bei einem zumindest mittelbaren Kontakt zwischen einer Person und der Karosserie, an welcher das von dem Hochvolt-Energiespeicher bereitgestellte elektrische Potential anliegt, zu unerwünschten Effekten kommen kann. Um dies zu vermeiden, kann eine Person anhand des Warnsignals feststellen, ob die Karosserie spannungsfrei ist oder nicht und – wenn das Potential an der Karosserie anliegt – einen Kontakt mit der Karosserie vermeiden. Liegt das Potential nicht an der Karosserie an, so wird dies als Spannungsfreiheit bezeichnet. Es hat sich gezeigt, dass das Feststellen von Spannungsfreiheit vor allem bei Rettungs-, Lösch- und Abschleppeinsätzen am Fahrzeug vorteilhaft ist, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschten Effekten, die aus einem Kontakt zwischen einer Person und der Karosserie, an welcher das elektrische Potential des Hochvolt-Energiespeichers anliegt, besonders gering zu halten. Dabei ist es mittels der Warnvorrichtung, insbesondere mittels der Erfassungseinrichtung, auf einfache Weise möglich, das gegebenenfalls an der Karosserie anliegende elektrische Potential auf einfache Weise zu detektieren und, wenn detektiert wird, dass das elektrische Potential an der Karosserie anliegt, das wenigstens eine Warnsignal auszugeben.
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Das Warnsignal umfasst beispielsweise wenigstens ein akustisches Signal und/oder wenigstens ein optisches Signal, sodass Personen akustisch und/oder optisch mitgeteilt werden kann, ob Spannungsfreiheit herrscht oder nicht. Insbesondere ist die Anzeige, dass das elektrische Potential an der Karosserie anliegt, auf vielerlei unterschiedliche Weise und/oder an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs möglich. Das mittels des Warnsignals bewirkte Anzeigen, dass das elektrische Potential an der Karosserie anliegt, ermöglicht die Realisierung von bedarfsgerechten Reaktionen von beispielsweise Rettungskräften nach einem Unfall des Fahrzeugs. Die Warnvorrichtung ermöglicht somit eine akustische und/oder optische beziehungsweise visuelle Warnung für den Fahrer des Fahrzeugs und/oder für andere Personen, wenn das als Hochvoltpotential ausgebildete, elektrische Potential des Hochvolt-Energiespeichers an der Karosserie anliegt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Perspektivansicht eines Fahrzeugs mit einer Warnvorrichtung, welche eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines an der Karosserie des Fahrzeugs anliegenden, von einem Hochvolt-Energiespeicher des Fahrzeugs bereitgestellten elektrischen Potentials und wenigstens ein Ausgabeelement zum Ausgeben wenigstens eines Warnsignals in Abhängigkeit von dem Erfassen des an der Karosserie anliegenden elektrischen Potentials umfasst.
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Die Fig. zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Fahrzeug, welches als Kraftwagen und vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Dabei ist das Fahrzeug 10 als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet und umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Fahrzeug 10 antreibbar ist. Hierzu ist die elektrische Maschine beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar, mittels welchem das Fahrzeug 10 angetrieben werden kann. Da die elektrische Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs 10 ausgebildet ist, wird die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet.
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Das Fahrzeug 10 umfasst ferner wenigstens einen Hochvolt-Energiespeicher 18 zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Storm. Zumindest in dem Motorbetrieb wird die Traktionsmaschine mit in dem Hochvolt-Energiespeicher 18 gespeicherter elektrischer Energie versorgt. Dabei weist der Hochvolt-Energiespeicher 18 eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung. auf, mittels welcher die Traktionsmaschine, zumindest in ihrem Motorbetrieb mit in dem Hochvolt-Energiespeicher 18 gespeicherter elektrischer Energie versorgt werden kann. Dies bedeutet, dass der Hochvolt-Energiespeicher 18 die elektrische Spannung und somit ein elektrisches Potential bereitstellt, mittels welchem die Traktionsmaschine zumindest während ihres Motorbetriebs, mit elektrischer Energie aus dem Hochvolt-Energiespeicher 18 versorgbar ist.
