DE102019008833A1 - Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation - Google Patents

Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation Download PDF

Info

Publication number
DE102019008833A1
DE102019008833A1 DE102019008833.6A DE102019008833A DE102019008833A1 DE 102019008833 A1 DE102019008833 A1 DE 102019008833A1 DE 102019008833 A DE102019008833 A DE 102019008833A DE 102019008833 A1 DE102019008833 A1 DE 102019008833A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
potential line
measuring device
protective
circuit breaker
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019008833.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Urs Boehme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102019008833.6A priority Critical patent/DE102019008833A1/de
Priority to CN202080088267.4A priority patent/CN114830479A/zh
Priority to US17/783,216 priority patent/US20230018999A1/en
Priority to PCT/EP2020/085318 priority patent/WO2021122234A1/de
Priority to JP2022536665A priority patent/JP7317237B2/ja
Priority to EP20823786.7A priority patent/EP4078754A1/de
Publication of DE102019008833A1 publication Critical patent/DE102019008833A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/12—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to undesired approach to, or touching of, live parts by living beings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/11—DC charging controlled by the charging station, e.g. mode 4
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H02H3/023—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung (8) für ein elektrisches Gleichstromnetz (1), insbesondere für ein Hochvoltnetz. Erfindungsgemäß umfasst die Schutzvorrichtung (8)- eine erste Spannungsmessvorrichtung (SV1) zwischen einer Pluspotentialleitung (HV+L) und einer Bezugspotentialleitung (ML) und eine zweite Spannungsmessvorrichtung (SV2) zwischen einer Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML),oder- eine Fehlerstrommessvorrichtung (10) in der Bezugspotentialleitung (ML),und umfassend eine Schutzschaltung (9) mit zwei Schutzschaltungsteilen (9.1, 9.2), wobei der erste Schutzschaltungsteil (9.1) eine Reihenschaltung eines ersten Entladewiderstand (Re1) und eines ersten Schutzschalters (SS1) zwischen der Pluspotentialleitung (HV+L) und der Bezugspotentialleitung (ML) umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil (9.2) eine Reihenschaltung eines zweiten Entladewiderstands (Re2) und eines zweiten Schutzschalters (SS2) zwischen der Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML) umfasst,und wobei- der erste und zweite Schutzschalter (SS1, SS2) bei einem mittels der ersten und/oder zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV1, SV2) ermittelten Unterschreiten und/oder Überschreitung eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar ist, oder- der erste und/oder zweite Schutzschalter (SS1, SS2) bei einem mittels der Fehlerstrommessvorrichtung (10) gemessenen Fehlerstrom zum Schließen ansteuerbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, ein Bordnetz für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug und eine Gleichstromladestation.
  • Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2017 009 355 A1 beschrieben, ein Verfahren zum Betreiben von elektrischen Bordnetzen bekannt. In dem Verfahren zum Betreiben eines mit einer ersten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten ersten Bordnetzes und eines mit einer zweiten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten zweiten Bordnetzes werden das erste und das zweite Bordnetz mittels eines einen ersten getakteten Energiewandler aufweisenden Energiekopplers elektrisch gekoppelt. Die erste und die zweite elektrische Gleichspannung sind mittels einer elektrischen Isolationseinrichtung gegenüber einem elektrischen Bezugspotential elektrisch isoliert. Die elektrische Isolationseinrichtung wird überwacht. Das erste und das zweite Bordnetz werden mittels des Energiekopplers galvanisch gekoppelt. Bei einer Störung der Isolationseinrichtung in einem Bereich eines der beiden Bordnetze steuert der Energiekoppler elektrische Potentiale des jeweiligen anderen der beiden Bordnetze derart, dass jeweilige Potentialdifferenzen von diesen elektrischen Potentialen zum Bezugspotential kleiner als ein vorgegebener Vergleichswert sind.
  • In der DE 10 2017 009 352 A1 werden ein Energiekoppler zum elektrischen Koppeln von elektrischen Bordnetzen und ein Verfahren zum elektrischen Koppeln von elektrischen Bordnetzen beschrieben. Der Energiekoppler zum elektrischen Koppeln eines mit einer ersten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten ersten Bordnetzes mit einem mit einer zweiten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten zweiten elektrischen Bordnetz weist einen ersten getakteten Energiewandler und einen zweiten getakteten Energiewandler auf. Der erste und der zweite getaktete Energiewandler weisen jeweils einen Bordnetzanschluss und einen Zwischenkreisanschluss auf. Der Bordnetzanschluss des ersten getakteten Energiewandlers ist an das erste Bordnetz angeschlossen und der Bordnetzanschluss des zweiten getakteten Energiewandlers ist an das zweite Bordnetz angeschlossen. Die Zwischenkreisanschlüsse des ersten und des zweiten getakteten Energiewandlers sind an einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen. Ein erstes elektrisches Potential des Gleichspannungszwischenkreises ist mittels des ersten getakteten Energiewandlers mit einem der elektrischen Potentiale des ersten Bordnetzes elektrisch verbunden und ein zweites elektrisches Potential des Gleichspannungszwischenkreises ist mittels des zweiten getakteten Energiewandlers mit einem der elektrischen Potentiale des zweiten Bordnetzes elektrisch verbunden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bordnetz für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem solchen Bordnetz und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Gleichstromladestation anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1, Bordnetz für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und eine Gleichstromladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, insbesondere für ein Hochvoltnetz, beispielsweise für ein Bordnetz eines Fahrzeugs, umfasst eine erste Spannungsmessvorrichtung zwischen einer Pluspotentialleitung und einer Bezugspotentialleitung zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung und eine zweite Spannungsmessvorrichtung zwischen einer Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung zur Messung einer Spannung zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung. Das Bezugspotential ist insbesondere ein elektrisches Massepotential, bei Verwendung der Schutzvorrichtung in einem Fahrzeug insbesondere ein Fahrzeugmassepotential, bei Verwendung der Schutzvorrichtung in einer Gleichstromladestation beispielsweise ein Erdpotential.
  • Des Weiteren umfasst die Schutzvorrichtung eine Schutzschaltung. Die Schutzschaltung umfasst beispielsweise eine elektrische Reihenschaltung eines Entladewiderstands und eines ersten Schutzschalters zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung und eine elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands und eines zweiten Schutzschalters zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung. Alternativ umfasst die Schutzschaltung zwei Schutzschaltungsteile, wobei der erste Schutzschaltungsteil eine elektrische Reihenschaltung eines ersten Entladewiderstands und eines ersten Schutzschalters zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil eine elektrische Reihenschaltung eines zweiten Entladewiderstands und eines zweiten Schutzschalters zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst.
  • Bei beiden Varianten der Schutzschaltung der Schutzvorrichtung ist der erste Schutzschalter bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar und der zweite Schutzschalter ist bei einem mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Unterschreiten des vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar.
  • Alternativ ist der erste Schutzschalter bei einem mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Überschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar und der zweite Schutzschalter ist bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Überschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar.
  • Alternativ zu den beiden Spannungsmessvorrichtungen kann eine Fehlerstrommessvorrichtung in der Bezugspotentialleitung vorgesehen sein. Dann ist in beiden Varianten der Schutzschaltung der erste Schutzschalter und/oder der zweite Schutzschalter bei einem mittels der Fehlerstrommessvorrichtung gemessenen Fehlerstrom zum Schließen ansteuerbar.
  • Ein erfindungsgemäßes elektrisches Bordnetz, insbesondere Hochvoltbordnetz, für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, umfasst eine solche Schutzvorrichtung.
  • Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, umfasst eine solche Schutzvorrichtung, insbesondere ein solches elektrisches Bordnetz, insbesondere Hochvoltbordnetz, mit einer solchen Schutzvorrichtung.
  • Eine erfindungsgemäße, insbesondere fahrzeugexterne, Gleichstromladestation, insbesondere Hochvoltgleichstromladestation, insbesondere zum elektrischen Laden eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, insbesondere einer Hochvoltbatterie eines solchen Fahrzeugs, umfasst eine solche Schutzvorrichtung.
  • Unter dem Begriff „Hochvolt“ ist insbesondere eine elektrische Gleichspannung zu verstehen, die insbesondere größer als etwa 60 V ist. Insbesondere ist der Begriff „Hochvolt“ konform zur Norm ECE R 100 auszulegen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung löst die mit Y-Kondensatoren in Fahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, und in Gleichstromladestationen verbundenen Probleme, wie im Folgenden erläutert wird. Solche Y-Kondensatoren werden als Maßnahmen verwendet, um Emission von EMV-Störungen zu reduzieren (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit). Allerdings stellen sie ein erhöhtes Gefährdungspotential aus Hochvoltsicherheitsgründen dar. Beispielsweise wird in der Norm SAE J1772, IEC60479-1 und -2 eine enthaltene Ladungsmenge in den Y-Kondensatoren als gesundheitsgefährdendes Merkmal genannt (C1-Kennlinie). Mit zunehmender Betriebsspannung des Fahrzeugs wird es immer schwieriger, geforderte Grenzwerte dieser Normen einzuhalten. Teilweise sind auch alternative Maßnahmen, so genannte alternative Measures, zur Einhaltung von Sicherheitsvorgaben, beispielsweise eine verstärkte, insbesondere doppelte, elektrische Isolation, nicht zugelassen. Die weitere Norm LV123 und damit verbundene Normen, schreiben beispielsweise einen maximalen Energieinhalt von 0,2 J für die Ladungsmenge aller Y-Kondensatoren vor. Wenn der Ausweg über die alternativen Maßnahmen erlaubt ist, dann kann beispielsweise die bereits erwähnte verstärkte, insbesondere doppelte, elektrische Isolation verwendet werden. Dies ist jedoch nur umsetzbar, wenn alle Hochvoltsysteme, die miteinander gekoppelt werden, entsprechend verstärkt isoliert sind. D. h. dass beispielsweise beim Gleichstromladen sowohl das Fahrzeug als auch die Gleichstromladestation, insbesondere Ladesäule, entsprechend verstärkt isoliert sein müssen. Da hierfür jedoch kein zwingender Standard existiert, wären auch Kopplungen von Systemen mit unterschiedlichen Isolationsauslegungen möglich, wodurch die Sicherheitsanforderungen nicht eingehalten werden.
