DE102021002609A1 - Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz und Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz - Google Patents

Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz und Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung (50) für ein Hochvolt-Bordnetz (100) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wobei das Hochvolt-Bordnetz (100) wenigstens umfasst eine elektrische Referenzleitung (12), eine elektrische Versorgungsleitung (14), welche mit einem Hochvolt-Energiespeicher (10) versorgt ist, sowie wenigstens eine Hochvolt-Komponente (20), welche mit der Referenzleitung (12) und der Versorgungsleitung (14) elektrisch gekoppelt ist, wobei eine Ladeeinrichtung (40) zum Laden des Hochvolt-Energiespeichers (10) mit dem Hochvolt-Bordnetz (100) koppelbar ist. Die wenigstens eine Hochvolt-Komponente (20) weist einen Stromsensor (28) auf, welcher zum Bestimmen eines elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der wenigstens einen Hochvolt-Komponente (20) ausgebildet ist. Die Überwachungsvorrichtung (50) ist ausgebildet, eine Änderung des elektrischen Stromflusses zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) zu bestimmen und bei Überschreiten vorgegebener Werte für die Änderung des elektrischen Stromflusses den Hochvolt-Energiespeicher (10) und die Ladeeinrichtung (40) von dem Hochvolt-Bordnetz (100) zu trennen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.
  • Während des Ladevorgangs eines Hochvolt-Energiespeichers in einem Hochvolt-Bordnetz eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs werden sehr große Energiemengen umgesetzt. Dabei findet der Energiefluss von der Ladeinfrastruktur in Richtung Hochvolt-Energiespeicher statt. Weitere Hochvolt-Komponenten, wie beispielsweise der elektrische Antriebstrang, sind dabei passiv in das Hochvolt-Bordnetz eingekoppelt. Ein Trennen über eigene Schalter wäre sehr aufwändig und ist üblicherweise nicht vorgesehen.
  • Zum Absichern des Ladevorgangs und Trennen der Ladeinfrastruktur bei Auftreten eines Fehlers sind deshalb üblicherweise Überwachungsvorrichtungen in dem Hochvolt-Bordnetz vorgesehen.
  • Die DE 102014202504 A1 offenbart eine Trenneinheit zur galvanischen Trennung des Leistungsstromkreises zwischen einer Spannungsquelle und einer an der Spannungsquelle angeschlossenen Verbrauchereinrichtung, wobei die Trenneinheit eine Erfassungseinheit zur Erfassung eines Betriebsparameters und eine Schalteinheit, insbesondere eine steuerbare Schalteinheit, umfasst. Die Trenneinheit ist beispielsweise zur galvanischen Trennung des Leistungsstromkreises zwischen einer Batterie und einer an der Batterie angeschlossenen Verbrauchereinrichtung ausgebildet ist. Die Verbrauchereinrichtung kann dabei auch eine Ladeeinrichtung zum Nachladen der Batterie sein. Die Trenneinheit ist selbst als Modul ausgebildet, welches in ein Batteriesystem integrierbar ist. Die Erfassungseinheit zur Erfassung eines Betriebsparameters ist ein Sensor oder eine Gruppe von Sensoren, beispielsweise ein Shunt oder ein Hall-Sensor. Eine steuerbare Schalteinheit ist ein Relais, beziehungsweise ein Schaltschütz. Die Trenneinheit umfasst eine Steuereinheit, welche ausgebildet ist, von der Erfassungseinheit erfasste Betriebsparameter auszuwerten und die eine Schalteinheit zu steuern.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs zu schaffen.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen verbesserten Überwachungsvorrichtung anzugeben.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Hochvolt-Bordnetz wenigstens umfasst eine elektrische Referenzleitung, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einem elektrischen Referenzpotential versorgt ist, eine elektrische Versorgungsleitung, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einer Gleichstrom-Versorgungsspannung eines Hochvolt-Energiespeichers bezüglich des Referenzpotentials versorgt ist, sowie wenigstens eine Hochvolt-Komponente, welche mit der Referenzleitung und der Versorgungsleitung elektrisch gekoppelt ist, wobei eine Ladeeinrichtung zum Laden des Hochvolt-Energiespeichers mit dem Hochvolt-Bordnetz koppelbar ist. Die wenigstens eine Hochvolt-Komponente weist einen Stromsensor auf, welcher zum Bestimmen eines elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der wenigstens einen Hochvolt-Komponente ausgebildet ist. Dabei ist die Überwachungsvorrichtung ausgebildet, eine Änderung des elektrischen Stromflusses zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der Hochvolt-Komponente zu bestimmen und bei Überschreiten vorgegebener Werte für die Änderung des elektrischen Stromflusses den Hochvolt-Energiespeicher und die Ladeeinrichtung von dem Hochvolt-Bordnetz zu trennen.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung kann verhindert werden, dass sich schwerwiegende Fehler in einer Hochvolt-Komponente auf weitere Komponenten des Hochvolt-Bordnetzes auswirken.