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Der Hochvolt-Energiespeicher 18 (HV-Energiespeicher) ist beispielsweise als Batterie ausgebildet und wird auch als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) oder Traktionsbatterie bezeichnet. Um besonders hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des Fahrzeugs 10 zu realisieren, ist die elektrische Spannung beziehungsweise das von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellte elektrische Potential wesentlich größer als 12 Volt. Insbesondere ist das von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellte elektrische Potential größer als 50 Volt und insbesondere größer als 60 Volt, insbesondere Gleichstrom.
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Das Fahrzeug 10 weist beispielsweise einen so genannten Zwischenkreis auf, über welchen beispielsweise das von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellte elektrische Potential in eine gegenüber dem Potential geringere elektrische Spannung umgewandelt wird. Das von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellte elektrische Potential ist beispielsweise die Nennspannung des Hochvolt-Energiespeichers 18, wobei diese Nennspannung beispielsweise bis zu 400 Volt, insbesondere Gleichstrom, beträgt. Diese hohe Spannung kann eine Herausforderung darstellen, da eine solch hohe elektrische Spannung unerwünschte Effekte hervorrufen kann. Um die Wahrscheinlichkeit, dass solche unerwünschten Effekte auftreten, besonders gering zu halten, ist eine Isolation vorgesehen, um beispielsweise den Hochvolt-Energiespeicher 18, dessen Anschlüsse sowie entsprechende, mit dem Hochvolt-Energiespeicher 18 elektrisch verbundene Leitungen zu isolieren. Jedoch kann es beispielsweise aufgrund eines Unfalls des Fahrzeugs 10 zu Beschädigungen der Isolation und somit zu so genannten Isolationsfehlern kommen.
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Um die Wahrscheinlichkeit, dass die zuvor genannten Effekte auftreten, besonders gering zu halten, ist der Hochvolt-Energiespeicher 18 mit so genannten Schützen ausgestattet, sodass der Hochvolt-Energiespeicher 18 mittels der Schütze galvanisch vom Fahrzeug 10, insbesondere von dessen Karosserie 12, getrennt werden kann. Nach einem Unfall des Fahrzeugs 10 ist es wünschenswert, dass das von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellte elektrische Potential nicht an der Karosserie 12 anliegt. Bei dem von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellten elektrischen Potential handelt es sich um ein so genanntes Hochvoltpotential, da das Hochvoltpotential mehr als 50 Volt, insbesondere mehr als 60 Volt, beträgt. Das von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellte Hochvoltpotential kann jedoch insbesondere infolge eines Unfalls an der Karosserie 12 anliegen, insbesondere wenn ein Gehäuse des Hochvolt-Energiespeichers 18 infolge des Unfalls beschädigt wurde. Durch dieses Gehäuse, welches auch als Batteriegehäuse bezeichnet wird, ist beispielsweise ein Aufnahmeraum gebildet, in welchem eine Mehrzahl von Batteriezellen aufgenommen ist.
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Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass Stromschienen und/oder andere spannungsführende Komponenten in dem Hochvolt-Energiespeicher 18 in Kontakt mit dem Batteriegehäuse und somit in Kontakt mit der Masse des Fahrzeugs 10 kommen. Prinzipiell ist ein Anliegen des Hochvoltpotentials alleine noch nicht gefährlich, solange keine Verbindung zwischen einem positiven Hochvoltpotential (HV+) und einem negativen Hochvoltpotential (HV–) besteht. Ein Anliegen des Hochvoltpotentials an dem Batteriegehäuse kann unerwünschte Effekte hervorrufen, wenn zusätzlich die Schütze des Hochvolt-Energiespeichers 18 nicht vom Zwischenkreis abtrennen, beispielsweise aufgrund eines Schützklebers. Vor Rettungsmaßnahmen, die sich an einen Unfall des Fahrzeugs 10 anschließen können, ist es vorteilhaft, sicherzustellen, dass kein Hochvoltpotential an der Karosserie 12 anliegt und demzufolge die Schütze ordnungsgemäß geöffnet sind. Bei den Rettungsmaßnahmen kann es sich um Personenrettungsmaßnahmen, Löscheinsätze und/oder ein Abschleppen des Fahrzeugs 10 handeln. Jedoch ist die Sicherstellung, dass die Schütze geöffnet sind, aufwendig und erfordert ein hohes Wissen von beteiligten Personen.
