EP2951047A2 - Überspannungsschutzeinrichtung zum schützen eines bordnetzes eines elektrofahrzeuges vor einer elektrischen überspannung und entsprechendes verfahren sowie elektrofahrzeug mit der überspannungsschutzeinrichtung - Google Patents

Überspannungsschutzeinrichtung zum schützen eines bordnetzes eines elektrofahrzeuges vor einer elektrischen überspannung und entsprechendes verfahren sowie elektrofahrzeug mit der überspannungsschutzeinrichtung

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EP2951047A2
EP2951047A2 EP14700854.4A EP14700854A EP2951047A2 EP 2951047 A2 EP2951047 A2 EP 2951047A2 EP 14700854 A EP14700854 A EP 14700854A EP 2951047 A2 EP2951047 A2 EP 2951047A2
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EP
European Patent Office
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overvoltage
electrical
electric vehicle
protection device
overvoltage protection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14700854.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Gase
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • Overvoltage protection device for protecting a vehicle electrical system
  • the present invention relates to an overvoltage protection device for protecting a vehicle electrical system of an electric vehicle from an electrical overvoltage and a corresponding method and an electric vehicle with the
  • a socket with a module for additional functions is previously known from EP 0 786 833 B1.
  • the additional functions are primarily about achieving one
  • EP 0 786 833 B1 describes a module in which the height of the insulant base does not have to be changed.
  • the design of an existing can clearance and the design of the components of the module to be introduced here are coordinated in their shape.
  • a printed circuit board is provided, which runs parallel to the bottom of the existing Isolierstoffsockels and which has at least two corners which receive overvoltage protection components.
  • the circuit board in turn is equipped for electrical connection with resilient contacts, the sockets have blade contacts that produce the necessary electrical connection when inserting and joining the parts together.
  • German utility model DE 295 07 448 U1 is a socket, in particular a socket with a retrofittable
  • the local surge protection is designed as a support member with moldings for a circuit board, the board necessary electrical Receives components.
  • the support member has in the grounded socket described therein in a bottom portion openings through which run electrical connection lines for the surge protective device.
  • DE 20 2008 008 905 111 describes an overvoltage protection device for retrofitting in connection, distribution and / or sockets
  • the sockets have a mounting plate, also referred to as a support ring own.
  • the overvoltage protection device described there has a
  • Overvoltage protection elements receiving board and a support member with moldings for the board and electrical connection means, wherein the support member a
  • Socket insert surrounds.
  • the present invention provides an overvoltage protection device for protecting a vehicle electrical system of an electric vehicle from an electrical overvoltage with the features of patent claim 1.
  • an overvoltage protection device is provided with: a
  • Input device which is designed as a power connection of the electric vehicle; a protection device, which is coupled at an input to the input device and at least one surge arrester for deriving a
  • Coupling with an output of the protection device and the electrical system is designed to protect the electrical system of the electric vehicle from electrical overvoltage.
  • the invention also provides a method for protecting a vehicle electrical system of an electric vehicle from an electrical overvoltage according to claim 9.
  • Overvoltage protection device via an input of the protection device with the input device; Providing a surge arrester in the Protection device for deriving an overvoltage; Coupling of the output of the protection device with the electrical system via an interface device to protect the electrical system of the electric vehicle from electrical overvoltage. Furthermore, the present invention provides an electric vehicle with a
  • the idea of the invention resides in an electric vehicle at a location which is connected downstream of a charging socket of the electric vehicle, a lightning protection and lightning protection
  • the overvoltage protection device can be provided at a central location after the charging socket in the electric vehicle.
  • Input device is designed to be coupled to a charger. This allows in a simple and safe way, the electric vehicle with by the
  • Charging device charged electrical energy to charge.
  • the at least one surge arrester for deriving an overvoltage of up to 1.5 kV or from to is designed to 3 kV or up to 6 kV or up to 10 kV.
  • an overvoltage protection for the electrical system of the electric vehicle can advantageously be provided.
  • the at least one surge arrester is designed in such a way that by discharging the electrical overvoltage when the electrical overvoltage occurs at the output of the
  • Surge arrester as a gas-filled surge absorber or as a
  • Gasabieiter is trained.
