DE102019207920A1 - Fahrzeugbordnetz mit einem Isolationsmonitor und Gleichspannungsladestation mit einem ladestationsseitigem Isolationsmonitor - Google Patents

Fahrzeugbordnetz mit einem Isolationsmonitor und Gleichspannungsladestation mit einem ladestationsseitigem Isolationsmonitor Download PDF

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Abstract

Ein Fahrzeugbordnetz (FB) ist mit einem Isolationsmonitor (IM), zwei Versorgungspotentialen (V+, V-) und einem Massepotential (PE) ausgestattet. Die Versorgungspotentiale (V+, V-) sind Gleichspannungspotentiale und wobei zwischen den beiden Versorgungspotentialen (V+, V-) und dem Massepotential (PE) jeweils ein Filterkondensator (C1', C2') angeschlossen ist, wobei der Isolationsmonitor (IM) mit dem Massepotential (PE) und mindestens einem der Versorgungspotentialen (V+, V-) verbunden ist und mit einer Auswertungseinrichtung (A) ausgestattet ist, die eingerichtet ist, ein Fehlersignal (S) abzugeben, wenn eine Ist-Spannungsänderungsrate mindestens einer Spannung zwischen den Versorgungspotentialen einerseits und dem Massepotential größer als eine vorgegebene Maximal-Spannungsänderungsrate.

Description

  • Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb, das heißt rein elektrisch fahrende Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge, weisen einen Akkumulator auf. Es ist bekannt, mittels einer Ladestation elektrische Leistung an den Akkumulator zu übertragen, um diesen aufzuladen. Hierbei werden vorzugsweise hohe Spannungen von mindestens 400 Volt angelegt. Wird ein potentialfreier, d.h. nicht mit Masse verbundener Akkumulator verwendet, dann wird die Spannung über zwei Versorgungspotentiale (positives und negatives Versorgungspotential) angelegt. Zum Schutz vor einem elektrischen Schlag wird auch das Erdungspotential der Ladestation mit dem Massepotential (etwa das Chassispotential) des Fahrzeugs verbunden. Als Sicherheitsmaßnahme werden ferner Isolationsmonitore verwendet, die die Isolation der Versorgungspotentiale gegenüber dem Erdungspotential erfassen und bei zu geringer Isolation, d.h. einem zu niedrigen Isolationswiderstand, die Versorgungspotentiale trennen. Hierzu wird die Isolation ermittelt durch eine aktive Widerstandsmessung, während der der Ladeprozess unterbrochen wird. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mittels der eine Gefährdung durch elektrischen Schlag bedingt durch fehlerhafte Isolation während des Ladens erkannt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Eigenschaften, Merkmale, Ausführungsformen und Wirkungsweisen ergeben sich mit den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Figur.
  • Es wird daher ein Fahrzeugbordnetz mit einem Isolationsmonitor vorgeschlagen, wobei das Fahrzeugbordnetz ferner über zwei Versorgungspotentiale und ein Massepotential verfügt. Die zwei Versorgungspotentiale sind Teil eines HV-Bordnetzes. Das Massepotential ist galvanisch getrennt von den Versorgungspotentialen. Das Massepotential ist beispielsweise das Chassis-Potential. Wie erwähnt besteht eine galvanische Trennung zwischen dem Massepotential einerseits und dem Versorgungspotential andererseits. Jedoch sind Cy-Kondensatoren vorgesehen, die zwischen Massepotential und den zwei Versorgungspotentialen angeschlossen sind. Ein erster Cy-Kondensator verbindet daher ein erstes der beiden Versorgungspotentiale mit dem Massepotential und ein zweiter Cy-Kondensator verbindet das zweite Versorgungspotential mit dem Massepotential. Die Cy-Kondensatoren dienen zur Entstörung, d. h. zur Ableitung von Störsignalen (die durch Schaltvorgänge im Fahrzeugbordnetz entstehen) zum Massepotential. Beispielsweise ein Ladegerät oder ein Inverter weisen elektronische Schalter auf, die getaktet geöffnet und geschlossen werden, um so ein Stellglied für die Leistung oder den Strom darzustellen. Auch Gleichspannungswandler sind getaktet ausgeführt und können derartige Störungen in den Gleichspannungspotentialen erzeugen. Da diese Cy-Kondensatoren somit zur Filterung dienen und als Hochpasssignale von den Versorgungspotentiale zu dem Massenpotential ableiten, werden diese auch als Filterkondensator bezeichnet.