  • Dieses Problem wird durch die beschriebene Erfindung gelöst, denn durch eine Spannungsmessung je Hochvoltpotential zum Bezugspotential, insbesondere Massepotential, wird eine Verschiebung der Hochvoltpotentiale bezogen auf das Bezugspotential erkannt, der die Folge eines Körperstroms sein kann, d. h. die Folge eines, insbesondere menschlichen, Körperkontakts mit einem der Hochvoltpotentiale und mit dem Bezugspotential. Um beim betroffenen Hochvoltpotential, bei welchem sich die Spannung zum Bezugspotential reduziert, die Spannung so schnell wie möglich zu reduzieren, wird der Entladewiderstand und vorteilhafterweise elektrisch parallel dazu ein ungeladener Schutzkondensator hinzugeschaltet. Die Spannung zwischen dem betroffenen Hochvoltpotential zum Bezugspotential springt dadurch schlagartig auf ein wesentlich niedrigeres Niveau, wodurch sich der Körperstrom proportional zur Spannung reduziert. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit eine Reduzierung eines durch die Y-Kondensatoren verursachten elektrischen Schlags für den, insbesondere menschlichen, Körper. Eine Einhaltung der oben beschriebenen Anforderungen wird somit ermöglicht. Ebenfalls ist es möglich, die durch den Körperwiderstand umgesetzte elektrische Energie der Y-Kondensatoren auf ein Maß unterhalb von 0,2 J zu begrenzen, obwohl die in den Y-Kondensatoren gespeicherte Energie wesentlich höher sein kann.
  • Zum Entladewiderstand ist vorteilhafterweise, wie oben bereits erwähnt, ein Schutzkondensator elektrisch parallel geschaltet. Der Entladewiderstand allein müsste sehr niederohmig sein, um den Körperstrom schnell zu reduzieren. Nachteilig ist jedoch, dass damit ein niederohmiger Isolationsfehler erzeugt wird. Daher ist die Kombination aus Entladewiderstand und elektrisch parallel geschaltetem Schutzkondensator wesentlich vorteilhafter. Der Entladewiderstand stellt sicher, dass der elektrisch parallel geschaltete Schutzkondensator im Moment des Zuschaltens spannungsfrei war. Nach dem Zuschalten sorgt er für eine schnelle Entladung der Y-Kondensatoren des betroffenen Hochvoltpotentials.
  • Die Schutzschaltung umfasst somit beispielsweise die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands und des ersten Schutzschalters zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung und die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands und des zweiten Schutzschalters zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung, wobei der Schutzkondensator zum Entladewiderstand elektrisch parallel geschaltet ist. Alternativ umfasst die Schutzschaltung die beiden Schutzschaltungsteile, wobei der erste Schutzschaltungsteil die elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand und des ersten Schutzschalters zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst, wobei zum ersten Entladewiderstand ein erster Schutzkondensator elektrisch parallel geschaltet ist, und wobei der zweite Schutzschaltungsteil die elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands und des zweiten Schutzschalters zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst, wobei zum zweiten Entladewiderstand ein zweiter Schutzkondensator elektrisch parallel geschaltet ist.
  • Beispielsweise ist zum Entladewiderstand nicht nur der Schutzkondensator elektrisch parallel geschaltet, sondern es ist eine elektrische Reihenschaltung aus dem Schutzkondensator und einem Schutzwiderstand elektrisch parallel geschaltet. Mittels des Schutzwiderstands wird vorteilhafterweise ein Strom über den Schutzkondensator begrenzt.
  • Die Schutzschaltung umfasst somit beispielsweise die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands und des ersten Schutzschalters zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung und die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands und des zweiten Schutzschalters zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung, wobei die elektrische Reihenschaltung aus dem Schutzkondensator und dem Schutzwiderstand zum Entladewiderstand elektrisch parallel geschaltet ist. Alternativ umfasst die Schutzschaltung die beiden Schutzschaltungsteile, wobei der erste Schutzschaltungsteil die elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand und des ersten Schutzschalters zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst, wobei zum ersten Entladewiderstand eine elektrische Reihenschaltung aus dem ersten Schutzkondensator und einem ersten Schutzwiderstand elektrisch parallel geschaltet ist, und wobei der zweite Schutzschaltungsteil die elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands und des zweiten Schutzschalters zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst, wobei zum zweiten Entladewiderstand eine elektrische Reihenschaltung aus dem zweiten Schutzkondensator und einem zweiten Schutzwiderstand elektrisch parallel geschaltet ist.
  • Beispielsweise ist eine mit der ersten Spannungsmessvorrichtung und dem ersten Schutzschalter gekoppelte erste Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung einer von der ersten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes vorgesehen und eine mit der zweiten Spannungsmessvorrichtung und dem zweiten Schutzschalter gekoppelte zweite Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung einer von der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des zweiten Schutzschalters bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes vorgesehen.
  • Alternativ ist beispielsweise eine mit den Spannungsmessvorrichtungen und den Schutzschaltern gekoppelte gemeinsame Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung der von der ersten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Spannung und der von der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes durch die von der ersten Spannungsmessvorrichtung ermittelte Spannung und zur Ansteuerung des zweiten Schutzschalters bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes durch die von der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelte Spannung vorgesehen.
  • Bei Verwendung der Fehlerstrommessvorrichtung ist entsprechend beispielsweise eine mit der Fehlerstrommessvorrichtung und den Schutzschaltern gekoppelte Stromauswerteeinheit zur Auswertung des gemessenen Fehlerstroms und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters und/oder des zweiten Schutzschalters in Abhängigkeit vom gemessenen Fehlerstrom vorgesehen.
  • In einer möglichen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die gemeinsame Spannungsauswerteeinheit mit einer dritten Spannungsmessvorrichtungen und einer vierten Spannungsmessvorrichtung gekoppelt ist, wobei die dritte Spannungsmessvorrichtung zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung angeordnet ist und die vierte Spannungsmessvorrichtung zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung zur Messung einer Spannung zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung angeordnet ist, und wobei in der Pluspotentialleitung zwischen einer Verbindungsstelle zur ersten Spannungsmessvorrichtung und einer Verbindungsstelle zur dritten Spannungsmessvorrichtung eine erste Schalteinheit angeordnet ist und in der Minuspotentialleitung zwischen einer Verbindungsstelle zur zweiten Spannungsmessvorrichtung und einer Verbindungsstelle zur vierten Spannungsmessvorrichtung eine zweite Schalteinheit angeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere für das Hochvoltbordnetz eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs an, wobei die erste und zweite Schalteinheit Ladeschütze des Hochvoltbordnetzes sind, welche zum Gleichstromladen nach Anschluss an eine Gleichstromladestation geschlossen werden. Durch diese Lösung ist bereits vor dem Schließen der Schalteinheiten, d. h. der Ladeschütze, und einem damit zwangsweise verbundenen Vergrößern der Kapazität der Y-Kondensatoren durch die Parallelschaltung von Gleichstromladestation und Fahrzeug feststellbar, ob die Schutzschaltung in der Lage wäre, bei einer fehlerhaften Isolation, beispielsweise in einem Ladekabel, gesetzliche Grenzwerte einhalten zu können.
  • Der jeweilige Schutzschalter ist beispielsweise als ein Halbleiterschalter ausgebildet, zum Beispiel als ein MOSFET, IGBT oder Thyristor.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 schematisch eine Ausführungsform eines Gleichstromnetzes mit einer Schutzvorrichtung,
    • 2 schematisch eine Funktionsweise der Schutzvorrichtung aus 1,
    • 3 schematisch eine alternative Schutzvorrichtung,
    • 4 schematisch eine weitere Ausführungsform eines Gleichstromnetzes mit einer Schutzvorrichtung,
    • 5 schematisch eine weitere Ausführungsform eines Gleichstromnetzes mit einer Schutzvorrichtung,
    • 6 schematisch Simulationsergebnisse einer Simulation,
    • 7 schematisch Simulationsergebnisse einer Simulation,
    • 8 schematisch Simulationsergebnisse einer Simulation,
    • 9 schematisch eine bauteiloptimierte Schutzschaltung,
    • 10 schematisch eine Schutzvorrichtung,
    • 11 schematisch eine Funktionsweise einer Schutzschaltung, und
    • 12 schematisch Spannungen und Ströme im Zeitverlauf bei der in 11 dargestellten Funktionsweise.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Anhand der 1 bis 13 wird im Folgenden eine Schutzvorrichtung 8 für ein elektrisches Gleichstromnetz 1, insbesondere für ein Hochvoltnetz, beschrieben. Das Hochvoltnetz ist in den dargestellten Beispielen ein Hochvoltbordnetz 3 eines Fahrzeugs 2, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, in welchem die Schutzvorrichtung 8 vorteilhafterweise verwendet wird. Die Schutzvorrichtung 8 ist jedoch alternativ oder zusätzlich auch in einer Gleichstromladestation 5 einsetzbar, an welcher das Fahrzeugs 2 und andere Fahrzeuge, insbesondere Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge, zum elektrischen Laden einer Hochvoltbatterie 6 des Fahrzeugs 2 angeschlossen werden können. Das Gleichstromnetz 1 umfasst dann im angeschlossenen Zustand des Fahrzeugs 2 das Bordnetz 3, insbesondere Hochvoltbordnetz 3, des Fahrzeugs 2 und die Gleichstromladestation 5. Die Hochvoltbatterie 6 des Fahrzeugs 2, welche an dieser Gleichstromladestation 5 elektrisch geladen wird, dient insbesondere der Bereitstellung elektrischer Energie für mindestens eine elektrische Antriebseinheit des Fahrzeugs 2 zum Antrieb des Fahrzeugs 2.
