DE102021003884A1 - Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz - Google Patents

Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz Download PDF

Info

Publication number
DE102021003884A1
DE102021003884A1 DE102021003884.3A DE102021003884A DE102021003884A1 DE 102021003884 A1 DE102021003884 A1 DE 102021003884A1 DE 102021003884 A DE102021003884 A DE 102021003884A DE 102021003884 A1 DE102021003884 A1 DE 102021003884A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
protective
circuit
potential line
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102021003884.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Urs Boehme
Wolfgang Dinser
Axel Staudenmaier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102021003884.3A priority Critical patent/DE102021003884A1/de
Publication of DE102021003884A1 publication Critical patent/DE102021003884A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/11—DC charging controlled by the charging station, e.g. mode 4
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2827—Testing of electronic protection circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H02H3/023—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/044—Checking correct functioning of protective arrangements, e.g. by simulating a fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/12—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to undesired approach to, or touching of, live parts by living beings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/24—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung (8) für ein elektrisches Gleichstromnetz (1), insbesondere für ein Hochvoltnetz.
Erfindungsgemäß umfasst die Schutzvorrichtung (8) eine Schutzschaltung (9) zur Reduzierung eines durch Y-Kondensatoren des elektrischen Gleichstromnetzes (1) verursachten elektrischen Schlags, wobei die Schutzschaltung (9) einen ersten Schutzschalter (SS1) zwischen einer Pluspotentialleitung (HV+L) und einer Bezugspotentialleitung (ML) und einen zweiten Schutzschalter (SS2) zwischen einer Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML) umfasst, und eine Testschaltung (18), die eine Umladung der Potentiale (HV+, HV-) mit einer Zeitkonstante hervorruft, die in einem Auslösespektrum der Schutzschaltung (9) liegt, wobei ein korrektes Auslösen der Schutzschaltung (9) nach einem Zuschalten der Testschaltung über eine Spannungsmessung erfassbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2017 009 355 A1 beschrieben, ein Verfahren zum Betreiben von elektrischen Bordnetzen bekannt. In dem Verfahren zum Betreiben eines mit einer ersten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten ersten Bordnetzes und eines mit einer zweiten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten zweiten Bordnetzes werden das erste und das zweite Bordnetz mittels eines einen ersten getakteten Energiewandler aufweisenden Energiekopplers elektrisch gekoppelt. Die erste und die zweite elektrische Gleichspannung sind mittels einer elektrischen Isolationseinrichtung gegenüber einem elektrischen Bezugspotential elektrisch isoliert. Die elektrische Isolationseinrichtung wird überwacht. Das erste und das zweite Bordnetz werden mittels des Energiekopplers galvanisch gekoppelt. Bei einer Störung der Isolationseinrichtung in einem Bereich eines der beiden Bordnetze steuert der Energiekoppler elektrische Potentiale des jeweiligen anderen der beiden Bordnetze derart, dass jeweilige Potentialdifferenzen von diesen elektrischen Potentialen zum Bezugspotential kleiner als ein vorgegebener Vergleichswert sind.
  • In der DE 10 2019 008 833 werden eine Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, insbesondere für ein Hochvoltnetz, ein Bordnetz für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug und eine Gleichstromladestation beschrieben. Die Schutzvorrichtung umfasst entweder eine erste Spannungsmessvorrichtung zwischen einer Pluspotentialleitung und einer Bezugspotentialleitung zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung und eine zweite Spannungsmessvorrichtung zwischen einer Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung zur Messung einer Spannung zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung, oder eine Fehlerstrommessvorrichtung in der Bezugspotentialleitung. Die Schutzvorrichtung umfasst des Weiteren eine Schutzschaltung, entweder mit einer elektrischen Reihenschaltung eines Entladewiderstands und eines ersten Schutzschalters zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung und einer elektrischen Reihenschaltung des Entladewiderstands und eines zweiten Schutzschalters zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung, oder mit zwei Schutzschaltungsteilen, wobei der erste Schutzschaltungsteil eine elektrische Reihenschaltung eines ersten Entladewiderstand und eines ersten Schutzschalters zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil eine elektrische Reihenschaltung eines zweiten Entladewiderstands und eines zweiten Schutzschalters zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst. Der erste Schutzschalter ist bei einem mittels der ersten und/oder zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar und der zweite Schutzschalter ist bei einem mittels der zweiten und/oder ersten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Unterschreiten des vorgegebenen Spannungswertes zum Schließen ansteuerbar. Alternativ sind/ist der erste Schutzschalter und/oder der zweite Schutzschalter bei einem mittels der Fehlerstrommessvorrichtung gemessenen Fehlerstrom zum Schließen ansteuerbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, insbesondere für ein Hochvoltnetz, umfasst eine Schutzschaltung zur Reduzierung eines durch Y-Kondensatoren des elektrischen Gleichstromnetzes verursachten elektrischen Schlags, wobei die Schutzschaltung einen ersten Schutzschalter zwischen einer Pluspotentialleitung und einer Bezugspotentialleitung und einen zweiten Schutzschalter zwischen einer Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung umfasst. Des Weiteren umfasst die Schutzvorrichtung eine Testschaltung, die eine Umladung der Potentiale, d. h. des Pluspotentials und des Minuspotentials, mit einer Zeitkonstante hervorruft, die in einem Auslösespektrum der Schutzschaltung liegt. Ein korrektes Auslösen der Schutzschaltung, insbesondere ein korrektes Schließen des jeweiligen Schutzschalters, ist nach einem Zuschalten der Testschaltung über eine Spannungsmessung erfassbar bzw. wird entsprechend erfasst.
  • Die beispielsweise in Form eines Schutzgerätes ausgebildete Schutzvorrichtung, insbesondere deren Schutzschaltung, reduziert eine gefährliche elektrische Körperdurchströmung eines Menschen, d. h. sie schützt Menschen vor einem elektrischen Schlag. Wird insbesondere ein Hochvoltsystem mit seinen Parametern, insbesondere Spannung, Isolation und CY-Kapazität, d. h. Kapazität der Y-Kondensatoren, auf die Sicherheitsfunktion dieser Schutzvorrichtung ausgelegt, dann ist auch im Fehlerfall, d. h. wenn aufgrund eines Fehlers die Gefahr eines Stromschlags besteht, sicherzustellen, dass diese Schutzvorrichtung wirklich auslösen wird.
  • Es ist somit vor einem Herstellen eines Zustandes, in dem die ordnungsgemäße Funktion der Schutzvorrichtung vorausgesetzt wird, beispielsweise vor einer Aktivierung des Hochvoltsystems bzw. einem Schließen von Schützen, zu prüfen, ob die Schutzvorrichtung funktionsfähig ist. Dies wird durch eine Testroutine der Schutzvorrichtung sichergestellt. Bei dieser Testroutine ist es erforderlich, selbst keinen gefährlichen Zustand hervorzurufen und trotzdem alle sicherheitsrelevanten Merkmale der Schaltung auf hinsichtlich der ordnungsgemäßen Funktion zu überprüfen, beispielsweise eine Auswerteschaltung und eine Entladeschaltung der Schutzvorrichtung.
  • Dies wird durch die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht. Hierfür umfasst die Schutzvorrichtung, zusätzlich zu ihrer Schutzschaltung, die Testschaltung, die, wie oben beschrieben, die Umladung der Potentiale mit einer Zeitkonstante hervorruft, die im Auslösespektrum der Schutzschaltung liegt. Das korrekte Auslösen nach dem Zuschalten wird über die Spannungsmessung erfasst.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Schutzvorrichtung, insbesondere deren Testschaltung, in einer Hochvoltbatterie, insbesondere einer Traktionsbatterie eines insbesondere als Elektro- oder Hybridfahrzeugs ausgebildeten Fahrzeugs, integriert ist, oder als eine so genannte Stand-Alone-Lösung, d. h. als eine separate Komponente, beispielsweise als ein eigenständiges Gerät, ausgebildet ist, oder in einer Gleichstromladestation, beispielsweise einer Gleichstromladesäule, integriert ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist somit die beispielsweise als Schutzgerät ausgebildete Schutzvorrichtung um eine Selbstdiagnosefunktion erweitert. Dies ist insbesondere erforderlich oder zumindest sinnvoll, wenn die Schutzvorrichtung ein essentieller Bestandteil eines Hochvolt-Sicherheitskonzepts ist.
  • Ist die Schutzvorrichtung in einem Batteriemanagementsystem (BMS) im Fahrzeug integriert, so ergeben sich eine Reihe von Synergieeffekten. So können beispielsweise eine Spannungsquelle, Halbleiter und Widerstände für die Testfunktion, eine Auswertungselektronik für die Testfunktion, Hochvolt-Spannungsmessungen und eine Auswertung vom Batteriemanagementsystem übernommen werden. Ähnliches gilt für einen Einsatz, insbesondere die Integration, der Schutzvorrichtung in der Gleichstromladestation .
  • Des Weiteren ist auch die oben bereits erwähnte Stand-Alone-Lösung der Schutzvorrichtung umsetzbar. Allerdings ist hier, insbesondere im Vergleich zur Integration in der Hochvoltbatterie oder Gleichstromladestation, ein höherer Bauteilaufwand erforderlich.
  • Unter dem Begriff „Hochvolt“ ist insbesondere eine elektrische Gleichspannung zu verstehen, die insbesondere größer als etwa 60 V ist. Insbesondere ist der Begriff „Hochvolt“ konform zur Norm ECE R 100 auszulegen.
  • In einer möglichen Ausführungsform umfasst die Schutzvorrichtung eine erste Spannungsmessvorrichtung zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung und eine zweite Spannungsmessvorrichtung zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung zur Messung einer Spannung zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung. Das Bezugspotential ist insbesondere ein elektrisches Massepotential, bei Verwendung der Schutzvorrichtung in einem Fahrzeug insbesondere ein Fahrzeugmassepotential, bei Verwendung der Schutzvorrichtung in einer Gleichstromladestation beispielsweise ein Erdpotential.
  • Des Weiteren umfasst die Schutzvorrichtung die Schutzschaltung, insbesondere zur Reduzierung eines durch Y-Kondensatoren des elektrischen Gleichstromnetzes verursachten elektrischen Schlags, insbesondere einer Person, d. h. eines menschlichen Körpers.
  • Die Schutzschaltung umfasst den ersten Schutzschalter zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung und den zweiten Schutzschalter zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung. Es sind mehrere Auslösekriterien vorgegeben, wobei der erste Schutzschalter und/oder der zweite Schutzschalter ausschließlich bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Eintritt aller vorgegebenen Auslösekriterien zum Schließen ansteuerbar sind/ist. Die Auslösekriterien betreffen insbesondere Fehlerursachen/Störungen, die auftreten können und bei deren Auftreten das Schließen der Schutzschalter verhindert werden soll. Vorteilhafterweise ist für jede dieser Fehlerursachen/Störungen mindestens ein Auslösekriterium derart vorgegeben, dass es bei Körperkontakt, d. h. bei Kontakt einer Person, d. h. eines menschlichen Körpers, mit einem der Hochvoltpotentiale, eintritt und bei Auftreten der jeweiligen Fehlerursache nicht eintritt. Die Auslösung, d. h. das Schließen des jeweiligen Schutzschalters, erfolgt nur, wenn alle vorgegebenen Auslösekriterien eintreten, d. h. erfüllt sind. Dadurch wird sichergestellt, dass der jeweilige Schutzschalter nur bei Körperkontakt, d. h. bei Kontakt einer Person, d. h. eines menschlichen Körpers, mit einem der Hochvoltpotentiale geschlossen wird und ein fehlerhaftes Schließen aufgrund des Auftretens einer oder mehrerer der Fehlerurachen/Störungen sicher vermieden wird.
  • Durch die beschriebene Lösung wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Schutzschaltung sowohl sehr schnell auslöst, um eine im Körperwiderstand umgesetzte Ladung und Energie gering zu halten, als auch eine fehlerhafte Auslösung so wenig wie möglich erfolgt oder vorteilhafterweise vermieden wird. Eine Fehlauslösung würde für eine sehr kurze Zeitspanne zu einem Isolationsfehler führen. Zudem sorgt die Schutzschaltung für eine massive Verschiebung der Hochvoltpotentiale, was eine maximale Abweichung vom energetischen Minimum der in den Y-Kondensatoren gespeicherten Energie darstellt. Zudem kann bei einem wiederholten Fehlauslösen der Schutzschaltung die Funktion eines Isolationswächters beeinträchtigt werden. Beispielsweise können Störquellen im Fahrzeug und/oder in der Gleichstromladestation die Schutzschaltung zum fehlerhaften Auslösen veranlassen. Dies wird durch die beschriebene Lösung vermieden oder zumindest erheblich reduziert.
  • Durch die beschriebene Lösung wird die Auswertung der Schutzschaltung stabiler gegen Fehlauslösungen, indem mehrere Auslösekriterien gleichzeitig eintreten müssen. Die einzelnen Auslösekriterien werden insbesondere mit einer Und-Verknüpfung ausgewertet. Die einzelnen Auslösekriterien sind abhängig von der Art der Störung. Verglichen wird die Störungs-Form mit der Charakteristik einer Entladung der Y-Kondensatoren durch einen Körperwiderstand. Vorteilhafterweise wird zur Unterscheidung jeglicher Störung von einer solchen CY-Körperwiderstandsentladung mindestens ein Merkmal gefunden, welches durch eine Messung oder Auswertung erfasst werden kann. Jeweils mindestens dieses eine Merkmal pro Störung muss sich von der Eigenschaft der CY-Körperstromentladung unterscheiden. Beispielhaft sind dies die Unterscheidung zwischen Common-Mode und Differential-Mode-Ereignissen, Mindest-Umladespannungen, Zeitkonstanten einer Kondensator-Umladung (Zeitkonstante der e-Funktion), Frequenzen/ Frequenzspektren oder Wiederholraten einer taktenden Störung usw. Als Mess-Eingangsgröße wird die Spannungsmessung mittels der Spannungsmessvorrichtungen verwendet, d. h. zwischen Pluspotentialleitung und Bezugspotentialleitung und zwischen Minuspotentialleitung und Bezugspotentialleitung.
  • Durch die Verknüpfung der Auslösung der Schutzschaltung an verschiedene charakteristische Merkmale einer CY-Körperentladung kann erreicht werden, dass die Anzahl der Fehlauslösungen minimiert oder komplett vermieden wird. Gleichzeitig wird eine sehr schnelle Auslösezeit erreicht und somit die im menschlichen Körper umgesetzte Energie/Ladung minimiert.
  • Die mittels der Spannungsmessvorrichtungen gemessenen Spannungen werden insbesondere wie folgt ausgewertet:
    • - Ermittlung von Abweichungen aktuell anliegenden Spannungen dU von Pluspotentialleitung zu Bezugspotentialleitung und von Minuspotentialleitung zu Bezugspotentialleitung bezogen auf einen zeitlich zuvor ermittelten Spannungswert, und/oder
    • - Ermittlung von Spannungsänderungen dU/dt, d. h. über die Zeit, der Spannungen von Pluspotentialleitung zu Bezugspotentialleitung und von Minuspotentialleitung zu Bezugspotentialleitung, und/oder
    • - Beachtung des entgegengesetzten Vorzeichens, insbesondere bei den obigen beiden Ermittlungen, bezüglich der Auswertung der Spannungen von Pluspotentialleitung zu Bezugspotentialleitung und von Minuspotentialleitung zu Bezugspotentialleitung, und/oder
    • - Beachten einer zyklischen Wiederholung einer auftretenden Störung.
