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Die Erfindung betrifft eine Hochvolt-Anordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hochvolt-Leitung zum Übertragen von elektrischer Energie zwischen Komponenten und/oder Systemen der Hochvolt-Anordnung und mit einer Signalleitung zum Übertragen von Signalen zwischen den Komponenten und/oder Systemen.
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Aus dem Stand der Technik sind Hochvolt-Anordnungen für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Hochvolt-Anordnungen werden in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen verwendet. Eine solche Hochvolt-Anordnung kann ein System aufweisen, welches wiederum mehrere Komponenten umfasst. Eine Hochvolt-Anordnung kann auch mehrere Systeme umfassen. Diese Komponenten und/oder Systeme werden innerhalb der Hochvolt-Anordnung über eine Hochvolt-Leitung mit elektrischer Energie versorgt. Insbesondere werden die Komponenten und/oder Systeme mit einer Hochvolt-Spannung versorgt.
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Zur Sicherstellung einer gefährdungsfreien Umgebung hinsichtlich der Komponenten der Hochvolt-Anordnung sind aus dem Stand der Technik sogenannte Interlockkreise bekannt. Hierbei wird ein geschlossener Stromkreis aufgebaut und mit einem definierten Signal beaufschlagt. Wenn eine der Hochvolt-Komponenten beabsichtigt oder unbeabsichtigt geöffnet wird, wird das Gesamtsystem aktiv heruntergefahren, so dass keine Gefahr für Personen durch offene Hochvolt-Leitungen oder Anschlüsse besteht.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 102 10 665 C1 eine Vorrichtung mit einer Energieerzeugungseinheit und einer Verteilereinheit zur Verteilung von elektrischer Energie an elektrische Verbraucher. Die Vorrichtung umfasst einen Diagnosekreis beziehungsweise einen Interlockkreis, dem ein Signalgenerator und eine Auswerteeinheit zugeordnet sind.
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Des Weiteren ist es aus dem Stand der Technik bekannt, über ein Stromversorgungsnetz eines Kraftfahrzeugs Daten zu übertragen. Hierzu beschreibt die
DE 10 2010 042 720 A1 eine elektrische Vorrichtung für ein Powerline-System, welches eine Leitung des Stromversorgungsnetzes und mindestens eine Signalleitung aufweist. Dabei sind die Leitung des Stromversorgungsnetzes und die Signalleitung in einem Koppelbereich voneinander galvanisch getrennt und miteinander kapazitiv gekoppelt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Hochvolt-Anordnung der eingangs genannten Art kostengünstiger und Bauraum sparender ausgebildet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochvolt-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Hochvolt-Anordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Hochvolt-Leitung zum Übertragen von elektrischer Energie zwischen Komponenten und/oder Systemen der Hochvolt-Anordnung. Des Weiteren umfasst die Hochvolt-Anordnung eine Signalleitung zum Übertragen von Signalen zwischen den Komponenten und/oder Systemen. Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hochvolt-Leitung einen Hochvolt-Schirm zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung aufweist und die Signalleitung durch den Hochvolt-Schirm gebildet ist.
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Die Hochvolt-Anordnung kann in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug eingesetzt werden. Die Hochvolt-Anordnung kann mehrere Komponenten beziehungsweise Hochvolt-Komponenten aufweisen. Diese Komponenten werden in der Hochvolt-Anordnung mit elektrischer Energie und insbesondere mit einer Hochvolt-Spannung versorgt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Komponenten elektrische Energie erzeugen. Diese Komponenten können zu einem System zusammengefasst sein. Dabei kann die Hochvolt-Anordnung auch mehrere Systeme beziehungsweise Hochvolt-Systeme umfassen. Die einzelnen Komponenten und/oder Systeme sind mit der Hochvolt-Leitung elektrisch verbunden. Die Komponenten und/oder Systeme können auch mit mehreren Hochvolt-Leitungen miteinander verbunden sein. Diese Hochvolt-Leitung kann einen Innenleiter aufweisen, über welchen die elektrische Spannung beziehungsweise die Hochvolt-Spannung übertragen wird.