  • a gas discharge can advantageously ignite when a component-specific ignition voltage in the gas exhaust gas is exceeded, and the terminal voltage at the surge absorber is reduced by a
  • Surge arrester is designed as a varistor. This advantageously allows for the surge absorber to absorb large energies without being destroyed within a short response time of less than a nanosecond or less than a microsecond.
  • Surge arrester is designed as a suppressor diode. As a result, it is advantageously possible to provide a surge arrester which has no surge arrester
  • Voltage drop causes the voltage to be protected and therefore is still operational after the response even without power interruption.
  • Interface device is designed with at least one electrical
  • Electric vehicle to be coupled and to protect the at least one paired electrical load or the coupled electrical loads from electrical overvoltage.
  • Overvoltage protection unit after the charging socket in the electric vehicle all electrical components, which are connected downstream of the central overvoltage protection unit, can be dimensioned with the simplest protection requirements.
  • the described embodiments and developments can be arbitrary
  • Fig. 1 is a schematic representation of an overvoltage protection device for
  • Fig. 2 is a schematic representation of an electric vehicle with a
  • Overvoltage protection device for protecting a vehicle electrical system of an electric vehicle from an electrical overvoltage according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a flowchart of a method for protecting an electrical system of an electric vehicle from an electrical overvoltage according to a still further embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an overvoltage protection device for protecting a vehicle electrical system of an electric vehicle from an electrical
  • An overvoltage protection device 100 for protecting a vehicle electrical system 24 of an electric vehicle 20 from an electrical overvoltage comprises a
  • Input device 105 a protective device 1 10 and an interface device 1 15th
  • Electrical overvoltages may be spurious signals that occur in a power grid or electrical grid of a charging device 30, such as lightning strikes, overvoltage pulses or other disturbances such as those resulting from the failure of electrical connection sockets.
  • the input device 105 of the overvoltage protection device 100 can be designed as a power connection of the electric vehicle 20.
  • the input device 105 may be formed as a charging socket or a charging socket for receiving a connector for charging the electric vehicle 20.
  • the protective device 1 10 of the overvoltage protection device 100 may be coupled to the input device 105 at an input 1 10a of the protective device 1 10 and at least one surge arrester 1 1 1 for deriving the electrical
  • the interface device 1 15 of the overvoltage protection device 100 is designed, for example, by coupling an output 1 10b of the protective device 1 10 with the vehicle electrical system 24 to protect the electrical system 24 of the electric vehicle 20 from the electrical overvoltage.
  • the interface device 15 of the overvoltage protection device 100 can be designed, for example, as a distributor unit which has a plurality of electrical components, such as indicator lights, programmable logic controllers and other automation components and supply sockets.
  • the input device 105 of the overvoltage protection device 100 may be designed to be coupled to a charging device 30.
  • the overvoltage protection device 100 provides by the common hedging of all electrical components with the aid of the upstream protection device 1 10 of the overvoltage protection device 100 a central protection function for all electrical components ready, which are coupled to the electrical system 24 of the electric vehicle 20.
  • the at least one surge arrester 1 1 1 of the protective device 110 can be designed to derive an overvoltage of up to 1.5 kV or of up to 3 kV or of up to 6 kV. Derivation can be done via a ground connection of the
  • a voltage of less than 1.5 kV is applied.
  • simple securing means for overvoltage protection of the individual electrical components can advantageously be used in the electrical system.
  • the surge arrester 1 1 1 of the protective device 1 10 is designed as a gas-filled surge arrester 1 1 1 or as a gas arrester or as a varistor or as a suppressor diode.
  • TVS diode also transient absorption Zener diode, short TAZ diode, or Transient Voltage Suppressor Diode, called TVS diode for short, for example, components are used to protect the inputs and outputs of electronic circuits from short-time overvoltage pulses or voltage transients, as by
  • a gas discharge tube for example, a gas discharge tube can be used, which serves as Kochwoodsabieiter the protection against overvoltage pulses, the
  • the interface device 1 15 of the overvoltage protection device 100 may be designed with at least one electrical load or a plurality to be coupled by electrical consumers of the electrical system 24 of the electric vehicle 20 and to protect the at least one coupled electrical load or the coupled electrical consumers of the electrical system 24 of the electric vehicle 20 from the electrical overvoltage.