  • Sowohl im Fahrzeug 2 als auch in der Gleichstromladestation 5 werden Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- als Maßnahme verwendet, um eine Emission von EMV-Störungen (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) zu reduzieren. Insbesondere sind Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- meist günstigere und kompaktere EMV-Filtermaßnahme im Vergleich zu induktiven Entstörfiltern, beispielsweise Common- oder Differential-Moder Drosseln. Aus Sicht der EMV wäre es somit vorteilhaft, Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- mit großen Kapazitätswerten zu verwenden.
  • Nachteilig bei einem elektrifizierten Fahrzeug 2, d. h. beispielsweise bei einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, ist jedoch, dass ein Energieinhalt der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- durch einen Fahrzeugnutzer spürbar ist, wenn er ein Hochvoltpotential HV+, HV- berühren kann und gleichzeitig in Verbindung mit dem Erdpotential ist. Er erhält dann einen elektrischen Schlag. Je nach Größe dieses elektrischen Schlages kann dies gesundheitsgefährdend sein. Beispielsweise kann es zu Herzkammerflimmern oder zum Tod führen. Ein solcher elektrischer Schlag stellt einen so genannten „Einfachfehler“ dar und ist zu vermeiden. Daher ist dieser Energieinhalt der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- normativ begrenzt, um eine Gefährdung des Fahrzeugnutzers auszuschließen.
  • Aus Sicht der Hochvoltsicherheit sind somit kleine Kapazitätswerte der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- vorteilhaft. Normativ, beispielsweise geregelt in der Vorschrift LV123, gibt es die Anforderung, einen maximalen Energieinhalt, insbesondere 0,2 J, in den Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- nicht zu überschreiten oder so genannte „alternative measures“, d. h. alternative Maßnahmen, vorzusehen, zum Beispiel eine verstärkte Isolation. Dies hat jedoch stets zur Folge, dass beim einem Koppeln von zwei Hochvoltsystemen, beispielsweise Fahrzeug 2 und Gleichstromladestation 5, bei der Wahl der verstärkten Isolation als „alternative measure“ immer beide Teilnehmer gleichzeitig über diese verstärkte Isolation verfügen müssen. Dies kann derzeit jedoch nicht sichergestellt werden.
  • In anderen Normen, beispielsweise SAE J1772, IEC 60479-1 und IEC60479-2, wird nicht der Energieinhalt der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- als gesundheitsgefährdende Größe genannt, die nicht überschritten werden darf, sondern es wird eine Ladungsmenge als schädigender Mechanismus genannt, die einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten darf. Beispielsweise ist hierzu ein Graph einer Relation einer Dauer eines Körperstroms IRK über einen Wert des Körperstroms IRK angegeben. Ein Alternativweg wie beispielsweise eine verstärkte Isolation wird hier nicht akzeptiert.
  • 1 zeigt einen Schaltungsaufbau einer Ausführungsform des als Hochvoltnetz ausgebildeten elektrischen Gleichstromnetzes 1 bei einem Gleichstromladevorgang des Fahrzeugs 2. Das Gleichstromnetz 1 umfasst daher das Hochvoltbordnetz 3 des Fahrzeugs 2 und die mittels eines Ladekabels 4 daran angeschlossene Gleichstromladestation 5. Dabei ist im dargestellten Beispiel das Ladekabel 4 bereits mit Anschlusskontakten AK+, AK- eines Gleichstromladeanschlusses des Fahrzeugs 2 verbunden und Ladeschütze LS+, LS- des Fahrzeugs 2 in Hochvoltpotentialleitungen HV+L, HV-L sind noch geöffnet.
  • Auf der linken Seite befindet sich die Gleichstromladestation 5 mit einer Ladestationsspannungsquelle 8, einem Ladestationinnenwiderstand RLS und den Y-Kondensatoren CyL+, CyL-.
  • Rechts daneben ist das Ladekabel 4 dargestellt.
  • Rechts daneben ist das Fahrzeug 2 mit seinem Hochvoltbordnetz 3 dargestellt, umfassend die Ladeschütze LS+, LS-, die Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, zum Beispiel EMV-Filter, einen X-Kondensator Cx, beispielsweise eines Gleichstromzwischenkreises, und die Hochvoltbatterie 6 mit ihren Hauptschützen HS+, HS-. Die Hochvoltbatterie 6 ist dargestellt als eine elektrische Batterieenergiequelle 7, umfassend beispielsweise eine Mehrzahl elektrisch in Reihe und/oder parallel geschalteter Einzelzellen, mit einem Batterieinnenwiderstand RBatt .
  • Zusätzlich ist in diesem Schaltplan der menschliche Körper MK mit einem Körperwiderstand RK und einem Schaltersymbol für einen Isolationsfehler IF, beispielsweise bei einem defekten Ladekabel 4, hier beispielhaft ein Fehler am Pluspotential HV+, dargestellt. Der Isolationsfehler IF kann ebenso am Minuspotential HV- auftreten. Dies ist hier nicht dargestellt. Tritt der Isolationsfehler IF auf, ist das Schaltersymbol geschlossen. Es erfolgt bei einem solchen Isolationsfehler IF und einem Kontakt des menschlichen Körpers MK mit einem der Hochvoltpotentiale HV+, HV- und einem Bezugspotential M eine Entladung durch den menschlichen Körper MK.
  • Um diese Entladung durch den menschlichen Körper MK zu vermeiden oder zumindest auf ein, insbesondere bezüglich einer Gesundheitsgefährdung, zulässiges Maß zu verringern, ist eine Schutzvorrichtung 8 mit einer Schutzschaltung 9 zur Reduzierung des Stromschlags durch die Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- vorgesehen. Die Schutzvorrichtung 8 umfasst im dargestellten Beispiel eine erste Spannungsmessvorrichtung SV1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML, d. h. zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M, insbesondere Massepotential, insbesondere der Fahrzeugrohbaumasse, und eine zweite Spannungsmessvorrichtung SV2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML zur Messung einer Spannung zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, d. h. zwischen dem Minuspotential HV- und dem Bezugspotential M, insbesondere Massepotential, insbesondere der Fahrzeugrohbaumasse.
  • Alternativ kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform auch die erste Spannungsmesseinrichtung zwischen einem HV-Potential (HV- oder HV+) und dem Bezugspotential M angeordnet sein und die jeweilige zweite Spannungsmesseinrichtung zwischen den beiden HV-Potentialen (HV- und HV+) angeordnet sein.
  • Die Spannungsmessungen, insbesondere die Spannungsmessvorrichtungen SV1, SV2, steuern beim Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes einen dazugehörigen Schutzschalter SS1, SS2 an. Die Schutzschalter SS1, SS2 sind beispielsweise jeweils als ein Halbleiterschalter, beispielsweise MOSFET, ausgebildet. Dadurch wird ein Entladenetzwerk zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M, insbesondere der Rohbaumasse, bzw. ein Entladenetzwerk zwischen dem Minuspotential HV- und dem Bezugspotential M, insbesondere der Rohbaumasse, geschalten. Diese Entladenetzwerke sind im dargestellten Beispiel Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2 der Schutzschaltung 9.
  • Das jeweilige Entladenetzwerk, d. h. der jeweilige Schutzschaltungsteil 9.1, 9.2, besteht vorzugsweise aus einem ungeladenen Kondensator, im Folgenden als Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 bezeichnet, und einem elektrisch parallel geschalteten Widerstand, im Folgenden als Entladewiderstand Re, Re1, Re2 bezeichnet. Zusätzlich ist ein Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2 vorgesehen, welcher zum Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Es könnte beispielsweise auch nur der Entladewiderstand Re, Re1, Re2 vorgesehen sein, jedoch muss dieser sehr niederohmig sein, um den Körperstrom IRK schnell zu reduzieren. Nachteilig ist jedoch, dass damit ein niederohmiger Isolationsfehler erzeugt wird. Daher wird im Folgenden nur die Kombination mit Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 und Entladewiderstand Re, Re1, Re2 betrachtet.
  • Der jeweilige Re, Re1, Re2 stellt sicher, dass der elektrisch parallel geschaltete Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 im Moment des Zuschaltens spannungsfrei war. Nach dem Zuschalten sorgt er für eine schnelle Entladung der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- des betroffenen Hochvoltpotentials HV+, HV-. Im dargestellten Beispiel gemäß 1 ist die Schutzvorrichtung 8 mit der Schutzschaltung 9 im Fahrzeug 2 angeordnet dargestellt. Sie kann aber bei gleicher Funktion auch in der Gleichstromladestation 5 angeordnet sein.
  • 2 zeigt eine Funktionsweise der Schutzvorrichtung 8, insbesondere der Schutzschaltung 9, insbesondere des jeweiligen Schutzschaltungsteils 9.1, 9.2. Eine Fehlererkennung erfolgt über die Spannungsmessung bezogen auf das Bezugspotential M.
  • Während des Gleichstromladevorgangs müssen zwar die Hochvoltpotentiale HV+, HV- nicht zwingend symmetrisch bezogen auf das Bezugspotential M verteilt sein, es muss aber ein mindestens einzuhaltender Isolationswert der Hochvoltpotentiale HV+, HV- zum Bezugspotential M sichergestellt werden, beispielsweise größer als 100 Ohm/Volt. Ein Berühren eines Hochvoltpotentials HV+, HV- durch den Menschen äußert sich in einer Reduzierung eines Isolationswiderstandes und daraus resultierend durch eine Verschiebung der Hochvoltpotentiale HV+, HV- bezogen auf das Bezugspotential M.