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Zudem sind die einzelnen Komponenten und/oder Systeme über einen Hochvolt-Schirm der Hochvolt-Leitung miteinander verbunden. Somit kann verhindert werden, dass Prinzip bedingte elektromagnetische Störungen nicht abgestrahlt werden können. Der Hochvolt-Schirm kann durch einen Kabelschirm gebildet sein, welcher den Innenleiter umgibt. Zudem kann der Hochvolt-Schirm bereichsweise auch durch ein elektrisch leitfähiges Gehäuse gebildet sein, beispielsweise durch ein Gehäuse einer Komponente. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass dieser Hochvolt-Schirm dazu verwendet wird, die Signale zwischen den einzelnen Komponenten und/oder Systemen zu übertragen. Der Hochvolt-Schirm wird also zum Informationsaustausch zwischen den Komponenten und/oder Systemen verwendet. Auf diese Weise können Gewicht, Kosten und Bauraum eingespart werden.
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In einer Ausführungsform ist durch die Übertragung des Signals über den Hochvolt-Schirm ein Interlockkreis gebildet, wobei mittels des Interlockkreises ein Öffnen und/oder eine Beschädigung einer der Komponenten und/oder Systeme erkennbar ist. Der Hochvolt-Schirm kann mit einem vorbestimmten Signal beaufschlagt werden. Die Komponenten und/oder das System der Hochvolt-Anordnung können nun beabsichtigt oder unbeabsichtigt geöffnet werden. Beispielsweise kann ein Hochvolt-Stecker, eine Sicherung, eine Sicherungswechselklappe oder dergleichen geöffnet werden. Der Hochvolt-Schirm kann an der Komponente zerstörungsfrei trennbar beziehungsweise lösbar ausgebildet sein. Dies kann durch einen Stecker und/oder eine Buchse realisiert werden. Wenn der Verbindung an der Komponente und/oder dem System geöffnet wird, wird auch der Interlockkreis getrennt. Wenn eine Trennung des Interlockreises erkannt wird, kann die Spannungsversorgung in der Hochvolt-Anordnung heruntergefahren werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist jede der Komponenten und/oder Systeme eine Kommunikationseinheit zum jeweiligen Aussenden eines der Signale auf, wobei anhand der jeweiligen ausgesendeten Signale eine Position der geöffneten und/oder beschädigten Komponente und/oder des Systems bestimmbar ist. Mit jeder Komponenten und/oder jedem System kann ein individuelles Signal über den Hochvolt-Schirm übertragen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass mit den Kommunikationseinheiten Signale, welche über den Hochvolt-Schirm übertragen werden, empfangen werden. Diese Signale, welche über den Hochvolt-Schirm übertragen werden, können mit einem übergeordneten Steuergerät eingelesen und ausgewertet werden. Somit kann nicht nur die Unterbrechung detektiert werden, sondern die genaue Position der Unterbrechung innerhalb der Hochvolt-Anordnung lokalisiert werden.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die jeweiligen Kommunikationseinheiten dazu ausgebildet sind, das Signal kapazitiv auf den Hochvolt-Schirm zu übertragen. Die jeweiligen Kommunikationseinheiten können von dem Hochvolt-Schirm galvanisch getrennt sein. Bevorzugt sind die jeweiligen Kommunikationseinheiten dazu ausgebildet, das Signal mittels Frequenzmodulation oder Amplitudenmodulation bereitzustellen. Damit kann durch eine Codierung ein individuelles Signal erzeugt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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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Dabei zeigen:
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1 eine Hochvolt-Leitung, welche einen Innenleiter und einen Hochvolt-Schirm aufweist; und
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2 einen Teil einer Hochvolt-Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine elektrische Hochvolt-Leitung 5 mit ihren einzelnen Komponenten in einer Perspektivansicht. Die Hochvolt-Leitung 5 ist vorliegend als Koaxialkabel ausgeführt. Im Inneren befindet sich ein Innenleiter 1, der aus Kupfer oder Aluminium gebildet sein kann. Auch andere elektrisch leitende Materialien sind als Innenleiter denkbar. Vorzugsweise weist der Innenleiter 1 ein elektrisch leitendes Material auf. Der Innenleiter 1 wird von einem Dielektrikum 2 umschlossen. In vielen Anwendungen ist das Dielektrikum 2 aus PET (Polyethylenterephthalat) gebildet. Das Dielektrikum 2 wiederum ist von einem Hochvolt-Schirm 3 umschlossen. Der Hochvolt-Schirm 3 bewirkt eine elektromagnetische Abschirmwirkung gegenüber unerwünschten elektromagnetischen Feldern. Nach außen abgeschlossen beziehungsweise begrenzt wird die elektrische Hochvolt-Leitung 5 durch einen Außenmantel 4, welcher häufig ebenfalls aus PET gefertigt ist. Dieser Außenmantel 4 dient als Berührungsschutz.
