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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten Isolationswächters eines elektrischen Bordnetzes eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des elektrischen Bordnetzes. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Bordnetz.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Einhaltung bestimmter Grenzwerte zur elektrischen Isolation zwischen einem Hochvolt-Fahrzeugsystem und der Umgebung eine zulassungsrelevante Größe darstellt, die im Fahrzeug überwacht werden muss und bei Nichteinhaltung ein Betrieb des Kraftfahrzeugs unterbunden werden muss. Hierbei werden entsprechende Isolationswächter innerhalb des elektrischen Bordnetzes verbaut, um eine Isolation des elektrischen Bordnetzes zu bestimmen. Bekannter Stand der Technik ist dabei das klassische Messprinzip, bei der ein Spannungsvergleich zwischen den aktiven Potentialen von dem Hochvolt-Pluspol und dem Hochvolt-Minuspol und der Fahrzeugmasse durchgeführt wird, weshalb die Messung nur bei vorhandener Betriebsspannung durchgeführt werden kann. Da die batterieinternen Messeinrichtungen nur auf die Batterie kalibriert sind, kommt es bei einer Messung des gesamten Hochvolt-Systems nach dem Zuschalten der Hauptschütze unweigerlich zu einem nicht unerheblichen Messfehler.
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Aus der
DE 10 2020 003 878 A1 ist ein Hochvolt-Bordnetz für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug bekannt, welches zumindest einen Hochvolt-Energiespeicher und einen energiespeicherexternen Teil des Hochvolt-Bordnetzes aufweist. Der Hochvolt-Energiespeicher weist eine Schutzeinrichtung, welche zum elektrischen Verbinden des Hochvolt-Energiespeichers mit dem energiespeicherexternen Teil des Hochvolt-Bordnetzes ausgebildet ist, und einen ersten Isolationswächter auf, welcher zum Bestimmen eines ersten Isolationswerts des Hochvolt-Energiespeichers bei geöffneter Schutzeinrichtung ausgebildet ist. Das Hochvolt-Bordnetz weist zumindest einen zentralen zweiten Isolationswächter des energiespeicherexternen Teils auf, welcher zum Bestimmen eines zweiten Isolationswerts des Hochvolt-Bordnetzes ausgebildet ist. Zudem wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der erste Isolationswächter einen ersten Isolationswert des Hochvolt-Energiespeichers bei geöffneter Schutzeinrichtung des Hochvolt-Energiespeichers bestimmt und der zweite Isolationswächter einen zweiten Isolationswert bestimmt.
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Die
DE 10 2016 006 642 A1 betrifft eine Hochvolt-Batterie für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein elektrisch leitfähiges Batteriegehäuse, einen Batteriezellstapel, der zur Bereitstellung einer Hochvolt-Spannung aus einer Vielzahl von elektrisch in Serie geschalteten Batteriezellen gebildet ist, welche innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet sind, wobei der Batteriezellstapel zwischen eine Hochvolt-Plusleitung, welche mit dem Pluspol des Batteriezellstapels elektrisch leitend verbunden ist, und eine Hochvolt-Minusleitung, welche mit dem Minuspol des Batteriezellstapels elektrisch leitend verbunden ist, geschaltet ist, und ein Isolationsmessgerät, welches dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem Isolationswiderstand zwischen dem Batteriezellstapel und dem Batteriegehäuse einen Isolationsfehler zu ermitteln. Eine Lokalisierungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von einer zwischen der Hochvolt-Plusleitung und dem Batteriegehäuse anliegenden ersten Spannung und/oder von einer zwischen der Hochvolt-Minusleitung und dem Batteriegehäuse anliegenden zweiten Spannung den ermittelten Isolationsfehler in dem Batteriezellstapel zu lokalisieren. Überdies betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
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Gemäß der
DE 10 2010 054 413 A1 wird ein Verfahren zum Lokalisieren eines Isolationsfehlers in einem System bereitgestellt, das einen DC-Abschnitt mit einer High Side (HV+) und einer Low Side (HV-) und einen AC-Abschnitt einschließlich eines Wechselrichters mit mindestens einer Reihenschaltung aus zwei Leistungsschaltern, die zwischen der High Side (HS-Seite) und der Low Side (LS-Seite) geschaltet ist, aufweist. Der DC-Abschnitt wird mit einer Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle versorgt. Es erfolgt ein Durchschalten des unmittelbar an der HS-Seite anliegenden Leistungsschalters entsprechend einem HS-Durchschaltzustand, ein Durchschalten des unmittelbar an der LS-Seite anliegenden Leistungsschalters entsprechend einem LS-Durchschaltzustand, einem Messen jeweils einer HS-Isolationsspannung zwischen der HS-Seite und einer Masse sowie einer LS-Isolationsspannung zwischen der LS-Seite und der Masse in jedem der beiden Durchschaltzustände und schließlich ein Ermitteln auf der Basis der Messergebnisse, ob ein Isolationsfehler in dem DC-Abschnitt oder AC-Abschnitt vorliegt.
