DE102022203964A1 - Traction network and method for operating a traction network - Google Patents

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Udo Schriever
Bernd Epding
Julian Wagenschütz
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Traktionsnetz (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Traktionsnetz (1) eine Hochvoltbatterie (2), einen Wechselrichter (3), eine Elektromaschine (4), mindestens ein Steuergerät, eine Isolationswiderstandsmesseinrichtung (13) und mindestens zwei Trennelemente aufweist, wobei das eine Trennelement ein reversibles Trennelement (5) und das andere Trennelement ein irreversibles, elektronisch schaltbares Trennelement (9) ist, die an verschiedenen Hochvoltleitungen (8, 11) der Hochvoltbatterie (2) angeordnet sind, wobei das mindestens eine Steuergerät derart ausgebildet ist, im Fehlerfall des reversiblen Trennelements (5) das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) anzusteuern, wobei das Steuergerät weiter derart ausgebildet ist, im Falle eines Isolationswiderstandsfehlers der dem irreversiblen, elektronisch schaltbaren Trennelements (9) zugeordneten Hochvoltleitung (8, 11) einen Schaltbefehl für das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) zu erzeugen, und/oder das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) eine separate Steuerleitung (20) aufweist, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Traktionsnetzes (1).The invention relates to a traction network (1) for a motor vehicle, wherein the traction network (1) has a high-voltage battery (2), an inverter (3), an electric machine (4), at least one control device, an insulation resistance measuring device (13) and at least two separating elements , wherein one separating element is a reversible separating element (5) and the other separating element is an irreversible, electronically switchable separating element (9), which are arranged on different high-voltage lines (8, 11) of the high-voltage battery (2), the at least one control device being designed in this way is to control the irreversible, electronically switchable separating element (9) in the event of a fault in the reversible separating element (5), the control device being further designed in such a way that in the event of an insulation resistance fault in the high-voltage line (8, 11) assigned to the irreversible, electronically switchable separating element (9) to generate a switching command for the irreversible, electronically switchable separating element (9), and/or the irreversible, electronically switchable separating element (9) has a separate control line (20), and a method for operating a traction network (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Traktionsnetz für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Traktionsnetzes.The invention relates to a traction network for a motor vehicle and a method for operating a traction network.

Traktionsnetze für ein Kraftfahrzeug, also Elektro- oder Hybridfahrzeuge weisen typischerweise eine Hochvoltbatterie, einen Wechselrichter, eine Elektromaschine, mindestens ein Steuergerät und mindestens zwei Trennelemente auf. Dabei sind verschiedene Ausführungen für die Trennelemente bekannt. Beispielsweise sind die Trennelemente als Relais bzw. Schütze ausgebildet. Dabei ist es weiter bekannt, parallel zu einem Relais ein weiteres Relais mit einem Verladewiderstand vorzusehen, um so den Einschaltstrom zu begrenzen. Ein bekanntes Problem bei Relais ist, dass diese verschweißen können. Daher ist es bekannt, als zusätzliche Schutzmaßnahme Schmelzsicherungen als irreversible Trennelemente in Reihe zu den Relais zu schalten. Diese zusätzlichen Trennelemente erweitern zudem den Abschaltbereich der zu trennenden Ströme bei hohen Stromwerten, die ggf. die reversiblen Trennelemente nicht trennen können - also ein gestufter Abschaltmechanismus. Weiter ist es auch möglich, die Schmelzsicherungen durch irreversible elektronisch schaltbare Trennelemente zu ersetzen oder zu ergänzen. Anstelle der Relais sind auch bereits Traktionsnetze vorgeschlagen worden, bei denen alle oder teilweise die Relais durch Halbleiter-Schaltelemente (insbesondere Leistungstransistoren) ersetzt werden. Der Vorteil der Leistungshalbleiter gegenüber Relais ist deren höhere Schallgeschwindigkeit sowie der Entfall des Verladewiderstandes. Nachteilig ist, dass keine galvanische Trennung der Hochvoltbatterie möglich ist. Da Leistungshalbleiter durchlegieren können, kommen auch hier zur Absicherung Schmelzelemente oder vergleichbare Trennelemente zur Anwendung.Traction networks for a motor vehicle, i.e. electric or hybrid vehicles, typically have a high-voltage battery, an inverter, an electric machine, at least one control device and at least two separating elements. Various designs for the separating elements are known. For example, the separating elements are designed as relays or contactors. It is also known to provide another relay with a loading resistor in parallel to a relay in order to limit the inrush current. A well-known problem with relays is that they can become welded. It is therefore known to connect fuses as irreversible separating elements in series with the relays as an additional protective measure. These additional separating elements also expand the switch-off range of the currents to be separated at high current values, which the reversible separating elements may not be able to separate - i.e. a stepped switch-off mechanism. It is also possible to replace or supplement the fuses with irreversible, electronically switchable separating elements. Instead of the relays, traction networks have already been proposed, in which all or some of the relays are replaced by semiconductor switching elements (in particular power transistors). The advantage of power semiconductors over relays is their higher speed of sound and the elimination of the loading resistor. The disadvantage is that galvanic isolation of the high-voltage battery is not possible. Since power semiconductors can alloy through, fusible elements or comparable separating elements are also used here for protection.

