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Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zum Überwachen eines Schaltzustands einer Umschaltschützanordnung eines Hochvoltbordnetzes. Die Schaltanordnung ist mit einem ersten Eingang ausgebildet, welcher mit einer Batterie eines Fahrzeugs verbunden ist, und einen Ausgang der Umschaltschützanordnung, welcher mit einem Bordnetz des Fahrzeuges verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Schaltzustandes einer Umschaltschützanordnung, wobei in einer ersten Schalterstellung der Umschaltschützanordnung eine Batterie eines Fahrzeugs durch die Umschaltschützanordnung mit einem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden wird.
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Elektromechanische Schütze (Öffner und/oder Schließer) werden eingesetzt, um Hochvoltpfade zu schließen und/oder zu trennen (zum Beispiel Trennung der Hochvoltbatterie im Elektrofahrzeug). Bei elektromechanischen Schützen kann der sicherheitsrelevante Fehler „Schützkleber“ auftreten. Dabei verkleben die Kontakte des Schützes, sodass der Zustand des Schützes trotz entsprechender Ansteuerung nicht verändert werden kann. Aus diesem Grund muss der Schaltzustand durch die sogenannte „Schützkleberüberwachung“ überwacht werden. Die Schützkleberüberwachung erfolgt beispielsweise innerhalb eines Niedervoltnetzwerkes eines Elektrofahrzeuges. Das Niedervoltnetzwerk überprüft sozusagen ein Hochvoltnetzwerk und muss daher entsprechend voneinander getrennt werden.
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Die
DE 10 2015 006 206 A1 beschreibt ein Hochvoltsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Hochvoltbatterie und einem Hochvoltbordnetz, wobei ein Hochvoltbatteriepol der Hochvoltbatterie elektrisch mit einem Anschluss des Hochvoltbordnetzes verbunden ist. Das Hochvoltbordnetz weist ein Schaltschütz zum galvanischen Trennen des Hochvoltbatteriepols von dem Anschluss auf, wobei das Hochvoltsystem ein Schaltelement aufweist, welches in Reihe zu dem Schaltschütz geschalten ist. Der Hochvoltbatteriepol ist mittels des Schaltschützes und/oder mittels des Schaltelements galvanisch von dem Anschluss trennbar.
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Die
DE 10 2015 006 279 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen einer Funktionsüberwachung eines Schaltschützes zum Trennen eines Hochvoltbatteriepols von einem Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung weist ein Schaltelement zum Überbrücken des Schaltschützes auf. Die Vorrichtung ist dazu ausgelegt, automatisch nach der zum Nachbilden eines ungewollten Schließzustandes des Schaltschützes der durchgeführten Überbrückung des Schaltschützes einen zur Funktionsüberwachung bereitgestellten Fehlerspeicher des Kraftfahrzeugs auszulesen.
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Dabei ergibt sich ein Nachteil, dass eine Schützkleberüberwachung bei Elektrofahrzeugen technisch komplex konzipiert werden muss und diese nur eine geringe Robustheit aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltanordnung und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem die Robustheit und die Qualität sicherheitsrelevante Überwachungsfunktionen in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug verbessert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schaltanordnung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zum Überwachen eines Schaltzustandes einer Umschaltschützanordnung eines Hochvoltbordnetzes, welche einen ersten Eingang der Umschaltschützanordnung, welcher mit der Batterie eines Fahrzeugs verbunden ist, und einen Ausgang der Umschaltschützanordnung, welcher mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden ist, aufweist. Ein zweiter Eingang der Umschaltschützanordnung ist mit einem Niedervoltsystem verbunden. In einer ersten Schaltstellung der Umschaltschützanordnung ist die Batterie mit dem Bordnetz verbunden und in einer zweiten Schaltstellung der Umschaltschützanordnung ist die Batterie von dem Bordnetz getrennt. Die Schaltanordnung umfasst eine Auswerteeinheit des Niedervoltsystems, mit welcher ein Schaltzustand der Umschaltschützanordnung verifizierbar ist. Durch Auswertung des Schaltzustands der Umschaltschützanordnung durch die Auswerteeinheit des Niedervoltsystems kann eine Schützkleberüberwachung robuster durchgeführt werden. Insbesondere können dadurch Ausfälle von sicherheitsrelevanten Überwachungsfunktionen eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs minimiert werden. Insbesondere kann die Robustheit und die Qualität der sicherheitsrelevanten Überwachungsfunktionen erhöht werden. Dadurch kann eine Minimierung eines möglichen Liegenbleibens des elektrisch betriebenen Fahrzeugs erreicht werden.