  • Beispielsweise kann als Fehler auftreten, dass während des Ladevorgangs des Energiespeichers sich beispielsweise ein Kurzschluss bzw. Lichtbogen in einer Hochvolt-Komponente ungünstig auf das Hochvolt-Bordnetz auswirkt. Vor allem bei einem sehr niederohmigen Kurzschluss kann sich schlagartig die Stromrichtung beim Laden umkehren, sodass ein sehr hoher elektrischer Strom sowohl aus der Ladeeinrichtung als auch aus dem Hochvolt-Energiespeicher in die intern kurzgeschlossene Hochvolt-Komponente fließen kann.
  • Erfindungsgemäß wird deshalb innerhalb der Hochvolt-Komponente, beispielsweise der Leistungselektronik des elektrischen Antriebstrangs, direkt am Eingang in Richtung Hochvolt-System ein DC-Stromsensor angeordnet. Bei einem Kurzschluss bzw. Lichtbogen innerhalb der Leistungselektronik kann also der DC-Stromsensor am Eingang der Leistungselektronik detektieren, dass sich ein Stromdurchsatz in Richtung Leistungselektronik ändert. Ab einem vorgegebenen Grenzwert für die detektierte Stromhöhe aktiviert eine Logik der Überwachungsvorrichtung die sofortige Öffnung der Schütze des Hochvolt-Energiespeichers sowie der Schütze der Ladeeinrichtung und trennt damit den Hochvolt-Energiespeicher und die Ladeeinrichtung vom Hochvolt-Bordnetz. Weiterer Schaden kann somit von dem Hochvolt-Energiespeicher, der Hochvolt-Ladeinrichtung, sowie weiteren Hochvolt-Komponenten abgewendet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Überwachungsvorrichtung ausgebildet sein, eine Richtung des elektrischen Stroms und/oder eine zeitliche Änderung des elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der Hochvolt-Komponente zu bestimmen. Zweckmäßigerweise kann über den Stromsensor eine Änderung der Stromrichtung und/oder eine zeitliche Änderung des elektrischen Stroms, also ein Stromgradient detektiert werden. Vorteilhaft kann die Überwachungseinrichtung sowohl den Gradienten als auch eine zeitliche Änderung des Gradienten zur Überwachung ausnutzen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Überwachungsvorrichtung ausgebildet sein, um bei Überschreiten eines ersten Grenzwertes für einen Strom zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der Hochvolt-Komponente und/oder bei Überschreiten eines zweiten Grenzwertes für eine zeitliche Änderung des Stroms zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der Hochvolt-Komponente den Hochvolt-Energiespeicher und die Ladeeinrichtung von dem Hochvolt-Bordnetz zu trennen. Ab einer vorgegebenen detektierten Stromhöhe und/oder einer zeitlichen Änderung des Stroms, also dem Stromgradienten, kann eine Logik der Überwachungsvorrichtung die sofortige Öffnung der Schütze des Hochvolt-Energiespeichers sowie der Schütze der Ladeeinrichtung aktivieren und damit den Hochvolt-Energiespeicher und die Ladeeinrichtung vom Hochvolt-Bordnetz trennen. Alternativ oder zusätzlich kann die Trennung von Hochvolt-Energiespeicher und Ladeeinrichtung auch bei Überschreiten einer zeitlichen Änderung des Stromgradienten bewirkt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung kann der wenigstens eine Stromsensor an wenigstens einem Eingang der Hochvolt-Komponente zur Versorgungsleitung und/oder zur Referenzleitung angeordnet sein. Damit kann günstigerweise sichergestellt werden, dass der gesamte Strom, der in die Hochvolt-Komponente fließt, auch erfasst wird und damit sicher detektiert werden kann, wenn ein interner Kurzschluss in der Hochvolt-Komponente auftritt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Überwachungsvorrichtung wenigstens einen Eingang für den wenigstens einen Stromsensor sowie wenigstens einen Ausgang für eine Trenneinheit des Hochvolt-Energiespeichers und wenigstens einen Ausgang für einen Schalter der Ladeeinrichtung aufweisen. Auf diese Weise kann die Überwachungsvorrichtung Signale des Stromsensors aufnehmen und über die beiden Ausgänge die Trenneinrichtung des Hochvolt-Energiespeichers, beispielsweise wenigstens ein Schütz, sowie einen Schalter der Ladeeinrichtung, ebenfalls beispielsweise wenigstens ein Schütz, ansteuern. Günstigerweise können zur Trennung von Hochvolt-Energiespeicher und Ladeeinrichtung beide Pole über jeweils ein Schütz gleichzeitig getrennt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Hochvolt-Bordnetz wenigstens umfasst eine elektrische Referenzleitung, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einem elektrischen Referenzpotential versorgt ist, eine elektrische Versorgungsleitung, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einer Gleichstrom-Versorgungsspannung eines Hochvolt-Energiespeichers bezüglich des Referenzpotentials versorgt ist, sowie wenigstens eine Hochvolt-Komponente, welche mit der Referenzleitung und der Versorgungsleitung elektrisch gekoppelt ist, wobei eine Ladeeinrichtung zum Laden des Hochvolt-Energiespeichers mit dem Hochvolt-Bordnetz gekoppelt wird. Ein elektrischer Strom zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der wenigstens einen Hochvolt-Komponente wird über einen Stromsensor der wenigstens einen Hochvolt-Komponente bestimmt. Dabei wird eine Änderung des elektrischen Stromflusses zwischen der Versorgungsleitung und/oder Referenzleitung und der Hochvolt-Komponente bestimmt und bei Überschreiten vorgegebener Werte für die Änderung des elektrischen Stromflusses werden der Hochvolt-Energiespeicher und die Ladeeinrichtung von dem Hochvolt-Bordnetz getrennt.
  • Mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung kann verhindert werden, dass sich schwerwiegende Fehler in einer Hochvolt-Komponente auf weitere Komponenten des Hochvolt-Bordnetzes auswirken.
  • Beispielsweise kann als Fehler auftreten, dass während des Ladevorgangs des Energiespeichers sich beispielsweise ein Kurzschluss bzw. Lichtbogen in einer Hochvolt-Komponente ungünstig auf das Hochvolt-Bordnetz auswirkt. Vor allem bei einem sehr niederohmigen Kurzschluss kann sich schlagartig die Stromrichtung beim Laden umkehren, sodass ein sehr hoher elektrischer Strom sowohl aus der Ladeeinrichtung als auch aus dem Hochvolt-Energiespeicher in die intern kurzgeschlossene Hochvolt-Komponente fließen kann.
