DE102021109436A1 - Verfahren zum Feststellen eines Funktionszustands eines Wechselschalters eines elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs, sowie elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Feststellen eines Funktionszustands eines Wechselschalters eines elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs, sowie elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug Download PDF

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Markus Orner
Norbert Chlouba
Franz Pfeilschifter
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Mercedes Benz Group AG
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Vitesco Technologies GmbH
Mercedes Benz Group AG
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    • B60L2240/547—Voltage

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen eines Funktionszustands eines Wechselschalters (WS) eines elektrischen Bordnetzes (3) eines Fahrzeugs (1), wobei- mit dem Wechselschalter (WS) ein Teilbordnetz (9) des elektrischen Bordnetzes (3) entweder mit einem Antriebspfad (15) des elektrischen Bordnetzes (3) oder mit einem Ladepfad (14) des elektrischen Bordnetzes (3) galvanisch verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass- bei einem Initialisierungsvorgang eines Fahrbetriebes oder eines Ladebetriebs des Fahrzeugs (1) eine Antriebsspannung (UA) des Antriebspfads (15) mit einer Gleichspannung (UDC) des Teilbordnetzes (9) verglichen wird, und- bei einem Ladevorgang einer Fahrzeugbatterie (2) die Gleichspannung (UDC) des Teilbordnetzes (9) mit einer Ladespannung (UL) des Ladepfades (14) verglichen wird, wobei- in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Gleichspannung (UDC) und der Antriebsspannung (UA) und/oder zwischen der Gleichspannung (UDC) und der Ladespannung (UL) der Funktionszustand des Wechselschalters (WS) festgestellt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektrisches Bordnetz (3).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen eines Funktionszustands eines Wechselschalters eines elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs, wobei mit dem Wechselschalter ein Teilbordnetz des elektrischen Bordnetzes entweder mit einem Antriebspfad des elektrischen Bordnetzes oder mit einem Ladepfad des elektrischen Bordnetzes galvanisch verbunden wird.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug.
  • Die DE 10 2018 215 650 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Spannungskreis und einem zweiten Spannungskreis, wobei der erste Spannungskreis eine erste Betriebsspannung aufweist, die höher ist als eine zweite Betriebsspannung in dem zweiten Spannungskreis, wobei der erste Spannungskreis mit dem zweiten Spannungskreis über einen Gleichspannungswandler verbunden ist, wobei der erste Spannungskreis eine Batterie und der zweite Spannungskreis eine Hauptbatterie aufweist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Bordnetz eines Fahrzeugs sicherer zu betreiben.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein elektrisches Bordnetz gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen eines Funktionszustands eines Wechselschalters eines elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs, wobei
    • - mit dem Wechselschalter ein Teilbordnetz des elektrischen Bordnetzes entweder mit einem Antriebspfad des elektrischen Bordnetzes oder mit einem Ladepfad des elektrischen Bordnetzes galvanisch verbunden wird, wobei
    • - bei einem Initialisierungsvorgang eines Fahrbetriebes oder eines Ladebetriebs des Fahrzeugs eine Antriebsspannung des Antriebspfads mit einer Gleichspannung des Teilbordnetzes verglichen wird, und
    • - bei einem Ladevorgang einer Fahrzeugbatterie des Fahrzeugs die Gleichspannung des Teilbordnetzes mit einer Ladespannung des Ladepfades verglichen wird, wobei
    • - in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Gleichspannung und der Antriebsspannung und/oder zwischen der Gleichspannung und der Ladespannung der Funktionszustand des Wechselschalters festgestellt wird.
  • Das Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, ist insbesondere als ein Elektrofahrzeug oder als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Insbesondere ist die Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie, durch Anschluss des Fahrzeugs, insbesondere von dessen elektrischen Bordnetz, insbesondere einem Hochvoltbordnetz, an mindestens eine fahrzeugexterne elektrische Energiequelle als die Stromladequelle, insbesondere an eine Ladestation, elektrisch ladbar.
  • Insbesondere kann es sich bei dem elektrischen Bordnetz um ein Hochvoltbordnetz handeln.
  • Unter dem Begriff „Hochvolt“ ist insbesondere eine elektrische Gleichspannung zu verstehen, die insbesondere größer als etwa 60 Volt ist. Insbesondere ist der Begriff „Hochvolt“ konform zur Norm ECE R 100 auszulegen.