Aus der US 2018/0013279 A1 ist ein Traktionsnetz bekannt, wo in der positiven Hochvoltleitung eine Pyro-Fuse und in der negativen Hochvoltleitung ein Relais mit paralleler Vorladeschaltung angeordnet sind. Soll dann die Hochvoltbatterie vom übrigen Traktionsnetz getrennt werden, so wird nur das Relais geöffnet und die Hochvoltbatterie einpolig abgetrennt. Im Fehlerfall des Relais (weil dieses beispielsweise verschweißt ist) wird die Pyro-Fuse gezündet.From the US 2018/0013279 A1 A traction network is known where a pyro-fuse is arranged in the positive high-voltage line and a relay with a parallel pre-charging circuit is arranged in the negative high-voltage line. If the high-voltage battery is then to be separated from the rest of the traction network, only the relay is opened and the high-voltage battery is disconnected on one pole. If the relay fails (for example because it is welded), the pyro-fuse is ignited.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein verbessertes Traktionsnetz zu schaffen, das trotz geringer Anzahl von Bauelementen Fehler sicher beherrscht. Ein weiteres Problem ist es, ein geeignetes Verfahren zur Verfügung zu stellen.The invention is based on the technical problem of creating an improved traction network that reliably handles errors despite a small number of components. Another problem is to provide a suitable procedure.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Traktionsnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the technical problem results from a traction network with the features of claim 1 and a method with the features of claim 10. Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Das Traktionsnetz für ein Kraftfahrzeug weist eine Hochvoltbatterie, einen Wechselrichter, eine Elektromaschine, mindestens ein Steuergerät, eine Isolationswiderstandsmesseinrichtung und mindestens zwei Trennelemente auf, wobei das eine Trennelement ein reversibles Trennelement und das andere Trennelement ein irreversibles, elektronisch schaltbares Trennelement ist, die an verschiedenen Hochvoltleitungen der Hochvoltbatterie angeordnet sind. Das mindestens eine Steuergerät ist derart ausgebildet, im Fehlerfall des reversiblen Trennelements das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement anzusteuern. Weiter ist das Steuergerät derart ausgebildet, im Falle eines Isolationswiderstandsfehlers der dem irreversiblen, elektronisch schaltbaren Trennelements zugeordneten Hochvoltleitung einen Schaltbefehl für das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement zu erzeugen. Alternativ oder ergänzend weist das irreversibel, elektronisch schaltbare Trennelement eine separate Steuerleitung auf. Somit wird sichergestellt, dass der Berührschutz trotz fehlendem zweiten reversiblem Trennelement gewährleistet bleibt, wobei es keine Komforteinbuße im Vergleich mit einem Traktionsnetz mit zwei reversiblen Trennelementen gibt, da auch dort bei einem Isolationswiderstandsfehler ein Wiederstarten des Kraftfahrzeugs bei Überschreiten von festgelegten Grenzwerten üblicherweise unterbunden wird. Dabei sei angemerkt, dass in der Hochvoltleitung, an der das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement angeordnet ist, keine weiteren Trennelemente angeordnet sind.The traction network for a motor vehicle has a high-voltage battery, an inverter, an electric machine, at least one control device, an insulation resistance measuring device and at least two separating elements, one separating element being a reversible separating element and the other separating element being an irreversible, electronically switchable separating element which is connected to different high-voltage lines the high-voltage battery are arranged. The at least one control device is designed to control the irreversible, electronically switchable separating element in the event of a fault in the reversible separating element. Furthermore, the control device is designed such that in the event of an insulation resistance fault in the high-voltage line assigned to the irreversible, electronically switchable separating element, it generates a switching command for the irreversible, electronically switchable separating element. Alternatively or additionally, the irreversible, electronically switchable separating element has a separate control line. This ensures that contact protection remains guaranteed despite the lack of a second reversible separating element, whereby there is no loss of comfort compared to a traction network with two reversible separating elements, since there too, in the event of an insulation resistance fault, restarting the motor vehicle is usually prevented if specified limit values are exceeded. It should be noted that no further separating elements are arranged in the high-voltage line on which the irreversible, electronically switchable separating element is arranged.