  • Ein Isolationswächter im Fahrzeug 2 oder in der Gleichstromladestation 5 prüft zwar zyklisch die Isolationswiderstände, jedoch ist die Zeitspanne bis zur Erkennung eines Isolationsfehlers IF mit maximal 30 Sekunden im Fahrzeug 2 oder maximal zwei Minuten in der Gleichstromladestation 5 viel zu lange, um einen Schutz vor einem Schlag des Menschen bei einer offenen Isolation aus der in den Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyF+, CyF- gespeicherten Energie darstellen zu können.
  • Die Funktionsweise der Schutzvorrichtung 8 mit ihrer Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlages orientiert sich beispielsweise an den in der Norm SAE J1772, IEC 60479-1 und IEC60479-2 beschriebenen Grenzwerten bezüglich des Gefährdungspotentials. Dabei wird als schädigender Mechanismus die Ladungsmenge genannt, die den menschlichen Körper MK durchströmt und in einem Diagramm dargestellt ist. Ziel ist daher eine möglichst schnelle Erkennung und Reduzierung des Körperstromes IRK , um die geflossene Ladung zu minimieren. Ein alleiniges Ansteuern der mechanischen Ladeschütze LS+, LS- und/oder Hauptschütze HS+, HS- wäre dafür zu langsam.
  • Bei der oben beschriebenen Schutzschaltung 9 wird durch die Spannungsmessung ein Abfall des Isolationswertes schnell erkannt und dadurch sofort, beispielsweise über eine Hardwareschaltung, der entladene Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 zum betroffenen Hochvoltpotential HV+, HV- mit Körperwiderstand RK bzw. Y-Kondensator CyF+, CyF-, CyL+, CyL- parallel geschaltet. Somit verringert sich schlagartig die Spannung über diesem Hochvoltpotential HV+, HV- und dem Bezugspotential M. Der Stromfluss durch den menschlichen Körper MK nimmt proportional mit der Spanungsreduzierung ab.
  • Der Entladewiderstand Re, Re1, Re2 hat dabei zwei Funktionen. Zum einen sorgt er vor dem Zuschalten des Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 für dessen vollständige Entladung. Zum anderen beschleunigt er nach dem Zuschalten den Abbau der bereits reduzierten Spannung zwischen diesem Hochvoltpotential HV+, HV- und dem Bezugspotential M, wodurch mit weiterhin fallender Spannung auch der Strom durch den menschlichen Körper MK nochmals reduziert wird. Das jeweilig andere Hochvoltpotential HV-, HV+ erhöht im gleichem Maße seine Spannung bezüglich des Bezugspotentials M, wird jedoch nicht durch den menschlichen Körper MK berührt und ist somit unkritisch. In einem weiteren Schritt werden vorteilhafterweise die Hauptschütze HS+, HS- der Hochvoltbatterie 6 geöffnet, Schütze in der Gleichstromladestation 5 und/oder die Ladeschütze LS+, LS- geöffnet und in einem letzten Schritt die aktive Entladung des X-Kondensators Cx und der Y-Kondensatoren CyF+, CyF- des Fahrzeugs 2 durchgeführt.
  • 3 zeigt eine alternative Fehlererkennung über eine Fehlerstrommessung mittels einer Fehlerstrommessvorrichtung 10. Anstelle der Fehlererkennung über eine Spannungsmessung des jeweiligen Hochvoltpotentials HV+, HV- bezogen auf das Bezugspotential M kann auch eine Fehlerstromerkennung verwendet werden. Hierzu umfasst die Schutzvorrichtung 8 die Fehlerstrommessvorrichtung 10 in der Bezugspotentialleitung ML. Der erste Schutzschalter SS1 und/oder der zweite Schutzschalter SS2 sind bei einem mittels der Fehlerstrommessvorrichtung 10 gemessenen Fehlerstrom zum Schließen ansteuerbar und werden somit in einem solchen Fall entsprechend angesteuert und dadurch geschlossen. Es ist hier vorteilhafterweise eine mit der Fehlerstrommessvorrichtung 10 und den Schutzschaltern SS1, SS2 gekoppelte Stromauswerteeinheit 11 zur Auswertung des gemessenen Fehlerstroms und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters SS1 und/oder des zweiten Schutzschalters SS2 in Abhängigkeit vom gemessenen Fehlerstrom vorgesehen.
  • Diese Methode ist allerdings schwieriger, weil der relativ hohe Ladegleichstrom auf einen sehr geringen Fehlerstrom hin analysiert werden muss. Zudem muss beim Fehlerstrom noch zwischen Gleichtakt- und Gegentaktstörungen unterschieden werden, da der Ausgangsstrom der Gleichstromladestation 5 ebenfalls einen so genannten Ripplestrom, d. h. einen Wechselstromanteil, enthält.
  • Eine Fehlererkennnung über die Spanungsmessung ist daher einfacher zu realisieren und vorteilhaft. Im Folgenden wird daher die Fehlererkennung mittels Spannungsmessung weiter dargestellt.
  • Durch die Schutzvorrichtung 8 mit deren Schutzschaltung 9 können vorgegebene Normen, beispielsweise die Norm IEC 60479-1, eingehalten werden. Je höher die Gleichstromladespannung ist, desto höher ist die anliegende Spannung über den Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL-. Daraus resultiert bei einem angenommenen Körperwiderstand RK auch ein zur Spannung der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- proportional höherer Strom zu Beginn des Berührvorgangs. Der Strom durch den Körper nimmt mit dem Verlauf einer Kondensatorentladung über einen Widerstand ab, insbesondere in Form einer Exonentialfunktion. Der Strom zu Beginn des Berührens berechnet sich aus dem Quotient aus Spannung und Widerstand. Bei einer angenommenen maximalen Ladespannung von 920 V ergibt sich bei einer ebenfalls als symmetrisch angenommenen Hochvoltpotentialverteilung bezogen auf das Bezugspotential M (460V über jedem Y-Kondensator) ein Anfangswert des Berührstroms von 460 V / 1200 Ohm = 383 mA. Ausgehend von diesem Anfangswert des Stromes kann durch eine Divison mit Wurzel 6 dieser Strom auf einen sinusförmigen AC-Strom umgerechnet werden. Dies entspricht dem Wert auf der X-Achse in der sog. C1-Kennlinie in der Norm SAE J 1772. Die Zeitdauer dieses Stromes kann über das Errechnen der Zeitkonstante der Kondensatorentladung t= R x C ermittelt werden. Die entsprechende Zeitdauer (Y-Achse) entspricht dabei 3 x t. Beispielhaft ist eine Verweildauer in diesem Zustand von ca. 100 ms ist noch zulässig. Als Ziel wurde ein verbleibender Körperstrom IRK von kleiner als 5 mA gewählt, d. h. die Restspannung muss kleiner als 6 V sein.
  • Je höher die Spannung über einem Y-Kondensator CyF+, CyF-, CyL+, CyL- ist, beispielsweise bei einer unsymmetrischen Hochvoltpotentialverteilung bezogen auf das Bezugspotential M, desto kürzer ist die maximale Verweildauer. Ein Strom über 500 mA ist nicht erlaubt, da dabei eine maximale Spannung von 600 V über einem Y-Kondensator CyF+, CyF-, CyL+, CyL- auftreten würde. Darüber muss der Ladevorgang abgebrochen werden.
  • Mittels der Schutzvorrichtung 8 mit ihrer Schutzschaltung 9 kann daher berechnet werden, ob sie noch in der Lage ist, die angeforderten maximalen Strom-Zeitdauern einzuhalten. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, muss der Ladevorgang sofort abgebrochen werden, da ein weiterer Fehler zu einer Personengefährdung führen würde. Eingangsgrößen zu dieser Berechnung sind Spannungsmessungen über den Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- beider Hochvoltpotentiale HV+, HV-, Kenntnis über die eigene Reaktionsgeschwindigkeit der Schaltung und die Wertetabelle der maximal zulässigen Strom-Verweildauern.
  • 4 zeigt eine Ermittlung eines sicheren oder unsicheren Betriebszustandes. Die Schaltung wurde dazu erweitert um zwei weitere Spannungsmessvorrichtungen SV3, SV4. Somit ist schon vor dem Zuschalten der Ladeschütze LS+, LS- und dem damit zwangsweise verbundenen Vergrößern der Kapazität der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- aufgrund der Parallelschaltung von Gleichstromladestation 5 und Fahrzeug 2 feststellbar, ob die Schutzschaltung 9 in der Lage wäre, bei einer fehlerhaften Isolation, beispielsweise im Ladekabel 4, die gesetzlichen Grenzwerte einhalten zu können. Idealerweise wird für alle vier Spannungsmessungen die so genannte Schützklebeerkennung des Fahrzeugs 2 verwendet. Bedingung ist allerdings, dass bei der Spannungsauswertung der maximale Zeitverzug bis zum Zuschalten des Schutzkondensators Cs, Cs1, Cs2 nicht überschritten wird. Daher wird dies vorteilhafterweise hardwareseitig umgesetzt und keine Auswertung über einen Mikroprozessor vorgenommen.
  • Vorgesehen ist hier eine Spannungsauswerteeinheit 12, in welcher mittels den Spannungsmessvorrichtungen SV1 bis SV4 erfasste Spannungen ausgewertet werden und die Schutzschalter SS1, SS2 entsprechen angesteuert werden können. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass diese Spannungsauswerteeinheit 12 weitere Informationen I ausgeben kann, insbesondere an langsamere Steuergeräte oder an die Gleichstromladestation 5. Beispielhafte Informationen I sind ein Öffnen oder Schließen der Ladeschütze LS+, LS-, ein Unterbrechen des Gleichstromladevorgangs, ein Öffnen oder Schließen der Hauptschütze HS+, HS- der Hochvoltbatterie 6, eine Einleitung der aktiven Entladung des Hochvoltzwischenkreises des Fahrzeugs 2 und/oder die Information I, dass alles in Ordnung ist und der Gleichstromladevorgang somit gestartet werden kann.
