DE102019202924A1

DE102019202924A1 - Elektrisches Gerät

Info

Publication number: DE102019202924A1
Application number: DE102019202924.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Luttner; Juan Martinez; Michael Decker; Christina Quest-Matt; Thomas Riepl
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2020-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät (10) mit einem Schaltungsträger (4), der mit einer Anzahl n von Steckverbindern zur externen Kontaktierung des Geräts (10) in elektrischem Kontakt ist und eine Auswerteschaltung zur Überprüfung der Steckverbinder aufweist, wobei jeder Steckverbinder ein erstes Steckverbinderteil (2-1, 2-2 ... 2-n), das mit dem Gerät (10) mechanisch verbunden ist und ein zweites Steckverbinderteil, das zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem ersten Steckverbinderteil (2-1, 2-2 ... 2-n) dient, aufweist, wobei eine elektrische Leitung (3-1, 3-2 ... 3-n) schleifenförmig durch ein jeweiliges erstes Steckverbinderteil (2-1, 2-2 ... 2-n), im verbundenen Zustand durch das zugehörige zweite Steckverbinderteil (1-1, 1-2 ... 1-n) und zurück durch das erste Steckverbinderteil (2-1, 2-2 ... 2-n) geführt ist, wobei ein erstes Ende der elektrischen Leitung (3-1) eines ersten Steckverbinders und ein zweites Ende der elektrischen Leitung (3-n) eines n-ten Steckverbinders mit der Auswerteschaltung, sowie ein zweites Ende der elektrischen Leitung eines k-1-ten Steckverbinders mit dem ersten Ende der elektrischen Leitung eines k-ten Steckverbinders der Anzahl n von Steckverbindern mit k=2 bis n verbunden ist, und wobei zwischen jedem ersten und zweiten Ende einer elektrischen Leitung (3-1, 3-2 ... 3-n) eines Steckverbinders ein Widerstand (R-1, R-2 ... R-n) verschaltet ist, wobei die n Widerstände (R-1, R-2 .. R-n) jeweils unterschiedliche Werte aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einem Schaltungsträger, der mit einer Anzahl n von Steckverbindern zur externen Kontaktierung des Geräts in elektrischem Kontakt ist und eine Auswerteschaltung zur Überprüfung der Steckverbinder aufweist, wobei jeder Steckverbinder ein erstes Steckverbinderteil, das mit dem Gerät mechanisch verbunden ist und ein zweites Steckverbinderteil, das zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem ersten Steckverbinderteil dient, aufweist, wobei eine elektrische Leitung schleifenförmig durch ein jeweiliges erstes Steckverbinderteil, im verbundenen Zustand durch das zugehörige zweite Steckverbinderteil und zurück durch das erste Steckverbinderteil geführt ist, und wobei ein erstes Ende der elektrischen Leitung eines ersten Steckverbinders und ein zweites Ende der elektrischen Leitung eines n-ten Steckverbinders mit der Auswerteschaltung, sowie ein zweites Ende der elektrischen Leitung eines k-1-ten Steckverbinders mit dem ersten Ende der elektrischen Leitung eines k-ten Steckverbinders der Anzahl n von Steckverbindern mit k=2 bis n verbunden ist.
In Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen oder auch Brennstoffzellenfahrzeugen werden elektrische Maschinen, insbesondere als Antriebsaggregate, verwendet, die eine hohe Spannung von derzeit bis zu 800 V erfordern, wobei diese Spannung nicht nur von Batterien zur Verfügung gestellt werden muss, sondern auch an Zwischenkreiskondensatoren anliegt. Häufig ist als elektrisches Gerät eine sogenannte Hochvoltbox vorgesehen, durch die die Verteilung der hohen Spannung oder der hohen Spannungen an die einzelnen elektrischen Maschinen oder Antriebsaggregate erfolgt oder gar die Spannungen darin umgewandelt oder erzeugt werden. Hierfür weist dieses elektrische Gerät eine Mehrzahl von Steckverbindern auf, durch die die Spannungen zu- oder abgeführt werden.
Als Hochvoltspannung soll dabei jede Spannung gelten, die für Menschen gefährlich werden kann, wobei ein Kontakt mit Spannungen solcher Höhe also unbedingt zu unterbinden ist.
Hierzu sind häufig sogenannte „high voltage interlock“-Schaltungen (HVIL) vorgesehen, das sind Überwachungsleitungen, die durch beide Steckerteile oder auch angeschlossene Geräte verlaufen und deren Unversehrtheit, also ein möglicher Stromfluss, überwacht wird. Wird beispielsweise der Stecker gezogen, also die Steckverbindung aufgetrennt oder geöffnet, wird dies detektiert und die gefährliche hohe Spannung wird von den Steckkontakten abgeklemmt, oder auf zumindest eine ungefährlichen Wert heruntergefahren.
Eine Überwachung dieser Leitungen kann auch dazu dienen, überhaupt festzustellen, ob ein Stecker gezogen wurde. Wenn jeder Steckverbinder eine eigene Überwachungsleitung hat, führt dies allerdings zu einem hohen Verdrahtungsaufwand auch auf einem Schaltungsträger wie beispielsweise einer Leiterplatte, auf der eine Überwachungsschaltung ausgebildet ist.
Aus der US 7,932,480 B2 ist eine Heizvorrichtung mit einer Anzahl von Heizelementen, die auf unzulässige Temperaturen überwacht werden, bekannt. Dort wird vorgeschlagen, eine Mehrzahl von Heizelementen parallel an einer Versorgungsleitung zu betreiben, wobei eine Überwachungsleitung in einer Daisy-Chain-Verschaltung vorgesehen ist und die einzelnen Schaltgeräte für die Heizelemente also bezüglich dieser Überwachung in Serie geschaltet sind, so dass auf einfache Weise erkannt werden kann, ob ein Stecker eines Schaltgeräts gezogen wurde, da dann kein Strom mehr durch die Überwachungsleitung fließen kann, da diese aufgrund der Durchschleifung durch beide Steckverbinderteile unterbrochen wird. Außerdem kann bei einer Übertemperatur eines Heizelementes ein Schalter in einem Schaltgerät mittels eines Relais geöffnet werden, so dass auch hierdurch die Überwachungsleitung unterbrochen und ein Alarm ausgelöst wird.