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In der
DE 10 2016 214 458 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines dielektrischen Durchschlags in einem umweltfreundlichen Fahrzeug vorgestellt. Die Vorrichtung enthält eine Messeinrichtung, die zum Messen von Widerstandswerten von Isolationswiderständen konfiguriert ist, die über eine Hochspannungsbatterie angeordnet sind, und eine Steuerung, die zum Messen einer an den Isolationswiderstand angelegten Spannung unter Verwendung der Messeinrichtung und Analysieren eines Musters der gemessenen Spannung konfiguriert ist, um einen Abschnitt des dielektrischen Durchschlags zu erfassen.
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Die
DE 10 2018 002 926 A1 betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer ersten und einer zweiten elektrischen Potentialleitung, wobei das Bordnetz ausgebildet ist, in einem bestimmungsgemäßen Betrieb zwischen den Potentialleitungen mit einer elektrischen Gleichspannung beaufschlagt zu werden, wobei das Bordnetz wenigstens einen Y-Kondensator aufweist, der mit einem ersten Anschluss mit einer der Potentialleitungen und mit einem zweiten Anschluss mit einem elektrischen Bezugspotential elektrisch gekoppelt ist, wobei ein Schaltelement zum wenigstens einen Y-Kondensator in Reihe geschaltet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein elektrisches Bordnetz zu schaffen, mittels welchen eine verbesserte Messung einer Isolation innerhalb des elektrischen Bordnetzes durchgeführt werden kann.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein elektrisches Bordnetz gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines ersten Isolationswächters eines energiespeicherinternen Teils eines elektrischen Bordnetzes eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des elektrischen Bordnetzes, bei welchem ein erster Isolationswiderstand des elektrischen Bordnetzes mittels des ersten Isolationswächters bestimmt wird, und bei welchem mittels eines zentralen zweiten Isolationswächters in einem energiespeicherexternen Teil des elektrischen Bordnetzes ein zweiter Isolationswiderstand des elektrischen Bordnetzes des elektrischen Bordnetzes bestimmt wird.
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Alternativ kann ein solches Verfahren aber auch mit jeder Art von einem ersten Isolationswächter und einem zweiten Isolationswächter erfolgen, mit dem so ein erster Isolationswiderstand und ein zweiter Isolationswiderstand bestimmt werden kann. Eine Aufteilung und Zuordnung der beiden Isolationswächter zu einem energiespeicherinternen Teil des elektrischen Bordnetzes und einem energiespeicherexternen Teil des elektrischen Bordnetzes ist hierbei nur eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ohne das Verfahren an sich zu beschränken. Hierdurch kann im Verfahren der in Energiespeicher an sich meist bereits vorhandene Isolationswächter als erster Isolationswächter zu einem zentral im Bordnetz angeordneten Isolationswächter als zweiter Isolationswächter genutzt werden, ohne im Bordnetz zusätzlichen zum zentralen Isolationswächter einen weiteren Isolationswächter vorsehen zu müssen.