  • Durch das vorgeschlagene Verfahren kann ein Bordnetz, insbesondere ein HochvoltBordnetz, eines Fahrzeuges sicherer betrieben werden. Insbesondere kann ein sicherer Betrieb des Bordnetzes nach einem Kurzschlussfall oder nach einem Crash des Fahrzeugs erreicht werden. Somit kann das Fahrzeug sicherer betrieben werden.
  • Insbesondere wird durch das vorgeschlagene Verfahren ein Diagnoseverfahren beziehungsweise eine Diagnose für den Wechselschalter bereitgestellt. Folglich kann mittels solch einer Diagnose die Funktionsfähigkeit des Wechselschalters allgemein und einen verschweißten Wechselschalter nach einem Kurzschluss erkannt werden.
  • Beispielsweise kann die Diagnose nach einem Auslösen einer Kurzschlusssicherung des Bordnetzes oder nach einem Unfall/Crash des Fahrzeugs unmittelbar bei einem nächsten Fahrzeugstart des Fahrzeugs durchgeführt werden.
  • Beispielsweise kann die Feststellung des Funktionszustands des Wechselschalters und somit auch die Spannungsvergleiche mit einer elektronischen Steuereinheit oder mit einer Spannungsmessanordnung durchgeführt werden.
  • Ein Weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug mit einem ersten Teilbordnetz für von einer elektrischen Antriebseinheit verschiedenen elektrischen Komponenten des Fahrzeugs, einem zweiten Teilbordnetz für die elektrische Antriebseinheit des Fahrzeugs, einem dritten Teilbordnetz für eine Fahrzeugbatterie des Fahrzeugs und einem Ladeanschluss zum Verbinden des elektrischen Bordnetzes mit einer fahrzeugexternen Stromquelle, wobei das elektrische Bordnetz zum Durchführen eines Verfahren nach dem vorherigen Aspekt ausgebildet ist.
  • Insbesondere kann bei dem soeben geschilderten elektrischen Bordnetz ein Verfahren nach einem der vorher geschilderten Aspekte durchgeführt werden.
  • Ausführungsbeispiele einzelner Aspekte sind als vorteilhafte Ausführungsbeispiele der andere Aspekte und umgekehrt anzusehen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Bordnetz;
    • 2 eine schematische Ausführungsform des elektrischen Bordnetzes aus 1;
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1, insbesondere Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, ist insbesondere als ein Elektrofahrzeug- oder als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Insbesondere ist eine Fahrzeugbatterie 2, insbesondere eine Hochvoltbatterie, durch Anschluss des Fahrzeugs 1, insbesondere ein elektrisches Bordnetz 3 des Fahrzeugs, an mindestens eine fahrzeugexterne elektrische Energiequelle, insbesondere eine Stromquelle 4, elektrisch ladbar. Insbesondere handelt es sich bei der Stromquelle 4 um eine Ladestation oder um eine Ladevorrichtung oder um ein Ladesystem. Insbesondere kann mithilfe der Stromquelle 4 ein Ladevorgang des Fahrzeugs 1 mittels eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms durchgeführt werden. Bei dem elektrischen Bordnetz 3 kann es sich beispielsweise um ein Hochvoltbordnetz handeln.
  • Des Weiteren weist das Fahrzeug 1 zumindest eine elektrische Antriebseinheit 5 auf, welche mit der Fahrzeugbatterie 2 mit elektrischer Energie versorgt werden kann, um das Fahrzeug 1 in Bewegung versetzen zu können.
  • In der 2 ist eine schematische Darstellung des elektrischen Bordnetzes 3 dargestellt. Beispielsweise kann das elektrische Bordnetz 3 die Fahrzeugbatterie 2, mindestens die eine elektrische Antriebseinheit 5, aufweisen. Des Weiteren weist das elektrische Bordnetz einen Ladeanschluss 6 auf, mit welchem das elektrische Bordnetz 3 mit der Stromquelle 4 verbunden werden kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Ladeanschluss 6 um einen fahrzeugseitigen Ladeanschluss des Fahrzeugs 1. Des Weiteren kann beispielsweise die zumindest eine elektrische Antriebseinheit 5 Bestandteil eines zweiten elektrischen Teilbordnetzes 7 des elektrischen Bordnetzes 3 sein. Die Fahrzeugbatterie 2 kann wiederum Bestandteil eines dritten elektrischen Teilbordnetzes 8 sein. Des Weiteren kann das elektrische Bordnetz 3 ein erstes Teilbordnetz beziehungsweise Teilbordnetz 9 aufweisen. Das erste Teilbordnetz 9 kann insbesondere von der elektrischen Antriebseinheit 5 verschiedene elektrische Komponenten 10 aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei den elektrischen Komponenten 10 um Nebenaggregate des Fahrzeugs 1. Beispielsweise kann es sich bei den elektrischen Komponenten 10 um eine elektrische Kältemittelverdichtereinheit, eine elektrische Heizeinheit, eine Wärmepumpe oder um einen Gleichspannungswandler handeln.