  • Nachdem die beiden Versorgungspotentiale über jeweilige Filterkondensatoren mit Masse verbunden sind, bilden die Filterkondensatoren einen kapazitiven Spannungsteiler. Gemäß der hier beschriebenen Vorgehensweise dient die an mindestens einem der Filterkondensatoren abfallende Spannung als Indikator für einen Fehler. Während zwischen den Versorgungspotentialen eine konstante Spannung vorliegen kann, etwa eine Spannung von 400 Volt eines Akkumulators, verschiebt sich bei einem Fehler an der Isolation zwischen Versorgungspotential und Masse eines der Versorgungspotentiale gegenüber Masse. Entsteht beispielsweise durch eine Ruptur ein Isolationsfehler zwischen dem positiven Versorgungspotential und Masse, so führt dies zu einer Entladung des Cy-Kondensators. Ein derartiger Fehler führt mit anderen Worten zu einer Spannungsänderung der Spannung zwischen dem Versorgungspotential und Masse. Die Spannung zwischen den Versorgungspotentialen bleibt gleich, jedoch ergibt sich durch die Verschiebung der Potentiale gegenüber Masse (da die Versorgungspotentiale mit Masse nicht galvanisch verbunden sind) eine Spannungsverschiebung, die Aufschluss gibt über einen Isolationsfehler. Es ist ersichtlich, dass die Spannung des Versorgungspotentials gegenüber Masse erfasst werden kann und auch ein Isolationsproblem erfasst werden kann, während zwischen den Versorgungspotentialen die Spannung konstant bleibt, während Energie an das Fahrzeugbordnetz abgegeben wird oder von diesem weggeführt wird. Die hier beschriebene Erfassung des Isolationswiderstands kann somit während des Betriebs durchgeführt werden, insbesondere während eines Ladevorgangs.
  • Es ist vorgesehen, dass ein Fehler erkannt wird, d. h. ein Fehlersignal abgegeben wird, wenn eine Spannung zwischen zumindest einem der Versorgungspotentiale und Masse sich ändert und die zugehörige Änderungsrate der Spannung eine Grenze überschreitet, etwa eine Maximal-Spannungsänderungsrate. Die Spannungsänderungsrate entspricht einer Entladung eines betreffenden Filterkondensators, der über einen Isolationsfehler entladen wird. Der betreffende Entladestrom fließt hierbei von dem nicht korrekt isolierten Versorgungspotential nach Masse. Dadurch verschieben sich die Versorgungspotentiale gegenüber Masse, wobei dies erfasst wird. Insbesondere kann dies erfasst werden, bevor eine Person das Massepotential berührt und über den zu geringen Isolationswiderstand mit einem Versorgungspotential verbunden ist, wodurch sich ein gefährlicher elektrischer Schlag ergeben kann.
  • Das hier beschriebene Fahrzeugbordnetz umfasst daher einen Isolationsmonitor, zwei Versorgungspotentiale und ein Massepotential, wobei die zwischen den beiden Versorgungspotential und dem Massepotential jeweils ein Filterkondensator angeschlossen ist. Die Versorgungspotentiale sind Gleichspannungspotentiale, etwa V+ und V-. Der Isolationsmonitor ist mit dem Massepotential und mindestens einem Versorgungspotential der beiden Versorgungspotentiale verbunden. Der Isolationsmonitor ist hierbei zur Spannungsmessung eingerichtet, insbesondere zur Spannungsmessung der Spannung zwischen Massepotential und einem der Versorgungspotentiale oder zur Erfassung der Spannungen zwischen dem Massepotential und den beiden Versorgungspotentialen. Der Isolationsmonitor umfasst eine Auswerteeinrichtung. Diese ist eingerichtet, ein Fehlersignal abzugeben, wenn eine Ist-Spannungsänderungsrate größer ist als eine vorgegebene Maximal-Spannungsänderungsrate. Hierbei bezieht sich die Ist-Spannungsänderungsrate auf mindestens eine der beiden Spannungen zwischen den Versorgungspotentialen und Masse, d. h. mindestens eine Spannung zwischen den Versorgungspotentialen einerseits und dem Massepotential andererseits.