  • Erfindungsgemäß kann bei einem Kurzschluss bzw. Lichtbogen innerhalb der Hochvolt-Komponente, beispielsweise der Leistungselektronik, über einen DC-Stromsensor am Eingang der Leistungselektronik detektiert werden, dass sich ein Stromdurchsatz in Richtung Leistungselektronik ändert. Ab einem vorgegebenen Grenzwert für die detektierte Stromhöhe wird die sofortige Öffnung der Schütze des Hochvolt-Energiespeichers sowie der Schütze der Ladeeinrichtung aktiviert und damit der Hochvolt-Energiespeicher und die Ladeeinrichtung vom Hochvolt-Bordnetz getrennt. Weiterer Schaden kann somit von dem Hochvolt-Energiespeicher, der Hochvolt-Ladeinrichtung, sowie weiteren Hochvolt-Komponenten abgewendet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können eine Richtung des elektrischen Stroms und/oder eine zeitliche Änderung elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der Hochvolt-Komponente bestimmt werden. Zweckmäßigerweise kann über den Stromsensor eine Änderung der Stromrichtung und/oder eine zeitliche Änderung des elektrischen Stroms, also ein Stromgradient detektiert werden. Vorteilhaft kann sowohl der Gradient als auch eine zeitliche Änderung des Gradienten zur Überwachung ausgenutzt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können bei Überschreiten eines ersten Grenzwertes für einen Strom zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der Hochvolt-Komponente und/oder bei Überschreiten eines zweiten Grenzwertes für eine zeitliche Änderung des Stroms zwischen der Versorgungsleitung und/oder der Referenzleitung und der Hochvolt-Komponente der Hochvolt-Energiespeicher und die Ladeeinrichtung von dem Hochvolt-Bordnetz getrennt werden. Ab einer vorgegebenen detektierten Stromhöhe und/oder einer zeitlichen Änderung des Stroms, also dem Stromgradienten, kann die sofortige Öffnung der Schütze des Hochvolt-Energiespeichers sowie der Schütze der Ladeeinrichtung aktiviert werden und damit der Hochvolt-Energiespeicher und die Ladeeinrichtung vom Hochvolt-Bordnetz getrennt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Trennung von Hochvolt-Energiespeicher und Ladeeinrichtung auch bei Überschreiten einer zeitlichen Änderung des Stromgradienten bewirkt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der elektrische Strom an wenigstens einem Eingang der Hochvolt-Komponente zur Versorgungsleitung und/oder zur Referenzleitung bestimmt werden. Damit kann günstigerweise sichergestellt werden, dass der gesamte Strom, der in die Hochvolt-Komponente fließt, auch erfasst wird und damit sicher detektiert werden kann, wenn ein interner Kurzschluss in der Hochvolt-Komponente auftritt.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine Systemübersicht einer Überwachungsvorrichtung für ein Hochvolt-Bordnetz eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Zustand, in dem der Hochvolt-Energiespeicher geladen wird; und
    • 2 die Überwachungsvorrichtung nach 1 in einem Fehlerfall der Hochvolt-Komponente.
  • In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt eine Systemübersicht einer Überwachungsvorrichtung 50 für ein Hochvolt-Bordnetz 100 eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Zustand, in dem der Hochvolt-Energiespeicher 10 geladen wird.
  • Das Hochvolt-Bordnetz 100 umfasst eine elektrische Referenzleitung 12, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einem elektrischen Referenzpotential versorgt ist, eine elektrische Versorgungsleitung 14, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einer Gleichstrom-Versorgungsspannung eines Hochvolt-Energiespeichers 10 bezüglich des Referenzpotentials versorgt ist, sowie wenigstens eine Hochvolt-Komponente 20, welche mit der Referenzleitung 12 und der Versorgungsleitung 14 elektrisch gekoppelt ist.
  • Die Hochvolt-Komponente 20 stellt in diesem Fall die Leistungselektronik in Form eines Wechselrichters dar, welcher zur Ansteuerung eines Elektromotors 26 eines elektrischen Antriebstrangs 30 dient.
  • Eine Ladeeinrichtung 40 ist zum Laden des Hochvolt-Energiespeichers 10 mit dem Hochvolt-Bordnetz 100 gekoppelt.
  • Die Hochvolt-Komponente 20 weist einen Stromsensor 28 auf, welcher zum Bestimmen eines elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung 14 und der Hochvolt-Komponente 20 ausgebildet ist.