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Es ist vorgesehen, dass zum Bestimmen des ersten Isolationswiderstands mittels des ersten Isolationswächters der mittels des zweiten Isolationswächters bestimmter zweiter Isolationswiderstand für die Kalibrierung des ersten Isolationswächters berücksichtigt wird. Hierbei wird angenommen, dass die Bestimmung des zweiten Isolationswiderstand mittels des zweiten Isolationswächters des elektrischen Bordnetzes stabiler, genauer und besser funktioniert, so dass der Wert des zweiten Isolationswiderstand als verlässlicher angesehen wird und zum Abgleich einer Bestimmung des ersten Isolationswiderstands mittels des ersten Isolationswächters herangezogen wird. Im Allgemeinen wird der Wert des Isolationswiderstands eines schlechteren beziehungsweise instabiler messenden Isolationswächters in Messreihen mit dem Wert des Isolationswiderstand eines besseren und stabiler messenden Isolationswächters verglichen und abgeglichen und daraus eine Korrektur des schlechter gemessenen Isolationswiderstand bestimmt, der bei den Messungen mit dem schlechteren messenden Isolationswächters zur Korrektur herangezogen werden kann um den Wert zu verbessern.
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Als schlechter messend kann hierbei insbesondere ein Isolationswächter angesehen werden, der zur Bestimmung des Isolationswiderstands von den Y-Kapazitäten abhängt. Hierbei kann der Wert des Isolationswiderstands von einem angenommen Wert der Y-Kapazität abhängen, welcher der Isolationswächter abschätzt, abgespeichert hat oder vorgegeben bekommt. Da sich der reale Wert der Y-Kapazität verändern kann, insbesondere sehr stark von abgespeicherten Werten unterscheiden kann, kann eben eine Messung des Isolationswiderstands durch einen solchen Isolationswächter schlecht sein, da dieser auf der Annahme einer falschen Y-Kapazität beruht.
Dies kann eben beispielsweise bei einem Isolationswächter in einem energiespeicherinternen Teil des elektrischen Bordnetzes der Fall sein, der die Y-Kapazität des energiespeicherinternen Teils des elektrischen Bordnetzes kennt oder abgespeichert hat oder vorgegeben bekommt. Wird nun der energiespeicherinterne Teil des elektrischen Bordnetzes mit dem energiespeicherexternen Teil des elektrischen Bordnetzes verbunden, beispielsweise durch Schließen der Schütze, werden die Y-Kapazität der beiden Teile des Bordnetzes kombiniert, so dass die Annahme des Isolationswächters der Y-Kapazität des energiespeicherinternen Teils des elektrischen Bordnetzes zur Bestimmung des Isolationswiderstands des insgesamt verbundenen Bordnetzes falsch ist und so auch zu einem verfälschten gemessen Wert des Isolationswiderstands führt.
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Unter Umständen, wie beispielsweise bei einem Ausfall des Isolationswächters in einem energiespeicherexternen Teil des elektrischen Bordnetzes, kann dennoch eine verfälschte Messung durch den Isolationswächter in einem energiespeicherinternen Teil des elektrischen Bordnetzes hilfreich sein und wenn diese noch durch das hier vorgeschlagene Verfahren optimiert und einer Verfälschung entgegen korrigiert wird, erheblich verbessert werden.
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Mit anderen Worten ist vorgeschlagen einen Wert des ersten Isolationswiderstands mit den Werten des zweiten Isolationswiderstands zu kalibrieren, wobei die Messungen und Bestimmungen der Isolationswiderstände des Bordnetzes durch die Isolationswächter in dem elektrischen Energiespeicher und dem Hochvolt-System abgeglichen werden und eine Messung als Referenz für die andere Messung genutzt werden kann, um deren Wert an die Referenz anzupassen. Hierbei kann beispielsweise in einer Messreihe einfach ein Offset oder eine Umrechnungsfunktion zwischen den Werten durch einen Abgleich bestimmt werden, um dann den gemessenen Wert des ersten Isolationswiderstands mit dem aus der Messreihe bestimmten Offset oder anhand der Umrechnungsfunktion zu korrigieren und hierdurch eine verbesserte Bestimmung des ersten Isolationswiderstands zu erreichen. Auch kann ein Kennfeld zu den Korrekturen erstellt werden, so dass die Korrektur von aktuellen Betriebsparametern und/oder sonstigen Werten des elektrischen Bordnetzes abhängen.