  • Es sei bemerkt, dass, wenn in dem ersten Versorgungspotential ein Isolationsfehler auftritt, die Spannung zwischen diesem Versorgungspotential und Masse verringert wird, wobei diese Spannungsänderung erfasst werden kann. Jedoch geht damit einher, dass ein nicht betroffene Versorgungspotential gegenüber Masse sich ändert, nämlich durch eine Spannungserhöhung, da sich der Filterkondensator an dem nicht betroffenen Versorgungspotential in gleichen Maße auflädt, wie sich der Filterkondensator entlädt, der an dem betroffenen Versorgungspotential angeschlossen ist. Durch Erfassung nur eines der beiden Versorgungspotentiale können somit beide Isolierungen der beiden Versorgungspotentiale überwacht werden.
  • Das Fahrzeugbordnetz kann ferner einen Akkumulator aufweisen, insbesondere einen Hochvoltakkumulator mit einer Nennspannung von mindestens 60 Volt, insbesondere von im Wesentlichen 400, 600 oder 800 Volt. Dieser Akkumulator ist an die Versorgungspotentiale angeschlossen. Der Akkumulator kann sich in einem Gehäuse befinden, dass an das Massepotential angeschlossen ist, wobei eine galvanische Trennung zwischen dem Akkumulator bzw. den Versorgungspotentialen einerseits und dem Massepotential besteht. Wie erwähnt sind jedoch Filterkondensatoren zwischen den Versorgungspotentialen einerseits und dem Massepotential angeschlossen. Der Isolationsmonitor kann ferner eingerichtet sein durch Widerstandsmessung Isolationswiderstände zwischen den Versorgungspotentialen und Masse zu erfassen. Vorzugsweise ist die letztgenannte Funktion ausgeschaltet, wenn sich das Fahrzeugbordnetz in einem Ladezustand befindet; die Ladestation übernimmt hierbei die Isolationsüberwachung.
  • Die Auswertungseinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, ein Fehlersignal abzugeben, wenn die Spannungsänderungsrate einer ersten Spannung zwischen einem ersten der beiden Versorgungspotentiale und dem Massepotential im Wesentlichen dem invertierten der Spannungsänderungsrate einer zweiten Spannung zwischen den zweiten Versorgungspotentialen und dem Massepotential entspricht. Die erste Spannung und die zweite Spannung ergeben in Summe die im Wesentlichen konstante Versorgungsspannung. Wenn nun eine der beiden Spannungen einbricht, so kann dies auf einen Isolationsfehler zurückzuführen sein, kann jedoch auch eine Leitungsunterbrechung zum Akkumulator darstellen. Um diesen Fehler zu erkennen wird überprüft, ob sich zwar eine der beiden Spannungen ändert, jedoch die Gesamtspannung gleichbleibt. Da die beiden Spannungen in der Summe die Versorgungsspannung ergeben, wird überprüft, ob die erste Spannung in gleichen Maße abfällt, wie die zweite Spannung steigt, oder umgekehrt. Ist dies der Fall, so kann auf einen Isolationsfehler geschlossen werden, der eines der beiden Versorgungspotentiale beeinträchtigt. Es kann auch erfasst werden, ob der Betrag der Spannungsänderungsrate der ersten Spannung den Betrag der Spannungsänderungsrate der