  • 5 zeigt das Gleichstromnetz 1 ohne die Gleichstromladestation 5, insbesondere für einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 2, einen Wechselstromladebetrieb sowie für Montage- und Servicearbeiten. Einziger Unterschied zum Zustand beim Gleichstromladen ist, dass die Gleichstromladestation 5 fehlt. Als Fehlermechanismus kommen beispielsweise ein defektes Hochvoltkabel oder ein defektes Gehäuse einer Hochvoltelektronik infolge eines Unfalls in Betracht. Auch bei Beschädigungen des Hochvoltsystems während der Montage oder im Service kann die Schutzvorrichtung 8 mit ihrer Schutzschaltung 9 die Ladungsmenge reduzieren.
  • Die Schutzschaltung 9 zur Reduzierung des Y-Schlages bedingt durch einen Isolationsfehler IF bleibt identisch oben beschrieben. Hierfür ist die Schutzvorrichtung 8 mit ihrer Schutzschaltung 9 natürlich im Fahrzeug 2 angeordnet. Die Funktion ist identisch wie zum Fehler in der Isolation während des Gleichstromladens oben beschrieben. Mit dem Erkennen der Verringerung der Spannung zwischen einem der Hochvoltpotentiale HV+, HV- und dem Bezugspotential M wird der jeweilige Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 hinzugeschaltet und die Gesamtkapazität der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- des betroffenen Hochvoltpotentials HV+, HV- wird entladen. Es wird zudem vorteilhafterweise ein Öffnen der Hauptschütze HS+, HS- der Hochvoltbatterie 6 kommandiert und eine aktive Entladung des X-Kondensators Cx und beider Y-Kondensatoren CyF+, CyF- des Fahrzeugs 2 eingeleitet. Die Ladeschütze LS+, LS- sind bereits vorher geöffnet und bleiben auch immer offen.
  • Im Folgenden wird eine Simulation einer Entladung der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- aufgrund einer fehlerhaften Isolation während eines Gleichstromladens an einer Gleichstromladestation 5 mit einem Fehlerfall am Pluspotential HV+ beschrieben. Die Spannung der Gleichstromladestation 5 beträgt 920 V. Die Batteriespannung der Hochvoltbatterie 6 beträgt 915 V. Alle Isolationswiderstände betragen 1 MOhm. Die Kapazität der Y-Kondensatoren CyL+, CyL- der Ladestation 5 beträgt jeweils 500 nF. Die Kapazität der Y-Kondensatoren CyF+, CyF- des Fahrzeugs 2 beträgt jeweils 1000 nF. Der Körperwiderstand RK beträgt 1200 Ohm. Der erste Entladewiderstand Re1 des ersten Schutzschaltungsteils 9.1 beträgt 1200 Ohm. Die Kapazität des ersten Schutzkondensators Cs1 des ersten Schutzschaltungsteils 9.1 beträgt 200 µF. Der erste Schutzwiderstand Rs1 des ersten Schutzschaltungsteils 9.1 beträgt 1 Ohm.
  • Zum Zeitpunkt t=0,05 Sekunden wird über ein Schließen des den Isolationsfehler IF darstellenden Schalters der Körperwiderstand RK zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M geschaltet. Sobald die Spannung zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M unter 350 V abfällt wird der erste Schutzschalter SS1 geschlossen und das Entladenetzwerk, d. h. der erste Schutzschaltungsteil 9.1, hinzugeschaltet.
  • Die Simulation orientiert sich am Zielwert von kleiner 5 mA nach dem Zuschalten des ersten Schutzkondensators Cs1. Für diesen Wert existiert nämlich kein zeitliches Limit. Wird jedoch als Zielwert ein größerer Körperstrom IRK erlaubt, der durch die Entladewiderstände Re, Re1, Re2 schneller abgebaut werden kann, so wäre eine deutliche Verringerung des jeweiligen Schutzkondensators Cs, Cs1, Cs2 möglich.
  • Die 6 bis 8 zeigen die Simulationsergebnisse. In 6 sind die Spannungen UCyF+, UCyF-, UCyL+, UCyL- und Ströme ICyF+, ICyF-, ICyL+, ICyL- der Y-Kondensatoren CyL+, CyL-, CyF+, CyF- der Gleichstromladestation 5 und des Fahrzeugs 2 über die Zeit t dargestellt. Zum Zeitpunkt t = 0.05 s wird der Körperwiderstand RK zugeschaltet. Es findet eine Umladung der Kapazitäten statt, was in diesem Maßstab bei den Strömen nicht zu erkennen ist, jedoch besser sichtbar ist im Diagramm des Körperstroms IRK in 7. Allerdings ist in den Spannungen UCyF+, UCyF-, UCyL+, UCyL- der Y-Kondensatoren CyL+, CyL-, CyF+, CyF- die Umladung sichtbar. Ab dem Zeitpunkt t = ca. 0.051 s wird der erste Schutzkondensator Cs1 zugeschaltet. Dies führt zu einer fast sofortigen Entladung der Y-Kondensatoren CyL+, CyF+. Eine Restspannung zum Zeitpunkt t = ca. 0.0515 s beträgt 5,2 V. Der Umladestrom (ca. 60 A -130 A je nach Potential) wird durch den ersten Schutzwiderstand Rs1 bestimmt. Nach dem Umladen der Hochvoltpotentiale HV+, HV- durch den Schutzkondensator Cs1, d. h. nach ca. 0,051 s, beträgt die Spannung über dem Minuspotential HV- und dem Bezugspotential M 911,4 V.
  • In 7 sind die Spannung URK über dem Körperwiderstand RK , sein Strom IRK , der Strom IRe1 des ersten Entladewiderstandes Re1 sowie der Strom ICs1 und die Spannung UCs1 des ersten Schutzkondensators Cs1 abgebildet. Der Körperstrom IRK beträgt beim Eintritt des Fehlers 383 mA. Er klingt auf einer e-Funktion bis zum Zuschalten des ersten Schutzschalters SS1 auf einen Wert von ca. 292 mA ab. Nach dem Zuschalten des ersten Schutzschalters SS1, wenn die Spannung zwischen dem Pluspotential HV+ zum Bezugspotential M kleiner als 350 V ist, verringert sich der Körperstrom IRK auf einen Wert von ca. 4,3 mA (bei t = ca. 0.051 s), der dann ebenfalls auf einer e-Funktion abklingt. Der Strom ICs1 im ersten Schutzkondensator Cs1 entspricht beim Zuschalten des ersten Schutzschalters SS1 der Summe der Ströme ICyF+, ICyF-, ICyL+, ICyL- alle Y-Kondensatoren CyL+, CyL-, CyF+, CyF-. Er beträgt ca. 350 A.
  • In 8 ist nochmals der Strom IRK des Körperwiderstandes RK sowie die durch den Körperwiderstand RK geflossenen Ladung LRK und die über den Körperwiderstand RK übertragene Energie ERK dargestellt. Die Ladung LRK betragt ca. 0326 C zum Zeitpunkt bei t = ca. 0,051 s und erhöht sich danach nur sehr gering. Die über den Körperwiderstand RK übertragene Energie ERK ist mit 0,131 J niedriger als der in der Norm LV123 geforderte maximale Wert von 0,2 J. Dieser Maximalwert gilt zwar eigentlich für die in den Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- gespeicherte Energie, allerdings wird davon ausgegangen, dass dieser Energieinhalt sich im menschlichen Körper MK entlädt und nicht durch eine Schutzschaltung 9 begrenzt wird. Daher kann diese Schutzschaltung 9 auch eine „alternative measure“, d. h. eine alternative Maßnahme, darstellen.
  • 9 zeigt eine bauteiloptimierte Schutzschaltung 9. Bei der Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlages ist davon auszugehen, dass nur ein Hochvoltpotential HV+, HV- über den Körperwiderstand RK mit dem Bezugspotential M, beispielsweise der Gehäusemasse, verbunden ist. Wären beide Hochvoltpotentiale HV+, HV- mit dem Bezugspotential M, insbesondere der Gehäusemasse, verbunden, würde dies einem Kurzschluss der Hochvoltbatterie 6 oder Gleichstromladestation 5 gleich kommen, der durch eine Sicherung oder einen Stromsensor mit dadurch gesteuerter Abschaltvorrichtung getrennt werden muss.
  • Daraus wird deutlich, dass die Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlags für das Pluspotential HV+ und das Minuspotential HV- nie zur selben Zeit zum Einsatz kommt. Daher können ein einziger Schutzkondensator Cs, Entladewiderstand Re und zudem Schutzwiderstand Rs für die Absicherung beider Hochvoltpotentiale HV+, HV- verwendet werden, wie in 9 gezeigt. Es sind somit keine zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2 erforderlich. Die Spannungsmessungen mittels der beiden Spannungsmessvorrichtungen SV1, SV2 und die beiden Schutzschalter SS1, SS2 für die Zuschaltung der Schutzschaltung 9 müssen weiterhin bestehen bleiben. 9 zeigt eine solche Bauteiloptimierung. Dies ist sinnvoll, wenn der Entladewiderstand Re aufgrund von beispielsweise hohen Betriebsspannungen oder großen Kapazitäten der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- im Fahrzeug 2 und der Gleichstromladestation 5 ebenfalls größere Bauteilwerte annehmen muss.