  • Die Auslösekriterien umfassen somit insbesondere:
    • - die Spannungsabweichung der aktuell zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung und der zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung vom zeitlich zuvor ermittelten Spannungswert, und/oder
    • - die Spannungsänderungen über die Zeit der zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung und der zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung, und/oder
    • - das entgegengesetzte Vorzeichen der zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung und der zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung, und/oder
    • - ein Nichtvorliegen einer zyklischen Wiederholung der anderen Auslösekriterien.
  • Der erste Schutzschalter und/oder der zweite Schutzschalter sind/ist insbesondere ausschließlich dann ansteuerbar, wenn
    • - die Spannungsabweichung der aktuell zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung und der zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung von dem zeitlich zuvor ermittelten Spannungswert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, in einem möglichen Ausführungsbeispiel einen Grenzwert von 30 V, und
    • - die Spannungsänderungen über die Zeit der zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung und der zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, und
    • - das entgegengesetzte Vorzeichen der zwischen der Pluspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung und der zwischen der Minuspotentialleitung und der Bezugspotentialleitung anliegenden Spannung vorliegt.
  • Die Grenzwerte sind insbesondere abhängig von der zu betrachtenden Zeitkonstante t=R*C. Hierbei ist R der Körperwiderstand des Menschen, der gemäß Normvorgaben bis 500Ohm als niedrigster Wert angenommen wird. Beispielsweise werden Körperwiderstände im Bereich von 300Ohm bis 30kOhm berücksichtigt. C ist abhängig von der sich im Hochvoltsystem, d. h. im Hochvoltgleichstromnetz, befindlichen Gesamtkapazität der Y-Kondensatoren. Dies ist beispielsweise fahrzeugsituationsabhängig, zum Beispiel ob nur das Fahrzeug betrachtet, wird, beispielsweise während eines Fahrbetriebs oder das Fahrzeug in Verbindung mit einer Gleichstromladestation. Beispielsweise wird für C ein Bereich von 200nF (insbesondere nur Fahrzeug, insbesondere optimiert auf niedrige Kapazitäten der y-Kondensatoren) bis zu einem Wert beim Megawatt-Laden, d. h. Gleichstromladen mit hohen Leistungen, von ca. 8µF (Gleichstromladestation und Fahrzeug). Alle Kapazitätswerte beziehen sich pro Hochvoltpotential, d. h. als Gesamtkapazität ist der doppelte Wert anzunehmen. Die Schutzschaltung hat insbesondere die Anforderung, bei Spannungen oberhalb von 60 V aktiv zu sein. Als Abgrenzung werden beispielsweise zu niedrige Frequenzen der Isolationswächter gesehen (ca. 800kOhm Prüfwiderstand, Taktzeit ca. 10s) und zu den Frequenzen oberhalb der Auslösezeitkonstante ein Inverter mit einer Taktfrequenz von mind. 2kHz betrachtet.
  • In einer möglichen Ausführungsform sind/ist der erste Schutzschalter und/oder der zweite Schutzschalter ausschließlich dann ansteuerbar, wenn zusätzlich das Nichtvorliegen einer zyklischen Wiederholung der anderen Auslösekriterien ermittelt ist.
  • Beispielsweise ist eine analoge und/oder digitale Auswertung der mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Spannung vorgesehen.
  • Beispielsweise sind bei der analogen Auswertung mit einem Ausgang der Spannungsmessung (z.B. hochohmiger Widerstandsteiler) je Hochvoltpotential zwei Auswertungen über Operationsverstärkerschaltungen verbunden. Die Operationsverstärkerschaltungen verfügen über zwei unterschiedliche Zeitkonstanten. Mit der Operationsverstärkerschaltung der ersten Zeitkonstante (niedrige Frequenz, unterhalb einer Zeitkonstante einer Entladung über einen menschlichen Körperwiderstand) wird die Spannungsabweichung vom zuvor ermittelten Spannungswert ermittelt. Mit der Operationsverstärkerschaltung der zweiten Zeitkonstante (höhere Frequenz, oberhalb der Zeitkonstante der Entladung über einen menschlichen Körperwiderstand) wird die Spannungsänderung über die Zeit ermittelt. Diese beiden Auslösekriterien sind in einer logischen Und-Verknüpfung verbunden und es wird zugleich eine log. Und-Verknüpfung mit dem negierten Ergebnis der Auswertung des jeweiligen anderen Hochvoltpotentials durchgeführt, um dadurch zu ermitteln, ob die beiden Spannungen entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Ist das Gesamtergebnis „wahr“, erfolgt eine Ansteuerung der Schutzschaltung.
  • Bei der digitalen Auswertung werden die gemessenen Spannungen beispielsweise von einem Mikrocontroller, Asic (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) oder FPGA (Field Programmable Gate Array, d. h. ein integrierter Schaltkreis der Digitaltechnik, in welchen eine logische Schaltung geladen werden kann) erfasst. Es erfolgt softwarebasierend die Filterung und Ermittlung der Spannungsabweichung vom zuvor ermittelten Spannungswert und der Spannungsänderung über die Zeit je Hochvoltpotential und anschließend die für die analoge Auswertung bereits beschriebenen Und-Verknüpfungen. Ist das Gesamtergebnis „wahr“ erfolgt eine Ansteuerung der Schutzschaltung.
  • Beispielsweise werden die analoge und digitale Auswertung gleichzeitig umgesetzt, insbesondere als Redundanz.
  • Durch die beschriebene Lösung wird erreicht, dass möglichst schnell eine Berührung eines Hochvoltpotentials durch einen menschlichen Körper erkannt wird und die Zuschaltung der Schutzschaltung durchgeführt wird. Die schnelle Zuschaltung begründet sich durch den relativ schnell ablaufenden Entladevorgang/Umladevorgang der Y-Kondensatoren während der Berührung eines Hochvoltpotential durch den menschlichen Körper (Größenordnung ca. 10ms). Hierbei tritt der größte Teil der im Körper umgesetzten Energie oder der durch den Körper durströmten Ladung zu Beginn des Entlade-/Umladevorgangs auf. Er schwächt sich auf einer e-Funktion ab. Dies macht es zudem erforderlich, möglichst schnell die Schutzschaltung zur Auslösung zu bringen.
  • Es ist jedoch auch erforderlich, dass Fehlauslösungen aufgrund anderer Einflussfaktoren ausgeschlossen sind oder zumindest nur selten auftreten. Eine fälschlicherweise ausgelöste Schutzschaltung führt zu einer energetisch sehr ungünstigen Potentialverteilung von vom jeweiligen Hochvoltpotential zum Bezugspotential, wodurch der in den Y-Kondensatoren gespeicherte Energiebetrag in die Nähe seines maximalen Werts kommt, zum Beispiel Pluspotential zu Bezugspotential ungefähr 0 V und Bezugspotential zu Minuspotential ungefähr nahe einer Systemspannung des Hochvoltsystems, beispielsweise 800V. Zudem wird bei der fälschlicherweise ausgelösten Schutzschaltung für den Moment der Aktivierung der Schutzschaltung ein Isolationsfehler erzeugt. Beim Zuschalten mittels einer Kapazität der Schutzschaltung wird zudem eine zusätzliche Kapazität zu den Y-Kondensatoren parallel geschaltet, was grundsätzlich die Möglichkeit bietet, in der nun vergrößerten Y-Gesamtkapazität mehr Energie zu speichern.
  • Da die Schutzschaltung möglichst schnell die Entladung durch den menschlichen Körperwiderstand erkennen muss, ist es notwendig, sie bezüglich des Reaktionsverhaltens schnell zu gestalten. Somit wird sie auch empfindlich gegenüber anderen Störeinflüssen. Durch die beschriebene Lösung werden Fehlauslösungen, welche durch diese höhere Empfindlichkeit verursacht werden könnten, vermieden oder zumindest erheblich reduziert. Mittel zur Unterscheidung zwischen Störung und Kontakt mit einem menschlichen Körperwiderstand bieten, wie oben bereits beschrieben, beispielsweise der Vergleich der Vorzeichen der beiden gemessenen Spannungen, wodurch eine Unterscheidung zwischen Common-Mode Störung und Differential-Mode Störung ermöglicht wird, Filter zur Unterscheidung von Störfrequenzen, eine Mittelwertbildung oder Spannungsänderung im Vergleich zu einem Mittelwert über einen definierten Zeitraum, insbesondere zur Unterscheidung von kleinen energetischen Einflüssen, ein maximaler Spannungshub der Umladevorgänge, und/oder Abtastvorgänge nach vorgegebenen Wiederholraten, zum Beispiel zum Erkennen von regelmäßig pulsierenden Störern, beispielsweise Invertern.
  • Betrachtet man den Umladevorgang der Y-Kondensatoren bei einer Berührung durch einen menschlichen Körper, so entspricht dies einer Gleichtakt-Störung bzw. einer Auslösung von Gleichtaktströmen. Dies wird vorteilhafterweise unterschieden von folgenden Einflüssen:
    • Eine Gleichtaktstörung, auch als Common-Mode-Störungen bezeichnet, einer taktenden Hochvoltkomponente würde ebenso wie bei einer Körperentladung einen gemeinsamen Strombeitrag über das Bezugspotential zur Folge haben. Der Frequenzbereich kann weit gestreut sein durch die Vielzahl von taktenden Hochvoltkomponenten im Fahrzeug, deren unterschiedlicher Taktfrequenzen und eventuell sogar variabler Taktfrequenzen, beispielsweise bei einem Bordlader mit einem isolierenden LLC-DC/DC-Wandler.
  • Taktende Hochvoltverbraucher sorgen neben den oben beschriebenen Common-Mode-Störungen zusätzlich für Differential-Mode-Störungen. Diese können mit ihrem Störpegel die Auswerteschaltung ebenfalls beeinflussen. Ein identisches Umladeverhalten wie bei einer Körper-Entladung der Y-Kondensatoren ruft auch ein Isolationswächter hervor. Hier ist bei den beiden bekannten Isolationswächter-Prinzipen vor allem der Isolationswächter mittels des Umladewiderstandes kritisch.
  • In der folgenden Tabelle ist ein Vergleich der CY-Körperentladung mit den oben beschriebenen Störeinflüssen hinsichtlich des Frequenzspektrums, des Spannungshubs, der Art der Störung (CM oder DM) und der Wiederholrate gegenübergestellt.
    Art des Fehlers/Störers Frequenzbereich (Stör )Spektrum Spannungshub EVM-Störung (Common Mode (CM) oder Differential Mode (DM)) Wiederholrate
    CY-Körperentladung T=CY*R_Körper, ca. 2kHz Volle Umladung CM Einmalig oder langsam wiederkehrend
    Taktender Verbraucher: Inverter, Taktungsstörung 0Hz - 1MHz <25V CM und DM >10kHz
    Taktender Verbraucher: Inverter, Grundwelle 0Hz-1MHz <25V CM und DM 0-2kHz
    Taktender Verbraucher: DC/DC-Wandler 0Hz - 100MHz <25V CM und DM >50kHz
    Taktender Verbraucher: Heizer 0Hz - 1MHz <25V CM und DM ca. 50Hz
    Taktender Verbraucher: elektrischer Kältemittelverdichter 0Hz - 100MHz <25V CM und DM ca. 10kHz
    Isolationswächter T=CY * 1MOhm, ca. 1Hz Volle Umladung CM <1Hz, wiederkehrend
    Stromripple (Gleichstromladen) Ca. 5-100kHz 100A*1 00mOhm = 10V CM und DM >100kHz
  • Der Lösungsansatz zur Vermeidung einer Fehlauslösung der Schutzschaltung liegt insbesondere darin, mehrere Merkmale miteinander zu verknüpfen.
  • Beispielsweise kann ein Bandpassfilter für die Spannungsmessung vorgesehen sein, welcher beispielsweise mittels Hardware oder Software realisiert werden kann. Dies ermöglicht eine Abgrenzung der Common Mode-Störungen des menschlichen Körperwiderstands von Störungen eines Isolationswächters, insbesondere nach unten, und von Common-Mode-Störungen von taktenden Komponenten, insbesondere nach oben. Dadurch wird eine Interaktion der Schutzschaltung mit dem Isolationswächter, Hochvoltverbrauchern und einer Ladestation (EVSE) reduziert.
  • Beispielsweise ist eine logische Verknüpfung der Spannungsauslösung für Pluspotential und Minuspotential vorgesehen. Dies ermöglicht eine sichere Unterscheidung Common-Mode-Störungen und Differential-Mode-Störungen, so dass im Weiteren nur noch Common-Mode-Störungen betrachtet werden müssen. Dadurch wird eine Interaktion der Schutzschaltung mit taktenden Verbrauchern reduziert.
  • Beispielsweise wird ein Mindestumladehub, beispielsweise 50 V, berücksichtigt, d. h. die Schutzschaltung wird erst dann ausgelöst. Somit werden kleine Störungen ignoriert. Dadurch wird eine Interaktion der Schutzschaltung mit taktenden Verbrauchern reduziert.
  • Beispielsweise wird ein Moving Average, d. h. ein Mittelwert der Spannung über eine vorgegebene Zeitspanne, berücksichtigt, und erst bei dessen Erreichen die Schutzschaltung ausgelöst. Sehr niederohmige und regelmäßige Störungen werden dadurch schwächer bewertet. Dadurch wird eine Interaktion der Schutzschaltung mit taktenden Verbrauchern reduziert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 schematisch ein Gleichstromnetz mit einer Schutzvorrichtung,
    • 2 schematisch eine in eine Hochvoltbatterie integrierte Schutzvorrichtung,
    • 3 schematisch eine als separate Komponente ausgebildete und mit einem Fahrzeug verbundene Schutzvorrichtung,
    • 4 schematisch eine in eine Gleichstromladestation integrierte Schutzvorrichtung,
    • 5 schematisch eine Ausführungsform einer Schutzschaltung der Schutzvorrichtung,
    • 6 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Schutzschaltung der Schutzvorrichtung,
    • 7 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Schutzschaltung der Schutzvorrichtung,
    • 8 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Schutzschaltung der Schutzvorrichtung,
    • 9 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Schutzschaltung der Schutzvorrichtung, und
    • 10 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Schutzschaltung der Schutzvorrichtung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 bis 4 zeigen schematische Darstellungen von Ausführungsformen eines elektrischen Gleichstromnetzes 1 mit Schutzvorrichtung 8.
  • Diese beispielsweise in Form eines Schutzgerätes ausgebildete Schutzvorrichtung 8, insbesondere deren Schutzschaltung 9, reduziert eine gefährliche elektrische Körperdurchströmung eines Menschen, d. h. sie schützt Menschen vor einem elektrischen Schlag. Wird insbesondere ein Hochvoltsystem 15 mit seinen Parametern, insbesondere Spannung, Isolation und CY-Kapazität, d. h. Kapazität von
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2-, auf die Sicherheitsfunktion dieser Schutzvorrichtung 8 ausgelegt, dann ist auch im Fehlerfall, d. h. wenn aufgrund eines Fehlers die Gefahr eines Stromschlags besteht, sicherzustellen, dass diese Schutzvorrichtung 8 wirklich auslösen wird.
  • Es ist somit vor einem Herstellen eines Zustandes, in dem die ordnungsgemäße Funktion der Schutzvorrichtung 8 vorausgesetzt wird, beispielsweise vor einer Aktivierung des Hochvoltsystems 15 bzw. einem Schließen von Schützen, zu prüfen, ob die Schutzvorrichtung 8 funktionsfähig ist. Dies wird durch eine Testroutine der Schutzvorrichtung 8 sichergestellt, welche eine Selbstdiagnose der Schutzvorrichtung 8 ermöglicht. Bei dieser Testroutine ist es erforderlich, selbst keinen gefährlichen Zustand hervorzurufen und trotzdem alle sicherheitsrelevanten Merkmale der Schutzschaltung 9 hinsichtlich der ordnungsgemäßen Funktion zu überprüfen, beispielsweise eine Auswerteschaltung und eine Entladeschaltung der Schutzvorrichtung 8.