zweiten Spannung entspricht, um dann, wenn dies zutrifft, das Fehlersignal abzugeben. Es kann vorgesehen sein, dass die in diesem Absatz beschriebene Fehlererfassung die Ausgestaltung der vorangehend genannten Erfassung ist, oder es kann zunächst die im vorangehend genannten Fehlerermittlung durchgeführt werden und nur dann ein Fehlersignal abgegeben werden, wenn auch die in diesem Aufsatz beschriebene Bedingung erfüllt ist. Mit anderen Worten kann die Auswertungseinrichtung eingerichtet sein, ein Fehlersignal abzugeben, wenn die Ist-Spannungsänderungsrate größer als eine vorgegebene Maximal-Spannungsänderungsrate ist, oder die Spannungsänderungsrate der ersten Spannung dem invertierten der Spannungsänderungsrate der zweiten Spannung entspricht (und über einen Grenzwert liegt). Es kann auch vorgesehen sein, dass die Auswertungseinrichtung ausgestaltet ist, ein Fehlersignal abzugeben, wenn die Ist-Spannungsänderungsrate größer ist als eine vorgegebene Maximal-Spannungsänderungsrate und ferner die Spannungsänderungsrate der ersten Spannung im Wesentlichen dem invertierten der Spannungsänderungsrate der zweiten Spannung entspricht (bzw. die Beträge der Spannungsänderungsraten im Wesentlichen gleich sind). Im letztgenannten Fall ergeben sich dadurch eine Plausibilisierung, dass es sich um einen Isolationsfehler handelt.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Verhältnis der ersten zu der zweiten Spannung betrachtet wird. Dieses Verhältnis gibt wieder, ob die beiden Versorgungspotentiale symmetrisch zu dem Massepotential sind, oder ob sich eine Asymmetrie ergibt. Es kann daher vorgesehen sein, ein Fehlersignal abzugeben, wenn eine Asymmetrie der Versorgungspotentiale gegenüber Masse erfasst wird, die eine vorgegebene Grenze überschreitet. Die Auswertungseinrichtung kann daher eingerichtet sein, ein Fehlersignal abzugeben, wenn ein Verhältnis einer ersten Spannung zwischen einem ersten der Versorgungspotentiale und dem Massepotential zu einer zweiten Spannung zwischen einem zweiten der Versorgungspotentiale und dem Massepotential eine Obergrenze überschreitet oder eine Untergrenze unterschreitet. Letzteres kann auch als Erfassung einer Asymmetrie bezeichnet werden. Die Auswertungseinrichtung kann daher eingerichtet sein, ein Fehlersignal abzugeben, wenn eine Ist-Spannungsänderungsrate größer ist als eine vorgegebene Maximal-Spannungsänderungsrate und eine Asymmetrie erfasst wird. Alternativ kann die Auswertungseinrichtung eingerichtet sein, ein Fehlersignal abzugeben, wenn eine Ist-Spannungsänderungsrate größer als eine vorgegebene Maximal-Spannungsänderungsrate ist oder wenn eine Asymmetrie erkannt wird. Zudem kann die Erfassung der Asymmetrie logisch verknüpft werden mit der Erfassung, ob sich die Spannungsänderungsraten der ersten Spannung und der Inversen hier der zweiten Spannung im Wesentlichen entsprechen. Mit der Invertierten eines Werts wird der Wert mit umgekehrten Vorzeichen bezeichnet.