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Der Schaltzustand spiegelt insbesondere wieder, ob die Batterie des Fahrzeugs mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden ist oder nicht. Bei dem Schaltzustand kann es sich insbesondere um zwei Schaltzustände handeln. Entweder ist die Batterie vom Bordnetz getrennt oder verbunden. Bei der Umschaltschützanordnung kann es sich um eine Anordnung von Hochvoltschützen handeln. Beispielsweise können die Hochvoltschütze als Umschalter der Form C spezifiziert sein. Die Umschaltschützanordnung kann beispielsweise aus einem, zwei oder mehreren Umschaltschützen bestehen. Insbesondere können zwei Umschaltschütze der Umschaltschützanordnung seriell geschaltet werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein elektrisch betriebenes Fahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug handeln. Das Fahrzeug ist insbesondere mit einem Hochvoltbordnetz ausgebildet. Die Schaltanordnung kann Teil des Hochvoltbordnetzes sein.
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Die Auswerteeinheit kann als separate Einheit ausgebildet sein oder Teil des Niedervoltsystems. Bei dem Niedervoltsystem handelt es sich insbesondere um einen Niedervoltkreis beziehungsweise Niedervoltpfad des Fahrzeugs.
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Beispielsweise erfolgt das Trennen der Batterie durch Umschalten der Umschaltschützanordnung in die zweite Schaltstellung. Dadurch wird insbesondere eine Niedervoltsignalschleife geschlossen und die Auswerteeinheit detektiert dieses Umschalten und kann beispielsweise den Fehlerfall „Schützkleber“ ausschließen. Die Auswerteeinheit kann den Fehlerfall „Schützkleber“ auswerten und an eine weitere Fahrzeugkomponente beziehungsweise Fahrzeugsystem übersenden.
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Bei der Batterie kann es sich beispielsweise um eine Hochvoltbatterie des Fahrzeugs handeln.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Schaltzustands einer Umschaltschützanordnung, wobei in einer ersten Schalterstellung der Umschaltschützanordnung eine Batterie eines Fahrzeugs durch die Umschaltschützanordnung mit einem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden wird. In einer zweiten Schalterstellung der Umschaltschützanordnung wird ein Eingang eines Niedervoltsystems mit dem Bordnetz verbunden und die Batterie von dem Bordnetz getrennt. In der zweiten Schalterstellung des Umschaltschützes wird der Schaltzustand des Umschaltschützes ausgewertet. Bei der Umschaltschützanordnung kann es sich um ein oder um mehrere seriell geschaltete Umschaltschützen handeln. Insbesondere wird überwacht, ob die Batterie mit dem Bordnetz verbunden ist oder nicht. Dadurch wird überwacht, ob die Umschaltschützanordnung einwandfrei funktioniert oder ob ein Fehlerfall vorliegt.
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Bei dem Bordnetz kann es sich insbesondere um ein Hochvoltbordnetz eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs handeln. Das Fahrzeug kann beispielsweise ebenso ein Hybridfahrzeug sein.
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In der ersten Schalterstellung der Umschaltschützanordnung wird die Batterie des Fahrzeugs mit dem Bordnetz verbunden und das Niedervoltsystem ist in diesem Fall nicht mit dem Bordnetz geschlossen. Durch Betätigung der Umschaltschützanordnung erfolgt das Umschalten von der ersten Schalterstellung in die zweite Schalterstellung, sodass die Batterie nun von dem Bordnetz des Fahrzeugs getrennt werden kann. Erfolgt die Trennung der Batterie von dem Bordnetz erfolgreich, so wird in der zweiten Schalterstellung die Funktionstüchtigkeit der Umschaltschützanordnung ausgewertet. Die Auswertung erfolgt in einem Niedervoltsystem, welches in einem Niedervoltpfad beziehungsweise Niedervoltkreis des Fahrzeugs ausgebildet sein kann. Der ausgewertete beziehungsweise verifizierte Schaltzustand des Umschaltschützes kann bereitgestellt und an weitere Fahrzeugkomponenten übermittelt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. 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 die folgenden Figuren in:
- 1 eine schematische Darstellung eines Umschaltschützes in der ersten Schaltstellung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Umschaltschützes in der zweiten Schaltstellung;
- 3 eine schematische Darstellung einer Umschaltschützanordnung in der ersten Schaltstellung; und
- 4 eine schematische Darstellung einer Umschaltschützanordnung in der zweiten Schaltstellung.
