DE102015215284A1

DE102015215284A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015215284A1
Application number: DE102015215284.7A
Authority: DE
Inventors: Günter Anton Fendt
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-02-16

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges und ein Kraftfahrzeug beschrieben. Bei dem Verfahren erfolgt eine Prüfung mittels eines umgebungserfassenden Systems, ob eine Kollision des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Kraftfahrzeug oder einem Hindernis bevorsteht. Bei Erkennen einer bevorstehenden Kollision wird die Batterie des Kraftfahrzeuges vom zugehörigen Kabelbaum des Bordnetzes kurz vor der Kollision getrennt. Unmittelbar nach der möglichen Kollision wird geprüft, ob im Kabelbaum ein Kurzschluss vorliegt oder nicht. Wenn kein Kurzschluss vorliegt, erfolgt ein Wiederanschließen des Kabelbaumes an die Batterie. Das zugehörige Kraftfahrzeug weist entsprechende Einrichtungen auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug.
Es ist allgemein bekannt, Kraftfahrzeuge mit umgebungserfassenden Systemen auszustatten, um im Fall eines bevorstehenden Unfalles die Aktivierung von Sicherheitseinrichtungen vorzubereiten und zu beschleunigen. Solche umgebungserfassenden Systeme können beispielesweise in anderen Systemen oder aber auch als eigenständige Sicherheitssensoren bereitgestellt werden.
Es ist ferner in der Fahrzeugtechnik der Einsatz von Hochvoltbatterien bekannt, die in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug den für den Antrieb eines Elektromotors benötigten Strom bereitstellen. Elektromotor und Batterie sind dann an ein fahrzeuginternes Stromnetz angeschlossen, in dem hohe Spannungen und Ströme auftreten können. Die hohen Energiedichten der Batterie können dabei ein erhebliches Risiko bei Unfällen darstellen. Deshalb werden in der Regel batterieinterne Zustände überwacht, und die Batterie wird im Fall eines schwerwiegenden Fehlers vom Hochspannungsnetz getrennt.
Zum Schutz vor derartigen Schäden bei Fahrzeugkollisionen sind aus dem Stand der Technik hierzu sogenannte „Leitungs-Schütze” bekannt, mittels denen bei einem Notfall die Batterie vom zugehörigen Kabelbaum des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges getrennt werden kann. Bei der Verwendung von derartigen Leitungs-Schützen besteht jedoch die Gefahr bzw. gilt es zu beachten, dass diese nicht zu spät geschaltet werden (nicht erst dann, wenn bereits ein Kurzschluss mit Funkenflug/Selbstentzündung vorliegt), aber auch nicht zu früh geschaltet werden, damit bei einem Bagatellunfall das Fahrzeug mit eigener Antriebskraft noch eine sichere Position anfahren kann oder aus dem Unfallschwerpunkt herausgefahren werden kann.
Ferner sind aus der WO 2012/103906 A2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung in einem Stromnetz eines Kraftwagens sowie ein Kraftwagen bekannt. Bei diesem Verfahren werden Umweltdaten erfasst und diese in einen Rechner eingeben. Auf Basis dieser Daten wird ein potentielles Zusammenstoßen des Fahrzeuges durch Auswahl einer Bewertung aus einer Vielzahl von Bewertungen in Bezug auf den Zusammenstoß beurteilt. In Abhängigkeit von der durchgeführten Bewertung wird die Stromversorgung des Fahrzeuges mit einer spezifischen Steuervorgabe gesteuert, wobei beispielsweise die Stromversorgung im Stromnetz zumindest teilweise unterbrochen werden kann.
Bei diesem bekannten Verfahren findet somit keine tatsächliche Prüfung statt, ob das Stromnetz im Fahrzeug beschädigt ist, sondern es wird eine Bewertung der Schwere der Kollision durchgeführt und in Abhängigkeit hiervon das Stromnetz wieder mit der Batterie verbunden oder auch nicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, das eine besonders hohe Sicherheit des Fahrzeuges bei Kollisionen bietet.