  • Beispielsweise kann die Fahrzeugbatterie 2 eine Batteriespannung UBatt mit einem Spannungswert von beispielsweise 800 Volt DC aufweisen. Mit der Stromquelle 4 kann beispielsweise eine Ladespannung UL von beispielsweise 400 Volt, insbesondere 500 Volt DC, bereitgestellt werden. Somit muss für einen Ladevorgang der Fahrzeugbatterie 2 mittels der Stromquelle 4 mittels einer Bordladeeinheit oder eines Bordladers die Ladespannung UL auf das Spannungsniveau der Batteriespannung UBATT hochtransformiert werden.
  • Damit das elektrische Bordnetz 3 möglichst effizient betrieben werden kann, kann beispielsweise entweder in einem ersten Zustand des elektrischen Bordnetzes 3 ein Ladebetrieb, insbesondere elektrischer Ladebetrieb, für die Fahrzeugbatterie 2 eingestellt werden. Für einen zweiten Zustand des elektrischen Bordnetzes 3 wird das elektrische Bordnetz 3 für einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 eingestellt. Beispielsweise weist das elektrische Bordnetz 3 einzelne Schaltelemente auf, mit welchen entweder der Zustand zum Laden der Fahrzeugbatterie 2 oder für den Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 versetzt werden kann. Beispielsweise ist ein Wechselschalter WS, ein erstes Schaltelement S1 und ein zweites Schaltelement S2 des elektrischen Bordnetzes 3 körperlich zueinander getrennt angeordnet. Insbesondere sind diese drei Schaltelemente WS, S1, S2 voneinander beziehungsweise zueinander getrennt innerhalb des elektrischen Bordnetzes 3 angeordnet beziehungsweise verschaltet. Beispielsweise kann das erste und zweite Schaltelement S1, S2 jeweils als ein Schütz oder als ein Halbleiterschalter oder als Relais ausgebildet sein.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem ersten und zweiten Schaltelement S1, S2 um allpolige Trennelemente handeln.
  • Mithilfe des Wechselschalters WS kann das erste Teilbordnetz 9 entweder mit dem zweiten Teilbordnetz 7 oder mit dem Gleichspannungsladeanschluss 6 galvanisch verbunden werden. Somit dient der Wechselschalter WS zum wechselseitigen elektrischen Koppeln beziehungsweise elektrischen Verbinden des ersten Teilbordnetzes 9 entweder mit dem ersten Teilbordnetz 9 oder mit dem Ladeanschluss 6 oder einem Gleichspannungsladeanschluss. Somit können mithilfe des Wechselschalters WS die elektrischen Komponenten 10 des zweiten Teilbordnetzes 7 entweder mittels der Fahrzeugbatterie 2 oder mit der Stromquelle 4 mit Energie versorgt werden.
  • Im Folgenden wird nun erläutert, welche Schaltstellungen das elektrische Bordnetz 3 während eines elektrischen Ladebetriebs der Fahrzeugbatterie 2 aufweist. Für den elektrischen Ladebetrieb der Fahrzeugbatterie 2 kann der Ladeanschluss 6 mittels des ersten Schaltelements S1 mit dem dritten Teilbordnetz 8 galvanisch verbunden werden. Somit wird in diesem Fall das zweite Schaltelement S2 geschlossen, sodass eine direkte elektrische Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie 2 und der externen Stromquelle 4 vorliegt. Des Weiteren kann mittels des Wechselschalters WS der Ladeanschluss 6 mit dem ersten Teilbordnetz 9 galvanisch verbunden werden. Somit können die elektrischen Komponenten 10 mittels der Ladespannung UL versorgt werden. Während des elektrischen Ladebetriebs wird dahingehend das zweite Teilbordnetz 7 mittels des ersten Schaltelements S1 von dem dritten Teilbordnetz 8 galvanisch getrennt. Mit anderen Worten wird das erste Schaltelement S1 geöffnet, sodass insbesondere die elektrische Antriebseinheit 5 von der Fahrzeugbatterie 2 abgetrennt beziehungsweise getrennt ist.