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Vorteilhaft kann aus dem Abgleich des ersten und zweiten Isolationswiderstands der Messreihe auch beispielsweise ein Toleranzband der Werte in Abhängigkeit der äußeren Umstände unter Anwendung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden, welches dann bei der Auswertung der Messungen berücksichtigt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird zyklisch zwischen einer Messung des ersten Isolationswächters und des zweiten Isolationswächters geschaltet, und der mittels des zweiten Isolationswächters bestimmte zweite Isolationswiderstand an den ersten Isolationswächter übertragen und in einer Speichereinrichtung des ersten Isolationswächters abgespeichert. Solche Messungen können als Messreihe in Intervallen oder dauerhaft durchgeführt werden um den Abgleich weiter zu verbessern und aktuell zu halten. Hierbei wird zumindest empfohlen solche Messungen zum Abgleich der beiden Isolationswiderstände regelmäßig, zumindest mit den Werkstattintervallen oder einem Fahrzeugstart zu verbinden. Voraussetzung hierbei sind natürlich funktional einwandfreie erste und zweite Isolationswächter, so dass die Messung und der Abgleich auch durchgeführt werden kann. Sollte dies nicht der Fall sein beziehungsweise sich die Werte der Isolationswiderstände zu sehr voneinander unterscheiden und sich daher die Anpassung außerhalb der üblichen vorherbestimmten Bereiche befinden, muss angenommen werden, dass ein Wert nicht richtig bestimmt wurde und die Messreihe sollte dann unter einer Warnmeldung abgebrochen werden, so dass die vorher bestimmten Abgleichwerte weiterhin gültig sind.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Isolationswiderstand und der zweite Isolationswiderstand auch in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsmodi des Kraftfahrzeugs bestimmt werden, so dass zu den unterschiedlichen Betriebsmodi jeweils eine Messung der Werte und eine Bestimmung des Abgleichs erfolgt und dies beispielsweise in einem Kennfeld oder sonstiger Art für den entsprechenden Betriebsmodus dann zur Verfügung steht.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn ein unterer Grenzwert und ein oberer Grenzwert als Toleranzband für den ersten Isolationswiderstand in Abhängigkeit des zweiten Isolationswiderstand erzeugt wird. Hierbei kann der unterer Grenzwert vom Abstand und/oder Verhältnis des gemessenen zweiten Isolationswiderstands zu einer kritischen Grenze des Isolationswiderstands des elektrischen Bordnetzes abhängen, so dass je näher sich der Wert des zweiten Isolationswiderstands an der kritischen Grenze des Isolationswiderstands des elektrischen Bordnetzes befindet desto kleiner das Toleranzband sich um den ersten Isolationswiderstand legt beziehungsweise desto näher der untere Grenzwert des Toleranzbandes sich am ersten Isolationswiderstand befindet. Die kritischen Grenze des Isolationswiderstands des elektrischen Bordnetzes kann dabei fahrzeugseitig vorgegeben sein, sei es aus Auslegungskriterien, aus Sicherheitsaspekten, aus Zertifizierungsbedingungen und/oder regulatorischen Gründen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform werden der obere Grenzwert und der untere Grenzwert auch in Abhängigkeit von einem Umgebungsparameter einer Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher, mit einem ersten Isolationswächter in einem energiespeicherinternen Teil des elektrischen Bordnetzes, mit einem zweiten Isolationswächter in einem energiespeicherexternen Teil des elektrischen Bordnetzes und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, wobei das elektrische Bordnetz zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des elektrischen Bordnetzes durchgeführt.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere zumindest teilweise elektrisch, insbesondere vollelektrisch, betrieben. Das Kraftfahrzeug kann als Personenkraftwagen, Bus, Nutzfahrzeug oder als Lastkraftwagen ausgebildet sein.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Bordnetzes sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen. Das elektrische Bordnetz sowie das Kraftfahrzeug weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines elektrischen Bordnetzes;
- 2 ein schematisches Zeitdiagramm zur Bestimmung eines Isolationswiderstands; und
- 3 ein weiteres schematisches Diagramm mit den gemessenen Isolationswiderständen der Isolationswächter.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Ausführungsform eines elektrischen Bordnetzes 12. Das elektrische Bordnetz 12 weist vorliegend einen elektrischen Energiespeicher 14 auf, welcher insbesondere als Hochvolt-Energiespeicher ausgebildet ist. Das elektrische Bordnetz 12 weist einen energiespeicherinternen Teil 16 sowie einen energiespeicherexternen Teil 18 auf. Im energiespeicherinternen Teil 16 ist insbesondere ein erster Isolationswächter 20 ausgebildet. In dem energiespeicherexternen Teil 18 ist insbesondere ein zweiter Isolationswächter 22 ausgebildet, welcher auch als zentraler Isolationswächter bezeichnet werden kann. Ferner weist das elektrische Bordnetz 12 eine Vorladeeinrichtung 24 auf, um zumindest den energiespeicherexternen Teil 18 vorzuladen. Des Weiteren ist insbesondere vorgesehen, dass das elektrische Bordnetz 12 eine Schützeinrichtung 26 aufweist, welche zum Zuschalten des Hochvolt-Energiespeichers ausgebildet ist. Ferner ist gezeigt, dass das elektrische Bordnetz 12 eine elektronische Recheneinrichtung 28 aufweist.
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Insbesondere kann mittels des gezeigten elektrischen Bordnetzes 12 ein Verfahren zum Kalibrieren des ersten Isolationswächters 20 durchgeführt werden, bei welchem ein erster Isolationswiderstand 30 (3) des energiespeicherinternen Teils 16 des elektrischen Bordnetzes 12 mittels des ersten Isolationswächters 20 bestimmt wird und bei welchen mittels des zentralen zweiten Isolationswächters 22 des elektrischen Bordnetzes 12 ein zweiter Isolationswiderstand 32 (3) des elektrischen Bordnetzes 12 in dem energiespeicherexternen Teil 18 des elektrischen Bordnetzes 12 bestimmt wird.
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Es ist vorgesehen, dass zum Bestimmen des ersten Isolationswiderstands 30 mittels des ersten Isolationswächters 20 ein mittels des zweiten Isolationswächters 22 bestimmter zweiter Isolationswiderstand 32 für die Kalibrierung des ersten Isolationswächters 20 berücksichtigt wird.
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2 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Zeitdigramm. Insbesondere ist gezeigt, wie die Messung zwischen dem ersten Isolationswächter 20 und dem zweiten Isolationswächter 22 zeitabhängig durchgeführt wird. Die 2 zeigt insbesondere, dass zyklisch zwischen einer Messung des ersten Isolationswächters 20 und des zweiten Isolationswächters 22 geschaltet wird. Insbesondere zeigt die 2, dass über einen ersten Zeitraum t1 eine Messung mittels des zweiten Isolationswächters 22 durchgeführt wird und im Anschluss daran über einen zweiten Zeitraum t2 eine Messung mittels des ersten Isolationswächters 20 durchgeführt wird.
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Insbesondere ist somit vorgesehen, dass die Messergebnisse des zweiten Isolationswächters 22 als Referenz herangezogen werden, und während des Betriebs des elektrischen Bordnetzes 12 wird zyklisch zwischen dem zweiten Isolationswächter 22 und dem ersten Isolationswächter 20 umgeschaltet. Sind die Werte über mehrere Messungen hinweg hinreichend stabil, so kann der erste Isolationswächter 20 den Wert des zweiten Isolationswächters 22 als Kalibrierwert übernehmen und speichern. Das heißt, der erste Isolationswächter 20 wird fortwährend auf Basis des zweiten Isolationswächters 22 kalibriert.
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3 zeigt ein weiteres schematisches Diagramm zur Bestimmung eines Isolationswiderstands. Insbesondere ist auf der Abszisse der zweite Isolationswiderstand 32 des zweiten Isolationswächters 22 aufgetragen, und auf der Ordinate ist der Isolationswiderstand 30 des ersten Isolationswächters 20 aufgetragen. Beide Achsen sind insbesondere in Ohm angegeben.
