DE102021005054A1

DE102021005054A1 - System und Verfahren zur Energieversorgung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Prüfvorrichtungen im Produktionsprozess

Info

Publication number: DE102021005054A1
Application number: DE102021005054.1A
Authority: DE
Inventors: Adam Hradecky; Matthias Löhr; Stefan Markus Baumann; Konstantin Bunke; Frank Homberger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2021-12-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Prüfvorrichtungen im Produktionsprozess, umfassend ein mit einem Batterietrennschalter (17) trennbares Bordnetz (25). Bei einem System, mit welchem der apparative Aufwand zum Prüfen und Laden des Elektrofahrzeuges im Produktionsprozess verringert wird, ist ein Diagnosetester (11) zur Steuerung des die Bordnetzbatterie (7) vom Bordnetz (25) trennenden Batterietrennschalters (17) in ein Bordsteuergerät (9) integriert, wobei das Bordsteuergerät (9) über einen DC/DC-Wandler (5) von einer Hochvolt-Batterie (3) in einer Diagnosephase mit Niedrigspannung speisbar ist, während der Batterietrennschalter (17) das Bordnetz (25) von der zugehörigen Bordnetzbatterie (7) abtrennt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Prüfvorrichtungen im Produktionsprozess, umfassend ein mit einem Batterietrennschalter trennbares Bordnetz sowie ein Verfahren zur Energieversorgung der elektrisch angetriebenen Fahrzeuge und Prüfvorrichtungen im Produktionsprozess.
Gegenwärtig werden Elektrofahrzeuge im Montageprozess elektrisch mittels externer Diagnosetester an diversen Montagestationen in Betrieb genommen. Dafür muss das Fahrzeug als auch das im Fahrzeug befindliche Testequipment mit elektrischer Energie versorgt werden. Dazu kommt häufig auch externe Ladetechnik in hoher Stückzahl zum Einsatz.
Die DE 10 2015 008 881 A1 offenbart eine Integration von Starterstromsteuerung und Bordnetztrennschalter in einem Hybridfahrzeug, bei welchem die Starterbatterie zum Start des Verbrennungsmotors genutzt wird. Um den Start aus verschiedenen Teilbordnetzen zu ermöglichen, ist ein integriertes Starter- und Bordnetzmodul zum Anschluss an die Starterbatterie und an das Bordnetz mit einem Wandler vorgesehen. Über den Bordnetztrennschalter sind Starterkreis und Bordnetz entkoppelbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System und ein Verfahren zur Energieversorgung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Prüfvorrichtungen im Produktionsprozess anzugeben, mit welchen der apparative Aufwand zum Prüfen und Laden des Elektrofahrzeuges im Produktionsprozess verringert wird.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem eingangs erläuterten System ist ein Diagnosetester zur Steuerung des die Bordnetzbatterie vom Bordnetz trennenden Batterietrennschalters in ein Bordsteuergerät integriert, wobei das Bordsteuergerät über einen DC/DC-Wandler von einer Hochvolt-Batterie in einer Diagnosephase mit Niedrigspannung speisbar ist, während der Batterietrennschalter das Bordnetz von der zugehörigen Bordnetzbatterie abtrennt. Dies hat den Vorteil, dass die Notwenigkeit einer externen 12V-Ladetechnik/Energieversorgung in den einzelnen Montageabschnitten in der Produktion entfällt, wodurch entsprechende Investitionen inkl. Ersatzbeschaffung genauso reduziert werden wie Instandhaltungsaufwände für Lade-Leitungen und ein Zeitaufwand in der Montage zum Kontaktieren/Dekontaktieren. Durch die Integration des Diagnosetesters in ein Fahrzeugsteuergerät und eine Anpassung des Bordnetzes wird es möglich, große Teile des 12 V - Bordnetzes im Fahrzeug gesteuert in der Produktion an- oder abzuschalten.
Vorteilhafterweise weist das Bordsteuergerät des Fahrzeuges eine Schnittstelle zu einem Prüf- und Inbetriebnahmesystem auf den Fabrikservern auf. Dadurch kann der Diagnosetester weitgehend als Software in das Bordsteuergerät implantiert werden, wodurch Hardware eingespart wird.
In einer Ausgestaltung ist beim Schließen des Batterietrennschalters der DC/DC-Wandler in einen Normalbetrieb geschaltet und das Bordnetz von der Hochvolt-Batterie unterstützt. Auf Grund des wesentlich größeren Energiespeichers der Hochvoltbatterie kann sich das Fahrzeug in der Produktion selbst mit Energie versorgen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Prüfvorrichtungen im Produktionsprozess, bei welchem ein Bordnetz mit einem Batterietrennschalter abgekoppelt wird. Bei einem Verfahren, mit welchem der apparative Aufwand zum Prüfen und Laden des Elektrofahrzeuges im Produktionsprozess verringert wird, wird ein Diagnosetester in ein Bordsteuergerät integriert, das den Batterietrennschalter, der eine Bordnetzbatterie vom Bordnetz trennt, steuert, wobei das Bordsteuergerät über einen DC/DC-Wandler von einer Hochvolt-Batterie in der Diagnosephase mit Niedrigspannung gespeist wird, während der Batterietrennschalter das Bordnetz von der zugehörigen Bordnetzbatterie abtrennt.