  • Um dies zu ermöglichen umfasst die Schutzvorrichtung 8 für das elektrische Gleichstromnetz 1, insbesondere für ein Hochvoltnetz, die Schutzschaltung 9 zur Reduzierung des durch die Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- des elektrischen Gleichstromnetzes 1 verursachten elektrischen Schlags, wobei die Schutzschaltung 9 einen ersten Schutzschalter SS1 zwischen einer Pluspotentialleitung HV+L und einer Bezugspotentialleitung ML und einen zweiten Schutzschalter SS2 zwischen einer Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst. Des Weiteren umfasst die Schutzschaltung 9 in den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 4 jeweils zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der jeweilige Schutzschaltungsteil 9.1, 9.2, zusätzlich zum jeweiligen Schutzschalter SS1, SS2, ein im Folgenden als elektrischer Entladewiderstand Re1, Re2 bezeichnetes elektrisches Widerstandsbauelement umfasst. Somit umfasst die Schutzschaltung 9 in den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 4 zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 eine elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand Re1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 eine elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands Re2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst.
  • Die Schutzschalter SS1, SS2 werden beispielsweise jeweils aufgrund einer Spannungsauswertung zum Schließen angesteuert, insbesondere bei einem mittels dieser Spannungsauswertung ermittelten Eintritt mindestens eines vorgegebenen Auslösekriteriums oder mehrerer vorgegebener Auslösekriterien, beispielsweise bei einer mittels einer ersten Spannungsmessvorrichtung zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und/oder mittels einer zweiten Spannungsmessvorrichtung zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML ermittelten Spannungsänderung auf einer e-Funktion mit einer Zeitkonstante in einem vorgegebenen Frequenzbandbereich und/oder bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes. Diese Auswertung, d. h. die Ermittlung des Eintritts des mindestens einen Auslösekriteriums oder der mehreren Auslösekriterien mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung, erfolgt beispielsweise digital oder analog. Zur Spannungsauswertung und Ansteuerung der Schutzschalter SS1, SS2 im Fehlerfall, d. h. bei Eintritt des mindestens einen vorgegebenen Auslösekriteriums oder der mehreren vorgegebenen Auslösekriterien, ist eine Auswerteeinheit 16 vorgesehen. Diese Auswerteeinheit 16 kann beispielsweise eine gemeinsame Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung der beiden Spannungsmessvorrichtungen sein oder diese umfassen und/oder die beiden Spannungsmessvorrichtungen umfassen.
  • Weitere mögliche Ausführungsformen der Schutzschaltung 9 sind in den 5 bis 10 beispielhaft dargestellt und werden später noch erläutert. Hierzu wird dann auch die Spannungsmessung und -auswertung näher erläutert.
  • Des Weiteren umfasst die Schutzvorrichtung 8 zur Durchführung der Testroutine und somit zum Ermöglichen der Selbstdiagnose eine Testschaltung 18, die eine Umladung der Potentiale HV+, HV-, d. h. des Pluspotentials HV+ und des Minuspotentials HV-, mit einer Zeitkonstante hervorruft, die in einem Auslösespektrum der Schutzschaltung 9 liegt. Ein korrektes Auslösen der Schutzschaltung 9, insbesondere ein korrektes Schließen des jeweiligen Schutzschalters SS1, SS2, ist nach einem Zuschalten der Testschaltung 18 über eine Spannungsmessung erfassbar bzw. wird entsprechend erfasst.
  • Die Schutzvorrichtung 8 umfasst somit, zusätzlich zu ihrer Schutzschaltung 9, die Testschaltung 18, die, wie oben beschrieben, die Umladung der Potentiale HV+, HV- mit einer Zeitkonstante hervorruft, die im Auslösespektrum der Schutzschaltung 9 liegt. Das korrekte Auslösen nach dem Zuschalten wird über die Spannungsmessung erfasst.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Schutzvorrichtung 8, insbesondere deren Testschaltung 18, in einer Hochvoltbatterie 6, insbesondere einer Traktionsbatterie eines insbesondere als Elektro- oder Hybridfahrzeugs ausgebildeten Fahrzeugs, integriert ist, wie beispielhaft in 2 gezeigt, oder als eine so genannte Stand-Alone-Lösung, d. h. als eine separate Komponente, beispielsweise als ein eigenständiges Gerät, ausgebildet ist, wie beispielhaft in 3 gezeigt, oder in einer Gleichstromladestation 5, beispielsweise einer Gleichstromladesäule, integriert ist, wie beispielhaft in 4 gezeigt.
  • Bei der hier beschriebenen Lösung ist somit die beispielsweise als Schutzgerät ausgebildete Schutzvorrichtung 8 um eine Selbstdiagnosefunktion erweitert. Dies ist insbesondere erforderlich oder zumindest sinnvoll, wenn die Schutzvorrichtung 8 ein essentieller Bestandteil eines Hochvolt-Sicherheitskonzepts ist.
  • Ist die Schutzvorrichtung 8 in der Hochvoltbatterie 6, insbesondere in einem Batteriemanagementsystem (BMS), im Fahrzeug integriert, wie in 2 gezeigt, so ergeben sich eine Reihe von Synergieeffekten. So können beispielsweise eine Spannungsquelle 14, Halbleiter und Widerstände für die Testfunktion, eine Auswertungselektronik für die Testfunktion, Hochvolt-Spannungsmessungen und eine Auswertung vom Batteriemanagementsystem übernommen werden. Ähnliches gilt für einen Einsatz, insbesondere die Integration, der Schutzvorrichtung 8 in der Gleichstromladestation 5, wie in 4 gezeigt.
  • Des Weiteren ist auch die oben bereits erwähnte Stand-Alone-Lösung der Schutzvorrichtung 8 umsetzbar, wie in 3 gezeigt. Allerdings ist hier, insbesondere im Vergleich zur Integration in der Hochvoltbatterie 6 oder Gleichstromladestation 5, ein höherer Bauteilaufwand erforderlich.
  • Das elektrische Gleichstromnetz 1, welches hier als ein Hochvoltgleichstromnetz ausgebildet ist, umfasst in den dargestellten Ausführungsformen jeweils eine elektrische Spannungsquelle 14, die Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2-, Isolationswiderstände Ris1+, Ris1-, Ris2+, Ris2-, ein Hochvoltsystem 15 mit einem elektrischen Systemwiderstand Rsys, die Schutzschaltung 9 mit der Auswerteeinheit 16, einen Isolationswächter IMD und die Testschaltung 18. In 1 sind beide mögliche Positionen des Isolationswächters IMD im Gleichstromnetz 1 dargestellt. Da der Isolationswächter IMD jedoch nur einmal vorhanden ist, ist die zweite, d. h. die rechte, dargestellte Position des Isolationswächters IMD gestrichelt dargestellt.
  • Die Testschaltung 18 umfasst in allen dargestellten Ausführungsformen die Spannungsquelle 14, eine Steuerung, insbesondere eine Teststeuerungseinheit 17, zur Steuerung der Selbstdiagnose und Bewertung, zwei galvanisch trennende Schaltelemente, nämlich einen ersten Hauptschalter SM1 in der Pluspotentialleitung HV+L und einen zweiten Hauptschalter SM2 in der Minuspotentialleitung HV-L, sowie eine als elektrische Reihenschaltung eines ersten elektrischen Testwiderstand RT1 und eines ersten Testschalters ST1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML ausgebildete Entladeschaltung für das Pluspotential HV+ und eine als elektrische Reihenschaltung eines zweiten elektrischen Testwiderstands RT2 und eines zweiten Testschalters ST2 zwischen der Minuspotentialleitung HV L und der Bezugspotentialleitung ML ausgebildete Entladeschaltung für das Minuspotential HV-. Die Teststeuerungseinheit 17 kann vorteilhafterweise auf die Spannungsquelle 14 einwirken, beispielsweise diese steuern und/oder regeln, ist insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, und ist des Weiteren dazu ausgebildet und eingerichtet, die Hauptschalter SM1, SM2 und Testschalter ST1, ST2 zu betätigen, d. h. zu schließen und wieder zu öffnen.
  • 1 zeigt einen allgemeinen Aufbau eines elektrischen Gleichstromnetzes 1 mit der Schutzvorrichtung 8 mit Selbstdiagnosefunktion. Die Schutzvorrichtung 8 ist, wie bereits erwähnt, unterteilt in die Schutzschaltung 9 und die Testschaltung 18. Die Testschaltung 18 umfasst zusätzliche elektrische Bauelemente, welche zur Selbstdiagnose erforderlich sind, insbesondere eine Steuerung, hier in Form der Teststeuerungseinheit 17, die Spannungsquelle 14, die Hauptschalter SM1, SM2, welche als galvanisch trennende Schaltelemente ausgebildet sind, und die Entladeschaltung für das jeweilige Hochvoltpotential HV+, HV-, hier in Form der elektrischen Reihenschaltung des jeweiligen Testschalters ST1, ST2 und des jeweiligen Testwiderstands RT1, RT2 zwischen der jeweiligen Potentialleitung HV+L, HV-L und der Bezugspotentialleitung ML. Wie bereits beschrieben, ist zudem der Isolationswächter IMD vorgesehen, wobei in 1 die beiden Möglichkeiten zur Verortung des Isolationswächters dargestellt sind.
  • 2 zeigt die Ausführungsform, bei welcher die Schutzvorrichtung 8 mit Schutzschaltung 9 und durch die Testschaltung 18 bereitgestellter Selbstdiagnosefunktion in der Hochvoltbatterie 6, insbesondere in einer Traktionsbatterie eines insbesondere als Elektro- oder Hybridfahrzeugs ausgebildeten Fahrzeugs, integriert ist. Dadurch ergeben sich eine Reihe von Synergieeffekten, die zusammen mit der Hochvoltbatterie 6 und dem Batteriemanagementsystem (BMS) genutzt werden können.
  • Die Hauptschalter SM1, SM2 werden hier durch Hauptschütze der Hochvoltbatterie 6 inklusive deren Sicherheitsüberwachung (z.B. Hilfskontakt) gebildet. Als Isolationswächter IMD wird vorteilhafterweise der Isolationswächter IMD der Hochvoltbatterie 6 verwendet, unabhängig von dessen jeweiligem Messverfahren. Der Isolationswächter IMD kann somit beispielsweise ein Widerstands-Isolationswächter oder Bender-Isolationswächter sein.
  • Wenn der Isolationswächter IMD ein Widerstands-Isolationswächter ist und die Zeitkonstante aus den ersten Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- und den Testwiderständen RT1, RT2 in den Bereich der Zeitkonstanten der Auslösung der Schutzvorrichtung 8, insbesondere der Schutzschaltung 9, fällt (z.B. 1 µF + 500 Ohm), können die Testwiderstände RT1, RT2 und Testschalter ST1, ST2 inklusive deren Ansteuerung vollständig durch den als Widerstands-Isolationswächter ausgebildeten Isolationswächter IMD des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
  • Nicht dargestellte Spannungsmessungen zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M sowie zwischen dem Minuspotential HV- und dem Bezugspotential M können durch den Isolationswächter IMD übernommen werden.
  • Die Aufgaben der Teststeuerungseinheit 17, d. h. Steuerung der Selbstdiagnose und Bewertung können vom Batteriemanagementsystem und Isolationswächter IMD übernommen werden, wobei das Batteriemanagementsystem die Steuerung und der Isolationswächter IMD die Auswertung übemimmt.
  • Die Schutzschaltung 9 mit ihren Komponenten, insbesondere mit ihren elektrischen Bauelementen, d. h. den Schutzschaltern SS1, SS2 und den weiteren elektrischen Bauelementen, insbesondere Widerständen und/oder Kondensatoren der Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 oder der jeweiligen Ausführungsform gemäß den 5 bis 10, ist bei dieser Ausführungsform eine Zusatzbestückung, d. h. nur diese elektrischen Bauelemente müssen bei dieser in der Hochvoltbatterie 6 integrierten Ausführungsform der Schutzvorrichtung zusätzlich vorgesehen werden und sind somit entsprechend vorgesehen.
  • Die Aufgabe der Auswertung kann bei digitaler Auswertung vom Isolationswächter IMD übernommen werden. Bei analoger Auswertung ist hierfür eine kleine Zusatzbestückung erforderlich. Für die Ansteuerung im Fehlerfall ist eine Zusatzbestückung erforderlich. Die Auswerteeinheit 16 kann somit bei digitaler Auswertung auf die Ansteuerung im Fehlerfall beschränkt werden. Bei analoger Auswertung würde auch diese Auswertung von der Auswerteeinheit 16 übernommen.
  • Die Spannungsquelle 14 wird durch die Hochvoltbatterie 6 bereitgestellt.
  • Im Folgenden wird ein beispielhafter Ablauf der Selbstdiagnose mittels der Ausführungsform gemäß 2 beschrieben. Zunächst sind die hier als Hauptschütze der Hochvoltbatterie 6 ausgebildeten Hauptschalter SM1, SM2 geöffnet. Somit beschränkt sich die Kapazität der Schutzvorrichtung 8 auf die Kapazität der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- der Hochvoltbatterie 6. Zudem kann beim Selbsttest durch das kurzzeitige Herstellen eines Isolationsfehlers, insbesondere < 100 Ohm/Volt, sichergestellt werden, dass bei einem gleichzeitig herrschenden Isolationsfehler im Fahrzeug kein gefährlicher Zustand entsteht, beispielsweise ein Batterie-Kurzschluss durch gleichzeitigen Isolationsfehler.
  • Der batterieinterne Isolationswächter IMD prüft den Isolationswiderstand Ris1+, Ris1- der Hochvoltbatterie 6 intern.
  • Wenn der batterieinterne Isolationswiderstand Ris1+, Ris1- als in Ordnung befunden wurde, wird anschließend über den ersten Testschalter ST1 der erste Testwiderstand RT1 zugeschaltet. Idealerweise ist dies identisch mit den Widerständen und Halbleiterschaltern des Isolationswächter IMD. Zunächst wird ein Hochvoltpotential HV+, HV- getestet, hier zunächst das Pluspotential HV+. Nach der korrekten Auslösung der Schutzschaltung 9 und dem Herstellen des Normalzustandes wird anschließend das andere Hochvoltpotential HV-, HV+ auf entsprechende Weise getestet, hier das
    Minuspotential HV-, d. h. über den zweiten Testschalter ST2 wird der zweite Testwiderstand RT2 zugeschaltet. Idealerweise ist dies identisch mit den Widerständen und Halbleiterschaltern des Isolationswächter IMD.
  • Die Reaktion der Schutzschaltung 9, insbesondere deren korrektes Auslösen, wird jeweils ermittelt über die Hochvoltpotentialmessungen bezogen auf das Bezugspotential M.
  • Wenn alle Schritte bis dahin ordnungsgemäß bestanden wurden, kann eine Vorladung des Hochvoltsystems 15 erfolgen und die in der Ausführungsform gemäß 2 als Hauptschütze der Hochvoltbatterie 6 ausgebildeten Hauptschalter SM1, SM2 können geschlossen werden. Sollte beim Selbsttest keine ordnungsgemäße Funktion festgestellt werden, dann wird ein Starten des Hochvoltsystems 15 des Fahrzeugs unterbunden, zumindest dann, wenn die Schutzvorrichtung 8 im Hochvolt-Sicherheitskonzept unbedingt erforderlich ist.