  • 10 zeigt eine Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8, insbesondere mit der bauteiloptimierten Schutzschaltung 9, d. h. ohne die beiden Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2. Die Schutzschalter SS1, SS2 sind hier jeweils als MOSFET ausgebildet, es sind jedoch auch andere Halbleiterschalter möglich, beispielsweise IGBT oder Thyristor. Die Schutzvorrichtung 8, insbesondere deren Schutzschaltung 9, ist hier reduziert auf den notwendigen Zusatzaufwand, der im Fahrzeug 2 oder an der Gleichstromladestation 5 zu integrieren ist. Anschlüsse AHV+, AHV-, AM zum Pluspotential HV+, Minuspotential HV- und Bezugspotential M können sehr klein gehalten werden, da nur im Fehlerfall ein Strom im Millisekundenbereich fliesst. Ansonsten sind die Anschlüsse AHV+, AHV-, AM stromfrei und dienen nur zur Spannungsmessung. Daraus folgt, dass eine schnelle Integration der Schutzvorrichtung 8 mit ihrer Schutzschaltung 9 in ein bestehendes Hochvoltsystem mit geringen Änderungen möglich ist. Wenn mehr Planungszeit vorhanden ist, kann diese Funktion selbstverständlich auch in ein bestehendes Gerät integriert werden.
  • 11 zeigt die Funktionsweise der Spannungsreduzierung durch Hinzufügen eines Kondensators, hier des Schutzkondensators Cs, zu einem bestehenden kapazitiven Spannungsteiler. Der kapazitive Spannungsteiler entspricht im Fahrzeug 2 und beim Gleichstromladen den Y-Kondensatoren CyF+, CyF-. Der hinzugefügte entladene Kondensator entspricht dem Schutzkondensator Cs. Bis zum Zeitpunkt t < 0,5s besteht eine Spannungsteilung zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Minuspotential HV- über die Reihenschaltung beider Y-Kondensatoren CyF+, CyF-. Beide Y-Kondensatoren CyF+, CyF- sind gleich groß, beispielsweise 1 µF, wodurch sich die Hochvoltpotentiale HV+, HV- symmetrisch bezogen auf das Bezugspotential M aufteilen.
  • Eine Sollspannung beträgt in diesem Beispiel 400 V. Diese Spannung fällt über jedem Y-Kondensatoren CyF+, CyF- ab, da die Spannung der Quelle das Zweifache der Sollspannung, also 800 V, beträgt. Zum Zeitpunkt t = 0,5s schaltet der erste Schutzschalter SS1 ein, wodurch der Schutzkondensator Cs mit 10 µF parallel zum Y-Kondensator CyF+ des Pluspotentials HV+ geschaltet wird und die Kapazität somit in Summe auf 11 µF erhöht. Durch den kapazitiven Spannungsteiler mit dem Y-Kondensator CyF- des Minuspotentials HV- reduziert sich somit die Spannung zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M auf ca. 67 V, während die Spannung über den Y-Kondensator CyF- des Minuspotentials HV- auf 733 V ansteigt. Die Spannung über den X-Kondensator Cx bleibt immer konstant auf 800 V.
  • Die gewünschte Spannung nach dem Zuschalten des Schutzkondensators Cs kann durch die Dimensionierung des Schutzkondensators Cs im Vergleich zu den Y-Kondensatoren CyF+, CyF- eingestellt werden. Je größer der Schutzkondensator Cs im Vergleich zu den Y-Kondensatoren CyF+, CyF- ist, umso geringer ist die verbleibende Restspannung.
  • 12 zeigt die Spannungen UCyF+, UCyF-, UCs1 und Ströme ICyF+, ICyF-, ICs1 der Y-Kondensatoren CyF+, CyF- und des Schutzkondensators Cs, welche sich durch die in 11 dargestellte Vorgehensweise ergeben, im Zeitverlauf.
  • Die Schutzvorrichtung 8 umfasst somit die erste Spannungsmessvorrichtung SV1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML zur Messung der Spannung zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die zweite Spannungsmessvorrichtung SV2 zwischen einer Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML zur Messung der Spannung zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML.
  • Des Weiteren umfasst die Schutzvorrichtung 8 die Schutzschaltung 9. Die Schutzschaltung 9 umfasst die eine elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die elektrische Reihenschaltung des, d. h. desselben, Entladewiderstands Re und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wie in den 9 und 10 gezeigt.
  • Alternativ umfasst die Schutzschaltung 9 zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 die elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand Re1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 die elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands Re2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wie in den 1 bis 5 gezeigt.
  • Bei beiden Varianten der Schutzschaltung 9 der Schutzvorrichtung 8 ist der erste Schutzschalter SS1 bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung SV1 ermittelten Unterschreiten des vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar und der zweite Schutzschalter SS2 ist bei einem mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung SV2 ermittelten Unterschreiten des vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar.
  • Alternativ zu den beiden Spannungsmessvorrichtungen SV1, SV2 kann eine Fehlerstrommessvorrichtung 10 in der Bezugspotentialleitung ML vorgesehen sein, wie in 3 gezeigt. Dann ist in beiden Varianten der Schutzschaltung 9 der erste Schutzschalter SS1 und/oder der zweite Schutzschalter SS2 bei einem mittels der Fehlerstrommessvorrichtung 10 gemessenen Fehlerstrom zum Schließen ansteuerbar.
  • Zum Entladewiderstand Re, Re1, Re2 ist vorteilhafterweise, wie oben bereits erwähnt, der Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2, elektrisch parallel geschaltet, d. h. zum alleinigen Entladewiderstand Re ist der alleinige Schutzkondensator Cs elektrisch parallel geschaltet, wie in den 9 und 10 gezeigt, oder zum Entladewiderstand Re1, Re2 des jeweiligen Schutzschaltungsteils 9.1, 9.2 ist der jeweilige Schutzkondensator Cs1, Cs2 elektrisch parallel geschaltet, wie in den 1 bis 5 gezeigt.
  • Die Schutzschaltung 9 umfasst somit die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wobei der Schutzkondensator Cs zum Entladewiderstand Re elektrisch parallel geschaltet ist, wie in den 9 und 10 gezeigt. Alternativ umfasst die Schutzschaltung 9 die beiden Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 die elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand Re1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wobei zum ersten Entladewiderstand Re1 der erste Schutzkondensator Cs1 elektrisch parallel geschaltet ist, und wobei der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 die elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands Re2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wobei zum zweiten Entladewiderstand Re2 der zweite Schutzkondensator Cs2 elektrisch parallel geschaltet ist, wie in den 1 bis 5 gezeigt.
  • Zum Entladewiderstand Re, Re1, Re2 ist in den hier dargestellten Beispielen nicht nur der Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 elektrisch parallel geschaltet, sondern es ist eine elektrische Reihenschaltung aus dem Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 und einem Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2 elektrisch parallel geschaltet.
  • Die Schutzschaltung 9 umfasst somit die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wobei die elektrische Reihenschaltung aus dem Schutzkondensator Cs und dem Schutzwiderstand Rs zum Entladewiderstand Re elektrisch parallel geschaltet ist, wie in den 9 und 10 gezeigt. Alternativ umfasst die Schutzschaltung 9 die beiden Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 die elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand Re1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wobei zum ersten Entladewiderstand Re1 die elektrische Reihenschaltung aus dem ersten Schutzkondensator Cs1 und dem ersten Schutzwiderstand Rs1 elektrisch parallel geschaltet ist, und wobei der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 die elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands Re2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wobei zum zweiten Entladewiderstand Re2 die elektrische Reihenschaltung aus dem zweiten Schutzkondensator Cs2 und dem zweiten Schutzwiderstand Rs2 elektrisch parallel geschaltet ist, wie in den 1 bis 5 gezeigt.
  • Beispielsweise ist eine mit der ersten Spannungsmessvorrichtung SV1 und dem ersten Schutzschalter SS1 gekoppelte erste Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung einer von der ersten Spannungsmessvorrichtung SV1 ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters SS1 bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes vorgesehen und eine mit der zweiten Spannungsmessvorrichtung SV2 und dem zweiten Schutzschalter SS2 gekoppelte zweite Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung einer von der zweiten Spannungsmessvorrichtung SV2 ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des zweiten Schutzschalters SS2 bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes vorgesehen.
  • Alternativ ist beispielsweise, wie in 4 gezeigt, eine mit den Spannungsmessvorrichtungen SV1, SV2 und den Schutzschaltern SS1, SS2 gekoppelte gemeinsame Spannungsauswerteeinheit 12 zur Auswertung der von der ersten Spannungsmessvorrichtung SV1 ermittelten Spannung und der von der zweiten Spannungsmessvorrichtung SV2 ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters SS1 bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes durch die von der ersten Spannungsmessvorrichtung SV1 ermittelte Spannung und zur Ansteuerung des zweiten Schutzschalters SS2 bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes durch die von der zweiten Spannungsmessvorrichtung SV2 ermittelte Spannung vorgesehen.
  • Bei Verwendung der Fehlerstrommessvorrichtung 10 ist entsprechend beispielsweise eine mit der Fehlerstrommessvorrichtung 10 und den Schutzschaltern SS1, SS2 gekoppelte Stromauswerteeinheit 11 zur Auswertung des gemessenen Fehlerstroms und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters SS1 und/oder des zweiten Schutzschalters SS2 in Abhängigkeit vom gemessenen Fehlerstrom vorgesehen.
  • In einer möglichen Ausführungsform kann, wie in 4 gezeigt, vorgesehen sein, dass die gemeinsame Spannungsauswerteeinheit 12 mit einer dritten Spannungsmessvorrichtungen SV3 und einer vierten Spannungsmessvorrichtung SV4 gekoppelt ist, wobei die dritte Spannungsmessvorrichtung SV3 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML angeordnet ist und die vierte Spannungsmessvorrichtung SV4 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML zur Messung einer Spannung zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML angeordnet ist, und wobei in der Pluspotentialleitung HV+L zwischen einer Verbindungsstelle zur ersten Spannungsmessvorrichtung SV1 und einer Verbindungsstelle zur dritten Spannungsmessvorrichtung SV3 eine erste Schalteinheit, hier in Form des Ladeschützes LS+ in der Pluspotentialleitung HV+L, angeordnet ist und in der Minuspotentialleitung HV-L zwischen einer Verbindungsstelle zur zweiten Spannungsmessvorrichtung SV2 und einer Verbindungsstelle zur vierten Spannungsmessvorrichtung SV4 eine zweite Schalteinheit, hier in Form des Ladeschützes LS- in der Minuspotentialleitung HV-L, angeordnet ist.