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Die 1 zeigt ein Umschaltschütz 1 einer Schaltanordnung 2. Die Schaltanordnung 2 dient zum Überwachen eines Schaltzustandes einer Umschaltschützanordnung 3 eines Bordnetzes 4 eines Fahrzeugs. Bei dem Bordnetz 4 kann es sich beispielsweise um ein Hochvoltbordnetz eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs handeln. Die Schaltanordnung 2 umfasst einen ersten Eingang 5 der Umschaltschützanordnung 3, welcher mit einer Batterie 6 des Fahrzeugs verbunden werden kann. Der Ausgang 7 der Umschaltschützanordnung 3 kann mit dem Bordnetz 4 des Fahrzeugs verbunden werden. Insbesondere kann ein zweiter Eingang 15 der Umschaltschützanordnung 3 mit einem Niedervoltsystem 9 verbunden werden. Bei dem Niedervoltsystem 9 kann es sich beispielsweise um einen Niedervoltpfad beziehungsweise Niedervoltkreis des Fahrzeugs handeln. Die Umschaltschützanordnung 3 befindet sich in der 1 in einer ersten Schaltstellung S1, in welcher die Batterie 6 mit dem Bordnetz 4 über die Umschaltschützanordnung verbunden ist.
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Der zweite Eingang 8 des Niedervoltsystems 9 ist insbesondere von der Batterie 6 galvanisch getrennt. Dadurch kann insbesondere eine Schützkleberüberwachung robuster konzipiert werden.
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Bei dem Umschaltschütz 1 der Umschaltschützanordnung 3 kann es sich beispielsweise um ein Hochvoltschütz der Form C handeln. Die Umschaltschützanordnung 3 dient als Umschalter, mit welchem die Batterie 6 des Fahrzeugs mit dem Bordnetz 4 getrennt oder verbunden werden kann.
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In der 2 ist nun die Batterie 6 von dem Bordnetz 4 getrennt, indem die Umschaltschützanordnung 3 umgeschaltet worden ist, dies erfolgte in der zweiten Schaltstellung S2. In der zweiten Schaltstellung S2 der Umschaltschützanordnung 3 ist die Batterie 6 vollständig von dem Bordnetz 4 des Fahrzeugs getrennt. Der Ausgang 10 des Niedervoltsystems 9 ist in der zweiten Schaltstellung S2 der Umschaltschützanordnung 3 mit dem Bordnetz 4 verbunden. In der Schaltstellung S2 erfolgt die Auswertung beziehungsweise Verifizierung des Schaltzustandes der Umschaltschützanordnung 3 durch eine Auswerteeinheit 11 des Niedervoltsystems 9. Insbesondere kann eine Niedervoltsignalschleife geschlossen werden und dadurch kann die Auswerteeinheit 11 das Umschalten der Umschaltschützanordnung 3 von der ersten Schaltstellung S1 in die zweite Schaltstellung S2 detektieren. Befindet sich die Umschaltschützanordnung 3 in der zweiten Schaltstellung S2 kann der Fehlerfall „Schützkleber“ ausgeschlossen werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Batterie 6 von dem Bordnetz 4 des Fahrzeugs getrennt wurde. Dadurch kann eine Robustheit und eine Qualität von sicherheitsrelevanten Überwachungsfunktionen in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug erhöht werden. Insbesondere kann ein mögliches Liegenbleiben eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs minimiert werden.