  • Eine weitere Möglichkeit ist es, dass der Fehler gesendet werden kann, etwa an eine externe Vorrichtung wie eine Ladestation. Daher kann der Isolationsmonitor und/oder die Auswerteeinrichtung einen Signalausgang aufweisen, der eingerichtet ist, einen extern empfangbares Anforderungssignal abzugeben, welches eine Isolationsprüfungsanforderung ergibt. Dieser Isolationsmonitor bzw. die Auswertungseinrichtung können daher zur Kommunikation einer externen Ladestation eingerichtet sein, um der Ladestation ein Anforderungssignal zu übermitteln. Die Ladestation ist hierbei eingerichtet, bei einem empfangenen Anforderungssignal einen Isolationstest durchzuführen, bei dem beispielsweise der Isolationswiderstand der Versorgungspotentiale der Ladestation gegenüber deren Masse gemessen und ausgewertet wird. Diese Auswertung kann auch zur Folge haben, dass bei fehlerhaften Isolationswiderstand die Ladestation deaktiviert wird. Somit ist vorgesehen, dass die fahrzeugseitige Erfassung eines Isolationsproblems eine Isolationsüberprüfung in der Ladestation auslösen kann. Das Anforderungssignal kann beispielsweise dem Fehlersignal entsprechen, dass von der Auswertungseinheit abgegeben wird.
  • Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Isolationsmonitor eingerichtet ist, über den Signalausgang das Anforderungssignal abzugeben, wenn die Auswertungseinrichtung ein Fehlersignal abgibt. Dadurch wird bei Ausstellen des Fehlersignals eine Isolationsüberprüfung durch die externe Ladestation angefordert. In diesem Fall wird sofort dann, wenn der Isolationsmonitor des Fahrzeugbordnetzes einen Fehler erfasst bzw. ein Fehlersignal erzeugt, der Isolationsmonitor der Ladestation (die das Anforderungssignal empfängt) zu einer Isolationsmessung angehalten. Der Isolationsmonitor der Ladestation kann hierbei das Anforderungssignal direkt umsetzen und als Befehl betrachten, wodurch durch das Anforderungssignal eine Isolationsmessung der Ladestation ausgelöst wird.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Isolationsmonitor eingerichtet ist, über den Signalausgang das Anforderungssignal mit einer vorgegebenen Verzögerung abzugeben. Dadurch können kurzzeitige Fehlmessungen durch den Isolationsmonitor des Fahrzeugbordnetzes vermieden werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Isolationsmonitor eingerichtet ist, das Anforderungssignal nur dann abzugeben, wenn das Fehlersignal für eine vorgegebene Mindestdauer besteht. Ist das Anforderungssignal verzögert, dann besteht eine zeitliche Trennung zwischen einer Fehlererfassung seitens der Ladestation und der Fehlererfassung im Fahrzeugbordnetz. Durch diese zeitliche Trennung ist gewährleistet, dass, falls ladestationsseitig und fahrzeugseitig gleichzeitig den Isolationsfehler erkannt wird, die beiden Isolationsmonitore sich nicht gegenseitig stören. Insbesondere ist ausgeschlossen, dass eine vom ladestationsseitigen Isolationsmonitor durchgeführte Isolationsprüfung nicht dem Betrieb des Isolationsmonitors des Fahrzeugbordnetzes stört. Der Isolationsmonitor des Fahrzeugbordnetzes bzw. dessen Auswertungseinrichtung kann ein Verzögerungsglied aufweisen oder kann eingerichtet sein, das Fehlersignal über eine Zeitdauer zu betrachten, die betreffende Spannung oder Spannungen mehrfach zu ermitteln und/oder der oder die Spannung oder Spannungen für eine Mindestzeitdauer auszuwerten.
  • Die zwei Versorgungspotentiale und das Massepotential sind mit jeweiligen Kontakten einer Gleichspannungsladeschnittstelle verbunden. Die Gleichspannungsladeschnittstelle des Fahrzeugbordnetzes kann als Ladebuchse ausgelegt sein, beispielsweise gemäß einem Standard für Ladesteckbuchsen. Die Gleichspannungsladeschnittstelle ist somit eine konduktive Schnittstelle mit Steckkontakten.