  • Des Weiteren kann mittels des Wechselschalters WS das erste elektrische Teilbordnetz 9 von dem zweiten Teilbordnetz 7 galvanisch getrennt werden. Somit werden während des Ladebetriebs die Nebenaggregate des Nebenaggregatbordnetzes, insbesondere des erste Teilbordnetzes 9, nicht mehr mittels der Fahrzeugbatterie 2 und/oder der elektrischen Antriebseinheit 5 mit Energie versorgt. Somit liegt während des elektrischen Ladebetriebs der Fahrzeugbatterie 2 eine direkte elektrische Verbindung zwischen der Stromquelle 4 und der Fahrzeugbatterie 2 und dem ersten Teilbordnetz 9 vor.
  • Insbesondere sind die Komponenten des elektrischen Bordnetzes 3 mittels Potentialleitungen HV+, HV- elektrisch miteinander verbunden. Insbesondere handelt es sich hierbei um elektrische Leitungen, insbesondere um Hochvoltleitungen des elektrischen Bordnetzes 3.
  • Insbesondere kann zur Durchführung eines sicheren Ladevorgangs der Fahrzeugbatterie 2 zwischen zumindest einer Potentialleitung HV+ zwischen dem Wechselschalter WS und dem Ladeanschluss 6 eine elektrische Sicherung S verschaltet sein. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Schmelzsicherung handeln. Diese dient als Schutzfunktion für einen Kurzschluss oder für Überströmen.
  • Im Nachfolgenden wird der Fall geschildert, bei welchem sich das Fahrzeug 1 in einem Fahrbetrieb befindet. Für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 kann der Ladeanschluss 6 mittels des zweiten Schaltelements S2 von dem dritten Teilbordnetz 8 galvanisch getrennt werden. Somit wird das zweite Schaltelement S2 geöffnet, sodass zwischen der Fahrzeugbatterie 2 und der Stromquelle 4 keine elektrische Verbindung vorhanden ist. Zusätzlich kann mittels des Wechselschalters WS der Ladeanschluss 6 von dem ersten Teilbordnetz 9 galvanisch getrennt werden. Somit wird der Wechselschalter WS in diesem Fall auf die Spannungslage der Batteriespannung 2 gesetzt. Insbesondere wird für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 das zweite Teilbordnetz 7 mittels des ersten Schaltelements S1 mit dem dritten Teilbordnetz 8 galvanisch verbunden. Somit wird das erste Schaltelement S1 geschlossen, sodass eine elektrische Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie 2 und der zumindest einen elektrischen Antriebseinheit 5 vorliegt. Somit kann die elektrische Antriebseinheit 5 für eine Fortbewegungsfahrt des Fahrzeugs 1 mit elektrischer Energie, insbesondere der Batteriespannung UBatt, versorgt werden. Zusätzlich kann mittels des Wechselschalters WS das erste Teilbordnetz 9 mit dem zweiten Teilbordnetz 7 galvanisch verbunden werden. Somit können während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs 1 die elektrischen Komponenten 10 des ersten Teilbordnetzes 9 durch die Fahrzeugbatterie 2 und/oder die elektrische Antriebseinheit 5 mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Damit der Wechselschalter WS zwischen dem zweiten Teilbordnetz 7 und dem Ladeanschluss 6 lastfrei wechselweise geschalten werden kann, zwischen zumindest einer der beiden Potentialleitungen HV+, HV- zwischen dem ersten Teilbordnetz 9 und dem Wechselschalter WS eine Halbleitersicherung HLS verschaltet werden. Bei der Halbleitersicherung HS handelt es sich insbesondere um eine unidirektional sperrende Halbleitersicherung. Mithilfe dieser Halbleitersicherung HLS kann der Wechselschalter WS lastfrei geschalten werden. Beispielsweise kann die Halbleitersicherung HLS einen Halbleiterschalter 11 aufweisen. Dieser Halbleiterschalter 11 kann je nachdem, ob sich das elektrische Bordnetz 3 in einem Ladebetrieb der Fahrzeugbatterie 2 oder in einem Fahrzustand des Fahrzeugs 1 befindet, entsprechend geschaltet werden. Insbesondere kann dann, wenn die Fahrzeugbatterie 2 mittels der Ladespannung UL geladen wird, ein Schaltelement 12 der Halbleitersicherung HLS geschlossen werden. Des Weiteren kann die Halbleitersicherung HLS zumindest eine Diode D aufweisen. Diese ist insbesondere parallel zu dem Schaltelement 12 verschaltet. Bei der Diode D kann es sich insbesondere um eine Body-Diode des Halbleiterschalters 11 der Halbleitersicherung HLS handeln. Die Diode D weist insbesondere eine Sperrrichtung auf, sodass mit der Diode D und/oder dem Schaltelement 12 ein Stromfluss von dem Wechselschalter WS in Richtung des ersten Teilbordnetzes 9 unterbunden werden kann. Somit kann mithilfe der Diode D und/oder dem Schaltelement 12 im Falle eines Kurzschlusses ein Stromfluss zu den elektrischen Komponenten 10 des zweiten Teilbordnetzes 7 unterbunden beziehungsweise verhindert werden. Beispielsweise weist die Halbleitersicherung im einfachsten Falle nur das Schaltelement 12 zum Unterbinden des Stromflusses auf.