Dieser Aufgabe wird durch ein Verfahren der angegebenen Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

a. Prüfen mittels eines umgebungserfassenden Systems, ab eine Kollision des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Kraftfahrzeug oder einem Hindernis bevorsteht;
b. bei Erkennen einer bevorstehenden Kollision Trennen der Batterie des Kraftfahrzeuges vom zugehörigen Kabelbaum des Bordnetzes kurz vor der Kollision;
c. unmittelbar nach der möglichen Kollision Prüfen, ab im Kabelbaum ein Kurzschluss vorliegt oder nicht; und
d. wenn kein Kurzschluss vorliegt, Wiederanschließen bzw. Zuschalten des Kabelbaumes an die Batterie.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit mittels eines umgebungserfassenden Systems geprüft, ab eine Kollision bevorsteht. Wird hierbei eine unvermeidbare Kollision erkannt, so wird erfindungsgemäß im ersten Schritt die Batterie des Kraftfahrzeuges kurz vor dem eigentlichen Kollisionszeitpunkt vom zugehörigen Kabelbaum getrennt.
Damit das Fahrzeug, ggf. nach der möglichen Kollision (z. B. wenn das Fahrzeug nur leicht beschädigt wurde), noch auf eine sichere Abstellposition gefahren kann, wird unmittelbar nach der möglichen Kollision geprüft, ab im Kabelbaum ein Kurzschluss vorliegt oder nicht. Wird bei der Überprüfung erkannt, dass kein Kurzschluss vorliegt, so wird der Kabelbaum unmittelbar nach dem eigentlichen Kollisionszeitpunkt automatisch wieder an die Batterie angeschlossen. Wenn festgestellt wird, dass ein Kurzschluss vorliegt, verbleibt die Batterie im abgetrennten Zustand.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen mit Hochvoltbatterie Anwendung, wobei unter Hochvoltbatterie beispielsweise eine Batterie mit einer Spannung von ca. 48 V oder mehr zu verstehen ist.
Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Batterie durch Aktivierung eines Leitungs-Schützes vom Kabelbaum getrennt und durch Inaktivierung des Leitungs-Schützes wieder an den Kabelbaum angeschlossen. Aktivierung des Leitungs-Schützes heißt hier, dass der Schütz vor dem eigentlichen Kollisionszeitpunkt in dessen hochohmigen Zustand überführt wird. Bei der entsprechenden Inaktivierung des Schützes wird der Schütz unmittelbar nach dem eigentlichen Kollisionszeitpunkt automatisch wieder in dessen niederohmigen Zustand überführt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Wiederanschließen des Kabelbaumes an die Batterie in Abhängigkeit von einem Anforderungssignal durch den Fahrzeugführer. Das entsprechende Anforderungssignal kann dabei durch eine Betätigung des Gaspedals initiiert werden.
Das Wiederanschließen des Kabelbaumes erfolgt vorzugsweise über einen begrenzten (kurzzeitigen) Zeitraum. Hierdurch kann im Fall einer eventuell darauffolgenden Rettungsaktion durch die Feuerwehr auf alle Fälle gewährleistet werden, dass durch den Kabelbaum (das Bordnetz) keine Gefahr eines gefährlichen Stromschlages gegeben ist.
Erfindungsgemäß wird somit erreicht, dass es im Fall von Kabelbaum-Kurzschlüssen durch die Einwirkungen einer Kollision nicht zu einer Zerstörung der Batterie oder zu einem Brand im Kabelbaum/Fahrzeug kommt. Dadurch, dass unmittelbar nach der möglichen Kollision geprüft wird, ob im Kabelbaum ein Kurzschluss vorliegt oder nicht, wird mit großer Sicherheit festgestellt, ob es tatsächlich zu einer derartigen Zerstörung der Batterie oder zu einem Brand im Kabelbaum/Fahrzeug kommen kann, die bzw. der durch eine aufgetretene Kollision verursacht wird.