  • Vorzugsweise sind die zwei Versorgungspotentiale über Schalter mit den jeweiligen Kontakten der Gleichspannungsladeschnittstelle verbunden. Mit anderen Worten sind die zwei Versorgungspotentiale und das Massepotential schaltbar mit den Kontakten der Gleichspannungsladeschnittstelle verbunden, insbesondere über zwei Schalter, die an den Versorgungspotentialen angeschlossen sind. Der Isolationsmonitor ist ansteuernd mit den Schaltern verbunden. Daher kann der Isolationsmonitor etwa bei Auftreten eines Fehlers die Schalter öffnen und so die Verbindung zu der Gleichspannungsladeschnittstelle bzw. den betreffenden Kontakten trennen. Der Isolationsmonitor ist somit eingerichtet, die Schalter zu öffnen, wenn ein Fehlersignal besteht. Insbesondere ist der Isolationsmonitor eingerichtet, die Schalter zu öffnen, wenn ein Fehlersignal für mindestens eine vorbestimmte Zeitdauer besteht.
  • Neben dem Fahrzeugbordnetz wird ferner eine Gleichspannungsladestation beschrieben. Diese weist einen ladestationsseitigen Isolationsmonitor auf, der einen Signaleingang hat. Der Signaleingang ist eingerichtet, ein Signal zu empfangen. Dieses Signal gibt eine Isolationsprüfungsanforderung wieder und kann insbesondere ein Fehlersignal sein oder kann dem Anforderungssignal entsprechen. Der ladestationsseitige Isolationsmonitor ist eingerichtet, eine Isolationsprüfung durchzuführen, wenn eine Isolationsprüfungsanforderung empfangen wird. Insbesondere wird erst dann eine Isolationsprüfung durchgeführt, wenn die Isolationsprüfungsanforderung länger als eine Mindestzeitdauer besteht.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der ladestationsseitige Isolationsmonitor eingerichtet ist, die Isolationsprüfung verzögert nach dem Empfang der Isolationsanforderung durchzuführen. Insbesondere ist der ladestationsseitige Isolationsmonitor eingerichtet, die Isolationsprüfung um eine Mindestzeitdauer verzögert durchzuführen. Die Mindestzeitdauer kann hierbei vorgegeben sein.
  • Die Gleichspannungsladestation weist eine Buchse oder ein Kabel auf, die bzw. das über die Kontakte verfügt, über welche die Gleichspannung abgegeben werden kann. Auch die Gleichspannungsladestation kann über Filterkondensatoren wie das Fahrzeugbordnetz verfügen, insbesondere um Störungen von getakteten Schaltelementen innerhalb der Gleichspannungsladestation zu unterdrücken. Das Prinzip ist das gleiche wie bei dem Fahrzeugbordnetz. Bei verbundener Ladestation sind wie oben beschrieben, wobei sich gegenüber Masse eine Spannungsverschiebung einstellt, wenn ein einseitiger Isolationsfehler auftritt. Die Gleichspannungsladestation weist somit auch zwei Versorgungspotentiale auf sowie ein Massepotential, wobei auch hier das Massepotential galvanisch getrennt ist von den Versorgungspotentialen der Ladestation.
  • Die 1 dient zur Darstellung der erfindungsgemäßen Gegenstände im Rahmen einer beispielhaften Betrachtung einer Ausführungsform. In der 1 ist eine Gleichspannungsladestation LS dargestellt, die mit einem Fahrzeugbordnetz FB über eine Gleichspannungsladeschnittstelle LB verbunden ist. Dargestellt sind die Versorgungspotentiale V+ und V- des Fahrzeugbordnetzes FB, die aufgrund der Verbindung mit der Ladestation LS den Versorgungspotentialen V+, V- des Fahrzeugbordnetzes entsprechen. Weiterhin besteht ein Massepotential PE vor, sowohl auf der Fahrzeugbordnetzseite als auch auf der Ladestationsseite, wobei das Massepotential galvanisch getrennt von den Versorgungspotentialen V+, V- ist.