In einer Ausführungsform ist das Steuergerät derart ausgebildet, im Falle eines Isolationswiderstandsfehlers, der einen festgelegten Grenzwert überschreitet, den Schaltbefehl automatisch mit dem Abstellen des Kraftfahrzeugs zu erzeugen.In one embodiment, the control device is designed such that, in the event of an insulation resistance fault that exceeds a specified limit, the switching command is generated automatically when the motor vehicle is switched off.

Alternativ kann das Steuergerät derart ausgebildet sein, im Falle eines Isolationswiderstandsfehlers, der einen festgelegten Grenzwert überschreitet, den Schaltbefehl aufgrund eines Service-Signals zu erzeugen. Hierzu wird über eine geeignete Eingabeeinheit das Service-Signal eingegeben, an das Steuergerät übermittelt, das dann den Schaltbefehl erzeugt. Alternativ oder ergänzend kann auch über die separate Steuerleitung direkt von außen der Schaltbefehl an das Trennelement übertragen werden.Alternatively, the control device can be designed to generate the switching command based on a service signal in the event of an insulation resistance fault that exceeds a specified limit value. For this purpose, the service signal is entered via a suitable input unit and transmitted to the control unit, which then generates the switching command. Alternatively or additionally, the switching command can also be transmitted directly from the outside to the separating element via the separate control line.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement als Pyro-Fuse ausgebildet.In a preferred embodiment, the irreversible, electronically switchable separating element is designed as a pyro-fuse.

In einer weiteren Ausführungsform ist das reversible Trennelement als Relais ausgebildet, sodass eine galvanische Trennung über das reversible Trennelement möglich ist.In a further embodiment, the reversible isolating element is designed as a relay, so that galvanic isolation via the reversible isolating element is possible.

In einer weiteren Ausführungsform ist parallel zum Relais ein weiteres Relais mit mindestens einem Vorladewiderstand angeordnet, um so den Einschaltstrom zu begrenzen.In a further embodiment, another relay with at least one precharging resistor is arranged parallel to the relay in order to limit the inrush current.

In einer alternativen Ausführungsform ist das reversible Trennelement als mindestens ein Halbleiter-Schaltelement ausgebildet.In an alternative embodiment, the reversible separating element is designed as at least one semiconductor switching element.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät als Batterie-Management-Steuergerät ausgebildet, wobei das Batterie-Management-Steuergerät derart ausgebildet ist, die Trennelemente und die Isolationswiderstandsmesseinrichtung anzusteuern.In a further embodiment, the control device is designed as a battery management control device, wherein the battery management control device is designed to control the separating elements and the insulation resistance measuring device.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Traktionsnetz Gleichspannungsladeanschlüsse auf, wobei in den Verbindungsleitungen von den Gleichspannungsladeanschlüssen zu den Hochvoltleitungen jeweils ein Trennelement angeordnet ist. Diese Trennelemente können sowohl seriell nach den zuvor beschriebenen Trennelementen angeordnet sein, aber auch parallel, d.h. direkt zwischen den Hochvoltleitungen der Batterie und der Ladedose mit den Gleichspannungsladeanschlüssen. Dabei können beide Trennelemente als reversible Trennelemente, insbesondere als Relais, ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass nur ein Trennelement als reversibles Trennelement ausgebildet ist, wohingegen das andere Trennelement als irreversibles, elektronisch schaltbares Trennelement, insbesondere als Pyro-Fuse, ausgebildet ist.In a further embodiment, the traction network has DC charging connections, with a separating element being arranged in the connecting lines from the DC charging connections to the high-voltage lines. These separating elements can be arranged in series after the separating elements described above, but also in parallel, i.e. directly between the high-voltage lines of the battery and the charging socket with the DC charging connections. Both separating elements can be designed as reversible separating elements, in particular as relays. However, it is also possible for only one separating element to be designed as a reversible separating element, whereas the other separating element is designed as an irreversible, electronically switchable separating element, in particular as a pyro-fuse.