  • 3 zeigt die Ausführungsform, bei welcher die Schutzvorrichtung 8 mit Schutzschaltung 9 und durch die Testschaltung 18 bereitgestellter Selbstdiagnosefunktion als eine separate Komponente, d. h. als Stand-Alone-Lösung, beispielsweise als ein separates Gerät, ausgebildet ist und mit einem Hochvoltsystem 15, hier mit einem Hochvoltsystem 15 des Fahrzeugs, verbunden werden soll bzw., wie hier dargestellt, verbunden ist. Dabei umfasst das Hochvoltsystem 15 des Fahrzeugs in der dargestellten Ausführungsform die Hochvoltbatterie 6 und den Isolationswächter IMD. Alternativ kann der Isolationswächter IMD beispielsweise in der Gleichstromladestation 5 angeordnet sein.
  • Die Hauptschalter SM1, SM2 inklusive deren Sicherheitsüberwachung (z.B. Hilfskontakt) sind bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 zusätzliche Bauteile, welche in der Schutzvorrichtung 8 erforderlich sind, d. h. hierfür können nicht, wie in der Ausführungsform gemäß 2, bereits vorhandene Bauteile des Hochvoltsystems 15, insbesondere der Hochvoltbatterie 6, verwendet werden.
  • Zur Erzeugung einer Testspannung, d. h. einer Hochvoltprüfspannung, insbesondere um die ersten Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- aufzuladen, ist zudem als Spannungsquelle 14 eine eigene Hilfsspannungsquelle in der Schutzvorrichtung 8 erforderlich und entsprechend vorgesehen. Die Hochvoltprüfspannung wird beispielsweise aus einer Niedervoltspannung von beispielsweise 12 V erzeugt, zum Beispiel über einen Niedervolt-Signalstecker. Alternativ dazu kann ein Schließen der Hauptschalter SM1, SM2 während des Vorladevorgangs, insbesondere zu Beginn des Vorladevorgangs des Hochvoltsystems 15 des Fahrzeugs und ein anschließendes Öffnen der
    Hauptschalter SM1, SM2 erfolgen.
  • Bei den Testwiderständen RT1, RT2 und Testschaltern ST1, ST2 inklusive deren Ansteuerung besteht bei dieser Ausführungsform keine Synergie mit anderen Fahrzeugkomponenten, so dass auch diese Bauteile in der Schutzvorrichtung 8 verbaut werden müssen und somit bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 entsprechend verbaut sind.
  • Auch bei den hier nicht dargestellten Spannungsmessungen zwischen dem
    Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M sowie zwischen dem Minuspotential HV- und dem Bezugspotential M besteht bei dieser Ausführungsform keine Synergie mit anderen Fahrzeugkomponenten, so dass auch diese Bauteile in der Schutzvorrichtung 8 verbaut werden müssen und somit bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 entsprechend verbaut sind.
  • Auch bei der Steuerung der Selbstdiagnose und Bewertung besteht bei dieser Ausführungsform keine Synergie mit anderen Fahrzeugkomponenten, so dass auch diese Bauteile, beispielsweise in Form der Teststeuerungseinheit 17, in der Schutzvorrichtung 8 verbaut werden müssen und somit bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 entsprechend verbaut sind.
  • Auch bei der Schutzschaltung 9 mit ihren Komponenten, insbesondere mit ihren elektrischen Bauelementen, d. h. den Schutzschaltern SS1, SS2 und den weiteren elektrischen Bauelementen, insbesondere Widerständen und/oder Kondensatoren der Ausführungsform der Schutzschaltung 9 gemäß den 1 bis 4 oder der jeweiligen Ausführungsform der Schutzschaltung 9 gemäß den 5 bis 10, besteht bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 gemäß 3 keine Synergie mit anderen Fahrzeugkomponenten, so dass auch diese Bauteile in der Schutzvorrichtung 8 verbaut werden müssen und somit bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 entsprechend verbaut sind.
  • Auch bei der Auswertung und Ansteuerung im Fehlerfall besteht bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 gemäß 3 keine Synergie mit anderen Fahrzeugkomponenten, so dass auch diese Bauteile, beispielsweise in Form der Auswerteeinheit 16, in der Schutzvorrichtung 8 verbaut werden müssen und somit bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 entsprechend verbaut sind.
  • Auch bei den ersten Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- besteht bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 gemäß 3 keine Synergie mit anderen Fahrzeugkomponenten, so dass auch diese Bauteile in der Schutzvorrichtung 8 verbaut werden müssen und somit bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 entsprechend verbaut sind.
  • Der Isolationswächter IMD ist, wie hier dargestellt, beispielsweise im Hochvoltsystem 15 des Fahrzeugs oder in der Gleichstromladestation 5, beispielsweise Gleichstromladesäule, angeordnet, d. h. dieser Isolationswächter IMD wird verwendet.
  • Im Folgenden wird ein beispielhafter Ablauf der Selbstdiagnose mittels der Ausführungsform gemäß 3 beschrieben. Die Hauptschalter SM1, SM2 sind geöffnet und über die interne Spannungsquelle 14 werden die internen
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- auf die Prüfspannung aufgeladen. Alternativ werden die Hauptschalter SM1, SM2 zu Beginn des Vorladevorgangs des Hochvoltsystems 15 des Fahrzeugs geschlossen und danach wieder geöffnet.
  • Zeitlich parallel oder zeitlich entkoppelt kann der Isolationswächter IMD in der Hochvoltbatterie 6 bzw. in der Gleichstromladestation 5 das Hochvoltsystem 15 des Fahrzeugs prüfen. Der batterieinterne Isolationswächter IMD prüft den Isolationswiderstand der Hochvoltbatterie 6 intern.
  • Die Schutzvorrichtung 8 prüft über die interne Testschaltung 18 die Funktionsfähigkeit seiner Schutzschaltung 9. Dabei wird zunächst eines der beiden
    Hochvoltpotentiale HV+, HV- getestet, d. h. über den entsprechenden
    Testschalter ST1, ST2 der entsprechende Testwiderstand RT1, RT2 zugeschaltet und die korrekte Auslösung der Schutzschaltung 9 überprüft. Danach müssen die internen Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- erneut aufgeladen werden. Anschließend wird das andere Hochvoltpotential HV-, HV+ getestet, d. h. über den entsprechenden
    Testschalter ST2, ST1 der entsprechende Testwiderstand RT2, RT1 zugeschaltet und die korrekte Auslösung der Schutzschaltung 9 überprüft.
  • Wenn alle Schritte bis dahin ordnungsgemäß bestanden wurden, können die Hauptschalter SM1, SM2 geschlossen werden und das so entstehende
    Hochvoltsystem 15 ist einsatzbereit. Sollte beim Selbsttest keine ordnungsgemäße Funktion festgestellt werden, dann wird ein Herunterfahren des Hochvoltsystems 15 eingeleitet bzw. ein Starten des Hochvoltsystems 15 unterbunden, zumindest dann, wenn die Schutzvorrichtung 8 im Hochvolt-Sicherheitskonzept unbedingt erforderlich ist.
  • 4 zeigt die Ausführungsform, bei welcher die Schutzvorrichtung 8 mit Schutzschaltung 9 und durch die Testschaltung 18 bereitgestellter Selbstdiagnosefunktion in der Gleichstromladestation 5 integriert ist. Dadurch ergeben sich eine Reihe von Synergieeffekten, die zusammen mit der Internen Spannungsquelle 14 der Gleichstromladestation 5 und dem Isolationswächter IMD der Gleichstromladestation 5 genutzt werden können.
  • Die Hauptschalter SM1, SM2 werden hier durch Hauptschütze der Gleichstromladestation 5 inklusive deren Sicherheitsüberwachung (z.B. Hilfskontakt) gebildet. Als Isolationswächter IMD wird vorteilhafterweise der Isolationswächter IMD der Gleichstromladestation 5 verwendet.
  • Wenn der Isolationswächter IMD ein Widerstands-Isolationswächter ist und die Zeitkonstante aus den ersten Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- und den
    Testwiderständen RT1, RT2 in den Bereich der Zeitkonstanten der Auslösung der Schutzvorrichtung 8, insbesondere der Schutzschaltung 9, fällt (z.B. 1 µP + 500 Ohm), können die Testwiderstände RT1, RT2 und Testschalter ST1, ST2 inklusive deren Ansteuerung vollständig durch den als Widerstands-Isolationswächter ausgebildeten Isolationswächter IMD der Gleichstromladestation 5 bereitgestellt werden.
  • Nicht dargestellte Spannungsmessungen zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M sowie zwischen dem Minuspotential HV- und dem Bezugspotential M können durch den Isolationswächter IMD übernommen werden.
  • Bei der Steuerung der Selbstdiagnose und Bewertung besteht bei dieser Ausführungsform keine Synergie mit anderen Komponenten der Gleichstromladestation 5, so dass diese Bauteile, beispielsweise in Form der Teststeuerungseinheit 17 als Zusatzbestückung erforderlich sind, d. h. in der Schutzvorrichtung 8, die in der Gleichstromladestation 5 integriert ist, verbaut werden müssen und somit bei dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 entsprechend verbaut sind.
  • Die Schutzschaltung 9 mit ihren Komponenten, insbesondere mit ihren elektrischen Bauelementen, d. h. den Schutzschaltern SS1, SS2 und den weiteren elektrischen Bauelementen, insbesondere Widerständen und/oder Kondensatoren der Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 oder der jeweiligen Ausführungsform gemäß den 5 bis 10, ist bei dieser Ausführungsform eine Zusatzbestückung, d. h. diese elektrischen Bauelemente müssen bei dieser in der Gleichstromladestation 5 integrierten Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 zusätzlich vorgesehen werden und sind somit entsprechend vorgesehen.
  • Die Aufgabe der Auswertung kann bei digitaler Auswertung vom Isolationswächter IMD übernommen werden. Bei analoger Auswertung ist hierfür eine kleine Zusatzbestückung erforderlich. Für die Ansteuerung im Fehlerfall ist eine Zusatzbestückung erforderlich. Die Auswerteeinheit 16 kann somit bei digitaler Auswertung auf die Ansteuerung im Fehlerfall beschränkt werden. Bei analoger Auswertung würde auch diese Auswertung von der Auswerteeinheit 16 übernommen.
  • Die Spannungsquelle 14 wird durch die Spannungsquelle 14 der Gleichstromladestation 5 bereitgestellt.
  • Im Folgenden wird ein beispielhafter Ablauf der Selbstdiagnose mittels der Ausführungsform gemäß 4 beschrieben. Zunächst sind die hier als Hauptschütze der Gleichstromladestation 5 ausgebildeten Hauptschalter SM1, SM2 geöffnet. Somit beschränkt sich die Kapazität der Schutzvorrichtung 8 auf die Kapazität der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- der Gleichstromladestation 5. Zudem kann beim Selbsttest durch das kurzzeitige Herstellen eines Isolationsfehlers, insbesondere < 100 Ohm/Volt, sichergestellt werden, dass bei einem gleichzeitig herrschenden Isolationsfehler im Fahrzeug kein gefährlicher Zustand entsteht, beispielsweise ein Batterie-Kurzschluss durch gleichzeitigen Isolationsfehler.
  • Der interne Isolationswächter IMD der Gleichstromladestation 5 prüft den internen Isolationswiderstand Ris1+, Ris1- der Gleichstromladestation 5. ist hierfür bereits die Gleichstromhochvoltladespannung erforderlich, dann wird sie durch die interne Spannungsquelle 14 der Gleichstromladestation 5 bereitgestellt. Vorteilhafterweise wird eine Prüfspannung gewählt, bei der gesetzliche Anforderungen bezüglich der Energie oder der Ladung der internen Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1- nicht überschritten wird (0,2 J bzw. C1-Kennlinie).
  • Wenn der interne Isolationswiderstand Ris1+, Ris1- der Gleichstromladestation 5 als in Ordnung befunden wurde, wird anschließend über den ersten Testschalter ST1 der erste Testwiderstand RT1 zugeschaltet. Idealerweise ist dies identisch mit den Widerständen und Halbleiterschaltern des Isolationswächter IMD. Zunächst wird ein Hochvoltpotential HV+, HV- getestet, hier zunächst das Pluspotential HV+. Nach der korrekten Auslösung der Schutzschaltung 9 und dem Herstellen des Normalzustandes wird anschließend das andere Hochvoltpotential HV-, HV+ auf entsprechende Weise getestet, hier das Minuspotential HV-, d. h. über den zweiten Testschalter ST2 wird der zweite Testwiderstand RT2 zugeschaltet. Idealerweise ist dies identisch mit den Widerständen und Halbleiterschaltern des Isolationswächter IMD.
  • Die Reaktion der Schutzschaltung 9, insbesondere deren korrektes Auslösen, wird jeweils ermittelt über die Hochvoltpotentialmessungen bezogen auf das Bezugspotential M.
  • Wenn alle Schritte bis dahin ordnungsgemäß bestanden wurden, kann die Gleichstromladestation 5 für den Gleichstromladevorgang freigegeben werden. Sollte beim Selbsttest keine ordnungsgemäße Funktion festgestellt werden, dann wird der Gleichstromladevorgang unterbunden, zumindest dann, wenn die Schutzvorrichtung 8 im Hochvolt-Sicherheitskonzept unbedingt erforderlich ist.
  • Die 5 bis 10 zeigen weitere beispielhafte Ausführungsformen der Schutzschaltung 9 der Schutzvorrichtung 8.
  • Die Schutzvorrichtung 8 umfasst vorteilhafterweise in allen Ausführungsformen die erste Spannungsmessvorrichtung zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML zur Messung einer Spannung zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die zweite Spannungsmessvorrichtung zwischen einer Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML zur Messung der Spannung zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML.
  • Vorteilhafterweise sind/ist in allen Ausführungsformen der erste Schutzschalter SS1 und/oder der zweite Schutzschalter SS2 bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Eintritt mindestens eines vorgegebenen Auslösekriteriums oder mehrerer vorgegebener Auslösekriterien, beispielsweise bei einer mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Spannungsänderung auf einer e-Funktion mit einer Zeitkonstante in einem vorgegebenen Frequenzbandbereich und/oder bei einem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungswertes, zum Schließen ansteuerbar. Diese Auswertung, d. h. die Ermittlung des Eintritts des mindestens einen Auslösekriteriums oder der mehreren Auslösekriterien mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung, erfolgt beispielsweise digital oder analog.
  • Beispielsweise ist eine mit den Spannungsmessvorrichtungen und den Schutzschaltern SS1, SS2 gekoppelte gemeinsame Spannungsauswerteeinheit zur Auswertung der von der ersten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Spannung und der von der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Spannung und zur Ansteuerung des ersten Schutzschalters SS1 und/oder des zweiten Schutzschalters SS2 bei dem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Eintritt des mindestens einen vorgegebenen Auslösekriteriums oder der mehreren vorgegebenen Auslösekriterien vorgesehen. Diese gemeinsame Spannungsauswerteeinheit kann beispielsweise die Auswerteeinheit 16 sein oder ein Bestandteil der Auswerteeinheit 16 sein.
  • Der jeweilige Schutzschalter SS1, SS2 ist beispielsweise als ein Halbleiterschalter ausgebildet, zum Beispiel als ein MOSFET, IGBT oder Thyristor.