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Um nun auf besonders einfache Weise eine besonders hohe Sicherheit zu realisieren, umfasst das Fahrzeug 10 eine Warnvorrichtung 13. Die Warnvorrichtung 13 umfasst eine Erfassungseinrichtung 16 zum Erfassen des an der Karosserie 12 anliegenden und von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellten elektrischen Potentials. Ferner umfasst die Warnvorrichtung 13 wenigstens ein Ausgabeelement 14 zum Ausgeben wenigstens eines Warnsignals in Abhängigkeit von dem Erfassen des an der Karosserie 12 anliegenden elektrischen Potentials (Hochvoltpotential). Durch den Einsatz der Warnvorrichtung 13 ist somit eine Warnanzeige realisierbar, mit deren Hilfe schnell, sicher und einfach sich in der Umgebung des Fahrzeugs 10 sowie sich im Fahrzeug 10 aufhaltende Personen erkennen können, ob an der Karosserie 12 das zuvor beschriebene Hochvoltpotential des Hochvolt-Energiespeicher 18 anliegt oder nicht. In der Folge ist es auf einfache, schnelle und sichere Weise möglich, entsprechende Maßnahmen einzuleiten.
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Die Erkennung des an der Karosserie 12 gegebenenfalls anliegenden Hochvoltpotentials kann über unterschiedliche Methoden erfolgen. Der Hochvolt-Energiespeicher 18 weist beispielsweise eine interne Isolationsüberwachung und eine externe Isolationsüberwachung auf. Mittels der internen Isolationsüberwachung wird beispielsweise die Isolation des Hochvolt-Energiespeichers 18 selbst überwacht. Mittels der externen Isolationsüberwachung wird beispielsweise die elektrische Isolation des genannten Zwischenkreises überwacht. Die jeweilige Isolationsüberwachung kann Isolationsfehler zwischen HV+ und der Masse beziehungsweise zwischen HV– und der Masse des Fahrzeugs 10 erkennen. Dabei ist die jeweilige Isolationsüberwachung beispielsweise Bestandteil der Warnvorrichtung 13. Die jeweilige Isolationsüberwachung stellt beispielsweise Messsignale bereit, welche die mittels der Isolationsüberwachung erfasste und somit überwachte Isolation charakterisieren. Diese Messsignale werden beispielsweise über ein Bussystem, insbesondere über ein CAN-Bus (CAN – Controller Area Network), ausgegeben.
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Die Messsignale dienen beispielsweise der genannten Warnanzeige als Eingang beziehungsweise Eingangssignal. Prinzipiell können unterschiedliche Szenarien nach einem Unfall existieren. Beispielsweise kann es zu einem internen Isolationsfehler oder einem externen Isolationsfehler oder zu einem internen und externen Isolationsfehler kommen. Je nachdem, ob die Schütze geöffnet oder noch geschlossen sind, haben diese jeweiligen Isolationsfehler unterschiedliches Gefährdungspotential. Kommt es beispielsweise zu einem internen Isolationsfehler und sind die Schütze geöffnet, so liegt lediglich ein Hochvoltpotential über das Batteriegehäuse an der Masse des Fahrzeugs 10 an. Da die Schütze geöffnet sind, ist jedoch die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen HV+ und HV– sehr gering, da der Zwischenkreis des Fahrzeugs 10 nicht mehr unter Spannung steht beziehungsweise kein Hochvoltpotential (HV-Potential) aufweist. Zu übermäßigen unerwünschten Effekten kann es insbesondere dann kommen, wenn es zu einem Isolationsfehler kommt, somit ein Hochvoltpotential an der Masse anliegt und dabei die Schütze nicht geöffnet sind. Dann liegt auch am Zwischenkreis ein Hochvoltpotential an. Somit kann es beispielsweise durch beschädigte Kabel zu einem Kurzschluss zwischen dem Zwischenkreis und der Masse des Fahrzeugs 10 kommen, wobei ein solcher Kurzschluss beispielsweise durch eventuell eingesetztes Löschwasser herbeigeführt werden kann.