Die Trennung des Kabelbaumes von der Batterie bzw. der Batterie vom Kabelbaum sowie das Wiederanschließen des Kabelbaumes an die Batterie bzw. der Batterie an den Kabelbaum mittels des Leitungs-Schützes kann sowohl einpolig als auch mehrpolig bzw. durch einen einpoligen Schütz wie auch durch einen mehrpoligen Schütz erfolgen. Sofern eine einpolige Ausführung zur Anwendung gelangt, ist der Leitungs-Schütz bevorzugt an dem Batteriepol wirkend, welcher nicht mit der Fahrzeugmasse verbunden ist, bzw. an dem Batteriepol wirkend, welcher gegenüber der Fahrzeugmasse spannungsführend ist.
Der hier verwendete Begriff „Kurzschluss” ist allgemein zu betrachten und soll auch niederohmige Verbindungen bzw. Anomalien zwischen spannungsführenden Leitungen (insbesondere gegenüber Masse) umfassen, welche beispielsweise durch eine Kollision verursacht und zu einer Zerstörung der Batterie oder zu einem Brand im Kabelbaum/Fahrzeug führen können.
Zur Durchführung der Prüfung, ob eine Kollision des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Kraftfahrzeug oder einem Hindernis bevorsteht, können übliche umgebungserfassende Systems, vorzugsweise optische Systeme, eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug. Ein derartiges Kraftfahrzeug dient vorzugsweise zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens und umfasst ein umgebungserfassendes System, das in der Lage ist, eine bevorstehende Kollision des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Kraftfahrzeug oder einem Hindernis zu erkennen, eine Einrichtung zum Trennen der Batterie des Kraftfahrzeuges vom zugehörigen Kabelbaum des Bordnetzes und zum Wiederanschließen des Kabelbaumes an die Batterie und eine Einrichtung zum Prüfen, ob im Kabelbaum ein Kurzschluss vorliegt oder nicht.
Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, das mit einer Hochvoltbatterie ausgerüstet ist.
Die Einrichtung zum Trennen der Batterie und zum Wiederanschließen des Kabelbaumes ist vorzugsweise ein Leitungs-Schütz.
Das Kraftfahrzeug weist des Weiteren insbesondere eine Steuereinrichtung auf, die in Abhängigkeit von einem eine bevorstehende Kollision anzeigenden Signal des umgebungserfassenden Systems Einrichtungen zum Trennen ansteuert und in Abhängigkeit von einem keinen Kurzschluss anzeigenden Signal der Prüfeinrichtung die Einrichtung zum Wiederanschließen ansteuert.
Das umgebungserfassende System umfasst vorzugsweise mindestens einen optischen Sensor.
Hierbei erfasst der mindestens eine optische Sensor eine bevorstehende Kollision des Kraftfahrzeuges und sendet ein diese bevorstehende Kollision anzeigendes Signal an die Steuereinrichtung. Hierauf steuert die Steuereinrichtung die Einrichtung zum Trennen der Batterie, d. h. den Leitungs-Schütz, an und bewirkt eine elektrische Trennung der Batterie vom Kabelbaum. Ferner steuert die Steuereinrichtung die Prüfeinrichtung an, die dann prüft, ob im Kabelbaum ein Kurzschluss vorliegt oder nicht. Gibt die Prüfeinrichtung an die Steuereinrichtung das Signal ab, dass kein Kurzschluss vorliegt, steuert die Steuereinrichtung die Einrichtung zum Wiederanschließen an, so dass der Kabelbaum wieder an die Batterie angeschlossen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm, welches die wesentlichen Merkmale des Verfahrens in übersichtlicher Form wiedergibt; und
2 eine bildliche Darstellung, aus der ersichtlich ist, in welcher zeitlichen Abfolge relativ zum Kollisionsverlauf ein Hochvolt-Schütz in dessen aktiven und passiven Zustand geschaltet wird.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens findet als Einrichtung zum Trennen der Batterie und zum Wiederanschließen des Kabelbaumes ein Hochvolt-Schütz Verwendung.
Es wird davon ausgegangen, dass ein erstes Kraftfahrzeug 1 zum Zeitpunkt t₂ auf ein nicht näher dargestelltes Hindernis 2 mit hoher Geschwindigkeit auffährt. Ein Auffahrunfall ist somit unvermeidbar, wie in 2 gezeigt.