  • Die Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- werden als Maßnahme verwendet, um eine Emission von EMV-Störungen (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) zu reduzieren. Insbesondere sind Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- meist günstigere und kompaktere EMV-Filtermaßnahme im Vergleich zu induktiven Entstörfiltern, beispielsweise Common- oder Differential-Moder Drosseln. Aus Sicht der EMV wäre es somit vorteilhaft, Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- mit großen Kapazitätswerten zu verwenden.
  • Nachteilig bei einem elektrifizierten Fahrzeug, d. h. beispielsweise bei einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, ist jedoch, dass ein Energieinhalt der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- durch einen Fahrzeugnutzer spürbar ist, wenn er ein Hochvoltpotential HV+, HV- berühren kann und gleichzeitig in Verbindung mit dem Erdpotential ist. Er erhält dann einen elektrischen Schlag. Je nach Größe dieses elektrischen Schlages kann dies gesundheitsgefährdend sein. Beispielsweise kann es zu Herzkammerflimmern oder zum Tod führen. Ein solcher elektrischer Schlag stellt einen so genannten „Einfachfehler“ dar und ist zu vermeiden. Daher ist dieser Energieinhalt der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- normativ begrenzt, um eine Gefährdung des Fahrzeugnutzers auszuschließen.
  • Aus Sicht der Hochvoltsicherheit sind somit kleine Kapazitätswerte der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- vorteilhaft. Normativ, beispielsweise geregelt in der Vorschrift LV123, gibt es die Anforderung, einen maximalen Energieinhalt, insbesondere 0,2 J, in den Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- nicht zu überschreiten oder so genannte „alternative measures“, d. h. alternative Maßnahmen, vorzusehen, zum Beispiel eine verstärkte Isolation. Dies hat jedoch stets zur Folge, dass beim einem Koppeln von zwei Hochvoltsystemen, beispielsweise Fahrzeug und Gleichstromladestation 5, bei der Wahl der verstärkten Isolation als „alternative measure“ immer beide Teilnehmer gleichzeitig über diese verstärkte Isolation verfügen müssen. Dies kann derzeit jedoch nicht sichergestellt werden.
  • In anderen Normen, beispielsweise SAE J1772, IEC 60479-1 und IEC60479-2, wird nicht der Energieinhalt der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- als gesundheitsgefährdende Größe genannt, die nicht überschritten werden darf, sondern es wird eine Ladungsmenge als schädigender Mechanismus genannt, die einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten darf. Beispielsweise ist hierzu ein Graph einer Relation einer Dauer eines Körperstroms über einen Wert des Körperstroms angegeben. Ein Alternativweg wie beispielsweise eine verstärkte Isolation wird hier nicht akzeptiert.
  • Um eine Entladung durch den menschlichen Körper zu vermeiden oder zumindest auf ein, insbesondere bezüglich einer Gesundheitsgefährdung, zulässiges Maß zu verringern, ist die Schutzvorrichtung 8 mit der Schutzschaltung 9 zur Reduzierung des Stromschlags durch die Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- vorgesehen.
  • Die Funktionsweise der Schutzvorrichtung 8 mit ihrer Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlages orientiert sich beispielsweise an den in der Norm SAE J1772, IEC 60479-1 und IEC60479-2 beschriebenen Grenzwerten bezüglich des Gefährdungspotentials. Dabei wird als schädigender Mechanismus die Ladungsmenge genannt, die den menschlichen Körper durchströmt und in einem Diagramm dargestellt ist. Ziel ist daher eine möglichst schnelle Erkennung und Reduzierung des Körperstromes, um die geflossene Ladung zu minimieren. Ein alleiniges Ansteuern der mechanischen Ladeschütze und/oder Hauptschütze wäre dafür zu langsam.
  • Durch die Schutzvorrichtung 8 mit deren Schutzschaltung 9 können vorgegebene Normen, beispielsweise die Norm IEC 60479-1, eingehalten werden. Je höher die Gleichstromladespannung ist, desto höher ist die anliegende Spannung über den Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2-. Daraus resultiert bei einem angenommenen Körperwiderstand auch ein zur Spannung der
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- proportional höherer Strom zu Beginn des Berührvorgangs. Der Strom durch den Körper nimmt mit dem Verlauf einer Kondensatorentladung über einen Widerstand ab, insbesondere in Form einer Exponentialfunktion. Der Strom zu Beginn des Berührens berechnet sich aus dem Quotient aus Spannung und Widerstand. Bei einer angenommenen maximalen Ladespannung von 920 V ergibt sich bei einer ebenfalls als symmetrisch angenommenen Hochvoltpotentialverteilung bezogen auf das Bezugspotential M (460V über jedem Y-Kondensator) ein Anfangswert des Berührstroms von 460 V / 1200 Ohm = 383 mA. Ausgehend von diesem Anfangswert des Stromes kann durch eine Division mit Wurzel 6 dieser Strom auf einen sinusförmigen AC-Strom umgerechnet werden. Dies entspricht dem Wert auf der X-Achse in der sog. C1-Kennlinie in der Norm SAE J 1772. Die Zeitdauer dieses Stromes kann über das Errechnen der Zeitkonstante der Kondensatorentladung t= R x C ermittelt werden. Die entsprechende Zeitdauer (Y-Achse) entspricht dabei 3 x t. Beispielhaft ist eine Verweildauer in diesem Zustand von ca.
    100 ms ist noch zulässig. Als Ziel wurde ein verbleibender Körperstrom von kleiner als 5 mA gewählt, d. h. die Restspannung muss kleiner als 6 V sein.
  • Je höher die Spannung über einem Y-Kondensator Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- ist, beispielsweise bei einer unsymmetrischen Hochvoltpotentialverteilung bezogen auf das Bezugspotential M, desto kürzer ist die maximale Verweildauer. Ein Strom über 500 mA ist nicht erlaubt, da dabei eine maximale Spannung von 600 V über einem Y-Kondensator Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- auftreten würde. Darüber muss der Ladevorgang abgebrochen werden.
  • Mittels der Schutzvorrichtung 8 mit ihrer Schutzschaltung 9 kann daher berechnet werden, ob sie noch in der Lage ist, die angeforderten maximalen Strom-Zeitdauem einzuhalten. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, muss der Ladevorgang sofort abgebrochen werden, da ein weiterer Fehler zu einer Personengefährdung führen würde. Eingangsgrößen zu dieser Berechnung sind Spannungsmessungen über den
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- beider Hochvoltpotentiale HV+, HV-, Kenntnis über die eigene Reaktionsgeschwindigkeit der Schaltung und die Wertetabelle der maximal zulässigen Strom-Verweildauern.
  • Durch die Ansteuerung, d. h. das Schließen, des jeweiligen Schutzschalters SS1, SS2 wird ein Entladenetzwerk zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M, insbesondere der Rohbaumasse, bzw. ein Entladenetzwerk zwischen dem Minuspotential HV- und dem Bezugspotential M, insbesondere der Rohbaumasse, geschalten. Diese Entladenetzwerke sind in den Ausführungsformen gemäß den 5, 7 und 9 Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2 der Schutzschaltung 9.
  • Das jeweilige Entladenetzwerk, d. h. der jeweilige Schutzschaltungsteil 9.1, 9.2, besteht bei der Ausführungsform gemäß 5 vorzugsweise aus einem ungeladenen Kondensator, im Folgenden als Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 bezeichnet, und einem elektrisch parallel geschalteten Widerstand, im Folgenden als Entladewiderstand Re, Re1, Re2 bezeichnet. Zusätzlich ist ein Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2 vorgesehen, welcher zum Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Es könnte beispielsweise auch nur der Entladewiderstand Re, Re1, Re2 vorgesehen sein, jedoch muss dieser sehr niederohmig sein, um den Körperstrom schnell zu reduzieren. Nachteilig ist jedoch, dass damit ein niederohmiger Isolationsfehler erzeugt wird. Daher wird im Folgenden nur die Kombination mit Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 und Entladewiderstand Re, Re1, Re2 betrachtet.
  • Der jeweilige Entladewiderstand Re, Re1, Re2 stellt sicher, dass der elektrisch parallel geschaltete Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 im Moment des Zuschaltens spannungsfrei war. Nach dem Zuschalten sorgt er für eine schnelle Entladung der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- des betroffenen Hochvoltpotentials HV+, HV-.
  • Bei der oben beschriebenen Schutzschaltung 9 gemäß 5 und 6 wird durch die Spannungsmessung ein Abfall des Isolationswertes schnell erkannt und dadurch sofort, beispielsweise über eine Hardwareschaltung, der entladene Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 zum betroffenen Hochvoltpotential HV+, HV- mit Körperwiderstand bzw. Y-Kondensator Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- parallel geschaltet. Somit verringert sich schlagartig die Spannung über diesem Hochvoltpotential HV+, HV- und dem Bezugspotential M. Der Stromfluss durch den menschlichen Körper nimmt proportional mit der Spanungsreduzierung ab.
  • Der Entladewiderstand Re, Re1, Re2 hat dabei zwei Funktionen. Zum einen sorgt er vor dem Zuschalten des Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 für dessen vollständige Entladung. Zum anderen beschleunigt er nach dem Zuschalten den Abbau der bereits reduzierten Spannung zwischen diesem Hochvoltpotential HV+, HV- und dem Bezugspotential M, wodurch mit weiterhin fallender Spannung auch der Strom durch den menschlichen Körper nochmals reduziert wird. Das jeweilig andere Hochvoltpotential HV-, HV+ erhöht im gleichem Maße seine Spannung bezüglich des Bezugspotentials M, wird jedoch nicht durch den menschlichen Körper berührt und ist somit unkritisch. In einem weiteren Schritt werden vorteilhafterweise die Hauptschütze der Hochvoltbatterie 6 geöffnet, Schütze in der Gleichstromladestation 5 und/oder die Ladeschütze geöffnet und in einem letzten Schritt die aktive Entladung des X-Kondensators und der
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- des Fahrzeugs durchgeführt.
  • 6 zeigt eine bauteiloptimierte Schutzschaltung 9. Bei der Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlages ist davon auszugehen, dass nur ein Hochvoltpotential HV+, HV- über den Körperwiderstand mit dem Bezugspotential M, beispielsweise der Gehäusemasse, verbunden ist. Wären beide Hochvoltpotentiale HV+, HV- mit dem Bezugspotential M, insbesondere der Gehäusemasse, verbunden, würde dies einem Kurzschluss der Hochvoltbatterie 6 oder Gleichstromladestation 5 gleich kommen, der durch eine Sicherung oder einen Stromsensor mit dadurch gesteuerter Abschaltvorrichtung getrennt werden muss.
  • Daraus wird deutlich, dass die Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlags für das Pluspotential HV+ und das Minuspotential HV- nie zur selben Zeit zum Einsatz kommt. Daher können ein einziger Schutzkondensator Cs, Entladewiderstand Re und zudem Schutzwiderstand Rs für die Absicherung beider Hochvoltpotentiale HV+, HV- verwendet werden, wie in 6 gezeigt. Es sind somit keine zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2 erforderlich. Die Spannungsmessungen mittels der beiden Spannungsmessvorrichtungen und die beiden Schutzschalter SS1, SS2 für die Zuschaltung der Schutzschaltung 9 müssen weiterhin bestehen bleiben. 6 zeigt eine solche Bauteiloptimierung. Dies ist sinnvoll, wenn der Entladewiderstand Re aufgrund von beispielsweise hohen Betriebsspannungen oder großen Kapazitäten der
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- im Fahrzeug und der Gleichstromladestation 5 ebenfalls größere Bauteilwerte annehmen muss.
  • Die Schutzschaltung 9 umfasst somit beispielswese die eine elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die elektrische Reihenschaltung des, d. h. desselben, Entladewiderstands Re und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wie in 6 gezeigt.
  • Alternativ umfasst die Schutzschaltung 9 zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 die elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand Re1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 die elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands Re2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wie in 5.
  • Zum Entladewiderstand Re, Re1, Re2 ist vorteilhafterweise, wie oben bereits erwähnt, der Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2, elektrisch parallel geschaltet, d. h. zum alleinigen Entladewiderstand Re ist der alleinige Schutzkondensator Cs elektrisch parallel geschaltet, wie 6 gezeigt, oder zum Entladewiderstand Re1, Re2 des jeweiligen Schutzschaltungsteils 9.1, 9.2 ist der jeweilige Schutzkondensator Cs1, Cs2 elektrisch parallel geschaltet, wie in 5 gezeigt.
  • Die Schutzschaltung 9 umfasst somit die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wobei der Schutzkondensator Cs zum Entladewiderstand Re elektrisch parallel geschaltet ist, wie in den 6 gezeigt. Alternativ umfasst die Schutzschaltung 9 die beiden Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 die elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand Re1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wobei zum ersten Entladewiderstand Re1 der erste Schutzkondensator Cs1 elektrisch parallel geschaltet ist, und wobei der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 die elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands Re2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wobei zum zweiten Entladewiderstand Re2 der zweite Schutzkondensator Cs2 elektrisch parallel geschaltet ist, wie in 5 gezeigt.
  • Zum Entladewiderstand Re, Re1, Re2 ist in den hier dargestellten Beispielen nicht nur der Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 elektrisch parallel geschaltet, sondern es ist eine elektrische Reihenschaltung aus dem Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 und einem Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2 elektrisch parallel geschaltet.
  • Die Schutzschaltung 9 umfasst somit die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die elektrische Reihenschaltung des Entladewiderstands Re und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wobei die elektrische Reihenschaltung aus dem Schutzkondensator Cs und dem Schutzwiderstand Rs zum Entladewiderstand Re elektrisch parallel geschaltet ist, wie in 6 gezeigt. Alternativ umfasst die Schutzschaltung 9 die beiden Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 die elektrische Reihenschaltung des ersten Entladewiderstand Re1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wobei zum ersten Entladewiderstand Re1 die elektrische Reihenschaltung aus dem ersten Schutzkondensator Cs1 und dem ersten Schutzwiderstand Rs1 elektrisch parallel geschaltet ist, und wobei der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 die elektrische Reihenschaltung des zweiten Entladewiderstands Re2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wobei zum zweiten Entladewiderstand Re2 die elektrische Reihenschaltung aus dem zweiten Schutzkondensator Cs2 und dem zweiten Schutzwiderstand Rs2 elektrisch parallel geschaltet ist, wie in 5 gezeigt.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 7 besteht das jeweilige Entladenetzwerk, hier somit der jeweilige Schutzschaltungsteil 9.1, 9.2, vorzugsweise aus einer elektrischen Reihenschaltung eines Widerstands R, R1, R2 und eines Schutzwiderstands Rs, Rs1, Rs2.
  • Der elektrische Widerstand R, R1, R2 ist im dargestellten Beispiel ein spannungsabhängiger elektrischer Widerstand, welcher insbesondere derart ausgebildet ist, dass sich ein Widerstandswert des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands bei einer sich erhöhenden elektrischen Spannung über Anschlüssen des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands reduziert, insbesondere zunehmend reduziert, wobei ein maximaler Widerstandswert des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands vorteilhafterweise maximal 600 Ω beträgt, insbesondere kleiner ist, insbesondere wesentlich kleiner ist, als der menschliche Körperwiderstand, d. h. als der Körperwiderstand einer Person, insbesondere maximal 200 Ω beträgt, insbesondere maximal oder kleiner ist als 50 Ω, beispielsweise kleiner als 5 Ω. Dadurch wird die Durchströmung des menschlichen Körpers deutlich reduziert. Der spannungsabhängige Widerstand ist beispielsweise als ein Varistor oder als eine Serienschaltung und/oder Parallelschaltung mehrerer Varistoren, beispielsweise mit und/oder ohne einer Zusatzbeschaltung, ausgebildet. Die Zusatzbeschaltung ist insbesondere ein Serienwiderstand, um den Varistorstrom zu begrenzen.