  • Insbesondere können die Halbleitersicherung HLS und der Wechselschalter WS zusammen eine hybride Schaltvorrichtung 13 bilden. Mithilfe der hybriden Schaltvorrichtung 13 kann auf besonders vorteilhafte Weise der Wechselschalter WS lastfrei geschalten werden. Infolgedessen muss der Wechselschalter WS nicht auf hohe Ströme und/oder Spannungen ausgelegt beziehungsweise dimensioniert werden.
  • Beispielsweise kann das zweite Teilbordnetz 7 als Antriebsbordnetz oder Traktionsbordnetz bezeichnet werden. Das erste Teilbordnetz 9 kann beispielsweise als Nebenaggregatebordnetz bezeichnet werden.
  • Beispielsweise kann das zweite Schaltelement S2 als DC-Ladeschütze ausgebildet sein. Das erste Schaltelement S1 kann als Traktionsschütze ausgebildet sein.
  • Um das elektrische Bordnetz 3 besonders effizient betreiben zu können, kann vorgesehen sein, dass für den Start des Ladevorgangs beziehungsweise für den Ladebetrieb der Fahrzeugbatterie 2 das elektrische Bordnetz 3 vor dem Zuschalten der Fahrzeugbatterie 2 vorgeladen wird. Somit kann das elektrische Bordnetz 3 auf ein vorgegebenes Spannungsniveau angehoben werden. Der Vorladevorgang wird insbesondere unmittelbar, also direkt zeitlich vor dem Ladevorgang der Fahrzeugbatterie 2 durchgeführt. Insbesondere wird der Vorladevorgang unmittelbar vor dem nachfolgenden Ladevorgang der Fahrzeugbatterie 2 durchgeführt. Somit erfolgt zeitlich gesehen der Vorladevorgang direkt bevor der Ladevorgang durchgeführt wird. Insbesondere kann der Ladevorgang der Fahrzeugbatterie 2 erst dann durchgeführt werden, wenn der Vorladevorgang des elektrischen Bordnetzes 3 durchgeführt wurde. Beispielsweise kann bei dem Vorladevorgang zumindest ein Kondensator C1 eines Ladepfades 14 des elektrischen Bordnetzes 3 und/oder zumindest ein Kondensator C2 des ersten Teilbordnetzes 9 vorgeladen werden.
  • Beispielsweise kann mit dem Wechselschalter WS das Teilbordnetz 9 des elektrischen Bordnetzes 3 entweder mit einem Antriebspfad 15 des elektrischen Bordnetzes 3 oder mit dem Ladepfad 14 des elektrischen Bordnetzes 3 galvanisch verbunden werden. Insbesondere kann der Antriebspfad 15 Bestandteil des zweiten Teilbordnetzes 7 sein.