  • the electric vehicle 20 to be protected may be an electric vehicle or a
  • Hybrid motor vehicle or another motor vehicle may be formed, which has an electrical energy storage, which during a charging of the
  • Motor vehicle 20 can be charged from a designed as a stationary charging station charging station 30 charging device.
  • the charging device 30 is for example a device or an electrical system which serves to recharge battery-powered electric vehicles 20 by simply inserting or inserting a standard plug into a corresponding socket.
  • the stationary charging device 30 may be formed as part of a charging station.
  • the stationary charging device 30 includes, for example, a connector or a plug which is adapted to a socket or a socket of the electric vehicle 20.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an electric vehicle with an overvoltage protection device for protecting an electrical system of a vehicle
  • An electric vehicle 20 includes, for example, an overvoltage protection device 100 for protecting an electrical system 24 of an electric vehicle 20.
  • the electric vehicle 20 can be charged with a stationary charging device 30 designed as a charging station.
  • the charging station can have a socket, which is part of a household power network 32.
  • the house power network 32 may comprise lightning protection means, which electrical
  • an external lightning protection can be connected to the equipotential bonding of the building.
  • the upstream overvoltage protection device 100 may be designed such that the at least one surge arrester 1 1 1 of the overvoltage protection device 100 is designed such that by applying the electrical overvoltage when the electrical overvoltage occurs at the output 1 10b of the protective device 1 10 a voltage of less than 1, 5 kV is applied. As a result, the electrical components of the electric vehicle 20 are all together to a maximum occurring overvoltage of a maximum of 1, 5 kV protected.
  • the electrical system 24 of the electric vehicle 20 for example, a DC converter 25, an intermediate circuit 26, electrical Antriebssyssteme 27, a 14-volt electrical system 28 with an integrated DC converter and an electrical climate control circuit 29 have.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a flowchart of a method for protecting an electrical system of an electric vehicle from an electrical
  • a second method step of the method for protecting a vehicle electrical system of an electric vehicle provision is made S2 of a surge arrester 1 1 1 in the protective device 1 10 for deriving an overvoltage.
  • S2 of a surge arrester 1 1 1 in the protective device 1 10 for deriving an overvoltage.
  • S3 of the output 1 10b of the protection device 1 10 takes place with the electrical system 24 via an interface device 1 15 to protect the electrical system 24 of the electric vehicle 20 from the electrical overvoltage.
  • the method steps can be repeated in any order, iteratively or recursively.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung (100) zum Schützen eines Bordnetzes (24) eines Elektrofahrzeuges (20) vor einer elektrischen Überspannung, mit: einer Eingangsvorrichtung (105), welche als ein Stromanschluss des Elektrofahrzeuges (20) ausgebildet ist; einer Schutzvorrichtung (110), welche an einem Eingang (110a) mit der Eingangsvorrichtung (105) gekoppelt ist und mindestens einen Überspannungsableiter (111) zum Ableiten einer Überspannung aufweist; und einer Schnittstellenvorrichtung (115), welche durch eine Koppelung eines Ausgangs (110b) der Schutzvorrichtung (110) mit dem Bordnetz (24) dazu ausgelegt ist, das Bordnetz (24) des Elektrofahrzeuges (20) vor der elektrischen Überspannung zu schützen.

Description

Beschreibung
Titel
Überspannungsschutzeinrichtung zum Schützen eines Bordnetzes eines
Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen Überspannung und entsprechendes Verfahren sowie Elektrofahrzeug mit der Überspannungsschutzeinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen Überspannung und ein entsprechendes Verfahren sowie ein Elektrofahrzeug mit der
Überspannungsschutzeinrichtung.
Stand der Technik
Aus der EP 0 786 833 B1 ist eine Steckdose mit einem Modul für Zusatzfunktionen vorbekannt. Bei den Zusatzfunktionen geht es primär um das Erreichen eines
Überspannungsschutzes von Verbrauchern, die an der Steckdose angeschlossen sind.