  • Alternativ ist der elektrische Widerstand R, R1, R2 ein elektrischer Widerstand mit einem festen Widerstandswert, Der mindestens eine elektrische Widerstand ist als ein elektrischer Widerstand mit einem festen Widerstandswert von maximal 800 Ω, insbesondere maximal 600 Ω, insbesondere kleiner, insbesondere wesentlich kleiner, als der menschlicher Körperwiderstand, insbesondere maximal 200 Ω, insbesondere maximal oder kleiner als 50 Ω, beispielsweise kleiner als 5 Ω. Dadurch wird ebenfalls die Durchströmung des menschlichen Körpers deutlich reduziert.
  • Es kann beispielsweise auch nur der Widerstand R, R1, R2 vorgesehen sein. Der elektrische Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2 dient der Vermeidung einer Zerstörung des jeweiligen Schutzschalters SS1, SS2 durch einen zu hohen Strom. Der elektrische Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2 kann somit beispielsweise entfallen, wenn durch den elektrischen Widerstand R, R1, R2, insbesondere in seiner Ausgestaltung als spannungsabhängiger elektrischer Widerstand, stets sichergestellt ist, dass ein maximaler Stromfluss derart begrenzt ist, dass er nicht zu einer Zerstörung des jeweiligen Schutzschalters SS1, SS2 führen kann.
  • Bei dieser Schutzschaltung 9 wird durch die Spannungsmessung ein Abfall des Isolationswertes schnell erkannt und dadurch sofort, beispielsweise über eine Hardwareschaltung, der elektrische Widerstand R, R1, R2 zum betroffenen Hochvoltpotential HV+, HV- mit Körperwiderstand bzw.
    Y-Kondensator Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- parallel geschaltet. Somit verringert sich schlagartig die Spannung über diesem Hochvoltpotential HV+, HV- und dem Bezugspotential M. Der Stromfluss durch den menschlichen Körper nimmt proportional mit der Spanungsreduzierung ab.
  • Das jeweilig andere Hochvoltpotential HV-, HV+ erhöht im gleichem Maße seine Spannung bezüglich des Bezugspotentials M, wird jedoch nicht durch den menschlichen Körper berührt und ist somit unkritisch.
  • In einem weiteren Schritt werden vorteilhafterweise die Hauptschütze der Hochvoltbatterie 6 geöffnet, Schütze in der Gleichstromladestation 5 und/oder die Ladeschütze geöffnet und in einem letzten Schritt die aktive Entladung des X-Kondensators Cx und der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- des Fahrzeugs durchgeführt.
  • Da die Ausführungsform der Schutzschaltung 9 gemäß den 7 und 8 bei sehr schnell hintereinander ablaufenden Berührungen eines Hochvoltpotentials HV+, HV- jedesmal einen gleichwertigen Ableitpfad zum Körperstrom darstellen kann ist jedoch vorteilhafterweise vorgesehen, dass diese Schutzvorrichtung 8, insbesondere deren Schutzschaltung 9, so konzipiert ist, dass sie in der Lage ist, autark Zuschalten zu können, d. h. den ersten und/oder zweiten Schutzschalter SS1, SS2 zu schließen, und nach kurzer Verweildauer in diesem zugeschalteten Zustand den jeweiligen geschlossenen Schutzschalter SS1, SS2 wieder zu öffnen. Auf eine Kommunikation innerhalb des Fahrzeugs zu einem übergeordneten Steuergerät, welches Maßnahmen wie beispielsweise ein Öffnen der Ladeschütze und/oder Hauptschütze und ein Entladen der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- durchführt, wird hierbei vorteilhafterweise verzichtet. Die Erkennung eines permanent anliegenden Isolationsfehlers, d. h. eines niedrigen Isolationswiderstandes und nicht beispielsweise eines defekten Schutzmantels eines Hochvoltkabels, wird vorteilhafterweise durch ein anderes Gerät erkannt, beispielsweise durch den Isolationswächter IMD und/oder durch eine Messung einer Hochvolt-Potentialverteilung. Wie erwähnt, ist die hier beschriebene Schutzvorrichtung 8 und deren Schutzschaltung 9 in der Lage, wiederholt in sehr kurzen Abständen und somit auch bei schnell wiederkehrenden Berührungen durch eine Person, auszulösen und somit einen Schutz für die Person sicherzustellen. Ein versehetliches Auslösen, zum Beispiel aufgrund einer EMV-Störung, führt nicht zu weiterführenden Maßnahmen im Fahrzeug wie beispielsweise einem fälschlichen Abschalten des Hochvoltsystems. Durch die autarke Funktion der Schutzvorrichtung 8, insbesondere von deren Schutzschaltung 9, ist eine flexible und einfache Integration in ein bestehendes Hochvoltsystem umsetzbar. Durch die autarke Funktion werden zudem die Sicherheitsanforderungen an die Schutzvorrichtung 8 und deren Schutzschaltung 9 reduziert, beispielsweise entfällt eine gesicherte Funktion/Kommunikation zu einem weiteren Steuergerät.
  • 8 zeigt eine bauteiloptimierte Schutzschaltung 9. Bei der Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlages ist davon auszugehen, dass nur ein Hochvoltpotential HV+, HV- über den Körperwiderstand mit dem Bezugspotential M, beispielsweise der Gehäusemasse, verbunden ist. Wären beide Hochvoltpotentiale HV+, HV- mit dem Bezugspotential M, insbesondere der Gehäusemasse, verbunden, würde dies einem Kurzschluss der Hochvoltbatterie 6 oder Gleichstromladestation 5 gleich kommen, der durch eine Sicherung oder einen Stromsensor mit dadurch gesteuerter Abschaltvorrichtung getrennt werden muss.
  • Daraus wird deutlich, dass die Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlags für das Pluspotential HV+ und das Minuspotential HV- nie zur selben Zeit zum Einsatz kommt. Daher können ein einziger Widerstand R und optional ein einziger Schutzwiderstand Rs für die Absicherung beider Hochvoltpotentiale HV+, HV- verwendet werden, wie in 8 gezeigt. Es sind somit keine zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2 erforderlich. Die Spannungsmessungen mittels der beiden Spannungsmessvorrichtungen und die beiden Schutzschalter SS1, SS2 für die Zuschaltung der Schutzschaltung 9 müssen weiterhin bestehen bleiben.
  • Die Schutzschaltung 9 umfasst somit beispielsweise, wie in den 8 gezeigt, die elektrische Reihenschaltung des elektrischen Widerstands R und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die elektrische Reihenschaltung des, d. h. desselben, elektrischen Widerstands R und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML.
  • Der elektrische Widerstand R ist beispielsweise ein elektrischer Widerstand mit einem festen Widerstandswert von maximal 800 Ω ausgebildet, insbesondere maximal 600 Ω, insbesondere kleiner, insbesondere wesentlich kleiner, als der menschliche Körperwiderstand, d. h. als ein Körperwiderstand einer Person, insbesondere maximal 200 Ω, insbesondere maximal oder kleiner als 50 Ω, beispielsweise kleiner als 5 Ω. Dadurch wird die Durchströmung des menschlichen Körpers deutlich reduziert.
  • Alternativ ist der elektrische Widerstand R, wie in 8 gezeigt, beispielsweise ein spannungsabhängiger elektrischer Widerstand, welcher insbesondere derart ausgebildet ist, dass sich der Widerstandswert des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands bei einer sich erhöhenden elektrischen Spannung über den Anschlüssen des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands reduziert, insbesondere zunehmend reduziert, wobei der maximale Widerstandswert des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands insbesondere maximal 600 Ω ist, insbesondere kleiner ist, insbesondere wesentlich kleiner ist, als der menschliche Körperwiderstand, d. h. als ein Körperwiderstand einer Person, insbesondere maximal 200 Ω ist, insbesondere maximal oder kleiner als 50 Ω ist, beispielsweise kleiner als 5 Ω ist. Dies gilt somit für alle Widerstandswerte, die der spannungsabhängige elektrische Widerstand bei den auftretenden elektrischen Spannungen über seinen Anschlüssen aufweisen kann. Dadurch wird die Durchströmung des menschlichen Körpers deutlich reduziert. Der spannungsabhängige elektrische Widerstand ist somit so gestaltet, dass sein Widerstandswert mit zunehmender Spannung über seinen Anschlüssen kleinere Widerstandswerte annimmt.
  • Der als spannungsabhängiger elektrischer Widerstand ausgebildete elektrische Widerstand R ist beispielsweise als ein Varistor oder als eine Serienschaltung und/oder Parallelschaltung mehrerer Varistoren, beispielsweise mit und/oder ohne einer Zusatzbeschaltung ausgebildet. Die Zusatzbeschaltung ist insbesondere ein Serienwiderstand, um den Varistorstrom zu begrenzen.
  • Alternativ umfasst die Schutzschaltung 9, wie in 7 gezeigt, beispielsweise zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 beispielsweise die elektrische Reihenschaltung des ersten elektrischen Widerstands R1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 beispielsweise die elektrische Reihenschaltung des zweiten elektrischen Widerstands R2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst.
  • Der jeweilige elektrische Widerstand R1, R2 ist beispielsweise ein elektrischer Widerstand mit einem festen Widerstandswert von maximal 800 Ω, insbesondere maximal 600 Ω, insbesondere kleiner, insbesondere wesentlich kleiner, als der menschliche Körperwiderstand, d. h. als ein Körperwiderstand einer Person, insbesondere maximal 200 Ω, insbesondere maximal oder kleiner als 50 Ω, beispielsweise kleiner als 5 Ω.. Dadurch wird die Durchströmung des menschlichen Körpers deutlich reduziert.
  • Alternativ ist der jeweilige elektrische Widerstand R1, R2, wie in 7 gezeigt, beispielsweise ein spannungsabhängiger elektrischer Widerstand, welcher insbesondere derart ausgebildet ist, dass sich der Widerstandswert des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands bei der sich erhöhenden elektrischen Spannung über den Anschlüssen des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands reduziert, insbesondere zunehmend reduziert, wobei der maximale Widerstandswert des spannungsabhängigen elektrischen Widerstands insbesondere maximal 800 Ω beträgt, insbesondere maximal 600 Ω, insbesondere kleiner ist, insbesondere wesentlich kleiner ist, als der menschliche Körperwiderstand, d. h. als ein Körperwiderstand einer Person, insbesondere maximal 200 Ω, insbesondere maximal oder kleiner als 50 Ω, beispielsweise kleiner als 5 Ω. Dies gilt somit für alle Widerstandswerte, die der spannungsabhängige elektrische Widerstand bei den auftretenden elektrischen Spannungen über seinen Anschlüssen aufweisen kann. Dadurch wird die Durchströmung des menschlichen Körpers deutlich reduziert. Der spannungsabhängige elektrische Widerstand ist somit so gestaltet, dass sein Widerstandswert mit zunehmender Spannung über seinen Anschlüssen kleinere Widerstandswerte annimmt.
  • Der jeweilige als spannungsabhängiger elektrischer Widerstand ausgebildete elektrische Widerstand R1, R2 ist beispielsweise als ein Varistor oder als eine Serienschaltung und/oder Parallelschaltung mehrerer Varistoren, beispielsweise mit und/oder ohne einer Zusatzbeschaltung, ausgebildet. Die Zusatzbeschaltung ist insbesondere ein Serienwiderstand, um den Varistorstrom zu begrenzen.
  • In einer möglichen Ausführungsform ist, wie oben bereits erwähnt, der elektrische Widerstand R, R1, R2 mit einem elektrischen Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2 elektrisch in Reihe geschaltet. D. h. der alleinige elektrische Widerstand R ist mit dem alleinigen elektrischen Schutzwiderstand Rs elektrisch in Reihe geschaltet, wie in 8 gezeigt, oder der elektrische Widerstand R1, R2 des jeweiligen Schutzschaltungsteils 9.1, 9.2 ist mit dem elektrischen Schutzwiderstand Rs1, Rs2 des jeweiligen
    Schutzschaltungsteils 9.1, 9.2 elektrisch in Reihe geschaltet, wie in 7 gezeigt.
  • Die elektrische Reihenschaltung des jeweiligen elektrischen Widerstands R, R1, R2 und des jeweiligen elektrischen Schutzwiderstands Rs, Rs1, Rs2 bildet dabei ein Entladenetzwerk zwischen dem Pluspotential HV+ und dem Bezugspotential M bzw. ein Entladenetzwerk zwischen dem Minuspotential HV- und dem Bezugspotential M. Der elektrische Schutzwiderstand Rs oder der jeweilige elektrische Schutzwiderstand Rs1, Rs2 dient der Vermeidung einer Zerstörung des jeweiligen Schutzschalters SS1, SS2 durch einen zu hohen Strom. Der elektrische Schutzwiderstand Rs oder der jeweilige elektrische Schutzwiderstand Rs1, Rs2 kann beispielsweise entfallen, wenn durch den elektrischen Widerstand R oder den jeweiligen elektrischen Widerstand R1, R2, insbesondere in seiner Ausgestaltung als spannungsabhängiger elektrischer Widerstand, stets sichergestellt ist, dass ein maximaler Stromfluss derart begrenzt ist, dass er nicht zu einer Zerstörung des jeweiligen Schutzschalters SS1, SS2 führen kann.
  • Ist der elektrische Schutzwiderstand Rs bzw. der jeweilige Schutzwiderstand Rs1, Rs2 vorhanden, so umfasst die Schutzschaltung 9 somit die elektrische Reihenschaltung des elektrischen Widerstands R, des elektrischen Schutzwiderstands Rs und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und die elektrische Reihenschaltung des Widerstands R, des elektrischen Schutzwiderstands Rs und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wie in 8 gezeigt, oder die Schutzschaltung 9 umfasst die beiden Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2, wobei der erste Schutzschaltungsteil 9.1 die elektrische Reihenschaltung des ersten elektrischen Widerstands R1, des ersten elektrischen Schutzwiderstands Rs1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst und der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 die elektrische Reihenschaltung des zweiten elektrischen Widerstands R2, des zweiten elektrischen Schutzwiderstands Rs2 und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML umfasst, wie in 7 gezeigt.
  • Der Menschliche Körperwiderstand wird, insbesondere gemäß Angaben in Normen, mit 500 Ω angenommen, d. h. hier entsprechend definiert.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 9 umfasst das jeweilige Entladenetzwerk, hier somit der jeweilige Schutzschaltungsteil 9.1, 9.2, vorzugsweise den ungeladenen Kondensator, im Folgenden als Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 bezeichnet, und den elektrisch parallel geschalteten Widerstand, im Folgenden als Entladewiderstand Re, Re1, Re2 bezeichnet. Zusätzlich ist der Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2 vorgesehen, welcher zum Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Des Weiteren ist, parallel zum Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 und beispielsweise auch parallel zum Schutzwiderstand Rs, Rs1, Rs2, ein Schnellentladewiderstand Rse, Rse1, Rse2 vorgesehen, elektrisch in Reihe mit einem Schnellentladeschalter Se, Se1, Se2.
  • Der jeweilige Entladewiderstand Re, Re1, Re2 stellt sicher, dass der elektrisch parallel geschaltete Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 im Moment des Zuschaltens spannungsfrei war. Nach dem Zuschalten sorgt er für eine schnelle Entladung der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- des betroffenen Hochvoltpotentials HV+, HV-.