Das Verfahren zum Betreiben eines Traktionsnetzes für ein Kraftfahrzeug, wobei das Traktionsnetz eine Hochvoltbatterie, einen Wechselrichter, eine Elektromaschine, mindestens ein Steuergerät, eine Isolationswiderstandseinrichtung und mindestens zwei Trennelemente aufweist, wobei das eine Trennelement ein reversibles Trennelement und das andere Trennelement ein irreversibles, elektronisch schaltbares Trennelement ist, die an verschiedenen Hochvoltleitungen der Hochvoltbatterie angeordnet sind, weist den Verfahrensschritt auf, dass das mindestens eine Steuergerät im Fehlerfall des reversiblen Trennelements das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement ansteuert. Im Falle eines Isolationswiderstandsfehlers der dem irreversiblen, elektronisch schaltbaren Trennelements zugeordneten Hochvoltleitung erzeugt das Steuergerät für das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement ebenfalls einen Schaltbefehl. Alternativ wird der Schaltbefehl extern erzeugt und über eine separate Steuerleitung dem Trennelement zugeführt.The method for operating a traction network for a motor vehicle, wherein the traction network has a high-voltage battery, an inverter, an electric machine, at least one control device, an insulation resistance device and at least two separating elements, one separating element being a reversible separating element and the other separating element being an irreversible, electronically switchable one Separating element, which is arranged on different high-voltage lines of the high-voltage battery, has the method step that the at least one control device controls the irreversible, electronically switchable separating element in the event of a fault in the reversible separating element. In the event of an insulation resistance fault in the high-voltage line assigned to the irreversible, electronically switchable separating element, the control unit for the irreversible, electronically switchable separating element also generates a switching command. Alternatively, the switching command is generated externally and fed to the separating element via a separate control line.

Hinsichtlich der weiteren verfahrensmäßigen Ausgestaltungen wird auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen.With regard to further procedural refinements, reference is made to the previous statements.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Traktionsnetzes eines Kraftfahrzeugs und
  • 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Traktionsnetzes in einer alternativen Ausführungsform.
The invention is explained in more detail below using a preferred exemplary embodiment. The figures show:
  • 1 a schematic block diagram of a traction network of a motor vehicle and
  • 2 a schematic block diagram of a traction network in an alternative embodiment.

In der 1 ist schematisch ein Traktionsnetz 1 dargestellt. Das Traktionsnetz 1 weist eine Hochvoltbatterie 2, einen Wechselrichter 3 und eine Elektromaschine 4 auf. Parallel zum Wechselrichter 3 ist mindestens ein Zwischenkreiskondensator C angeordnet. Weiter weist das Traktionsnetz 1 ein reversibles Trennelement 5 auf, das als Relais 6 ausgebildet ist. Parallel zu dem Relais 6 ist ein weiteres Relais 7 in Reihe mit einem Vorladewiderstand Rv angeordnet. Das Relais 6 und das Relais 7 sind mit einer positiven Hochvoltleitung 8 des Traktionsnetzes 1 verbunden. Weiter weist das Traktionsnetz 1 ein irreversibles, elektronisch schaltbares Trennelement 9 auf, das als Pyro-Fuse 10 ausgebildet ist. Die Pyro-Fuse 10 ist mit einer negativen Hochvoltleitung 11 des Traktionsnetzes 1 verbunden.In the 1 A traction network 1 is shown schematically. The traction network 1 has a high-voltage battery 2, an inverter 3 and an electric machine 4. At least one intermediate circuit capacitor C is arranged parallel to the inverter 3. The traction network 1 also has a reversible separating element 5, which is designed as a relay 6. Parallel to the relay 6, another relay 7 is arranged in series with a precharging resistor Rv. The relay 6 and the relay 7 are connected to a positive high-voltage line 8 of the traction network 1. Furthermore, the traction network 1 has an irreversible, electronically switchable separating element 9, which is designed as a pyro-fuse 10. The pyro-fuse 10 is connected to a negative high-voltage line 11 of the traction network 1.