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Dabei ist beispielsweise eine zweistufige Warnung beziehungsweise eine zweistufige Ausgabe eines Warnsignals über das Ausgabeelement 14 denkbar. Dabei ist das Ausgabeelement 14 beispielsweise dazu ausgebildet, wenigstens ein von dem genannten Warnsignal unterschiedliches, weiteres Warnsignal in Abhängigkeit von dem Erfassen des an der Karosserie anliegenden elektrischen Potentials und beispielsweise in Abhängigkeit von einem Zustand der Schütze auszugeben. Umfasst das Warnsignal beispielsweise ein optisches Signal, welches mittels des Ausgabeelementes 14 ausgegeben werden kann, so ist denkbar, dass das Warnsignal als Warnleuchte in zwei unterschiedlichen Stufen ausgeführt werden kann. Bei einer ersten der Stufen strahlt das Ausgabeelement 14 beispielsweise Licht mit gelber Farbe aus, um eine potentielle Gefährdung zu signalisieren. Bei der zweiten Stufe strahlt das Ausgabeelemente 14 beispielsweise Licht mit roter Farbe aus, um eine gegenüber der potentiellen Gefährdung größere Gefährdung zu signalisieren. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Warnsignal wenigstens ein akustisches Signal umfasst, sodass das akustische Signal beispielsweise als akustisches Warnsignal entsprechend dem geschilderten optischen Signal in zwei Stufen ausgeführt sein kann.
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Um das Ausgabeelement und/oder die Erfassungseinrichtung 16, insbesondere die jeweilige Isolationsüberwachung, auch nach einem Unfall mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgen zu können und somit zu verhindern, dass das Ausgabeelement 14 und/oder die Erfassungseinrichtung 16 nach dem Unfall abschaltet, ist beispielsweise wenigstens ein von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 unterschiedlicher Energiespeicher, insbesondere ein Kondensator, vorgesehen, mittels welchem die Erfassungseinrichtung 16 und/oder das Ausgabeelement 14 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Beispielsweise der Kondensator kann somit die Warnanzeige, das heißt das Ausgabeelement 14 nach dessen Aktivierung ohne anliegende, von dem Hochvolt-Energiespeicher 18 bereitgestellte elektrische Spannung von beispielsweise 12 Volt mit elektrischer Energie versorgen.
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Vorteilhafter Weise ist das Ausgabeelement 14, das heißt die Warnanzeige innerhalb einer Sicherheitszelle des Fahrzeugs 10, insbesondere der Karosserie 12 angeordnet, um die Funktion des Ausgabeelements 14 auch nach einem Unfall des Fahrzeugs 10 sicherzustellen. Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Ausgabeelement 14 beziehungsweise das vom Ausgabeelement 14 ausgegebene Warnsignal sowohl von sich im Innenraum des Fahrzeugs 10 aufhaltenden Insassen, insbesondere vom Fahrer des Fahrzeugs 10, als auch von sich in der Umgebung des Fahrzeugs 10 aufhaltenden Personen wahrgenommen werden kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Ausgabeelement 14 im Bereich eines im Innenraum des Fahrzeugs 10 angeordneten Rückspiegels angeordnet ist. Dies bedeutet, das eine mögliche Anbringung des Ausgabeelements 14 nahe der Befestigung des auch als Mittelspiegel bezeichneten Rückspiegels ist, da beispielsweise eine Warnleuchte an dieser Position sowohl von innen als auch von außen auf einfache Weise wahrgenommen werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, wenigstens ein weiteres Ausgabeelement oder mehrere weitere Ausgabeelemente an unterschiedlichen Positionen des Fahrzeugs 10 anzuordnen, um dadurch sicher und anschaulich kommunizieren zu können, wenn das Hochvoltpotential unerwünschter Weise an der Karosserie 12 anliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Karosserie
- 13
- Warnvorrichtung
- 14
- Ausgabeelement
- 16
- Erfassungseinrichtung
- 18
- Hochvolt-Energiespeicher