Mittels eines umgebungserfassenden Systems wird geprüft, ob ein Crash (eine Kollision) des ersten Kraftfahrzeuges mit dem Hindernis bevorsteht. Wenn eine crashfreie Ausweichtrajektorie möglich ist, wird diese Ausweichtrajektorie angefahren und das Verfahren kommt nicht zur Anwendung. Ist dies nicht der Fall, wird geprüft, ob der Crash unmittelbar bevorsteht. Trifft dies zu, wird der Hochvolt-Schütz in seinen hochohmigen Zustand geschaltet, d. h. geöffnet bzw. aktiviert.
Bei erfolgtem Crash findet dann eine Kabelbaumprüfung auf einen Kurzschluss statt. Ist ein Fehler bzw. Kurzschluss vorhanden, verbleibt der Hochvolt-Schütz im hochohmigen Zustand. Ist dies nicht der Fall, wird der Hochvolt-Schütz für eine bestimmte Zeit in seinen niederohmigen Zustand gebracht, und zwar insbesondere dann, wenn eine Fahreranforderung erkannt wird. Das Verfahren wird dann beendet.
2 zeigt im unteren Bereich die entsprechenden aktiven und passiven Zustände des Hochvolt-Schützes. Kurz vor dem eintretenden Crash (der Kollision) wird der Schütz aktiv (hochohmig/geöffnet/nicht leitend) geschaltet und verbleibt in diesem Zustand, bis nach dem Crash festgestellt wird, dass kein Fehler (Kurzschluss) im Kabelbaum vorhanden ist. Er wird dann wieder in den passiven (niederohmigen/geschlossenen/leitenden) Zustand geschaltet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch Ausführungsbeispiele abdeckt, bei denen beispielsweise das Wording für die Logik des Leitungs-Schützes in negierter Form verwendet wird, die jedoch vom Ergebnis gleichwirkend wie vorstehend beschrieben funktionieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/103906 A2 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit den folgenden Schritten: a. Prüfen mittels eines umgebungserfassenden Systems, ob eine Kollision des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Kraftfahrzeug oder einem Hindernis bevorsteht; b. bei Erkennen einer bevorstehenden Kollision Trennen der Batterie des Kraftfahrzeuges vom zugehörigen Kabelbaum des Bordnetzes kurz vor der Kollision; c. unmittelbar nach der möglichen Kollision Prüfen, ob im Kabelbaum ein Kurzschluss vorliegt oder nicht; und d. wenn kein Kurzschluss vorliegt, Wiederanschließen des Kabelbaumes an die Batterie.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen mit Hochvoltbatterie Anwendung findet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie durch Aktivierung eines Leitungs-Schützes vom Kabelbaum getrennt und durch Inaktivierung des Leitungs-Schützes wieder an den Kabelbaum angeschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiederanschließen des Kabelbaumes an die Batterie in Abhängigkeit von einem Anforderungssignal durch den Fahrzeugführer erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anforderungssignal durch eine Betätigung des Gaspedals initiiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiederanschließen des Kabelbaumes über einen begrenzten Zeitraum erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung mit einem optischen umgebungserfassenden System erfolgt.
Kraftfahrzeug mit einem umgebungserfassenden System, das in der Lage ist, eine bevorstehende Kollision des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Kraftfahrzeug oder einem Hindernis zu erkennen, einer Einrichtung zum Trennen der Batterie des Kraftfahrzeuges vom zugehörigen Kabelbaum des Bordnetzes und zum Wiederanschließen des Kabelbaumes an die Batterie und einer Einrichtung zum Prüfen, ob im Kabelbaum ein Kurzschluss vorliegt oder nicht.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug mit Hochvoltbatterie ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Trennen der Batterie und zum Wiederanschließen des Kabelbaumes ein Leitungs-Schütz ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuereinrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von einem eine bevorstehende Kollision anzeigenden Signal des umgebungserfassenden Systems die Einrichtung zum Trennen ansteuert und in Abhängigkeit von einem keinen Kurzschluss anzeigenden Signal der Prüfeinrichtung die Einrichtung zum Wiederanschließen ansteuert.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das umgebungserfassende System mindestens einen optischen Sensor umfasst.