Weiter weist das Traktionsnetz 1 ein Batterie-Management-Steuergerät 12 auf, das die Relais 6, 7 und die Pyro-Fuse 10 ansteuert. Das Batterie-Management-Steuergerät 12 hat gegebenenfalls noch andere Aufgaben, wie beispielsweise ein Zellen-Balancing, auf das hier aber nicht weiter eingegangen werden soll. Weiter weist das Traktionsnetz 1 eine Isolationswiderstandsmesseinrichtung 13 auf, die jeweils einen Isolationswiderstand zwischen positiver Hochvoltleitung 8 und Masse sowie zwischen negativer Hochvoltleitung 11 und Masse ermittelt. Schließlich weist das Traktionsnetz 1 Gleichspannungsladeanschlüsse 14, 15 auf, die über Verbindungsleitungen 16, 17 mit den Hochvoltleitungen 8, 11 verbunden sind, wobei in den Verbindungsleitungen 16, 17 Relais 18, 19 angeordnet sind, die ebenfalls vom Batterie-Management-Steuergerät 12 angesteuert werden.The traction network 1 also has a battery management control device 12, which controls the relays 6, 7 and the pyro-fuse 10. The battery management control unit 12 may also have other tasks, such as cell balancing, which will not be discussed further here. Furthermore, the traction network 1 has an insulation resistance measuring device 13, which determines an insulation resistance between the positive high-voltage line 8 and ground and between the negative high-voltage line 11 and ground. Finally, the traction network 1 has DC charging connections 14, 15, which are connected to the high-voltage lines 8, 11 via connecting lines 16, 17, with relays 18, 19 being arranged in the connecting lines 16, 17, which are also controlled by the battery management control unit 12 become.

Die Arbeitsweise des Traktionsnetzes 1 soll nun nachfolgend näher erläutert werden. Im abgestellten Zustand (Parken) sind die Relais 6, 7, 18 und 19 offen. Unter Vernachlässigung des Vorladevorganges ist während der Fahrt das Relais 6 geschlossen und die Relais 18, 19 offen. Gleiches gilt für einen AC-Ladevorgang. Beim DC-Laden werden die Relais 18, 19 sowie 6 geschlossen.The operation of the traction network 1 will now be explained in more detail below. When parked, relays 6, 7, 18 and 19 are open. Neglecting the summons process, relay 6 is closed and relays 18, 19 are open while driving. The same applies to an AC charging process. During DC charging, relays 18, 19 and 6 are closed.

Tritt im Fahrbetrieb oder bei einem Ladevorgang ein Strom größer einem ersten Schwellwert auf, so wird das Relais 6 geöffnet und somit die Hochvoltbatterie 2 einpolig abgetrennt, was den Stromfluss aus oder in die Hochvoltbatterie 2 unterbindet. Bei einem erfassten Fehler des Relais 6 wird die Pyro-Fuse 10 gezündet. Der Fehler kann dabei beispielsweise durch das Batterie-Management-Steuergerät 12 dadurch detektiert werden, dass trotz eines Schaltbefehls für das Relais 6 der Stromfluss nicht unterbrochen wird. Weiter ist vorgesehen, dass bei einem Strom größer einem zweiten Schwellwert die Pyro-Fuse 10 unmittelbar gezündet wird. Dabei ist der zweite Schwellwert größer als der erste Schwellwert.If a current greater than a first threshold value occurs while driving or during a charging process, the relay 6 is opened and the high-voltage battery 2 is thus disconnected at one pole, which prevents the flow of current out of or into the high-voltage battery 2. If an error is detected in relay 6, the pyro-fuse 10 is ignited. The error can be detected, for example, by the battery management control unit 12 in that the current flow is not interrupted despite a switching command for the relay 6. It is further provided that the pyro-fuse 10 is ignited immediately at a current greater than a second threshold value. The second threshold value is greater than the first threshold value.