Allerdings kann bei diesem bekannten elektrischen Gerät nicht erkannt werden, welches Schaltgerät von der Zuleitung getrennt wurde.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Gerät anzugeben, das eine Identifizierung des die Überwachungsleitung trennenden Steckverbinderteils ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Gerät nach Anspruch 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.
Demnach ist bei einem elektrischen Gerät mit einem Schaltungsträger, der mit einer Anzahl n von Steckverbindern zur externen Kontaktierung des Geräts in elektrischem Kontakt ist und eine Auswerteschaltung zur Überprüfung der Steckverbinder aufweist, wobei jeder Steckverbinder ein erstes Steckverbinderteil, das mit dem Gerät mechanisch verbunden ist und ein zweites Steckverbinderteil, das zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem ersten Steckverbinderteil dient, aufweist, wobei eine elektrische Leitung schleifenförmig durch ein jeweiliges erstes Steckverbinderteil, im verbundenen Zustand durch das zugehörige zweite Steckverbinderteil und zurück durch das erste Steckverbinderteil geführt ist, und wobei ein erstes Ende der elektrischen Leitung eines ersten Steckverbinders und ein zweites Ende der elektrischen Leitung eines n-ten Steckverbinders mit der Auswerteschaltung, sowie ein zweites Ende der elektrischen Leitung eines k-1-ten Steckverbinders mit dem ersten Ende der elektrischen Leitung eines k-ten Steckverbinders der Anzahl n von Steckverbindern mit k=2 bis n verbunden ist, zwischen jedem ersten und zweiten Ende einer elektrischen Leitung eines Steckverbinders ein Widerstand verschaltet, wobei die n Widerstände jeweils unterschiedliche Werte aufweisen.
Falls ein Steckverbinder geöffnet wird, also das erste und das zweite Steckverbinderteil getrennt werden, wird nun der Strom nicht unterbrochen, sondern fließt durch den Widerstand dieses Steckverbinders. Hierdurch fließt einerseits ein geringerer Strom, andererseits kann durch Ermittlung des Widerstandswerts der oder die betroffene(n) Steckverbinder identifiziert werden.
Besonders vorteilhaft ist die Wahl der Werte der n Widerstände gemäß R*2^l mit l=0 bis n-1, wobei R ein beliebiger Widerstandswert ist. Dadurch können selbst bei mehreren gezogenen Steckern aus dem Gesamtwiderstand eindeutig die Einzelwiderstände errechnet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Figur näher erläutert.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen elektrischen Geräts 10, das im Ausführungsbeispiel ein Hochvoltprodukt sein soll. Es weist ein Gehäuse 5 auf, in dem ein Schaltungsträger 4, beispielsweise als Leiterplatte ausgebildet, angeordnet ist. Der Schaltungsträger 4 soll, wie dem Fachmann geläufig ist, mit elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückt sein (nicht dargestellt) und Verbindungsleitungen, z.B. in Form von gedruckten Leiterbahnen, aufweisen. Insbesondere soll eine Auswerteschaltung (ebenfalls nicht dargestellt) vorgesehen sein.
In dem Gehäuse 5 sind eine Anzahl n von zweiten Steckverbindungsteilen 2-1 bis 2-n mechanisch fixiert und elektrisch mit dem Schaltungsträger 4 verbunden. Sie dienen zur Verbindung mit ersten Steckverbindungsteilen 1-1 bis 1-n, die ihrerseits mit Kabeln 6-1 bis 6-n verbunden sind, um Energie und/oder Information von und zu dem elektrischen Gerät 10 übertragen zu können.
Um eine korrekte Verbindung der jeweiligen ersten Steckverbindungsteile 1-1 bis 1-n und der zugehörigen zweiten Steckverbindungsteile 2-1 bis 2-n überprüfen zu können, sind durch die Steckverbindungen 1-1 bis 1-n, 2-1 bis 2-n Leitungen 3-1 bis 3-n durchgeschleift. Diese sind in Art einer Daisy-Chain miteinander verbunden, also in Serie geschaltet, wobei nur die beiden Enden der gesamten Überwachungsleitung 3-1 bis 3-n mit dem Schaltungsträger 4 und dort mit der Auswerteschaltung verbunden sind.
Würde ein erster Steckverbindungsteil 1-1 bis 1-n gezogen werden, könnte kein Strom mehr fließen, so dass dieser Zustand von der Auswerteschaltung detektiert werden könnte.
Um jedoch auch den oder die nicht verbundenen Steckverbindungen identifizieren zu können, ist in erfindungsgemäßer Weise zwischen den beiden Enden einer Überwachungsleitung, die durch eine jeweilige Steckverbindung durchgeschleift ist, ein Widerstand R-1 bis R-n verschaltet. Hierdurch fließt zwar bei geöffneter Steckverbindung nach wie vor ein Strom durch den jeweiligen Widerstand, der jedoch aufgrund des Widerstands geringer ist.
Wenn in erfindungsgemäßer Weise die n Widerstände R-1 bis R-n jeweils unterschiedliche Werte aufweisen, kann der Wert des Widerstands bestimmt werden und einer Steckverbindung zugeordnet werden
Bei geschickter Wahl der Widerstandswerte, in besonders vorteilhafter Weise derart, dass die Werte der n Widerstände R-1 bis R-n den Werten R*2^l mit l=0 bis n-1 entsprechen, wobei R ein beliebiger Widerstandswert ist, entsprechen, kann dies in eindeutiger Weise erfolgen.
Hat beispielsweise der Grundwiderstandwert R den Wert 20 Ω und sind 5 Steckverbindungen vorhanden, so sind die einzelnen Widerstandswerte