Es ist von Vorteil, wenn beim Schließen des Batterietrennschalters die 12V-Bordnetzbatterie kontaktiert wird, welche die Hochvoltbatterie mit dem DC/DC-Wandler aktiviert. Somit wird das Bordnetz in der Produktion aus der Hochvolt-Batterie mit einer Niedrigspannung gespeist.
In einer Ausführungsform werden alle elektrischen bzw. elektronischen Komponenten, die durch den Batterietrennschalter nicht vom Bordnetz trennbar sind, vor der ersten Nutzung im Fahrzeug verbaut oder unter Spannung gesetzt. Damit sind alle bisher im Fahrzeug verbauten Komponenten betriebsfähig und somit bei jedem Prüfvorgang aktiviert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen System,
2 ein Ausführungsbeispiel des Energiestützkonzeptes des Fahrzeuges für die Produktion.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems dargestellt, welches in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug 1, welches sich in der Produktion befindet, verwendet wird. Das Elektro- oder Hybridfahrzeug 1 umfasst eine Hochvolt-Batterie 3, die einen integrierten Schütz und einen DC/DC-Wandler 5 aufweist. Gleichzeitig ist in dem Fahrzeug 1 eine 12 V-Bordnetz-Batterie 7 angeordnet, die das Bordnetz 25 des Fahrzeuges 1 mit Energie versorgt. Der DC/DC-Wandler 5 und die Bordnetzbatterie 7 sind mit einem Bordsteuergerät 9 verbunden. Das Bordsteuergerät 9 umfasst einen Diagnosetester 11, der über eine Schnittstelle 13 mit einem Prüf- und Inbetriebnahmesystem auf den Fabrikservern 15 verbindbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Energiestützkonzeptes des Fahrzeuges für die Produktion ist in 2 gezeigt. Das Bordsteuergerät 9 steuert einen Batterietrennschalter 17, der in einem weiteren Steuergerät 19 enthalten ist. Der Batterietrennschalter 17 ist einerseits mit der 12 V-Bordnetz-Batterie 7, einem 12 V-Fremdstartstützpunkt 21 und über den DC/DC-Wandler 5 mit der Hochvolt-Batterie 3 zur Ausgabe von 12 V über das Hochvoltnetz 23 verbunden. Andererseits ist das restliche 12 V-Bordnetz 25a (wie Kl. 30, 15, Steuergeräte u.ä.) an den Batterietrennschalter 17 angeschlossen. Der Batterietrennschalter 17 ist so ausgelegt, dass er durch den Diagnosetester 11 zur Produktionszeit gesteuert werden kann. Alle elektrischen bzw. elektronischen Komponenten, welche nicht durch den Batterietrennschalter 17 deaktiviert werden können, müssen entweder vor der ersten Nutzung verbaut sein oder unter Spannung gesteckt werden dürfen.
Die elektrische Versorgung des Diagnosetesters 11 im Bordsteuergerät 9 zur Produktionszeit ist durch den Batterietrennschalter 17 gewährleistet. Die Hochvolt-Batterie 3 und der DC/DC-Wandler 5 sind so auszulegen, dass bei Schließen des Batterietrennschalters 17 auch der DC/DC-Wandler 5 in Normalbetrieb geschaltet werden kann. Es wäre auch sinnvoll, wenn das Bordsteuergerät 9 und der Batterietrennschalter 17 über eine vgl. klein dimensionierte Versorgung aus der Hochvolt-Batterie 3 versorgt werden können, um beispielsweise eine Prüfung starten zu können oder den Batterietrennschalter 17 zu schließen
Durch die Nutzung des Batterietrennschalters 17 kann die 12 V- Bordnetzbatterie 7 frühzeitig kontaktiert werden und ermöglicht mit ihrer geringen Kapazität eine Aktivierung der Hochvolt-Batterie 3 mit dem DC/DC-Wandler 5. Auf ein Ladegerät zur Inbetriebnahme der Hochvolt-Batterie 3 kann verzichtet werden. Durch die Tatsache, dass das Fahrzeug 1 sich durch den deutlich größeren Energiespeicher der Hochvolt-Batterie 3 nun selbst versorgen kann, können ganz neue Bereiche in der Produktion für elektrische Prüfungen und Inbetriebnahmen genutzt werden. So kann zum Beispiel das Fahrzeug 1 in einem Umsetzer von einem Band zum anderen transportiert werden und zeitgleich Prüfungen und Inbetriebnahmen durchführen. Ist es am Ende der Produktion des Fahrzeuges 1 notwendig, den Ladezustand der Bordnetzbatterie 7 oder der Hochvoltbatterie 3 des Fahrzeuges 1 wieder anzuheben, so ist dies mit den Ladesystemen der Hochvolt-Batterie 3 deutlich schneller realisierbar.
Die vorgeschlagene Lösung, die Hochvolt-Batterie 3 als Energieversorgung zu nutzen, eröffnet aber auch neue Nutzungsbereiche nach der Montage, beispielsweise in der Postproduktion, bevor das Fahrzeug 1 den Kunden erreicht.
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 102015008881 A1 [0003]