  • Beispielsweise kann bei einem Initialisierungsvorgang eines Fahrbetriebes oder eines Ladebetriebs des Fahrzeugs 1 eine Antriebsspannung UA des Antriebspfads 15 mit einer Gleichspannung UDC des Teilbordnetzes 9 verglichen werden. Mit anderen Worten ausgedrückt befindet sich das elektrische Bordnetz 3 in einem Betriebsmodus, bei welchem ein Fahrzustand des Fahrzeugs 1 und/oder ein Wechselstromladen des Fahrzeugs 1 initialisiert wird. Dabei kann eine Wechselschalter-Diagnose des Wechselschalters WS bezüglich dessen Funktionsfähigkeit durchgeführt werden. Insbesondere erfolgt hier das Vorladen des Kondensators C2. Wenn hier die Antriebsspannung UA des Antriebspfads 15 und die Gleichspannung UDC im Wesentlichen einen identischen Spannungswert aufweisen, dann kann der Wechselschalter WS auf eine Position des Inverterpfads beziehungsweise Antriebspfads verschaltet sein.
  • Insbesondere kann in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Gleichspannung UDC und der Antriebsspannung UA der aktuelle Funktionszustand des Wechselschalters WS festgestellt werden.
  • Wenn beispielsweise als Ergebnis festgestellt wird, dass die Gleichspannung UDC und die Antriebsspannung UA denselben Spannungswert aufweisen, dann kann mit dem Funktionszustand des Wechselschalters WS ein Zustand charakterisiert werden, bei welchem das Teilbordnetz 9 mit dem Antriebspfad 15 galvanisch verbunden ist.
  • Bei dem Betriebsmodus des elektrischen Bordnetzes 3, bei welchem das elektrische Bordnetz 3 vorgeladen wird, kann ebenfalls eine Wechselschalter-Diagnose durchgeführt werden. Dabei kann beispielsweise mittels eines LV-DC-DC-Wandlers der Kondensator C2 vorgeladen werden. Dabei kann das Schaltelement 12 der Halbleitersicherung HLS geöffnet sein. Insbesondere kann hier der Kondensator C2 auf eine Zielspannung geladen werden. Dies kann beispielsweise mit einem Spannungssensor überwacht werden. Während dieses Vorgangs kann die Halbleitersicherung HLS sperrend sein. Wenn nun die Gleichspannung UDC und die Antriebsspannung UA denselben Spannungswert aufweisen, dann liegt der Wechselschalter WS ebenfalls auf den Antriebspfad 15. Folglich kann festgestellt werden, dass der Wechselschalter WS nicht mit den Ladepfad 14 verschweißt/verklebt ist.
  • Des Weiteren kann bei einem Ladevorgang der Fahrzeugbatterie 2 des Fahrzeugs 1 die Gleichspannung UDC des Teilbordnetzes 9 mit der Ladespannung UL des Ladepfades 14 verglichen werden, wobei in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Gleichspannung UDC und der Ladespannung UL der aktuelle Funktionszustand des Wechselschalters WS festgestellt werden kann. Wenn speziell als Ergebnis festgestellt wird, dass die Gleichspannung UDC und die Ladespannung UL im Wesentlichen denselben Spannungswert aufweisen, dann wird mit dem Funktionszustand des Wechselschalters WS ein Zustand charakterisiert, bei welchem das Teilbordnetz 9 mit dem Ladepfad 14 galvanisch verbunden ist.
  • Insbesondere ist mit „im Wesentlichen“ ein Toleranz von 10%, insbesondere 5%, zu verstehen.
  • Beispielsweise kann beim Ladevorgang der Fahrzeugbatterie 2 zunächst mittels der Stromquelle 4 der Ladepfad 14 („vehicle Inlet“), insbesondere der Kondensator C1, vorgeladen werden. Nachdem dieser Vorladevorgang abgeschlossen wurde, kann mittels des Wechselschalters WS das Teilbordnetz 9 mit der Stromquelle 4 verbunden werden. Anschließend kann das Schaltelement 12 der Halbleitersicherung HLS geschlossen werden. Wenn hier nun die Gleichspannung UDC und die Ladespannung UL gleich sind, dann kann festgestellt werden, dass der Wechselschalter WS nicht mit dem Antriebspfad 15 verschweißt ist.
  • Beispielsweise kann unmittelbar vor dem Ladevorgang der Fahrzeugbatterie 2 des Fahrzeugs 1 zumindest eine Y-Kapazität CY des Antriebspfads 15 entladen werden, wobei nach dem Entladen der zumindest einen Y-Kapazität CY des Antriebspfad 15 das Teilbordnetz 9 mit dem Ladepfad 14 ohne Gefahren galvanisch verbunden werde kann. Somit können vor dem Ladevorgang die Kapazitäten in dem Antriebspfad 15 sicher entladen werden. Insbesondere kann dies als aktive Entladung bezeichnet werden. Mit anderen Worten ausgedrückt hat der Wechselschalter WS umgeschaltet, wenn die Antriebsspannung UA 0V aufweist.