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2 zeigt einen Teil einer Hochvolt-Anordnung 6 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Die Hochvolt-Anordnung 6 kann in einem Kraftfahrzeug innerhalb eines Hochvolt-Bordnetzes verwendet werden. Die Hochvolt-Anordnung 6 umfasst eine Mehrzahl von Komponenten 7 beziehungsweise Hochvolt-Komponenten. Diese Komponenten 7 sind mittels der Hochvolt-Leitung 5 elektrisch miteinander verbunden. Über die Hochvolt-Leitung 5 werden die Komponenten 7 mit elektrischer Energie und insbesondere einer Hochvolt-Spannung versorgt. Die elektrische Energie kann von einer hier nicht dargestellten Spannungsquelle oder Batterie bereitgestellt werden.
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Die jeweiligen Komponenten 7 weisen jeweils ein Gehäuse 8 auf, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist. Die jeweiligen Gehäuse 8 sind mit dem Hochvolt-Schirm 3 der Hochvolt-Leitung 5 elektrisch verbunden. Auf diese Weise kann ein geschlossener Schirm bereitgestellt werden, um elektromagnetische Abstrahlungen gering zu halten und insgesamt ein geschlossenes Hochvolt-System gegenüber einem Niedervolt-System zu gewährleisten.
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Die Idee ist es nun, dass dieser geschlossene Hochvolt-Schirm 3 für den Informationsaustausch zwischen den einzelnen Komponenten 7 benutzt werden kann. Der Hochvolt-Schirm 3 kann auch für den Informationsaustausch zwischen einzelnen Systemen der Hochvolt-Anordnung 6 verwendet werden. Die jeweiligen Komponenten 7 weisen jeweils eine Kommunikationseinheit 9 auf. Mit der jeweiligen Kommunikationseinheit 9 kann ein definiertes Signal auf den Hochvolt-Schirm 3 übertragen werden und/oder von diesem empfangen werden. Hierzu können die Kommunikationseinheiten 9 mit dem Hochvolt-Schirm 3 kapazitiv gekoppelt sein. Dabei kann das Signal, welches von der jeweiligen Kommunikationseinheit 9 bereitgestellt wird, entsprechend codiert sein. Die Codierung kann mittels einer Amplitudenmodulation, einer Frequenzmodulation oder dergleichen ermöglicht werden.
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Die jeweiligen Komponenten 7 können lösbar mit der Hochvolt-Leitung 5 verbunden sein. Hierzu können die Komponenten 7 entsprechende Stecker oder Buchsen aufweisen. Eine weitere Idee besteht darin, dass der Hochvolt-Schirm 3 als Interlockkreis verwendet wird. Hierzu kann auf den Hochvolt-Schirm 3 ein definiertes Signal aufgeprägt werden. Die Übertragung dieses Signals kann mit einem Steuergerät 10 der Hochvolt-Anordnung 6 überwacht werden. Mithilfe des Steuergeräts 10 kann ein Öffnen der Hochvolt-Leitung 5 beziehungsweise des Hochvolt-Schirms 3 erkannt werden. Des Weiteren kann mittels des Steuergeräts 10 eine Beschädigung, beispielsweise eine Quetschung, der Hochvolt-Leitung 5 erkannt werden. Somit kann durch die Signalübertragung über den Hochvolt-Schirm 3 auf einen separaten Interlockkreis verzichtet werden.
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Dadurch, dass die jeweiligen Komponenten 7 beziehungsweise deren Kommunikationseinheiten 9 voneinander unterscheidbare Signale ausgesendet werden, kann mittels des Steuergeräts 10 nicht nur die Unterbrechung detektiert werden, sondern genau die Stelle in der gesamten Hochvolt-Anordnung 6 lokalisiert werden. Dadurch ist eine genaue Fehleranalyse möglich. Diese kann auch auf mehrere Systeme mit ihren jeweiligen Komponenten 7 ausgeweitet werden. Durch die Signalübertragung über den Hochvolt-Schirm 3 können insgesamt Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenleiter
- 2
- Dielektrikum
- 3
- Hochvolt-Schirm
- 4
- Außenmantel
- 5
- Hochvolt-Leitung
- 6
- Hochvolt-Anordnung
- 7
- Komponente
- 8
- Gehäuse
- 9
- Kommunikationseinheit
- 10
- Steuergerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10210665 C1 [0004]
- DE 102010042720 A1 [0005]