  • Im Folgenden werden vorteilhafte Verwendungsmöglichkeiten der Schutzvorrichtung 8 beschrieben. Bei Fahrzeugen 2 mit einem Hochvoltsystem in der 800 V-Ebene wird es schwierig, die normativ geforderten Grenzwerte der Entladung durch Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- einzuhalten. Dies gilt im Besonderen für bereits existente Fahrzeuge 2, die durch bereits belegte Bauräume im Fahrzeug 2 keine Anpassungen im Hochvoltsystem für große Zusatzkomponenten erlauben. Hier bietet sich die beschriebene Lösung an, da sie einfach, kostengünstig und mit einem geringen Bauraumerfordernis im Fahrzeug 2 zu installieren ist.
  • Des Weiteren werden durch die beschriebene Lösung Vorschriften, insbesondere aus Normen, erfüllt, wodurch eine Zulassung des Fahrzeugs 2 erleichtert oder erst ermöglicht wird. Durch diese Schutzvorrichtung 8 und ihre Schutzschaltung 9 werden mit dem Hinzufügen einer kleinen Elektronik die Grenzwerte erreicht, ohne dass am Hochvoltsystem und dessen Komponenten etwas verändert werden muss.
  • Der in der LV123 geforderte maximale Energieinhalt von 0,2 J wird bereits bei 632 V durch die Gleichstromladestation 5 überschritten. „Alternative measures“, d. h. alternative Maßnahmen, sind somit zwingend erforderlich. Als einzige Lösung wird eine doppelte Isolation momentan diskutiert. Alle gekoppelten Systeme, d. h. Fahrzeug 2 und Gleichstromladestation 5, müssen dann gleichzeitig über eine verstärkte Isolation verfügen, was aktuell nicht sichergestellt werden kann. Durch die Schutzvorrichtung 8 und ihre Schutzschaltung 9 kann die durch den menschlichen Körper MK geströmte Energie jedoch ebenfalls auf einen Wert unterhalb von 0,2 J gehalten werden. Sie stellt somit eine weitere Lösung für „alternative measures“ dar.
  • Die Schutzvorrichtung 8 und ihre Schutzschaltung 9 ermöglichen es, bei einer beschädigten Isolation während des Gleichstromladens, beispielsweise bei einem beschädigten Ladestecker oder Ladekabel 4, den gefährlichen Entladestrom der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- beim Kontakt durch den Menschen zu reduzieren. In allen anderen Fahrzeugzuständen wird ebenfalls bei einer beschädigten Isolation der gefährliche Entladestrom beim Kontakt durch den Menschen reduziert.
  • Eine verbesserte EMV-Entstörung ist durch eine größere Gestaltung der Y-Kondensatoren CyF+, CyF-, CyL+, CyL- möglich. Ein Verzicht auf die Anforderung der doppelten Isolation des gesamten Hochvoltsystems wird ermöglicht. Dies gilt für Fahrzeug 2 und Gleichstromladestation 5.
  • Die Schutzvorrichtung 8 mit ihrer Schutzschaltung 9 kann im Fahrzeug 2 und/oder in der Gleichstromladestation 5 angeordnet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gleichstromnetz
    2
    Fahrzeug
    3
    Hochvoltbordnetz
    4
    Ladekabel
    5
    Gleichstromladestation
    6
    Hochvoltbatterie
    7
    Batterieenergiequelle
    8
    Schutzvorrichtung
    9
    Schutzschaltung
    9.1, 9.2
    Schutzschaltungsteil
    10
    Fehlerstrommessvorrichtung
    11
    Stromauswerteeinheit
    12
    Spannungsauswerteeinheit
    AHV+, AHV-, AM
    Anschluss
    AK+, AK-
    Anschlusskontakt
    Cs, Cs1, Cs2
    Schutzkondensator
    Cx
    X-Kondensator
    CyF+, CyF-
    Y-Kondensator Fahrzeug
    CyL+, CyL-
    Y-Kondensator Gleichstromladestation
    ERK
    Energie
    HS+, HS-
    Hauptschütz
    HV+, HV-
    Hochvoltpotential
    HV+L, HV-L
    Hochvoltpotentialleitung
    I
    Information
    ICs1
    Strom erster Schutzkondensator
    ICyF+, ICyF-
    Strom Y-Kondensator Fahrzeug
    ICyL+, ICyL-
    Strom Y-Kondensator Gleichstromladestation
    IF
    Isolationsfehler
    IRe1
    Strom erster Entladewiderstand
    IRK
    Strom Körperwiderstand
    LRK
    Ladung
    LS+, LS-
    Ladeschütz
    M
    Bezugspotential
    ML
    Bezugspotentialleitung
    MK
    menschlicher Körper
    RBatt
    Batterieinnenwiderstand
    Re, Re1, Re2
    Entladewiderstand
    RK
    Körperwiderstand
    RLS
    Ladestationinnenwiderstand
    Rs, Rs1, Rs2
    Schutzwiderstand
    SS1, SS2
    Schutzschalter
    SV1, SV2, SV3, SV4
    Spannungsmessvorrichtung
    t
    Zeit
    UCs1
    Spannung erster Schutzkondensator
    UCyF+, UCyF-
    Spannung Y-Kondensator Fahrzeug
    UCyL+, UCyL-
    Spannung Y-Kondensator Gleichstromladestation
    URK
    Spannung Körperwiderstand
  • 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
    • DE 102017009355 A1 [0002]
    • DE 102017009352 A1 [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Norm IEC 60479-1 [0054]

Claims (9)

  1. Schutzvorrichtung (8) für ein elektrisches Gleichstromnetz (1), insbesondere für ein Hochvoltnetz, gekennzeichnet durch - eine erste Spannungsmessvorrichtung (SV1) zwischen einer Pluspotentialleitung (HV+L) und einer Bezugspotentialleitung (ML) zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung (HV+L) und der Bezugspotentialleitung (ML) und eine zweite Spannungsmessvorrichtung (SV2) zwischen einer Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML) zur Messung einer Spannung zwischen der Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML), oder - eine Fehlerstrommessvorrichtung (10) in der Bezugspotentialleitung (ML), und gekennzeichnet durch eine Schutzschaltung (9) mit - einer elektrischen Reihenschaltung eines Entladewiderstands (Re) und eines ersten Schutzschalters (SS1) zwischen der Pluspotentialleitung (HV+L) und der Bezugspotentialleitung (ML) und eine elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands (Re) und eines zweiten Schutzschalters (SS2) zwischen der Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML), oder - zwei Schutzschaltungsteilen (9.1, 9.2), wobei der erste Schutzschaltungsteil (9.1) eine elektrische Reihenschaltung eines ersten Entladewiderstand (Re1) und eines ersten Schutzschalters (SS1) zwischen der Pluspotentialleitung (HV+L) und der Bezugspotentialleitung (ML) umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil (9.2) eine elektrische Reihenschaltung eines zweiten Entladewiderstands (Re2) und eines zweiten Schutzschalters (SS2) zwischen der Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML) umfasst, und wobei - der erste Schutzschalter (SS1) bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) ermittelten Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar ist und/oder bei einem mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) ermittelten Überschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar ist und der zweite Schutzschalter (SS2) bei einem mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) ermittelten Unterschreiten des vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar ist und/oder bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) ermittelten Überschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar ist, oder - der erste Schutzschalter (SS1) und/oder der zweite Schutzschalter (SS2) bei einem mittels der Fehlerstrommessvorrichtung (10) gemessenen Fehlerstrom zum Schließen ansteuerbar ist.
  2. Schutzvorrichtung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entladewiderstand (Re, Re1, Re2) ein Schutzkondensator (Cs, Cs1, Cs2) elektrisch parallel geschaltet ist.
  3. Schutzvorrichtung (8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entladewiderstand (Re, Re1, Re2) eine elektrische Reihenschaltung aus dem Schutzkondensator (Cs, Cs1, Cs2) und einem Schutzwiderstand (Rs, Rs1, Rs2) elektrisch parallel geschaltet ist.
  4. Schutzvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine mit der ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) und dem ersten Schutzschalter (SS1) gekoppelte erste Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung einer von der ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters (SS1) bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes vorgesehen ist und eine mit der zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) und dem zweiten Schutzschalter (SS2) gekoppelte zweite Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung einer von der zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des zweiten Schutzschalters (SS2) bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes vorgesehen ist, oder - eine mit der ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) und dem zweiten Schutzschalter (SS2) gekoppelte erste Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung einer von der ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des zweiten Schutzschalters (SS2) bei Überschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes vorgesehen ist und eine mit der zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) und dem ersten Schutzschalter (SS1) gekoppelte zweite Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung einer von der zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters (SS1) bei Überschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes vorgesehen ist, oder - eine mit der Fehlerstrommessvorrichtung (10) und den Schutzschaltern (SS1, SS2) gekoppelte Stromauswerteeinheit (11) zur Auswertung des gemessenen Fehlerstroms und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters (SS1) und/oder des zweiten Schutzschalters (SS2) in Abhängigkeit vom gemessenen Fehlerstrom vorgesehen ist, oder - eine mit den Spannungsmessvorrichtungen (SV1, SV2) und den Schutzschaltern (SS1, SS2) gekoppelte gemeinsame Spannungsauswerteeinheit (12) zur Auswertung der von der ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) ermittelten Spannung und der von der zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters (SS1) bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes durch die von der ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) oder zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) ermittelte Spannung und zur Ansteuerung des zweiten Schutzschalters (SS2) bei Unterschreiten des vorgegebenen Spannungsgrenzwertes durch die von der zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) oder ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) ermittelte Spannung vorgesehen ist.