Bei einem Isolationswiderstandsfehler zwischen der positiven Hochvoltleitung 8 und Masse bzw. einem Isolationswiderstandsfehler zwischen der negativen Hochvoltleitung 11 und Masse größer einem ersten Schwellwert und kleiner einem zweiten Schwellwert wird vom Batterie-Management-Steuergerät 12 eine Warnmeldung generiert, die beispielsweise auf einer nicht dargestellten Anzeige- und Bedieneinrichtung angezeigt wird. Alternativ oder ergänzend kann eine Warnlampe angesteuert werden. Ist hingegen der Isolationswiderstandsfehler größer einem zweiten Schwellwert, so wird der Kraftfahrzeugführer aufgefordert, direkt eine Werkstatt aufzusuchen. Wird dann das Kraftfahrzeug abgestellt, so wird bei einem Isolationswiderstandsfehler von positiver Hochvoltleitung 8 gegen Masse das Relais 6 geöffnet und verriegelt, sodass dieses erst nach Behebung des Fehlers durch Service-Personal wieder geschlossen werden kann. Bei einem Isolationswiderstandsfehler zwischen negativer Hochvoltleitung 11 und Masse wird die Pyro-Fuse 10 ausgelöst, die dann nach Behebung des Isolationswiderstandsfehlers ersetzt werden muss. Die Auslösung der Pyro-Fuse kann dabei automatisch durch das Batterie-Management-Steuergerät 12 nach dem Abstellen erfolgen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Pyro-Fuse 10 durch ein Service-Signal erfolgt, das ein Service-Techniker an das Batterie-Management-Steuergerät 12 übermittelt. Hierdurch kann in bestimmten Fällen ein nicht notwendiges Auslösen der Pyro-Fuse 10 vermieden werden, beispielsweise weil erkennbar die Isolationswiderstandsmesseinrichtung 13 defekt ist. In the event of an insulation resistance error between the positive high-voltage line 8 and ground or an insulation resistance error between the negative high-voltage line 11 and ground greater than a first threshold value and less than a second threshold value, the battery management control unit 12 generates a warning message which, for example, appears on a display (not shown). and operating device is displayed. Alternatively or additionally, a warning lamp can be activated. If, on the other hand, the insulation resistance error is greater than a second threshold value, the motor vehicle driver is asked to go to a workshop directly. If the motor vehicle is then parked, if there is an insulation resistance fault between the positive high-voltage line 8 and ground, the relay 6 is opened and locked, so that it can only be closed again after the fault has been rectified by service personnel. If there is an insulation resistance fault between the negative high-voltage line 11 and ground, the pyro-fuse 10 is triggered, which then has to be replaced after the insulation resistance fault has been eliminated. The pyro-fuse can be triggered automatically by the battery management control unit 12 after switching off. Alternatively, it can be provided that the pyro-fuse 10 is activated by a service signal that a service technician transmits to the battery management control unit 12. In this way, in certain cases, unnecessary triggering of the pyro-fuse 10 can be avoided, for example because the insulation resistance measuring device 13 is clearly defective.

Alternativ oder ergänzend kann an der Pyro-Fuse 10 auch eine separate Steuerleitung 20 angeordnet sein, über die von außen die Pyro-Fuse 10 ausgelöst werden kann. Der Vorteil der separaten Steuerleitung 20 ist, dass auch bei Fehlern des Batterie-Management-Steuergerätes 12 die Hochvoltbatterie 2 abgetrennt werden kann.Alternatively or additionally, a separate control line 20 can also be arranged on the pyro-fuse 10, via which the pyro-fuse 10 can be triggered from the outside. The advantage of the separate control line 20 is that the high-voltage battery 2 can be disconnected even if there are errors in the battery management control unit 12.