  • Die Überwachungsvorrichtung 50 ist über einen Eingang 52 mit dem Stromsensor 28 elektrisch verbunden und ausgebildet, eine Änderung des elektrischen Stromflusses zwischen der Versorgungsleitung 14 und der Hochvolt-Komponente 20 zu bestimmen. Bei Überschreiten vorgegebener Werte für die Änderung des elektrischen Stromflusses trennt die Überwachungsvorrichtung 50 den Hochvolt-Energiespeicher 10 und die Ladeeinrichtung 40 von dem Hochvolt-Bordnetz 100. Dazu weist die Überwachungsvorrichtung 50 wenigstens einen Ausgang 54 für eine Trenneinheit 16 des Hochvolt-Energiespeichers 10 und wenigstens einen Ausgang 56 für einen Schalter 42 der Ladeeinrichtung 40 auf. Die Trenneinheit 16 umfasst wenigstens einen Schalter 18, welcher in diesem Ausführungsbeispiel die Versorgungsleitung 14 unterbrechen und damit die Versorgungsspannung des Hochvolt-Energiespeichers 10 vom Hochvolt-Bordnetz 100 trennen kann. Der Schalter 42 der Ladeeinrichtung 40 trennt ebenfalls die Versorgungsleitung 14 von der Ladeeinrichtung 40.
  • Der Stromsensor 28 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Eingang 22 der Hochvolt-Komponente 20 zur Versorgungsleitung 14 angeordnet. Der Stromsensor 28 könnte auch an dem anderen Eingang 24 angeordnet sein.
  • Die Überwachungsvorrichtung 50 kann vorteilhaft ausgebildet sein, um eine Richtung des elektrischen Stroms und/oder eine zeitliche Änderung des elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung 14 und/oder der Referenzleitung 12 und der Hochvolt-Komponente 20 zu bestimmen.
  • Bei Überschreiten eines ersten Grenzwertes für einen Strom zwischen der Versorgungsleitung 14 und der Hochvolt-Komponente 20 und/oder bei Überschreiten eines zweiten Grenzwertes für eine zeitliche Änderung des Stroms zwischen der Versorgungsleitung 14 und der Hochvolt-Komponente 20 kann die Überwachungsvorrichtung 50 so über die beiden Ausgänge 54, 56 die beiden Schalter 18 und 42 ansteuern und so den Hochvolt-Energiespeicher 10 und die Ladeeinrichtung 40 von dem Hochvolt-Bordnetz 100 trennen.
  • Bei dem in 1 dargestellten Ladeprozess des Hochvolt-Energiespeichers 10 durch die Ladeeinrichtung 40, dem bestimmungsgemäßen Betrieb, fließt der elektrische Strom über die Versorgungsleitung 14 in den Hochvolt-Energiespeicher 10 und zurück über die Referenzleitung 12 in Richtung Ladeeinrichtung 40. Der Strom über die Versorgungsleitung 14 ist mit schwarzen Pfeilen angedeutet.
  • Der Schalter 18 der Trenneinheit 16 des Hochvolt-Energiespeichers 10 und der Schalter 42 der Ladeeinrichtung 40 sind beide geschlossen.
  • 2 zeigt nun die Überwachungsvorrichtung 50 nach 1 in einem Fehlerfall der Hochvolt-Komponente 20.
  • Beispielsweise kann als Fehler auftreten, dass während des Ladevorgangs des Energiespeichers 10 sich beispielsweise ein Kurzschluss bzw. Lichtbogen in der Hochvolt-Komponente 20 ungünstig auf das Hochvolt-Bordnetz auswirkt. Vor allem bei einem sehr niederohmigen Kurzschluss kann sich schlagartig die Stromrichtung beim Laden umkehren, sodass ein sehr hoher elektrischer Strom sowohl aus der Ladeeinrichtung 40 als auch aus dem Hochvolt-Energiespeicher 10 in die intern kurzgeschlossene Hochvolt-Komponente 20 fließen kann.
  • Bei einem Kurzschluss bzw. Lichtbogen innerhalb der Hochvolt-Komponente 20, hier der Leistungselektronik, wird über den DC-Stromsensor 28 am Eingang 22 der Leistungselektronik detektiert werden, dass sich ein Stromdurchsatz in Richtung Leistungselektronik ändert. Ab einem vorgegebenen Grenzwert für die detektierte Stromhöhe wird die sofortige Öffnung der Schütze des Hochvolt-Energiespeichers 10 sowie der Schütze der Ladeeinrichtung 40 aktiviert und damit der Hochvolt-Energiespeicher 10 und die Ladeeinrichtung 40 vom Hochvolt-Bordnetz 100 getrennt. Weiterer Schaden kann somit von dem Hochvolt-Energiespeicher 10, der Hochvolt-Ladeinrichtung 40, sowie weiteren Hochvolt-Komponenten abgewendet werden.