  • Ein Isolationsmonitor IM des Fahrzeugbordnetzes umfasst eine Auswertungseinrichtung A. Der Isolationsmonitor IM ist mit den Versorgungspotentialen sowie mit dem Massepotential PE verbunden und kann so die Spannung über den Filterkondensatoren C1' und C2' im Fahrzeugbordnetz überwachen und messen. Hierzu umfasst der Isolationsmonitor Spannungserfassungseinrichtungen M1, M2 zur Erfassung der Spannungen der Versorgungspotentiale V+, V- gegenüber dem Massepotential PE. Die Spannungserfassungseinrichtungen M1, M2 sind mit der Auswertungseinrichtung A verbunden, um die erfasste Spannung oder Spannungen (als Wert) an diese abzugeben.
  • Auch die Gleichspannungsladestation umfasst (symmetrisch vorgesehene) Filterkondensatoren C1, C2, die sich bei angeschlossenen Fahrzeugbordnetz zu den Filterkondensatoren C1', C2' hinzuaddieren. Die Gleichspannungsladestation LS wird gespeist von einer Wechselspannungsquelle Q, etwa einem öffentlichen Versorgungsnetz, wobei die Gleichspannungsladestation LS einen Gleichrichter GR aufweist. Der Gleichrichter GR ist an die Wechselspannungsquelle Q angeschlossen und kann so die Versorgungspotentiale V+, V- erzeugen. Der Gleichrichter GR verbindet das Massepotential PE nicht mit den Versorgungspotentialen V+, V-; innerhalb des Gleichrichters GR und auch innerhalb der Ladestation LS ist das Massepotential PE galvanisch getrennt von den Versorgungspotentialen V+ und V-. Vielmehr ist das Massepotential PE der Gleichspannungsladestation LS verbunden mit einem Gehäuse der Ladestation und/oder mit einem Erdungspotential bzw. Erdungsanschluss des Versorgungsnetzes bzw. der Wechselspannungsquelle Q. Das Massepotential PE der Gleichspannungsladestation LS kann ferner mit einem Erdungspotential PE einer Erdung der Gleichspannungsladestation LS verbunden sein.
  • Es ist dargestellt, dass der Isolationsmonitor IM des Fahrzeugbordnetzes ein Signal S abgeben kann, das einen erfassten Fehler kennzeichnet. Es kann ferner eine Anforderungssignal AF an die Gleichspannungsladestation LS übertragen werden, wie mit dem Pfeil dargestellt ist. Der Isolationsmonitor IM umfasst hierzu einen Signalausgang SA (etwa eine Funkschnittstelle), der insbesondere das Anforderungssignal AF senden kann. Der Isolationsmonitor LI der Gleichspannungsladestation LS ist mit einem Signaleingang E ausgestattet. Dieser ist eingerichtet, Signale von dem Signalausgang SA des Isolationsmonitors IM des Fahrzeugbordnetzes FB zu empfangen. Erfasst der Isolationsmonitor LI der Gleichspannungsladestation LS über den Signaleingang E ein Signal von dem fahrzeugbordnetzseitigen Isolationsmonitor IM, dann kann die Gleichspannungsladestation bzw. dessen Isolationsmonitor LI eine eigene Isolationsmessung ausführen. Das Signal S des Isolationsmonitors IM des Fahrzeugbordnetzes FB löst dadurch eine Isolationsmessung aus, die von dem Isolationsmonitor LI der Gleichspannungsladestation LS ausgeführt wird.
  • Die Schalter S1, S2 dienen zur Abtrennung der Gleichspannungsschnittstelle LB des Fahrzeugbordnetzes. Im Fehlerfall kann dadurch die Gleichspannungsschnittstelle spannungsfrei geschaltet werden, insbesondere wenn der Isolationsmonitor IM einen Fehler erkennt. Ein Hochvoltakkumulator B des Fahrzeugbordnetzes FB wird dadurch von der Ladeschnittstelle LB des Fahrzeugbordnetzes getrennt.