Claims

System zur Energieversorgung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Prüfvorrichtungen im Produktionsprozess, umfassend ein mit einem Batterietrennschalter (17) trennbares Bordnetz, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diagnosetester (11) zur Steuerung des die Bordnetzbatterie (7) vom Bordnetz (25) trennenden Batterietrennschalters (17) in ein Bordsteuergerät (9) integriert ist, wobei das Bordsteuergerät (9) über einen DC/DC-Wandler (5) von einer Hochvolt-Batterie (3) in einer Diagnosephase mit Niedrigspannung speisbar ist, während der Batterietrennschalter (17) das Bordnetz (25) von der zugehörigen Bordnetzbatterie (7) abtrennt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordsteuergerät (9) des Fahrzeuges (1) eine Schnittstelle (13) zu einem Prüf- und Inbetriebnahmesystem auf den Fabrikservern (15) aufweist.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen des Batterietrennschalters (17) der DC/DC-Wandler (5) in einen Normalbetrieb geschaltet ist und das Bordnetz von der Hochvolt-Batterie (3) unterstützt ist.
Verfahren zur Energieversorgung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Prüfvorrichtungen im Produktionsprozess, bei welchem ein Bordnetz mit einem Batterietrennschalter abgekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diagnosetester (11) in ein Bordsteuergerät (9) integriert wird, das den Batterietrennschalter (17), der eine Bordnetzbatterie (7) vom Bordnetz (25) trennt, steuert, wobei das Bordsteuergerät (9) über einen DC/DC-Wandler (5) von einer Hochvolt-Batterie (3) in der Diagnosesphase mit Niedrigspannung gespeist wird, während der Batterietrennschalter (17) das Bordnetz (25) von der zugehörigen Bordnetzbatterie (7) abtrennt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen des Batterietrennschalters (17) die 12 V-Bordnetzbatterie (7) kontaktiert wird, welche die Hochvolt-Batterie (3) mit dem DC/DC-Wandler (5) aktiviert.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle elektrischen bzw. elektronischen Komponenten, die durch den Batterietrennschalter (17) nicht vom Bordnetz (25) trennbar sind, vor der ersten Nutzung im Fahrzeug (1) verbaut oder unter Spannung gesetzt werden.