  • Falls keine aktive Entladung durchgeführt werden konnte, dann kann überprüft werden, ob die Antriebsspannung UA kleiner als die Ladespannung UL abzüglich einer vorgegeben Spannungsdifferenz ist. Falls ja, dann ist der Wechselschalter WS gegebenenfalls voll funktionsfähig.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Fahrzeugbatterie
    3
    elektrisches Bodnetz
    4
    fahrzeugexterne Stromquelle
    5
    elektrische Antriebseinheit
    6
    Ladeanschluss
    7
    zweites Teilbordnetz
    8
    drittes Teilbordnetz
    9
    erstes Teilbordnetz
    10
    elektrische Komponenten
    11
    Halbleiterschalter
    12
    Schaltelement
    13
    hybride Schaltvorrichtung
    14
    Ladepfad
    15
    Antriebspfad
    C1, C2
    Kondensatoren
    D
    Diode
    HLS
    Halbleitersicherung
    HV+, HV-
    Potentialleitungen
    UA
    Antriebsspannung
    UDC
    Gleichspannung
    UBatt
    Batteriespannung
    UL
    Ladespannung
    S1, S2
    erstes und zweites Schaltelement
    WS
    Wechselschalter
  • 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 102018215650 A1 [0003]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Feststellen eines Funktionszustands eines Wechselschalters (WS) eines elektrischen Bordnetzes (3) eines Fahrzeugs (1), wobei - mit dem Wechselschalter (WS) ein Teilbordnetz (9) des elektrischen Bordnetzes (3) entweder mit einem Antriebspfad (15) des elektrischen Bordnetzes (3) oder mit einem Ladepfad (14) des elektrischen Bordnetzes (3) galvanisch verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass - bei einem Initialisierungsvorgang eines Fahrbetriebes oder eines Ladebetriebs des Fahrzeugs (1) eine Antriebsspannung (UA) des Antriebspfads (15) mit einer Gleichspannung (UDC) des Teilbordnetzes (9) verglichen wird, und - bei einem Ladevorgang einer Fahrzeugbatterie (2) des Fahrzeugs (1) die Gleichspannung (UDC) des Teilbordnetzes (9) mit einer Ladespannung (UL) des Ladepfades (14) verglichen wird, wobei - in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs zwischen der Gleichspannung (UDC) und der Antriebsspannung (UA) und/oder zwischen der Gleichspannung (UDC) und der Ladespannung (UL) der Funktionszustand des Wechselschalters (WS) festgestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn als Ergebnis festgestellt wird, dass die Gleichspannung (UDC) und die Antriebsspannung (UA) denselben Spannungswert aufweisen, dann wird mit dem Funktionszustand des Wechselschalters (WS) ein Zustand charakterisiert, bei welchem das Teilbordnetz (9) mit dem Antriebspfad (15) galvanisch verbunden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn als Ergebnis festgestellt wird, dass die Gleichspannung (UDC) und die Ladespannung (UL) denselben Spannungswert aufweisen, dann wird mit dem Funktionszustand des Wechselschalters (WS) ein Zustand charakterisiert, bei welchem das Teilbordnetz (9) mit dem Ladepfad (14) galvanisch verbunden ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor dem Ladevorgang der Fahrzeugbatterie (2) des Fahrzeugs (1) zumindest eine Y-Kapazität (Cy) des Antriebspfads (14) entladen wird, wobei nach dem Entladen der zumindest einen Y-Kapazität (Cy) des Antriebspfad (15) das Teilbordnetz (9) mit dem Ladepfad (14) galvanisch verbunden wird.
  5. Elektrisches Bordnetz (3) für ein Fahrzeug (1) mit einem ersten Teilbordnetz (9) für von einer elektrischen Antriebseinheit (5) verschiedenen elektrischen Komponenten (10) des Fahrzeugs (1), einem zweiten Teilbordnetz (7) für die elektrische Antriebseinheit (5) des Fahrzeugs (1), einem dritten Teilbordnetz (8) für eine Fahrzeugbatterie (2) des Fahrzeugs (1) und einem Ladeanschluss (6) zum Verbinden des elektrischen Bordnetzes (3) mit einer fahrzeugexternen Stromquelle (4), wobei das elektrische Bordnetz (3) zum Durchführen eines Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
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