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Zum Auswerten des Schaltzustandes der Umschaltschützanordnung 3 kann die zweite Schaltstellung S2 verifiziert beziehungsweise ausgewertet werden. Dies erfolgt insbesondere durch die Auswerteeinheit 11 des Niedervoltsystems 9. Die Auswerteeinheit 11 kann in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Schaltzustand der Umschaltschützanordnung 3 ein Überwachungssignal erzeugen und bereitstellen. Das Überwachungssignal kann an eine Fahrzeugkomponente oder an ein Fahrzeugsystem des Fahrzeugs übermittelt werden. In der zweiten Schaltstellung S2 der Umschaltschützanordnung 3 kann der Eingang 8 des Niedervoltsystems 9 mit dem Bordnetz 4 verbunden werden und dadurch die Batterie 6 von dem Bordnetz 4 getrennt werden.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung der Umschaltschützanordnung 3 in der ersten Schaltstellung S1. Die Umschaltschützanordnung 3 kann aus dem Umschaltschütz 1 und einem weiteren Umschaltschütz 12 ausgebildet sein. Insbesondere können auch weitere Umschaltschütze miteinander verbunden werden. Das Umschaltschütz 1 und das weitere Umschaltschütz 12 werden insbesondere in Serie geschaltet. Im Beispiel der 3 befindet sich das Umschaltschütz 1 und das weitere Umschaltschütz 12 der Umschaltschützanordnung 3 jeweils in der ersten Schaltstellung S1. Dabei ist insbesondere die Batterie 6 mit dem Bordnetz 4 über die Umschaltschützanordnung 3 verbunden. Der Ausgang 7 des Umschaltschützes 1 ist mit einem Eingang 13 des weiteren Umschaltschützes 12 verbunden und der Ausgang 14 des weiteren Umschaltschützes 2 ist mit dem Bordnetz 4 verbunden. Der Eingang 8 des Niedervoltsystems 9 ist mit dem Umschaltschütz 1 der Umschaltschützanordnung 3 und der Ausgang 10 des Niedervoltsystems 9 ist mit dem weiteren Umschaltschütz 12 der Umschaltschützanordnung 3 verbunden. Dadurch ist sowohl der Eingang 8 als auch der Ausgang 10 des Niedervoltsystems 9 von dem Bordnetz 4 als auch von der Batterie 6 des Fahrzeugs galvanisch getrennt. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Robustheit der Umschaltschützanordnung 3 und somit der Schaltanordnung 2.
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In der 4 wird die Batterie 6 von dem Bordnetz 4 des Fahrzeugs getrennt, indem sowohl das Umschaltschütz 1 als auch das weitere Umschaltschütz 12 durch Umschalten von der ersten Schaltstellung S1 in die zweite Schaltstellung S2 umgeschaltet werden. Durch die zweite Schaltstellung S2 wird insbesondere der Niedervoltpfad des Niedervoltsystems 9 geschlossen. Die Auswerteeinheit 11 detektiert beziehungsweise verifiziert das Umschalten von der ersten Schaltstellung S1 in die zweite Schaltstellung S2 und kann somit den Fehlerfall „Schützkleber“ ausschließen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Batterie 6 von dem Bordnetz 4 getrennt werden konnte. Insbesondere ist in der Schaltstellung S2 das Niedervoltsystem 9 komplett von der Batterie 6 und von dem Bordnetz 4 getrennt beziehungsweise galvanisch getrennt. Der Ausgang 10 des Niedervoltsystems 9 ist in der zweiten Schaltstellung S2 der Umschaltschützanordnung 3 mit dem Eingang 8 des Niedervoltsystems 9 verbunden. Sozusagen detektiert die Auswerteeinheit 11 einen Kurzschluss des Niedervoltsystems 9. Daraus ergibt sich das Resultat, dass die Batterie 6 von dem Bordnetz 4 getrennt worden ist und die Umschaltschützanordnung 3 einwandfrei funktioniert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umschaltschütz
- 2
- Schaltanordnung
- 3
- Umschaltschützanordnung
- 4
- Bordnetz
- 5
- erster Eingang
- 6
- Batterie
- 7
- Ausgang des Umschaltschützes
- 8
- Eingang des Niedervoltsystems
- 9
- Niedervoltsystem
- 10
- Ausgang des Niedervoltsystems
- 11
- Auswerteeinheit
- 12
- weiteres Umschaltschütz
- 13
- Eingang des weiteren Umschaltschützes
- 14
- Ausgang des weiteren Umschaltschützes
- 15
- zweiter Eingang
- S1
- erste Schaltstellung
- S2
- zweite Schaltstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015006206 A1 [0003]
- DE 102015006279 A1 [0004]