In der 2 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, wobei der einzige Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 ist, dass das Relais 18 direkt mit der Hochschaltbatterie 2 verbunden ist. Dies ermöglicht ein Gleichspannungsladen der Hochvoltbatterie 2 bei offenem Relais 6, 7. Hierdurch ist beispielsweise ein längeres Laden möglich, ohne das gesamte Traktionsnetz einzuschalten. Im Fehlerfall eines Kurzschlusses während des Ladens kann dann über die Pyro-Fuse die Hochvoltbatterie 2 abgeschaltet werden. In einer weiteren Ausführungsform kann dann auch das Relais 19 entfallen.In the 2 An alternative embodiment is shown, the only difference being the embodiment according to 1 is that the relay 18 is connected directly to the upshift battery 2. This enables DC voltage charging of the high-voltage battery 2 when the relay 6, 7 is open. This makes longer charging possible, for example, without switching on the entire traction network. In the event of a short circuit during charging, the high-voltage battery 2 can then be switched off via the pyro-fuse. In a further embodiment, the relay 19 can then also be omitted.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
TraktionsnetzTraction network
22
HochvoltbatterieHigh voltage battery
33
WechselrichterInverter
44
ElektromaschineElectric machine
55
TrennelementSeparator
66
Relaisrelay
77
Relaisrelay
88th
HochvoltleitungHigh-voltage cable
99
TrennelementSeparator
1010
Pyro-FusePyro Fuse
1111
HochvoltleitungHigh-voltage cable
1212
Batterie-Management-SteuergerätBattery management control unit
1313
IsolationswiderstandsmesseinrichtungInsulation resistance measuring device
1414
GleichspannungsladeanschlussDC charging port
1515
GleichspannungsladeanschlussDC charging port
1616
Verbindungsleitungconnecting line
1717
Verbindungsleitungconnecting line
1818
Relaisrelay
1919
Relaisrelay
2020
SteuerleitungControl line
RvRev
VorladewiderstandPrecharge resistor
CC
ZwischenkreiskondensatorDC link capacitor

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20180013279 A1 [0003]US 20180013279 A1 [0003]

Claims (10)