Claims (10)

  1. Fahrzeugbordnetz (FB) mit einem Isolationsmonitor (IM), zwei Versorgungspotentialen (V+, V-) und einem Massepotential (PE), wobei die Versorgungspotentiale (V+, V-) Gleichspannungspotentiale sind und wobei zwischen den beiden Versorgungspotentialen (V+, V-) und dem Massepotential (PE) jeweils ein Filterkondensator (C1', C2') angeschlossen ist, wobei der Isolationsmonitor (IM) mit dem Massepotential (PE) und mindestens einem der Versorgungspotentialen (V+, V-) verbunden ist und mit einer Auswertungseinrichtung (A) ausgestattet ist, die eingerichtet ist, ein Fehlersignal (S) abzugeben, wenn eine Ist-Spannungsänderungsrate mindestens einer Spannung zwischen den Versorgungspotentialen einerseits und dem Massepotential größer als eine vorgegebene Maximal-Spannungsänderungsrate.
  2. Fahrzeugbordnetz (FB) nach Anspruch 1, wobei die Auswertungseinrichtung (A) eingerichtet ist, ein Fehlersignal abzugeben, wenn die Spannungsänderungsrate einer ersten Spannung zwischen einem ersten der Versorgungspotentiale (V+) und dem Massepotential (PE) im Wesentlichen dem Invertierten der Spannungsänderungsrate einer zweiten Spannung zwischen einem zweiten der Versorgungspotentiale (V+) und dem Massepotential (PE) entspricht.
  3. Fahrzeugbordnetz (FB) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswertungseinrichtung (A) eingerichtet ist, ein Fehlersignal abzugeben, wenn ein Verhältnis einer ersten Spannung zwischen einem ersten der Versorgungspotentiale (V+) und dem Massepotential (PE) zu einer zweiten Spannung zwischen einem zweiten der Versorgungspotentiale (V+) und dem Massepotential (PE) eine Obergrenze überschreitet oder eine Untergrenze unterschreitet.
  4. Fahrzeugbordnetz (FB) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Isolationsmonitor (IM) einen Signalausgang (SA) aufweist, der eingerichtet ist, ein extern empfangbares Anforderungssignal abzugeben, das eine Isolationsprüfungsanforderung wiedergibt.
  5. Fahrzeugbordnetz (FB) nach Anspruch 4, wobei der Isolationsmonitor (IM) eingerichtet ist, über den Signalausgang (SA) das Anforderungssignal (AF) abzugeben, wenn die Auswertungseinrichtung (A) ein Fehlersignal (S) abgibt.
  6. Fahrzeugbordnetz (FB) nach Anspruch 5, wobei der Isolationsmonitor (IM) eingerichtet ist, über den Signalausgang (SA) das Anforderungssignal (AF) mit einer vorgegebenen Verzögerung abzugeben.
  7. Fahrzeugbordnetz (FB) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zwei Versorgungspotentialen (V+, V-) und das Massepotential (PE) mit jeweiligen Kontakten einer Gleichspannungsladeschnittstelle (LB) verbunden sind.
  8. Fahrzeugbordnetz (FB) nach Anspruch 7, wobei die zwei Versorgungspotentialen (V+, V-) über Schalter (S1, S2) mit den jeweiligen Kontakten einer Gleichspannungsladeschnittstelle (LB) verbunden sind, und der Isolationsmonitor (IM) ansteuernd mit den Schaltern (S1, S2) verbunden ist und eingerichtet ist, die Schalter (S1, S2) zu öffnen, wenn ein Fehlersignal besteht.
  9. Gleichspannungsladestation (LS) mit einem ladestationsseitigem Isolationsmonitor (LI), der einen Signaleingang (E) aufweist, der eingerichtet ist, ein Signal zu empfangen, das eine Isolationsprüfungsanforderung wiedergibt, und der ladestationsseitige Isolationsmonitor (LI) eingerichtet ist, eine Isolationsprüfung durchzuführen, wenn eine Isolationsprüfungsanforderung empfangen wird.
  10. Gleichspannungsladestation (LS) nach Anspruch 9, wobei der ladestationsseitige Isolationsmonitor (LI) eingerichtet ist, die Isolationsprüfung verzögert nach dem Empfangen der Isolationsprüfungsanforderung durchzuführen.
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