  • Durch den zusätzlichen Schnellentladewiderstand Rse, Rse1, Rse2 kann die Schutzschaltung 9 bei sehr schnell hintereinander ablaufenden Berührungen eines Hochvoltpotentials HV+, HV- jedes Mal einen gleichwertigen Ableitpfad zum Körperstrom darstellen. Ohne diesen zusätzlichen Schnellentladewiderstand Rse, Rse1, Rse2 würde der Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 nach dem erstmaligen Zuschalten aufgeladen in Abhängigkeit seiner Kapazität zur Kapazität der
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- des Hochvoltsystems, beispielsweise auf 80 V. Bei sehr kurzfristig erneutem Zuschalten mit dieser Spannung würde über dem menschlichen Körper am Ende eine etwas höhere Spannung anliegen, weil die Ladung im Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 nicht vollständig abgebaut werden konnte. Mit jedem weiteren kurzfristigen Zuschalten würde sich somit die Schutzfunktion reduzieren. Es müsste somit entweder abgewartet werden, bis über den Entladewiderstand Re, Re1, Re2 der Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 auf einen sehr kleinen Spannungswert entladen wurde, oder diese Schutzschaltung würde mit schnell aufeinanderfolgenden Körperkontakten zu einem Hochvoltpotential HV+, HV- eine abnehmende Schutzwirkung darstellen, denn der Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 würde noch über eine Restspannung verfügen und könnte nicht mehr so viel Energie speichern. Dieses Problem wird durch die beschriebene Schutzschaltung 9 gelöst, denn diese Schutzschaltung 9 ist um eine schnelle Entladeschaltung zum Schnellentladen des Schutzkondensators Cs, Cs1, Cs2 erweitert. Hierbei schaltet zunächst der jeweilige Schutzschalter SS1, SS2, je nach Auslösekriterium, zu. Nach dem Aufladen es Schutzkondensators Cs, Cs1, Cs2 wird dieser Schutzschalter SS1, SS2 wieder geöffnet. Nun erfolgt die Entladung des Schutzkondensators Cs, Cs1, Cs2 durch den parallel liegenden Schnellentladewiderstand Rse, Rse1, Rse2 und das Schließen des Schnellentladeschalters Se, Se1, Se2. Nach dem Entladen des Schutzkondensators Cs, Cs1, Cs2 wird der Schnellentladeschalter Se, Se1, Se2 wieder geöffnet und die Schutzschaltung 9 ist wieder einsatzbereit.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass diese Schutzvorrichtung 8 mit der Schutzschaltung gemäß 9 oder 10 so konzipiert ist, dass sie in der Lage ist, autark Zuschalten zu können, d. h. den ersten und/oder zweiten Schutzschalter SS1, SS2 zu schließen, und nach kurzer Verweildauer in diesem zugeschalteten Zustand den jeweiligen geschlossenen Schutzschalter SS1, SS2 wieder zu öffnen. Auf eine Kommunikation innerhalb des Fahrzeugs zu einem übergeordneten Steuergerät, welches Maßnahmen wie beispielsweise ein Öffnen von Schützen, insbesondere Ladeschützen und/oder Hauptschützen, und ein Entladen der
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- durchführt, wird hierbei vorteilhafterweise verzichtet. Die Erkennung eines permanent anliegenden Isolationsfehlers, d. h. eines niedrigen Isolationswiderstandes und nicht beispielsweise eines defekten Schutzmantels eines Hochvoltkabels, wird vorteilhafterweise durch ein anderes Gerät erkannt, beispielsweise durch den Isolationswächter IMD und/oder durch eine Messung einer Hochvolt-Potentialverteilung. Wie erwähnt, ist die beschriebene Schutzvorrichtung 8 und deren Schutzschaltung 9 in der Lage, wiederholt in sehr kurzen Abständen und somit auch bei schnell wiederkehrenden Berührungen durch eine Person auszulösen und somit einen Schutz für die Person sicherzustellen. Ein versehentliches Auslösen, zum Beispiel aufgrund einer EMV-Störung, führt nicht zu weiterführenden Maßnahmen im Fahrzeug wie beispielsweise einem fälschlichen Abschalten des Hochvoltsystems. Durch die autarke Funktion der Schutzvorrichtung 8, insbesondere von deren Schutzschaltung 9, ist eine flexible und einfache Integration in ein bestehendes Hochvoltsystem umsetzbar. Durch die autarke Funktion werden zudem die Sicherheitsanforderungen an die Schutzvorrichtung 8 und deren Schutzschaltung 9 reduziert, beispielsweise entfällt eine gesicherte Funktion/Kommunikation zu einem weiteren Steuergerät.
  • Bei der Schutzschaltung 9 wird durch die Spannungsmessung ein Abfall des Isolationswertes schnell erkannt und dadurch sofort, beispielsweise über eine Hardwareschaltung, der entladene Schutzkondensator Cs, Cs1, Cs2 zum betroffenen Hochvoltpotential HV+, HV- mit Körperwiderstand bzw.
    Y-Kondensator Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- parallel geschaltet. Somit verringert sich schlagartig die Spannung über diesem Hochvoltpotential HV+, HV- und dem Bezugspotential M. Der Stromfluss durch den menschlichen Körper nimmt proportional mit der Spannungsreduzierung ab.
  • Der Entladewiderstand Re, Re1, Re2 hat dabei zwei Funktionen. Zum einen sorgt er vor dem Zuschalten des Schutzkondensators Cs, Cs1, Cs2 für dessen vollständige Entladung. Zum anderen beschleunigt er nach dem Zuschalten den Abbau der bereits reduzierten Spannung zwischen diesem Hochvoltpotential HV+, HV- und dem Bezugspotential M, wodurch mit weiterhin fallender Spannung auch der Strom durch den menschlichen Körper nochmals reduziert wird. Das jeweilig andere Hochvoltpotential HV-, HV+ erhöht im gleichen Maße seine Spannung bezüglich des Bezugspotentials M, wird jedoch nicht durch den menschlichen Körper berührt und ist somit unkritisch. In einem weiteren Schritt kann ein Öffnen der Hauptschütze der Hochvoltbatterie 6, der Schütze in der Gleichstromladestation 5 und/oder der Ladeschütze erfolgen und in einem letzten Schritt die aktive Entladung des X-Kondensators Cx und der Y-Kondensatoren Cy2+, CyL2- des Fahrzeugs durchgeführt werden. Wie oben beschrieben, erfolgt bei der hier beschriebenen Lösung dieses Öffnen der Schütze jedoch nicht, zumindest nicht durch die Schutzvorrichtung 8, sondern es erfolgt auf die oben beschriebene Weise das Schnellentladen des Schutzkondensators Cs, Cs1, Cs2 mittels des Schnellentladewiderstands Rse, Rse1, Rse2, wodurch die Schutzschaltung 9 schnell wieder einsatzbereit ist.
  • Da die Schutzschaltung 9 bei sehr schnell hintereinander ablaufenden Berührungen eines Hochvoltpotentials HV+, HV- jedes Mal einen gleichwertigen Ableitpfad zum Körperstrom darstellen kann, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die hier beschriebene Schutzvorrichtung 8, insbesondere deren Schutzschaltung 9, so konzipiert ist, dass sie in der Lage ist, autark zuschalten zu können, d. h. den ersten und/oder zweiten Schutzschalter SS1, SS2 zu schließen, und nach kurzer Verweildauer in diesem zugeschalteten Zustand den jeweiligen geschlossenen Schutzschalter SS1, SS2 wieder zu öffnen. Auf eine Kommunikation innerhalb des Fahrzeugs zu einem übergeordneten Steuergerät, welches Maßnahmen wie beispielsweise ein Öffnen der Ladeschütze und/oder Hauptschütze und ein Entladen der
    Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- durchführt, wird hierbei vorteilhafterweise verzichtet. Die Erkennung eines permanent anliegenden Isolationsfehlers, d. h. eines niedrigen Isolationswiderstandes und nicht beispielsweise eines defekten Schutzmantels eines Hochvoltkabels, wird vorteilhafterweise durch ein anderes Gerät erkannt, beispielsweise durch einen Isolationswächter IMD und/oder durch eine Messung einer Hochvolt-Potentialverteilung. Wie erwähnt, ist die hier beschriebene Schutzvorrichtung 8 und deren Schutzschaltung 9 in der Lage, wiederholt in sehr kurzen Abständen und somit auch bei schnell wiederkehrenden Berührungen durch eine Person, auszulösen und somit einen Schutz für die Person sicherzustellen. Ein versehentliches Auslösen, zum Beispiel aufgrund einer EMV-Störung, führt nicht zu weiterführenden Maßnahmen im Fahrzeug wie beispielsweise einem fälschlichen Abschalten des Hochvoltsystems. Durch die autarke Funktion der Schutzvorrichtung 8, insbesondere von deren Schutzschaltung 9, ist eine flexible und einfache Integration in ein bestehendes Hochvoltsystem umsetzbar. Durch die autarke Funktion werden zudem die Sicherheitsanforderungen an die Schutzvorrichtung 8 und deren Schutzschaltung 9 reduziert, beispielsweise entfällt eine gesicherte Funktion/Kommunikation zu einem weiteren Steuergerät.
  • 10 zeigt eine bauteiloptimierte Schutzschaltung 9. Bei der Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlages ist davon auszugehen, dass nur ein Hochvoltpotential HV+, HV- über den Körperwiderstand mit dem Bezugspotential M, beispielsweise der Gehäusemasse, verbunden ist. Wären beide Hochvoltpotentiale HV+, HV- mit dem Bezugspotential M, insbesondere der Gehäusemasse, verbunden, würde dies einem Kurzschluss der Hochvoltbatterie 6 oder Gleichstromladestation 5 gleich kommen, der durch eine Sicherung oder einen Stromsensor mit dadurch gesteuerter Abschaltvorrichtung getrennt werden muss.
  • Daraus wird deutlich, dass die Schutzschaltung 9 zur Reduzierung eines Cy-Schlages für das Pluspotential HV+ und das Minuspotential HV- nie zur selben Zeit zum Einsatz kommt. Daher können ein einziger Schutzkondensator Cs, Entladewiderstand Re, Schutzwiderstand Rs, Schnellentladewiderstand Rse und Schnellentladeschalter Se für die Absicherung beider Hochvoltpotentiale HV+, HV- verwendet werden, wie in 10 gezeigt. Es sind somit keine zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2 erforderlich. Die Spannungsmessungen mittels der beiden Spannungsmessvorrichtungen und die beiden Schutzschalter SS1, SS2 für die Zuschaltung der Schutzschaltung 9 müssen weiterhin bestehen bleiben. 10 zeigt eine solche Bauteiloptimierung. Dies ist sinnvoll, wenn der Entladewiderstand Re aufgrund von beispielsweise hohen Betriebsspannungen oder großen Kapazitäten der Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- im Fahrzeug und der Gleichstromladestation 5 ebenfalls größere Bauteilwerte annehmen muss.
  • Die Schutzschaltung 9 umfasst somit beispielsweise, wie in 10 gezeigt, eine elektrische Reihenschaltung des elektrischen Schutzkondensators Cs, des elektrischen Schutzwiderstands Rs und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML und eine elektrische Reihenschaltung des elektrischen Schutzkondensators Cs, des elektrischen Schutzwiderstands Rs und des zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wobei zum Schutzkondensator Cs und Schutzwiderstand Rs der elektrische Entladewiderstand Re elektrisch parallel geschaltet ist und zum Schutzkondensator Cs oder zum Schutzkondensator Cs und Schutzwiderstand Rs eine elektrische Reihenschaltung aus dem elektrischen Schnellentladewiderstand Rse und dem Schnellentladeschalter Se elektrisch parallel geschaltet ist.
  • In einem Verfahren zum Betrieb dieser Schutzvorrichtung 8 mit der Schutzschaltung 9 der Ausführungsform gemäß 10 wird der erste Schutzschalter SS1 oder der zweite Schutzschalter SS2 bei dem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Eintritt des mindestens einen Auslösekriteriums geschlossen und nach einem Aufladen des Schutzkondensators Cs wieder geöffnet und danach der Schnellentladeschalter Se geschlossen und nach einem Entladen des Schutzkondensators Cs wieder geöffnet.
  • Vorteilhafterweise ist bei dieser Ausführungsform der Schutzschaltung 9 vorgesehen, dass bei dem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Eintritt des mindestens einen vorgegebenen Auslösekriteriums nicht beide Schutzschalter SS1, SS2, insbesondere nicht gleichzeitig, zum Schließen ansteuerbar sind bzw. angesteuert werden, sondern jeweils nur einer der beiden Schutzschalter SS1, SS2, insbesondere in Abhängigkeit davon, an welcher oder im Bereich welcher Potentialleitung HV+L, HV-L der Eintritt des mindestens einen vorgegebenen Auslösekriteriums oder der mehreren vorgegebenen Auslösekriterien ermittelt wurde.
  • In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Schutzschaltung 9, wie in 9 gezeigt, zwei Schutzschaltungsteile 9.1, 9.2. Der erste Schutzschaltungsteil 9.1 umfasst eine elektrische Reihenschaltung des ersten elektrischen Schutzkondensators Cs1, des ersten elektrischen Schutzwiderstands Rs1 und des ersten Schutzschalters SS1 zwischen der Pluspotentialleitung HV+L und der Bezugspotentialleitung ML, wobei zum ersten Schutzkondensator Cs1 und ersten Schutzwiderstand Rs1 ein erster elektrischer Entladewiderstand Re1 elektrisch parallel geschaltet ist und zum ersten Schutzkondensator Cs1 oder zum ersten Schutzkondensator Cs1 und ersten Schutzwiderstand Rs1 eine elektrische Reihenschaltung aus einem ersten elektrischen Schnellentladewiderstand Rse1 und einem ersten Schnellentladeschalter Se1 elektrisch parallel geschaltet ist. Der zweite Schutzschaltungsteil 9.2 umfasst eine elektrische Reihenschaltung eines zweiten elektrischen Schutzkondensators Cs2, eines zweiten elektrischen Schutzwiderstands Rs2 und eines zweiten Schutzschalters SS2 zwischen der Minuspotentialleitung HV-L und der Bezugspotentialleitung ML, wobei zum zweiten Schutzkondensator Cs2 und zweiten Schutzwiderstand Rs2 ein zweiter elektrischer Entladewiderstand Re2 elektrisch parallel geschaltet ist und zum zweiten Schutzkondensator Cs2 oder zum zweiten Schutzkondensator Cs2 und zweiten Schutzwiderstand Rs2 eine elektrische Reihenschaltung aus einem zweiten elektrischen Schnellentladewiderstand Rse2 und einem zweiten Schnellentladeschalter Se2 elektrisch parallel geschaltet ist.
  • Im Verfahren zum Betrieb dieser Ausführungsform der Schutzvorrichtung 8 wird dann entsprechend der erste Schutzschalter SS1 bei dem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Eintritt des mindestens einen Auslösekriteriums geschlossen und nach einem Aufladen des ersten Schutzkondensators Cs1 wieder geöffnet und danach der erste Schnellentladeschalter Sei geschlossen und nach einem Entladen des ersten Schutzkondensators Cs1 wieder geöffnet, und/oder der zweite Schutzschalter SS2 wird bei dem mittels der ersten Spannungsmessvorrichtung und/oder mittels der zweiten Spannungsmessvorrichtung ermittelten Eintritt des mindestens einen Auslösekriteriums geschlossen und nach einem Aufladen des zweiten Schutzkondensators Cs2 wieder geöffnet und danach der zweite Schnellentladeschalter Se2 geschlossen und nach einem Entladen des zweiten Schutzkondensators Cs2 wieder geöffnet.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist nun ohne Darstellung am Beispiel einer Gleichstromladestation 5 und eines Fahrzeugs mit einer Ausführungsform des als Gleichstromnetz 1 ausgebildeten Hochvoltbordnetzes beschrieben.