  • Der Fehlerfall der Hochvolt-Komponente 20 ist in 2 gekennzeichnet durch das Blitz-Symbol in der Hochvolt-Komponente 20 und soll beispielsweise einen internen Kurzschluss der Hochvolt-Komponente 20 andeuten. Bei einem internen Kurzschluss der Hochvolt-Komponente 20, welche mit ihren Eingängen 22, 24 an die Versorgungsleitung 14 und die Referenzleitung 12 gekoppelt ist, wird der Kurzschluss zwischen Versorgungsleitung 14 und Referenzleitung 12 geschaltet. Damit kann sich der Hochvolt-Energiespeicher 10 über die Hochvolt-Komponente 20 entladen und es fließt ein hoher Strom in Richtung der Hochvolt-Komponente. Gleichzeitig wird die Ladeeinrichtung 40 über die Hochvolt-Komponente 20 kurzgeschlossen, damit fließt auch ein hoher Strom von der Ladeeinrichtung 40 in die Hochvolt-Komponente 20. Dieser Zustand ist durch die schwarzen Pfeile in 2 angedeutet.
  • Über den Stromsensor 28 wird nun das starke Ansteigen des elektrischen Stroms innerhalb kürzester Zeit detektiert und der Überwachungseinrichtung 50 gemeldet. Auch die Änderung der Stromrichtung kann über den Stromsensor 28 erkannt und an die Überwachungseinrichtung 50 weitergemeldet werden.
  • Damit kann die Überwachungsvorrichtung 50 bei Überschreiten des ersten Grenzwertes für den Strom zwischen der Versorgungsleitung 14 und der Hochvolt-Komponente 20 und/oder bei Überschreiten des zweiten Grenzwertes für die zeitliche Änderung des Stroms zwischen der Versorgungsleitung 14 und der Hochvolt-Komponente 20 den Hochvolt-Energiespeicher 10 und die Ladeeinrichtung 40 von dem Hochvolt-Bordnetz 100 trennen.
  • Der Schalter 18 der Trenneinrichtung 16 des Hochvolt-Energiespeichers 10 sowie der Schalter 42 der Ladeeinrichtung 40 werden dazu geöffnet. Damit ist der Stromfluss von dem Hochvolt-Energiespeicher 10 und von der Ladeeinrichtung 40 gestoppt.
  • Damit kann vorteilhaft verhindert werden, dass sich der Fehler in der Hochvolt-Komponente 20 auf weitere Komponenten des Hochvolt-Bordnetzes 100 auswirken.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hochvolt-Energiespeicher
    12
    Referenzleitung
    14
    Versorgungsleitung
    16
    Trenneinheit
    18
    Schalter
    20
    Hochvolt-Komponente
    22
    Eingang
    24
    Eingang
    26
    Elektromotor
    28
    Stromsensor
    30
    elektrischer Antriebstrang
    40
    Ladeeinrichtung
    42
    Schalter
    50
    Überwachungseinrichtung
    52
    Eingang
    54
    Ausgang
    56
    Ausgang
    100
    Hochvolt-Bordnetz
  • 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 102014202504 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Überwachungsvorrichtung (50) für ein Hochvolt-Bordnetz (100) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wobei das Hochvolt-Bordnetz (100) wenigstens umfasst - eine elektrische Referenzleitung (12), welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einem elektrischen Referenzpotential versorgt ist, - eine elektrische Versorgungsleitung (14), welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einer Gleichstrom-Versorgungsspannung eines Hochvolt-Energiespeichers (10) bezüglich des Referenzpotentials versorgt ist, - wenigstens eine Hochvolt-Komponente (20), welche mit der Referenzleitung (12) und der Versorgungsleitung (14) elektrisch gekoppelt ist, wobei eine Ladeeinrichtung (40) zum Laden des Hochvolt-Energiespeichers (10) mit dem Hochvolt-Bordnetz (100) koppelbar ist, wobei die wenigstens eine Hochvolt-Komponente (20) einen Stromsensor (28) aufweist, welcher zum Bestimmen eines elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der wenigstens einen Hochvolt-Komponente (20) ausgebildet ist, wobei die Überwachungsvorrichtung (50) ausgebildet ist, eine Änderung des elektrischen Stromflusses zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) zu bestimmen und bei Überschreiten vorgegebener Werte für die Änderung des elektrischen Stromflusses den Hochvolt-Energiespeicher (10) und die Ladeeinrichtung (40) von dem Hochvolt-Bordnetz (100) zu trennen.