Die EP 0 786 833 B1 beschreibt ein Modul, bei welchem die Höhe des Isolierstoffsockels nicht geändert werden muss. Die Gestaltung eines vorhandenen Dosenfreiraums und die Gestaltung der hierin einzubringenden Bauteile des Moduls sind in ihrer Formgebung aufeinander abgestimmt. Bei dem dort beschriebenen Modul ist eine Leiterplatte vorgesehen, welche parallel zum Boden des vorhandenen Isolierstoffsockels verläuft und die mindestens zwei Ecken aufweist, welche Überspannungsschutzbauelemente aufnehmen.
Die Leiterplatte wiederum ist zur elektrischen Verbindung mit federnden Kontakten ausgerüstet, wobei die Steckdosen Messerkontakte aufweisen, die beim Einsetzen und Aneinanderfügen der Teile die notwendige elektrische Verbindung herstellen. Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 295 07 448 U1 ist eine Steckdose, insbesondere eine Schutzkontaktsteckdose mit einem nachrüstbaren
Überspannungsschutz vorbekannt. Der dortige Überspannungsschutz ist als Tragteil mit Ausformungen für eine Platine ausgebildet, wobei die Platine notwendige elektrische Bauelemente aufnimmt. Das Tragteil weist bei der dort beschriebenen Schutzkontaktsteckdose in einem Bodenabschnitt Öffnungen auf, durch die elektrische Anschlussleitungen für das Überspannungsschutzgerät verlaufen. Die DE 20 2008 008 905 111 beschreibt eine Überspannungsschutzeinrichtung zum auch nachträglichen Einsetzen in Anschluss-, Verteiler- und/oder Steckdosen
für Unterputz- oder Aufputzmontage, wobei die Steckdosen eine Befestigungsplatte, auch als Tragring bezeichnet, besitzen. Die dort beschriebene Überspannungsschutzeinrichtung weist eine die
Überspannungsschutzelemente aufnehmende Platine und ein Tragteil mit Ausformungen für die Platine sowie elektrische Anschlussmittel auf, wobei das Tragteil einen
ringbandförmigen integralen Fortsatz besitzt, der im montierten Zustand den
Steckdoseneinsatz umgreift.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Überspannungsschutzeinrichtung zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen Überspannung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Demgemäß ist eine Überspannungsschutzeinrichtung vorgesehen mit: einer
Eingangsvorrichtung, welche als ein Stromanschluss des Elektrofahrzeuges ausgebildet ist; einer Schutzvorrichtung, welche an einem Eingang mit der Eingangsvorrichtung gekoppelt ist und mindestens einen Überspannungsabieiter zum Ableiten einer
Überspannung aufweist; und einer Schnittstellenvorrichtung, welche durch eine
Koppelung mit einem Ausgang der Schutzvorrichtung und mit dem Bordnetz dazu ausgelegt ist, das Bordnetzes des Elektrofahrzeuges vor der elektrischen Überspannung zu schützen.
Die Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen Überspannung gemäß Patentanspruch 9.
Demgemäß ist ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten vorgesehen: Koppeln einer Eingangsvorrichtung einer Überspannungsschutzeinrichtung des Elektrofahrzeuges mit einer Ladeeinrichtung und Koppeln einer Schutzvorrichtung der
Überspannungsschutzeinrichtung über einen Eingang der Schutzvorrichtung mit der Eingangsvorrichtung; Bereitstellen eines Überspannungsabieiters in der Schutzvorrichtung zum Ableiten einer Überspannung; Koppeln des Ausgangs der Schutzvorrichtung mit dem Bordnetz über eine Schnittstellenvorrichtung, um das Bordnetz des Elektrofahrzeuges vor der elektrischen Überspannung zu schützen. Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Elektrofahrzeug mit einer
Überspannungsschutzeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Vorteile der Erfindung Die Idee der Erfindung liegt darin, in einem Elektrofahrzeug an einer Stelle, welche einer Ladebuchse des Elektrofahrzeuges nachgeschaltet ist, ein Blitzschutz- und
Überspannungsschutzmittel auszubilden.
Vorteilhaft erlaubt dies, eine Zerstörung von elektrischen Komponenten im Bordnetz des Elektrofahrzeuges durch Überspannungspulse beim Laden der Fahrzeugbatterie zu vermeiden. Die Überspannungsschutzeinrichtung kann an einer zentralen Stelle nach der Ladebuchse im Elektrofahrzeug vorgesehen werden.
Mit einem zentralen Überspannungsschutz, welcher der Ladebuchse im Elektrofahrzeug nachgeschaltet ist, können die elektrischen Hochvolt-Komponenten des Bordnetzes des Elektrofahrzeuges nach jeweils optimaler Überspannungsklasse für Luft- und
Kriechstrecken ausgelegt werden.
Dadurch können bei dem elektrischen Bordnetz des Elektrofahrzeuges Bauraum und Kosten eingespart werden, da die elektrischen Hochvolt-Komponenten des
Elektrofahrzeugs und/oder das elektrische Bordnetz selbst nicht jeweils eigene
Überspannungsschutzsysteme benötigen.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Eingangsvorrichtung dazu ausgelegt ist, mit einer Ladeeinrichtung gekoppelt zu werden. Dies erlaubt auf einfache und sichere Weise, das Elektrofahrzeug mit von der
Ladeeinrichtung bereitgestellter elektrischer Energie aufzuladen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Überspannungsabieiter zum Ableiten einer Überspannung von bis zu 1 ,5 kV oder von bis zu 3 kV oder von bis zu 6 kV oder von bis zu 10 kV ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein Überspannungschutz für das Bordnetz des Elektrofahrzeugs bereitgestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Überspannungsabieiter derart ausgebildet ist, dass durch das Ableiten der elektrischen Überspannung bei Auftreten der elektrischen Überspannung am Ausgang der
Schutzvorrichtung eine Spannung von weniger als 1 ,5 kV anliegt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Überspannungsabieiter als ein gasgefüllter Überspannungsabieiter oder als ein
Gasabieiter ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft beim Überschreiten einer bauteilspezifischen Zündspannung im Gasabieiter eine Gasentladung zünden und die Klemmenspannung an dem Überspannungsabieiter reduziert sich durch eine
Bogenentladung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Überspannungsabieiter als ein Varistor ausgebildet ist. Dies erlaubt vorteilhaft, dass innerhalb einer kurzen Ansprechzeit von unter einer Nanosekunde oder von unter einer Mikrosekunde der Überspannungsabieiter große Energien absorbiert, ohne zerstört zu werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Überspannungsabieiter als eine Suppressordiode ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein Überspannungsabieiter bereitgestellt werden, der keinen
Spannungseinbruch der zu schützenden Spannung verursacht und der daher nach dem Ansprechen auch ohne Stromunterbrechung weiter einsatzbereit ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Schnittstellenvorrichtung dazu ausgelegt ist, mit mindestens einem elektrischen
Verbraucher oder mit einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des
Elektrofahrzeuges gekoppelt zu werden und den mindestens einen gekoppelten elektrischen Verbraucher oder die gekoppelten elektrischen Verbraucher vor der elektrischen Überspannung zu schützen. Durch eine zentrale
Überspannungsschutzeinheit nach der Ladebuchse im Elektrofahrzeug können alle elektrischen Komponenten, welche der zentralen Überspannungsschutzeinheit nachgeschaltet sind, mit einfachsten Schutzanforderungen dimensioniert werden. Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig
miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der vorliegenden Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Überspannungsschutzeinrichtung zum
Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen Überspannung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeuges mit einer
Überspannungsschutzeinrichtung zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen Überspannung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen Überspannung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Überspannungsschutzeinrichtung zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen
Überspannung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Eine Überspannungsschutzeinrichtung 100 zum Schützen eines Bordnetzes 24 eines Elektrofahrzeuges 20 vor einer elektrischen Überspannung umfasst eine
Eingangsvorrichtung 105, eine Schutzvorrichtung 1 10 und eine Schnittstellenvorrichtung 1 15.
Elektrische Überspannungen können Störsignale sein, die in einem Energienetz oder einem elektrischen Stromnetz einer Ladeeinrichtung 30 auftreten, wie Blitzeinschläge, Überspannungspulse oder sonstige Störungen, wie sie durch den Ausfall von elektrischen Verbindungsmuffen auftreten.
Die Eingangsvorrichtung 105 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 kann als ein Stromanschluss des Elektrofahrzeuges 20 ausgebildet sein. Die Eingangsvorrichtung 105 kann als eine Ladebuchse oder eine Ladedose zum Aufnehmen eines Steckverbinders zum Aufladen des Elektrofahrzeuges 20 ausgebildet sein.
Die Schutzvorrichtung 1 10 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 kann an einem Eingang 1 10a der Schutzvorrichtung 1 10 mit der Eingangsvorrichtung 105 gekoppelt sein und mindestens einen Überspannungsabieiter 1 1 1 zum Ableiten der elektrischen
Überspannung aufweisen.
Die Schnittstellenvorrichtung 1 15 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 ist beispielsweise durch eine Koppelung eines Ausgangs 1 10b der Schutzvorrichtung 1 10 mit dem Bordnetz 24 dazu ausgelegt, das Bordnetz 24 des Elektrofahrzeuges 20 vor der elektrischen Überspannung zu schützen.
Die Schnittstellenvorrichtung 1 15 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 kann beispielsweise als eine Verteilereinheit ausgebildet sein, welche eine Mehrzahl von elektrischen Bauelementen aufweist, wie etwa Meldeleuchten, speicherprogrammierbare Steuerungen und andere Automationskomponenten und Versorgungssteckdosen.
Ferner kann die Eingangsvorrichtung 105 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 dazu ausgelegt sein, mit einer Ladeeinrichtung 30 gekoppelt zu werden. Die Überspannungsschutzeinrichtung 100 stellt dabei durch das gemeinsame Absichern aller elektrischen Komponenten mit Hilfe der vorgeschalteten Schutzvorrichtung 1 10 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 eine zentrale Schutzfunktion für alle elektrischen Komponenten bereit, die an das elektrische Bordnetz 24 des Elektrofahrzeuges 20 gekoppelt sind.
Durch eine zentrale Schutzeinheit nach der Eingangsvorrichtung 105 können alle elektrischen Komponenten des Bordnetzes 24 des Elektrofahrzeuges 20 danach mit einfachsten Schutzanforderungen dimensioniert werden.
Ferner kann der mindestens eine Überspannungsabieiter 1 1 1 der Schutzvorrichtung 1 10 zum Ableiten einer Überspannung von bis zu 1 ,5 kV oder von bis zu 3 kV oder von bis zu 6 kV ausgebildet sein. Das Ableiten kann über einen Masseanschluss des
Elektrofahrzeuges 20 oder über einen Masseanschluss der Ladeeinrichtung 30 erfolgen.
Beispielsweise liegt durch das Ableiten der elektrischen Überspannung bei Auftreten der elektrischen Überspannung am Ausgang 1 10b der Schutzvorrichtung 1 10 eine Spannung von weniger als 1 ,5 kV an. Dadurch können vorteilhaft im elektrischen Bordnetz einfache Sicherungsmittel für den Überspannungsschutz der einzelnen elektrischen Komponenten verwendet werden.
Beispielsweise ist der Überspannungsabieiter 1 1 1 der Schutzvorrichtung 1 10 als ein gasgefüllter Überspannungsabieiter 1 1 1 oder als ein Gasableiter oder als ein Varistor oder als eine Suppressordiode ausgebildet ist.
Als Suppressordiode, auch Transient Absorption Zener Diode, kurz TAZ-Diode, oder Transient Voltage Suppressor Diode, kurz TVS-Diode genannt, werden beispielsweise Bauteile zum Schutz der Ein- und Ausgänge elektronischer Schaltungen vor kurzzeitigen Überspannungsimpulsen oder Spannungstransienten verwendet, wie sie durch
Schaltvorgänge im Netz oder nahe Blitzschläge auftreten.
Als Gasableiter kann beispielsweise eine Gasentladungsröhre verwendet werden, die als Überspannungsabieiter dem Schutz vor Überspannungsimpulsen dient, die
Überspannung wird im Gasableiter durch das selbsttätige Zünden einer Gasentladung abgebaut.
Die Schnittstellenvorrichtung 1 15 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 kann dazu ausgelegt sein, mit mindestens einem elektrischen Verbraucher oder mit einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des elektrischen Bordnetzes 24 des Elektrofahrzeuges 20 gekoppelt zu werden und den mindestens einen gekoppelten elektrischen Verbraucher oder die gekoppelten elektrischen Verbraucher des elektrischen Bordnetzes 24 des Elektrofahrzeuges 20 vor der elektrischen Überspannung zu schützen.
Das zu schützende Elektrofahrzeug 20 kann ein Elektrofahrzeug oder ein
Hybridkraftfahrzeug oder ein sonstiges Kraftfahrzeug ausgebildet sein, welches einen elektrischen Energiespeicher aufweist, welcher während eines Aufladens des
Kraftfahrzeuges 20 von einer als stationären Ladestation als Ladesäule ausgebildeten Ladeeinrichtung 30 aufgeladen werden kann.
Die Ladeeinrichtung 30 ist beispielsweise ein Gerät oder eine elektrische Anlage, welches beziehungsweise welche dazu dient, akkubetriebene Elektrofahrzeuge 20 durch einfaches Hineinstellen oder Einstecken eines Normsteckers in eine entsprechende Buchse wieder aufzuladen. Die stationäre Ladeeinrichtung 30 kann als ein Teil einer Stromtankstelle ausgebildet sein.
Die stationäre Ladeeinrichtung 30 umfasst beispielsweise einen Steckverbinder oder einen Stecker, der an eine Steckdosen oder eine Steckbuchse des Elektrofahrzeuges 20 angepasst ist.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeuges mit einer Überspannungsschutzeinrichtung zum Schützen eines Bordnetzes eines
Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen Überspannung gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung.
Ein Elektrofahrzeug 20 umfasst beispielsweise eine Überspannungsschutzeinrichtung 100 zum Schützen eines Bordnetzes 24 eines Elektrofahrzeuges 20. Das Elektrofahrzeug 20 kann mit einer als Ladesäule ausgebildeten stationären Ladeeinrichtung 30 aufgeladen werden.
Die Ladesäule kann eine Steckdose aufweisen, welche Teil eines Hausstromnetzes 32 ist. Das Hausstromnetz 32 kann Blitzschutzmittel aufweisen, welche elektrische
Überspannungen von bis zu 6 kV zulassen. Beispielsweise kann ein äußerer Blitzschutz mit dem Potentialausgleich des Gebäudes verbunden werden.
Die vorgeschaltete Überspannungsschutzeinrichtung 100 kann dazu ausgelegt sein, dass der mindestens eine Überspannungsabieiter 1 1 1 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 derart ausgebildet ist, dass durch das Ableiten der elektrischen Überspannung bei Auftreten der elektrischen Überspannung am Ausgang 1 10b der Schutzvorrichtung 1 10 eine Spannung von weniger als 1 ,5 kV anliegt. Dadurch sind die elektrischen Komponenten des Elektrofahrzeuges 20 alle samt auf eine maximal auftretende Überspannung von maximal 1 ,5 kV geschützt.
Als elektrische Komponenten kann das elektrische Bordnetz 24 des Elektrofahrzeuges 20 beispielsweise einen Gleichstromwandler 25, einen Zwischenkreis 26, elektrische Antriebssyssteme 27, ein 14-Volt-Bordnetz 28 mit einem integrierten Gleichstromwandler und einen elektrischen Klimaprozessorschaltkreis 29 aufweisen.
Die weiteren in der Figur 2 dargestellten Bezugszeichen sind bereits in der zu der Figur 1 zugehörigen Figurenbeschreibung erläutert und werden daher nicht weiter beschrieben.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges vor einer elektrischen
Überspannung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Als ein erster Verfahrensschritt des Verfahrens zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges erfolgt ein Koppeln S1 einer Eingangsvorrichtung 105 einer
Überspannungsschutzeinrichtung 100 des Elektrofahrzeuges 20 mit einer Ladeeinrichtung 30 und Koppeln einer Schutzvorrichtung 1 10 der Überspannungsschutzeinrichtung 100 über einen Eingang 1 10a der Schutzvorrichtung 1 10 mit der Eingangsvorrichtung 105.
Als ein zweiter Verfahrensschritt des Verfahrens zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges erfolgt ein Bereitstellen S2 eines Überspannungsabieiters 1 1 1 in der Schutzvorrichtung 1 10 zum Ableiten einer Überspannung. Als ein dritter Verfahrensschritt des Verfahrens zum Schützen eines Bordnetzes eines Elektrofahrzeuges erfolgt ein Koppeln S3 des Ausgangs 1 10b der Schutzvorrichtung 1 10 mit dem Bordnetz 24 über eine Schnittstellenvorrichtung 1 15, um das Bordnetz 24 des Elektrofahrzeuges 20 vor der elektrischen Überspannung zu schützen. Die Verfahrensschritte können dabei in beliebiger Reihenfolge, iterativ oder rekursiv, wiederholt werden. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1. Überspannungsschutzeinrichtung (100) zum Schützen eines Bordnetzes (24) eines Elektrofahrzeuges (20) vor einer elektrischen Überspannung, mit:
- einer Eingangsvorrichtung (105), welche als ein Stromanschluss des Elektrofahrzeuges (20) ausgebildet ist;
- einer Schutzvorrichtung (1 10), welche an einem Eingang (1 10a) mit der Eingangsvorrichtung (105) gekoppelt ist und mindestens einen Überspannungsabieiter (1 1 1 ) zum Ableiten einer Überspannung aufweist; und - einer Schnittstellenvorrichtung (1 15), welche durch eine Koppelung eines
Ausgangs (1 10b) der Schutzvorrichtung (1 10) mit dem Bordnetz (24) dazu ausgelegt ist, das Bordnetz (24) des Elektrofahrzeuges (20) vor elektrischer Überspannung zu schützen.
2. Überspannungsschutzeinrichtung (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Eingangsvorrichtung (105) dazu ausgelegt ist, mit einer Ladeeinrichtung (30) gekoppelt zu werden.
3. Überspannungsschutzeinrichtung (100) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Überspannungsabieiter (1 1 1 ) zum Ableiten einer
Überspannung von bis zu 1 ,5 kV oder von bis zu 3 kV oder von bis zu 6 kV ausgebildet ist.
4. Überspannungsschutzeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Überspannungsabieiter (1 1 1 ) derart ausgebildet ist, dass durch das Ableiten der elektrischen Überspannung bei Auftreten der elektrischen Überspannung am Ausgang (1 10b) der Schutzvorrichtung (1 10) eine Spannung von weniger als 1 ,5 kV anliegt.
5. Überspannungsschutzeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Überspannungsabieiter (1 1 1 ) als ein gasgefüllter Überspannungsabieiter oder als ein Gasabieiter ausgebildet ist.
6. Überspannungsschutzeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Überspannungsabieiter (1 1 1 ) als ein Varistor ausgebildet ist.
7. Überspannungsschutzeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Überspannungsabieiter (1 1 1 ) als eine Suppressordiode ausgebildet ist.
8. Überspannungsschutzeinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schnittstellenvorrichtung (1 15) dazu ausgelegt ist, mit mindestens einem elektrischen Verbraucher oder mit einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des Elektrofahrzeuges gekoppelt zu werden und den mindestens einen gekoppelten elektrischen Verbraucher oder die gekoppelten elektrischen Verbraucher vor der elektrischen Überspannung zu schützen.
9. Verfahren zum Schützen eines Bordnetzes (24) eines Elektrofahrzeuges (20) vor einer elektrischen Überspannung, mit folgenden Verfahrensschritten:
Koppeln (S1 ) einer Eingangsvorrichtung (105) einer
Überspannungsschutzeinrichtung (100) des Elektrofahrzeuges (20) mit einer
Ladeeinrichtung (30) und Koppeln einer Schutzvorrichtung (1 10) der
Überspannungsschutzeinrichtung (100) über einen Eingang (1 10a) der
Schutzvorrichtung (1 10) mit der Eingangsvorrichtung (105); - Bereitstellen (S2) eines Überspannungsabieiters (1 1 1 ) in der Schutzvorrichtung
(1 10) zum Ableiten einer Überspannung; und Koppeln (S3) des Ausgangs (1 10b) der Schutzvorrichtung (1 10) mit dem Bordnetz (24) über eine Schnittstellenvorrichtung (1 15), um das Bordnetz (24) des
Elektrofahrzeuges (20) vor der elektrischen Überspannung zu schützen.
10. Elektrofahrzeug mit einer Überspannungsschutzeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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