R-1 = 20 Ω
R-2 = 40 Ω
R-3 = 80 Ω
R-4 = 160 Ω und
R-5 = 320 Ω.

Sind z.B. der zweite und der vierte Steckverbinder getrennt, würde ein Widerstandswert von 40 Ω + 160 Ω = 200 Ω gemessen werden, was eindeutig diesen beiden Steckverbindern zugeordnet werden kann, da dieser Summenwert sonst nicht auftreten kann.
Die Widerstände R-1 bis R-n können in den zweiten Steckverbindungsteilen 2-1 bis 2-n fest verbaut, in alternativer und vorteilhafter Weise jedoch austauschbar angeordnet sein.
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

US 7932480 B2 [0006]

Claims

Elektrisches Gerät (10) mit einem Schaltungsträger (4), der mit einer Anzahl n von Steckverbindern zur externen Kontaktierung des Geräts (10) in elektrischem Kontakt ist und eine Auswerteschaltung zur Überprüfung der Steckverbinder aufweist, wobei jeder Steckverbinder ein erstes Steckverbinderteil (2-1, 2-2 ... 2-n), das mit dem Gerät (10) mechanisch verbunden ist und ein zweites Steckverbinderteil, das zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem ersten Steckverbinderteil (2-1, 2-2 ... 2-n) dient, aufweist, wobei eine elektrische Leitung (3-1, 3-2 ... 3-n) schleifenförmig durch ein jeweiliges erstes Steckverbinderteil (2-1, 2-2 ... 2-n), im verbundenen Zustand durch das zugehörige zweite Steckverbinderteil (1-1, 1-2 ... 1-n) und zurück durch das erste Steckverbinderteil (2-1, 2-2 ... 2-n) geführt ist, wobei ein erstes Ende der elektrischen Leitung (3-1) eines ersten Steckverbinders und ein zweites Ende der elektrischen Leitung (3-n) eines n-ten Steckverbinders mit der Auswerteschaltung, sowie ein zweites Ende der elektrischen Leitung eines k-1-ten Steckverbinders mit dem ersten Ende der elektrischen Leitung eines k-ten Steckverbinders der Anzahl n von Steckverbindern mit k=2 bis n verbunden ist, und wobei zwischen jedem ersten und zweiten Ende einer elektrischen Leitung (3-1, 3-2 ... 3-n) eines Steckverbinders ein Widerstand (R-1, R-2 ... R-n) verschaltet ist, wobei die n Widerstände (R-1, R-2 ... R-n) jeweils unterschiedliche Werte aufweisen.
Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte der n Widerstände (R-1, R-2 ... R-n) den Werten R*2^l mit l=0 bis n-1 entsprechen, wobei R ein beliebiger Widerstandswert ist.