Traktionsnetz (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Traktionsnetz (1) eine Hochvoltbatterie (2), einen Wechselrichter (3), eine Elektromaschine (4), mindestens ein Steuergerät, eine Isolationswiderstandsmesseinrichtung (13) und mindestens zwei Trennelemente aufweist, wobei das eine Trennelement ein reversibles Trennelement (5) und das andere Trennelement ein irreversibles, elektronisch schaltbares Trennelement (9) ist, die an verschiedenen Hochvoltleitungen (8, 11) der Hochvoltbatterie (2) angeordnet sind, wobei das mindestens eine Steuergerät derart ausgebildet ist, im Fehlerfall des reversiblen Trennelements (5) das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) anzusteuern, wobei das Steuergerät weiter derart ausgebildet ist, im Falle eines Isolationswiderstandsfehlers der dem irreversiblen, elektronisch schaltbaren Trennelements (9) zugeordneten Hochvoltleitung (8, 11) einen Schaltbefehl für das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) zu erzeugen, und/oder das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) eine separate Steuerleitung (20) aufweist.Traction network (1) for a motor vehicle, wherein the traction network (1) has a high-voltage battery (2), an inverter (3), an electric machine (4), at least one control device, an insulation resistance measuring device (13) and at least two separating elements, one of which Separating element is a reversible separating element (5) and the other separating element is an irreversible, electronically switchable separating element (9), which are arranged on different high-voltage lines (8, 11) of the high-voltage battery (2), the at least one control device being designed in such a way in the event of a fault of the reversible separating element (5) to control the irreversible, electronically switchable separating element (9), the control device being further designed such that in the event of an insulation resistance fault in the high-voltage line (8, 11) assigned to the irreversible, electronically switchable separating element (9), a switching command for the to produce an irreversible, electronically switchable separating element (9), and/or the irreversible, electronically switchable separating element (9) has a separate control line (20). Traktionsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät derart ausgebildet ist, im Fall eines Isolationswiderstandsfehlers den Schaltbefehl automatisch mit dem Abstellen des Kraftfahrzeugs zu erzeugen.Traction network after Claim 1 , characterized in that the control device is designed such that in the event of an insulation resistance fault, the switching command is generated automatically when the motor vehicle is switched off. Traktionsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät derart ausgebildet ist, im Fall eines Isolationswiderstandsfehlers den Schaltbefehl aufgrund eines Service-Signals zu erzeugen.Traction network after Claim 1 , characterized in that the control device is designed to generate the switching command based on a service signal in the event of an insulation resistance fault. Traktionsnetz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) als Pyro-Fuse (10) ausgebildet ist.Traction network according to one of the preceding claims, characterized in that the irreversible, electronically switchable separating element (9) is designed as a pyro-fuse (10). Traktionsnetz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reversible Trennelement (5) als Relais (6) ausgebildet ist.Traction network according to one of the preceding claims, characterized in that the reversible separating element (5) is designed as a relay (6). Traktionsnetz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Relais (6) ein weiteres Relais (7) mit mindestens einem Vorladewiderstand (Rv) angeordnet ist.Traction network after Claim 5 , characterized in that a further relay (7) with at least one precharging resistor (Rv) is arranged parallel to the relay (6). Traktionsnetz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das reversible Trennelement (5) als mindestens ein Halbleiter-Schaltelement ausgebildet ist.Traction network according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the reversible separating element (5) is designed as at least one semiconductor switching element. Traktionsnetz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät als Batterie-Management-Steuergerät (12) ausgebildet ist, wobei das Batterie-Management-Steuergerät (12) derart ausgebildet ist, die Trennelemente (5, 9) und die Isolationswiderstandsmesseinrichtung (13) anzusteuern.Traction network according to one of the preceding claims, characterized in that the control device is designed as a battery management control device (12), the battery management control device (12) being designed such that the separating elements (5, 9) and the insulation resistance measuring device ( 13) to control. Traktionsnetz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Traktionsnetz (1) Gleichspannungsladeanschlüsse (14, 15) aufweist, wobei in den Verbindungsleitungen (16, 17) von den Gleichspannungsladeanschlüssen (14, 15) zu den Hochvoltleitungen (8, 11) jeweils ein Trennelement angeordnet ist.Traction network according to one of the preceding claims, characterized in that the traction network (1) has DC voltage charging connections (14, 15), wherein in the connecting lines (16, 17) from the DC voltage charging connections (14, 15) to the high-voltage lines (8, 11) respectively a separating element is arranged. Verfahren zum Betreiben eines Traktionsnetzes (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Traktionsnetz (1) eine Hochvoltbatterie (2), einen Wechselrichter (3), eine Elektromaschine (4), mindestens ein Steuergerät, eine Isolationswiderstandsmesseinrichtung (13) und mindestens zwei Trennelemente aufweist, wobei das eine Trennelement ein reversibles Trennelement (5) und das andere Trennelement ein irreversibles, elektronisch schaltbares Trennelement (9) ist, die an verschiedenen Hochvoltleitungen (8, 11) der Hochvoltbatterie (2) angeordnet sind, wobei das mindestens eine Steuergerät im Fehlerfall des reversiblen Trennelements (5) das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) ansteuert, wobei das Steuergerät im Falle eines Isolationswiderstandsfehlers der dem irreversiblen, elektronisch schaltbaren Trennelement (9) zugeordneten Hochvoltleitungen (8, 11) einen Schaltbefehl für das irreversible, elektronisch schaltbare Trennelement (9) erzeugt, oder über eine separate Steuerleitung (20) ein Schaltbefehl zugeführt wird.Method for operating a traction network (1) for a motor vehicle, wherein the traction network (1) has a high-voltage battery (2), an inverter (3), an electric machine (4), at least one control device, an insulation resistance measuring device (13) and at least two separating elements , wherein one separating element is a reversible separating element (5) and the other separating element is an irreversible, electronically switchable separating element (9), which are arranged on different high-voltage lines (8, 11) of the high-voltage battery (2), the at least one control device in the event of a fault of the reversible separating element (5) controls the irreversible, electronically switchable separating element (9), the control device sending a switching command for the irreversible, electronically switchable separating element in the event of an insulation resistance fault in the high-voltage lines (8, 11) assigned to the irreversible, electronically switchable separating element (9). (9) is generated, or a switching command is supplied via a separate control line (20).
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