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Insbesondere kann somit vorgesehen sein, dass durch die weitere, fortlaufende zyklische Messung ein Toleranzband 34 ermittelt werden kann, in der sich die Messwerte während des Betriebs des elektrischen Bordnetzes 12 üblicherweise bewegen. Diese Schwankung ergeben sich zum Beispiel aus Temperaturänderungen, Varianz von Lastpunkten, Alterung oder dergleichen. Insbesondere können somit Umgebungsparameter einer Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 mitberücksichtigt werden. Ebenso können weitere Referenzpunkte ermittelt werden, und damit kann eine Kennlinie 36 des ersten Isolationswächters 20 kalibriert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann das Toleranzband 34 vom gemessenen Wert des ersten Isolationswächters 20 abhängen und/oder dem Wert des zweiten Isolationswächters 22. Dabei gilt, dass je nach Abstand zum gesetzlichen Abschaltschwellwert und/oder einer Ungenauigkeit des ersten Isolationswächters 20 um den gemessenen Wert herum das Toleranzband 34 entsprechend angepasst werden kann, um eine maximale Fahrzeugverfügbarkeit bei gleichzeitig sicherer Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte sicherzustellen.
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Beispielsweise zeigt 3, dass als zweiter Isolationswiderstand 32 ein 1 MΩ (Megaohm) des zweiten Isolationswächters 22 bestimmt werden kann. Ein entsprechender Widerstandswert für den ersten Isolationswächter 20 kann dann beispielsweise 2750 Ω sein. Nun kann vorgesehen sein, dass das Toleranzband 34 erzeugt wird, was bedeutet, dass sich der Wert für den ersten Isolationswiderstand 30 des ersten Isolationswächters in einem Bereich von 2750 Ω ± 250 Ω bewegen kann. Wird hingegen beispielsweise als zweiter Isolationswiderstand 32 ein Wert von 10 MΩ bestimmt, kann das Toleranzband 34 um einen Wert des ersten Isolationswiderstand 30 von beispielsweise 25 kΩ auch wesentlicher größer ausfallen, wohingegen beispielsweise bei einem Wert von 500 kΩ zweiter Isolationswiderstand 32 das Toleranzband 34 um einen Wert des ersten Isolationswiderstand 30 dann wesentlich kleiner auszufallen hat um hier eventuelle Korrelationen mit abzudecken und um die Einhaltung der Grenzwerte sicherstellen zu können.
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Auch können die Grenzen des Toleranzbands 34 noch vom Unterschied beziehungsweise dem Verhältnis des ersten Isolationswiderstands 30 zum zweiten Isolationswiderstand 32 abhängen und/oder von den Änderungen der Werte im Verhältnis zueinander, was einer Art Steigung oder Steilheit der in 3 dargestellten Verknüpfungsfunktion der beiden Messwerte des ersten Isolationswiderstands 30 und zweiten Isolationswiderstands 32 entspricht.
Führen also Veränderungen im System, insbesondere im Bordnetz, zu einer kleinen Änderung der Werte des zweiten Isolationswiderstands 32 und einer großen Änderung der Werte des ersten Isolationswiderstands 30, was im Diagramm der 3 einer großen Steigung und Steilheit entspricht, dann müssen die Grenzen des Toleranzbands 34 näher am Wert des ersten Isolationswiderstands 30 liegen, was dann also einem kleinerem Toleranzbands 34 entspricht.
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Führen hingegen Veränderungen im System, insbesondere im Bordnetz, zu einer großen Änderung der Werte des zweiten Isolationswiderstands 32 und einer kleinen Änderung der Werte des ersten Isolationswiderstands 30, was im Diagramm der 3 einer kleinen Steigung und Flachheit entspricht, dann können die Grenzen des Toleranzbands 34 entfernter vom Wert des ersten Isolationswiderstands 30 liegen, was dann also einem größerem Toleranzbands 34 entspricht.
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Kommt es während des Fahrzeugbetriebs zu Topologie-Änderungen im elektrischen Bordnetz 12, beispielsweise durch Zu- oder Abschaltung von Teilnetzen, so kann dies bei der Kalibrierung berücksichtigt werden und den Kalibrierwerten als zusätzliches Attribut zur Einschränkung der Gültigkeit hinzugefügt werden. Hierzu ist es insbesondere erforderlich, dass das elektrische Bordnetz 12 initial in bestimmte Betriebsmodi geschaltet wird und die jeweiligen Kalibrierwerte aufgenommen werden. Dies kann sowohl im Kundenbesitz, in der Werkstatt und/oder auch an einem Bandende zum Herstellen des Kraftfahrzeugs 10 erfolgen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass es möglich ist, Referenzwerte für beispielsweise einen sogenannten „Kaltstart“ und einem „Warmbetrieb“ bestimmen zu können. Dies ist insbesondere darin begründet, dass sich die Isolationswiderstände 30, 32 mit der Temperatur ändern. Das heißt, kommt es während eines beispielsweise warmen Fahrbetriebs zu einem Ausfall des zweiten Isolationswächters 22, kann es sein, dass bei einem kalten Neustart das Toleranzband 34 des zuvor im Warmbetrieb ermittelten Wertes nicht ausreicht, um „in Ordnung“ im Fahrzeugbetrieb freizugeben. Daher ist es sinnvoll, für gewisse Betriebsmodi, beispielsweise „kalt“, „fahren“, „warm“, „laden“ oder dergleichen, regelmäßig eigene Referenzwerte zu bestimmen, um eine maximale Fahrzeugverfügbarkeit zu erreichen. Gleiches gilt für die bereits beschriebenen potenziellen Fälle von Teilnetz- beziehungsweise Teillastbetrieb.
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Da im Allgemeinen mehr als der eine elektrische Energiespeicher 14 im Kraftfahrzeug 10 verbaut ist, können mit diesem Verfahren auch die übrigen ersten Isolationswächter 20 für die weiteren Energiespeicher kalibriert werden, so dass jede der vorhandenen Energiespeicher die Aufgabe der Isolationsmessung übernehmen kann beziehungsweise einen Mittelwert über alle ermittelten Ergebnisse gebildet werden kann und somit die Robustheit beziehungsweise Aussagekraft des Signals gestärkt werden kann.
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Insbesondere ist das Verfahren bei Nutzfahrzeugen als Kraftfahrzeug 10 vorteilhaft, da es hier - im Gegensatz zu Personenkraftwagen - eine deutlich höhere Anzahl an Systemvarianten, beispielsweise die Anzahl an Komponenten entspricht der Anzahl verschiedener Isolationswerte, beziehungsweise CY-Werten im System, gibt und zusätzlich das Kraftfahrzeug 10 oft nach dem Verkauf von einem Erstbesitzer an einen Zweitbesitzer von diesem „umgebaut“ wird, das heißt auch Änderungen innerhalb des elektrischen Bordnetzes zu erwarten sind. Hier ist das „dynamische Lernen/Kalibrieren“ von erheblichem Vorteil.
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Durch das vorgestellte Verfahren kann es bei einem Ausfall des zweiten Isolationswächters 22 im elektrischen Bordnetz 12 nicht zu einem Komplettausfall des Kraftfahrzeugs 10, einem sogenannten Liegenbleiber, kommen. Die durch die Ersatzeinrichtung ermittelten Werte sind durch die Kalibrierung wesentlich genauer, wodurch sich eine erhöhte Sicherheit gegen Fehlwarnung bezüglich eines aufgetretenen Isolationsfehlers ergibt und die entsprechenden gesetzlich vorgeschriebenen Auslöseschwellen auch im Fehlerfall eingehalten werden.
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Es wird also die Verfügbarkeit im Fehlerfall erhöht, was einem Endnutzer des Kraftfahrzeugs 10 beispielsweise Zeit und Kosten ersparen kann, da er beispielsweise seine Tour fortsetzen kann und nicht auf ein Abschleppen des Kraftfahrzeugs 10 warten muss.
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Das Verfahren kann ohne die Notwendigkeit von Konfigurationsparametern auf allen Systemvarianten eingesetzt werden, da es sich automatisch und dynamisch an das elektrische Bordnetz 12 anpasst.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- elektrisches Bordnetz
- 14
- elektrischer Energiespeicher
- 16
- energiespeicherinterner Teil
- 18
- energiespeicherexterner Teil
- 20
- erster Isolationswächter
- 22
- zweiter Isolationswächter
- 24
- Vorladeschaltung
- 26
- Schützeinrichtung
- 28
- elektronische Recheneinrichtung
- 30
- erster Isolationswiderstand
- 32
- zweiter Isolationswiderstand
- 34
- Toleranzband
- 36
- Kennlinie
- t1
- erster Zeitraum
- t2
- zweiter Zeitraum