  2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ausgebildet ist, um eine Richtung des elektrischen Stroms und/oder eine zeitliche Änderung des elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) zu bestimmen.
  3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ausgebildet ist, um bei Überschreiten eines ersten Grenzwertes für einen Strom zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) und/oder bei Überschreiten eines zweiten Grenzwertes für eine zeitliche Änderung des Stroms zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) den Hochvolt-Energiespeicher (10) und die Ladeeinrichtung (40) von dem Hochvolt-Bordnetz (100) zu trennen.
  4. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Stromsensor (28) an wenigstens einem Eingang (22, 24) der Hochvolt-Komponente (20) zur Versorgungsleitung (14) und/oder zur Referenzleitung (12) angeordnet ist.
  5. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem Eingang (52) für den wenigstens einen Stromsensor (28) sowie wenigstens einem Ausgang (54) für eine Trenneinheit (16) des Hochvolt-Energiespeichers (10) und wenigstens einem Ausgang (56) für einen Schalter (42) der Ladeeinrichtung (40).
  6. Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung (50) für ein Hochvolt-Bordnetz (100) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hochvolt-Bordnetz (100) wenigstens umfasst - eine elektrische Referenzleitung (12), welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einem elektrischen Referenzpotential versorgt ist, - eine elektrische Versorgungsleitung (14), welche im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einer Gleichstrom-Versorgungsspannung eines Hochvolt-Energiespeichers (10) bezüglich des Referenzpotentials versorgt ist, - wenigstens eine Hochvolt-Komponente (20), welche mit der Referenzleitung (12) und der Versorgungsleitung (14) elektrisch gekoppelt ist, wobei eine Ladeeinrichtung (40) zum Laden des Hochvolt-Energiespeichers (10) mit dem Hochvolt-Bordnetz (100) gekoppelt wird, wobei ein elektrischer Strom zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der wenigstens einen Hochvolt-Komponente (20) über einen Stromsensor (28) der wenigstens einen Hochvolt-Komponente (20) bestimmt wird, wobei eine Änderung des elektrischen Stromflusses zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) bestimmt wird und bei Überschreiten vorgegebener Werte für die Änderung des elektrischen Stromflusses der Hochvolt-Energiespeicher (10) und die Ladeeinrichtung (40) von dem Hochvolt-Bordnetz (100) getrennt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine Richtung des elektrischen Stroms und/oder eine zeitliche Änderung des elektrischen Stroms zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) bestimmt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei bei Überschreiten eines ersten Grenzwertes für einen Strom zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) und/oder bei Überschreiten eines zweiten Grenzwertes für eine zeitliche Änderung des Stroms zwischen der Versorgungsleitung (14) und/oder der Referenzleitung (12) und der Hochvolt-Komponente (20) der Hochvolt-Energiespeicher (10) und die Ladeeinrichtung (40) von dem Hochvolt-Bordnetz (100) getrennt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der elektrische Strom an wenigstens einem Eingang (22, 24) der Hochvolt-Komponente (20) zur Versorgungsleitung (14) und/oder zur Referenzleitung (12) bestimmt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102014202504A1 (de) 2014-02-12 2015-08-13 Robert Bosch Gmbh Trenneinheit zur galvanischen Trennung des Leistungsstromkreises zwischen einer Spannungsquelle und einer Verbrauchereinrichtung sowie Batteriesystem mit einer solchen Trenneinheit

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