  5. Schutzvorrichtung (8) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Spannungsauswerteeinheit (12) mit einer dritten Spannungsmessvorrichtungen (SV3) und einer vierten Spannungsmessvorrichtung (SV4) gekoppelt ist, wobei die dritte Spannungsmessvorrichtung (SV3) zwischen der Pluspotentialleitung (HV+L) und der Bezugspotentialleitung (ML) zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung (HV+L) und der Bezugspotentialleitung (ML) angeordnet ist und die vierte Spannungsmessvorrichtung (SV4) zwischen der Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML) zur Messung einer Spannung zwischen der Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML) angeordnet ist und wobei in der Pluspotentialleitung (HV+L) zwischen einer Verbindungsstelle zur ersten Spannungsmessvorrichtung (SV1) und einer Verbindungsstelle zur dritten Spannungsmessvorrichtung (SV3) eine erste Schalteinheit angeordnet ist und in der Minuspotentialleitung (HV-L) zwischen einer Verbindungsstelle zur zweiten Spannungsmessvorrichtung (SV2) und einer Verbindungsstelle zur vierten Spannungsmessvorrichtung (SV4) eine zweite Schalteinheit angeordnet ist.
  6. Schutzvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Schutzschalter (SS1, SS2) als ein Halbleiterschalter ausgebildet ist.
  7. Bordnetz (3), insbesondere Hochvoltbordnetz (3), für ein Fahrzeug (2), umfassend eine Schutzvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Fahrzeug (2), insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, umfassend ein Bordnetz (3) nach Anspruch 7.
  9. Gleichstromladestation (5), insbesondere Hochvoltgleichstromladestation, umfassend eine Schutzvorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
DE102019008833.6A 2019-12-18 2019-12-18 Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation Pending DE102019008833A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019008833.6A DE102019008833A1 (de) 2019-12-18 2019-12-18 Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
CN202080088267.4A CN114830479A (zh) 2019-12-18 2020-12-09 用于直流电网的保护装置、车辆用车载电源、车辆和直流充电站
US17/783,216 US20230018999A1 (en) 2019-12-18 2020-12-09 Protection Device for an Electric DC Grid, On-Board Electrical System for a Vehicle, Vehicle, and DC Charging Station
PCT/EP2020/085318 WO2021122234A1 (de) 2019-12-18 2020-12-09 Schutzvorrichtung für ein elektrisches gleichstromnetz, bordnetz für ein fahrzeug, fahrzeug und gleichstromladestation
JP2022536665A JP7317237B2 (ja) 2019-12-18 2020-12-09 電気直流回路網用の保護装置、車両用の車載電気システム、車両、および直流充電ステーション
EP20823786.7A EP4078754A1 (de) 2019-12-18 2020-12-09 Schutzvorrichtung für ein elektrisches gleichstromnetz, bordnetz für ein fahrzeug, fahrzeug und gleichstromladestation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019008833.6A DE102019008833A1 (de) 2019-12-18 2019-12-18 Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019008833A1 true DE102019008833A1 (de) 2021-06-24

Family

ID=73793215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019008833.6A Pending DE102019008833A1 (de) 2019-12-18 2019-12-18 Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230018999A1 (de)
EP (1) EP4078754A1 (de)
JP (1) JP7317237B2 (de)
CN (1) CN114830479A (de)
DE (1) DE102019008833A1 (de)
WO (1) WO2021122234A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021003884A1 (de) 2021-07-27 2021-09-16 Daimler Ag Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz
DE102021003850A1 (de) 2021-07-27 2021-09-23 Daimler Ag Hochvoltbordnetz für ein Fahrzeug
DE102022002622A1 (de) 2022-07-18 2022-09-01 Mercedes-Benz Group AG Fahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz
DE102021003830B3 (de) 2021-07-27 2022-11-03 Mercedes-Benz Group AG Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102023001341A1 (de) 2023-04-05 2023-05-25 Mercedes-Benz Group AG Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102023001342A1 (de) 2023-04-05 2023-05-25 Mercedes-Benz Group AG Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz und Verfahren zu deren Betrieb sowie Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102022002627B3 (de) 2022-07-18 2023-12-21 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Betrieb eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3224977B2 (ja) * 1994-12-12 2001-11-05 本田技研工業株式会社 非接地電源の絶縁検出方法及び装置
JP5552218B2 (ja) 2008-07-08 2014-07-16 株式会社日立製作所 電源装置
JP5406614B2 (ja) 2009-07-15 2014-02-05 矢崎総業株式会社 絶縁状態検出装置
ITTO20110769A1 (it) * 2011-08-12 2013-02-13 Magneti Marelli Spa Dispositivo e metodo di scarica per un condensatore in un impianto elettrico di potenza di un veicolo con trazione elettrica
EP2570289B1 (de) * 2011-09-16 2018-08-15 Samsung SDI Co., Ltd. Einrichtung zur Erfassung des Isolationswiderstandes eines Hochvoltbatteriesystems
JP6258719B2 (ja) 2014-02-03 2018-01-10 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 電源装置
WO2018137764A1 (en) 2017-01-26 2018-08-02 HELLA GmbH & Co. KGaA Converter circuit for a two-voltage motor vehicle network, two-voltage motor vehicle network and motor vehicle
DE102017009355A1 (de) 2017-10-09 2018-04-19 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben von elektrischen Bordnetzen
DE102017009352A1 (de) 2017-10-09 2018-04-19 Daimler Ag Energiekoppler zum elektrischen Koppeln von elektrischen Bordnetzen und Verfahren zum elektrischen Koppeln von elektrischen Bordnetzen
DE102018116055B3 (de) 2018-07-03 2019-10-31 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Isolationswächter zur widerstandsadaptiven Isolierungsüberwachung

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021003884A1 (de) 2021-07-27 2021-09-16 Daimler Ag Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz
DE102021003850A1 (de) 2021-07-27 2021-09-23 Daimler Ag Hochvoltbordnetz für ein Fahrzeug
DE102021003830B3 (de) 2021-07-27 2022-11-03 Mercedes-Benz Group AG Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
WO2023006715A1 (de) 2021-07-27 2023-02-02 Mercedes-Benz Group AG Schutzvorrichtung für ein elektrisches gleichstromnetz, bordnetz für ein fahrzeug, fahrzeug und gleichstromladestation
DE102022002622A1 (de) 2022-07-18 2022-09-01 Mercedes-Benz Group AG Fahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz
DE102022002627B3 (de) 2022-07-18 2023-12-21 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Betrieb eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs
WO2024017776A1 (de) 2022-07-18 2024-01-25 Mercedes-Benz Group AG Fahrzeug mit einem elektrischen bordnetz
WO2024017774A1 (de) 2022-07-18 2024-01-25 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum betrieb eines hochvoltbordnetzes eines fahrzeugs
DE102023001341A1 (de) 2023-04-05 2023-05-25 Mercedes-Benz Group AG Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102023001342A1 (de) 2023-04-05 2023-05-25 Mercedes-Benz Group AG Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz und Verfahren zu deren Betrieb sowie Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021122234A1 (de) 2021-06-24
CN114830479A (zh) 2022-07-29
US20230018999A1 (en) 2023-01-19
JP7317237B2 (ja) 2023-07-28
JP2023506636A (ja) 2023-02-17
EP4078754A1 (de) 2022-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019008833A1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
EP2996899B1 (de) Vorladen eines kraftfahrzeug-hochvoltnetzes
DE102017009355A1 (de) Verfahren zum Betreiben von elektrischen Bordnetzen
DE102012018321A1 (de) Verfahren zum Abschalten eines Batteriesystems unter Last sowie Batteriesystem
EP3774434B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines kraftfahrzeugs
EP3599125A1 (de) Traktionsnetz und verfahren zum betreiben eines traktionsnetzes eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs im kurzschlussfall
DE102021003884A1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz
DE102021003830B3 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
WO2021259691A1 (de) Verfahren zum entladen eines fahrzeug-hochvoltnetzes, fahrzeug-bordnetz und isolationsüberwachungseinrichtungen
DE102012212374A1 (de) Batteriesystem mit unterteilbarem Batteriestrang
DE102015101283A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Laden einer Hochvoltbatterie an einem Wechselstromnetz
DE102019109260B4 (de) Verfahren zum Laden eines Fahrzeugs und Fahrzeug
DE102018221479A1 (de) Schaltungsanordnung zur Fehlererkennung in einem ungeerdeten Hochvoltsystem
DE102021003850A1 (de) Hochvoltbordnetz für ein Fahrzeug
DE102012023460A1 (de) Kraftfahrzeug-Bordnetz und Verfahren zum Erkennen eines Lichtbogens in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz
WO2023006339A1 (de) Isolationswächter und verfahren zu dessen betrieb
DE102019220099B4 (de) Schienenfahrzeug
DE102022110248A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerstrombehandlung bei einer mit einer Ladestation über eine Ladeschaltung verbundenen Hochvoltbatterie
DE102016007473A1 (de) Bordnetz und Fahrzeug
DE102023001342A1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz und Verfahren zu deren Betrieb sowie Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102023001341A1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102022002627B3 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs
WO2020207619A1 (de) Verfahren zur ermittlung von kapazitäten von ableitkondensatoren in einem ladekabel
DE102019124213A1 (de) Galvanisch verbundenes AC-Ladegerät mit Überwachungs- und Diagnosesystem
DE102018217160A1 (de) Batteriesystem zum Anschluss an eine Last eines Kraftfahrzeugnetzes

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70372 STUTTGART, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE

R016 Response to examination communication