  • Problematisch bei einem solchen Fahrzeug kann sein, dass eine als Gleichstromladedose ausgebildete Ladedose des Fahrzeugs nicht in allen verfügbaren Varianten einen eigenen Berührschutz aufweist. Daher ist vorgesehen, dass der Berührschutz an Pins, d. h. an Polen, der Ladedose über Trennelemente in einem Strompfad, d. h. in einem Ladepfad, zur Hochvoltbatterie 6 des Fahrzeugs erfolgt. Diese Trennelemente, d. h. Schaltelemente zur Herstellung des Berührschutzes an der Ladedose, sind typischerweise als Hochvolttrennelemente, insbesondere Schütze, ausgebildet und werden daher im Folgenden als Ladeschütze LS+, LS- bezeichnet. Sowohl in der Pluspotentialleitung HV+L als auch in der Minuspotentialleitung HV-L im Ladepfad des Hochvoltbordnetzes ist ein solcher Ladeschütz LS+, LS- angeordnet.
  • Da jedoch diese Ladeschütze LS+, LS- in einem Fehlerfall in einem geschlossenen Zustand verbleiben können, würde dies dazu führen, dass ein Hochvoltpotential HV+, HV- oder sogar beide Hochvoltpotentiale HV+, HV- der Hochvoltbatterie 6 des Fahrzeugs an der Ladedose erreichbar wären, d. h. für eine Berührung durch einen Menschen zugänglich wären, und somit eine Gefahr darstellen würden. Um solch einen Fehlerfall absichern zu können, könnte beispielsweise vorgesehen sein, dass im Ladepfad sowohl in der Pluspotentialleitung HV+L als auch in der Minuspotentialleitung HV-L jeweils ein weiteres Trennelement vorgesehen ist, d. h. zwei zusätzliche Fehlerschutztrennelemente. Ein Ladestrom führt dabei in Summe über vier Trennelemente, nämlich über die beiden Ladeschütze LS+, LS- und die beiden Fehlerschutztrennelemente.
  • Diese zusätzlichen Trennelemente in der jeweiligen Potentialleitung HV+L, HV-L, d. h. die beiden Fehlerschutztrennelemente, sind beispielsweise ebenfalls als Schütze ausgebildet. Nachteilig ist dabei jedoch, dass ein Einfügewiderstand in den Strompfad mit bis zu
    1250 A zu großen Verlusten führt. Es sind somit entweder sehr große und aufwändige Schütze erforderlich oder eine Ladeleistung des Fahrzeugs ist als Folge einer Unterdimensionierung der Schütze gedrosselt. Des Weiteren erfordern diese zusätzlichen Schütze einen zusätzlichen Bauraum und verursachen zusätzliche Kosten.
  • Alternativ sind diese zusätzlichen Trennelemente, d. h. die Fehlerschutztrennelemente, beispielsweise als Sprengsicherungen ausgebildet, die einmalig eine Gefährdung beseitigen können, jedoch eine Reparatur und/oder ein Ersetzen in einer Werkstatt zur Folge haben. Zudem können das Laden und beispielsweise noch weitere Funktionen des Fahrzeugs nach dem Auslösen dieser Sprengsicherungen unterbunden werden. Des Weiteren weisen auch solche Sprengsicherungen einen bestimmten Übergangswiderstand auf, der zu ähnlichen Nachteilen wie bei einem Schütz führt, insbesondere zur Reduzierung des Ladestroms. Zudem erfordern auch diese Sprengsicherungen einen zusätzlichen Bauraum und verursachen zusätzliche Kosten.
  • Eine Alternative zu diesen zusätzlichen Fehlerschutztrennelementen wäre beispielsweise das Unterbinden eines Abziehens eines Ladesteckers, d. h. eines diesen Ladestecker umfassenden Ladekabels, bis ein Fachmann das Fahrzeug stilllegt und dann den Ladestecker entfernt. Der Ladestecker auf der Ladedose würde in der Zwischenzeit als Berührschutz fungieren. Es würde jedoch aus Sicht eines Fahrzeugnutzers einen sofortigen Ausfall des Fahrzeugs bedeuten und aus Sicht eines Betreibers der Gleichstromladestation 5 und anderer Kunden ein Blockieren der Gleichstromladestation 5 bedeuten. Zudem ist eine solche Lösung aktuell normativ nicht zulässig.
  • Durch die im Folgenden anhand diesen Ausführungsbeispiels beschriebenen Lösung wird der Berührschutz auch im Fehlerfall sichergestellt und die oben beschriebenen Probleme und Nachteile werden vermieden, indem ebenfalls im Ladepfad des Fahrzeugs bzw. von dessen Hochvoltbordnetz sowohl in der Pluspotentialleitung HV+L als auch in der Minuspotentialleitung HV-L jeweils das Schaltelement, insbesondere der
    Ladeschütz LS+, LS-, zur Herstellung des Berührschutzes an der insbesondere als Gleichstromladedose ausgebildeten Ladedose angeordnet ist, jedoch des Weiteren nur in einer der beiden Potentialleitungen HV+L, HV-L, beispielsweise in der Pluspotentialleitung HV+L, zusätzlich ein Fehlerschutztrennelement STE angeordnet ist. Zusätzlich ist die Schutzvorrichtung 8 zur Reduzierung eines durch die Y-Kondensatoren Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2- verursachten elektrischen Schlags vorgesehen, welche vorteilhafterweise auch die oben beschriebene Weise ausgebildet ist.
  • Zur Sicherstellung des Berührschutzes im Fehlerfall, beispielsweise bei einem Verkleben der insbesondere als Ladeschütze LS+, LS- ausgebildeten Schaltelemente oder einem anderen Versagen des Berührschutzes, wird auch bei der hier beschriebenen beispielhaften Lösung das Fehlerschutztrennelement STE, welches beispielsweise als Schütz oder Sprengelement, d. h. Sprengsicherung, ausgebildet ist, geöffnet, jedoch nur das eine vorhandene Fehlerschutztrennelement STE. Hierdurch wird verhindert, dass bei einem beidpoligen leitenden Versagen des Berührschutzes die Batteriespannung der Hochvoltbatterie 6 des Fahrzeugs an den Pins, d. h. an Polen, der Ladedose anliegt.
  • Es ist aber dennoch möglich, dass das Hochvoltpotential HV-, HV+, in dessen Potentialleitung HV-L, HV+L kein Fehlerschutztrennelement STE angeordnet ist, beispielsweise am Minuspotential HV-, an der Ladedose berührbar ist. Somit droht die Gefahr eines elektrischen Schlages für den menschlichen Körper in der Höhe der in den Y-Kondensatoren des Fahrzeugs Cy2+, CyL2- gespeicherten Energie/Ladung.
  • Um solch eine Körperentladung zu erkennen und kurz nach dem Eintreten zu unterbinden, ist im Fahrzeug, insbesondere in dessen Hochvoltbordnetz, die Schutzvorrichtung 8 zur Reduzierung des durch die
    Y-Kondensatoren Cy2+, CyL2- verursachten elektrischen Schlags vorgesehen. Sie benötigt zur Erkennung des Eintretens der Körperentladung die beiden Hochvoltpotentiale HV+, HV- und das Bezugspotential M, insbesondere Massepotential, insbesondere der Fahrzeugrohbaumasse, des Fahrzeugs, insbesondere des Hochvoltbordnetzes des Fahrzeugs. Die Schutzvorrichtung 8 kann bezüglich ihrer Auslösecharakteristik einzig auf Kapazitäten der Y-Kondensatoren Cy2+, CyL2- des Fahrzeugs ausgelegt werden, weil ein Berühren der Ladedose nur bei abgezogenem Ladestecker möglich ist.
  • Durch die beschriebene Lösung wird somit eine Reduzierung der Schaltelemente im Strompfad, d. h. im Ladepfad, insbesondere bei einem Megawatt-Laden, erreicht. Es werden somit keine vier Trennelemente benötigt, sondern nur drei, nämlich die beiden insbesondere als Ladeschütze LS+, LS- ausgebildeten Schaltelemente und das eine Fehlerschutztrennelement STE. Damit sind höhere Ladeströme umsetzbar und/oder es werden ein geringerer Bauraum benötigt und geringere Kosten verursacht, da ein viertes Trennelement, insbesondere mit hoher Stromtragfähigkeit, entfällt. Die beschrieben Lösung ist ebenfalls für das bisher verwendete Gleichstromladen (z.B. CCS) verwendbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gleichstromnetz
    5
    Gleichstromladestation
    6
    Hochvoltbatterie
    8
    Schutzvorrichtung
    9
    Schutzschaltung
    9.1,9.2
    Schutzschaltungsteil
    14
    Spannungsquelle
    15
    Hochvoltsystem
    16
    Auswerteeinheit
    17
    Teststeuerungseinheit
    18
    Testschaltung
    Cs, Cs1, Cs2
    Schutzkondensator
    Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2-
    Y-Kondensator
    HV+, HV-
    Hochvoltpotential
    HV+L, HV-L
    Hochvoltpotentialleitung
    IMD
    Isolationswächter
    LS+, LS-
    Ladeschütz
    M
    Bezugspotential
    ML
    Bezugspotentialleitung
    R, R1, R2
    Widerstand
    Re, Re1, Re2
    Entladewiderstand
    Ris1+, Ris1-, Ris2+, Ris2-
    Isolationswwiderstand
    Rs, Rs1, Rs2
    Schutzwiderstand
    Rse, Rse1, Rse2
    Schnellentladewiderstand
    Rsys
    Systemwiderstand
    RT1, RT2
    Testwiderstand
    Se, Se1, Se2
    Schnellentladewiderstand
    SM1, SM2
    Hauptschalter
    SS1, SS2
    Schutzschalter
    ST1, ST2
    Testschalter
    STE
    Fehlerschutztrennelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017009355 A1 [0002]
    • DE 102019008833 [0003]

Claims (3)

  1. Schutzvorrichtung (8) für ein elektrisches Gleichstromnetz (1), insbesondere für ein Hochvoltnetz, gekennzeichnet durch - eine Schutzschaltung (9) zur Reduzierung eines durch Y-Kondensatoren (Cy1+, Cy1-, Cy2+, CyL2-) des elektrischen Gleichstromnetzes (1) verursachten elektrischen Schlags, wobei die Schutzschaltung (9) einen ersten Schutzschalter (SS1) zwischen einer Pluspotentialleitung (HV+L) und einer Bezugspotentialleitung (ML) und einen zweiten Schutzschalter (SS2) zwischen einer Minuspotentialleitung (HV-L) und der Bezugspotentialleitung (ML) umfasst, und - eine Testschaltung (18), die eine Umladung der Potentiale (HV+, HV-) mit einer Zeitkonstante hervorruft, die in einem Auslösespektrum der Schutzschaltung (9) liegt, wobei ein korrektes Auslösen der Schutzschaltung (9) nach einem Zuschalten der Testschaltung (18) über eine Spannungsmessung erfassbar ist.
  2. Schutzvorrichtung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Testschaltung (18) eine Steuerung, eine Spannungsquelle (14), zwei galvanisch trennende Schaltelemente und eine Entladeschaltung für jedes Potential (HV+, HV-) umfasst.
  3. Schutzvorrichtung (8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Endladeschaltung einen Testschalter (ST1, ST2) und einen elektrischen Testwiderstand (RT1, RT2) umfasst.
DE102021003884.3A 2021-07-27 2021-07-27 Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz Withdrawn DE102021003884A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021003884.3A DE102021003884A1 (de) 2021-07-27 2021-07-27 Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021003884.3A DE102021003884A1 (de) 2021-07-27 2021-07-27 Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021003884A1 true DE102021003884A1 (de) 2021-09-16

Family

ID=77457332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021003884.3A Withdrawn DE102021003884A1 (de) 2021-07-27 2021-07-27 Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021003884A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022002626B3 (de) 2022-07-18 2023-12-21 Mercedes-Benz Group AG Fahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz und Verfahren zum Betrieb des Hochvoltbordnetzes
DE102022002596A1 (de) 2022-07-18 2024-01-18 Mercedes-Benz Group AG Fahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz und Verfahren zum Betrieb des Hochvoltbordnetzes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017009355A1 (de) 2017-10-09 2018-04-19 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben von elektrischen Bordnetzen
DE102019008833A1 (de) 2019-12-18 2021-06-24 Daimler Ag Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017009355A1 (de) 2017-10-09 2018-04-19 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben von elektrischen Bordnetzen
DE102019008833A1 (de) 2019-12-18 2021-06-24 Daimler Ag Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022002626B3 (de) 2022-07-18 2023-12-21 Mercedes-Benz Group AG Fahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz und Verfahren zum Betrieb des Hochvoltbordnetzes
DE102022002596A1 (de) 2022-07-18 2024-01-18 Mercedes-Benz Group AG Fahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz und Verfahren zum Betrieb des Hochvoltbordnetzes
WO2024017773A1 (de) 2022-07-18 2024-01-25 Mercedes-Benz Group AG Fahrzeug mit einem hochvoltbordnetz und verfahren zum betrieb des hochvoltbordnetzes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3503343B1 (de) Elektrisches system und verfahren zur diagnose der funktionsfähigkeit von leistungsrelais in einem elektrischen system
EP2205984B1 (de) Schaltungsanordnung zur überwachung einer elektrischen isolation
EP2996899B1 (de) Vorladen eines kraftfahrzeug-hochvoltnetzes
EP2887081B1 (de) Vorrichtung zur Isolationsüberwachung
DE102019008833A1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102011004516A1 (de) Schaltung und Verfahren zur Diagnose von Schaltkontakten in einem batteriebetriebenen Straßenfahrzeug
DE102016216331B3 (de) Trennvorrichtung zur Stromunterbrechung, Schutzschalter mit einem Sensor und einer Trennvorrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer Trennvorrichtung
DE102015016000A1 (de) Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entladung von Y-Kapazitäten in Fahrzeugen mit Hochvoltbordnetz
DE102018211625A1 (de) Bordnetzanordnung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Überwachen einer Bordnetzsymmetrie
DE102021003884A1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz
DE102012018321A1 (de) Verfahren zum Abschalten eines Batteriesystems unter Last sowie Batteriesystem
DE102017214302A1 (de) Abschaltvorrichtung für ein elektrisches Versorgungsnetz
EP2786891B1 (de) Schaltungsanordnung, Fahrzeug mit einer Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung in einem Fahrzeug
EP3599125A1 (de) Traktionsnetz und verfahren zum betreiben eines traktionsnetzes eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs im kurzschlussfall
WO2022128521A1 (de) Fahrzeugladeschaltung mit gleichrichtereinrichtung, zwischenkreiskondensator und vor-/entladeschaltung
DE102021003830B3 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102021003850A1 (de) Hochvoltbordnetz für ein Fahrzeug
DE102012212374A1 (de) Batteriesystem mit unterteilbarem Batteriestrang
DE102018221479A1 (de) Schaltungsanordnung zur Fehlererkennung in einem ungeerdeten Hochvoltsystem
DE102018216950A1 (de) Schaltungsanordnung zum sicheren Betrieb eines Hochvoltsystems
DE102021003843A1 (de) Isolationswächter und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102023001341A1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz, Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
DE102023001342A1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches Gleichstromnetz und Verfahren zu deren Betrieb sowie Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Gleichstromladestation
EP3838650A1 (de) Schienenfahrzeug
DE102019124213A1 (de) Galvanisch verbundenes AC-Ladegerät mit Überwachungs- und Diagnosesystem

Legal Events

Date Code Title Description
R230 Request for early publication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE

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

R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee