EP4175845A1 - Ermitteln einer schieflast in einem hochvoltsystem und reaktion darauf - Google Patents

Ermitteln einer schieflast in einem hochvoltsystem und reaktion darauf

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EP4175845A1
EP4175845A1 EP21743377.0A EP21743377A EP4175845A1 EP 4175845 A1 EP4175845 A1 EP 4175845A1 EP 21743377 A EP21743377 A EP 21743377A EP 4175845 A1 EP4175845 A1 EP 4175845A1
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EP
European Patent Office
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voltage
capacitor
voltage system
threshold value
information
Prior art date
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Pending
Application number
EP21743377.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Aurand
Markus Zimmer
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/16—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices
    • G01R15/165—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices measuring electrostatic potential, e.g. with electrostatic voltmeters or electrometers, when the design of the sensor is essential
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    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
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    • G—PHYSICS
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining information about an unbalanced electrical load of a vehicle with an at least partially electrified drive train, which has at least one high-voltage system.
  • the present invention also relates to a method for reacting to such information about the unbalanced electrical load.
  • the invention also relates to a corresponding high-voltage system for an electrically drivable motor vehicle and an electrically drivable motor vehicle with such a high-voltage system.
  • X-capacitors there are two types of capacitors in electrical drive systems, so-called X-capacitors and so-called Y-capacitors. While the X capacitors are switched between the HV potentials (i.e. between HV + and HV-) and there act as a buffer, Y capacitors are switched from each of the HV potentials to vehicle ground and act as so-called “interference suppression capacitors". In addition, many components (especially the HV battery) form so-called parasitic Y capacitors due to their design principles, i.e. a capacitance is formed between the respective HV potentials and the vehicle ground.
  • HV vehicles are so-called II or IT network systems from the point of view of the energy distribution systems and are therefore per-se safe with regard to dangers from electrical current or electrical voltage when touched, only the energy stored in the Y capacitors remains Hazard source to be taken into account in the event of a first failure, since when touching an HV potential (either HV + or HV-) the total energy of all Y capacitors connected to this potential is diverted through the body.
  • HV potential either HV + or HV-
  • the problem of variable Y capacitors arises in particular in the commercial vehicle sector. It is customary there to equip a base vehicle with different superstructures, such as a crane, cooling system, etc. If necessary, the superstructures are removed, rebuilt or additionally set up.
  • HV systems are so-called II or IT systems, ie they have no relation to the vehicle mass (cf. a flashlight, here the system only relates to the plus or minus pole of the flashlight batteries, but not to any ground potential).
  • the HV potentials can therefore be referred to as undefined or "floating" with regard to the vehicle mass. This is deliberate and forms the basis of the first failure safety mentioned above.
  • insulation resistances are called insulation resistances.
  • insulation resistances must not fall below a certain value, because otherwise the protective character of the II or IT systems is no longer given, the insulation resistances are measured by means of an insulation measuring device, which is called an insulation monitor. Admittedly, compliance is also certain
  • the resistors Riso_HV + and Riso_HV- represent a voltage divider over the HV voltage.
  • the insulation resistances of a new vehicle are usually approximately the same in both potentials and also usually deteriorate to the same extent, it can nonetheless occur (and does so in practice) that the insulation resistance of one of the potentials changes faster than that of the others Potential, which then leads to an “unbalanced load” or “imbalance” of the insulation resistance.
  • the HV voltage is evenly divided over the voltage divider, i.e. the voltage of each of the HV potentials according to vehicle mass is of the same magnitude. If the "unbalanced load” described above occurs, this shifts the resistance ratio and thus also the distribution of the HV voltage, i.e. the voltage of one HV potential according to vehicle mass is larger than the absolute value of the other potential according to mass.
  • the Y capacitors are parallel to the insulation resistors (i.e. connected in parallel) and that they are charged to the voltage that is set by the voltage divider of the insulation resistors.
  • the improved concept is based on the idea of determining an unbalanced load based on the amount of energy in a Y capacitor.
  • the unbalanced load can be reacted to by reducing the amount of energy.
  • a method for determining a first piece of information about an unbalanced electrical load of a vehicle with an at least partially electrified drive train, which has at least one high-voltage system is specified.
  • a quantity characterizing an amount of energy in the Y capacitor of the high-voltage system is first determined.
  • a first threshold value is provided in relation to a capacitance of the Y-capacitor.
  • the first information about the unbalanced electrical load is determined by comparing the determined characterizing variable with the provided first threshold value.
  • a method for reacting to a first piece of information about an unbalanced electrical load of a vehicle with an at least partially electrified drive train, which has at least one high-voltage system is specified.
  • a first measure is initiated as a function of the first information, as a result of which an amount of energy in a Y capacitor relating to the unbalanced load is reduced.
  • a high-voltage system for an electrically drivable motor vehicle with a Y capacitor has an analysis device for determining a quantity characterizing an amount of energy of a Y-capacitor of the high-voltage system and for providing a first threshold value in relation to a capacitance of the Y-capacitor.
  • the high-voltage system has a computing device for determining the first information about the unbalanced electrical load by comparing the determined variable with the first threshold value provided.
  • an electrically drivable motor vehicle with a high-voltage system according to the improved concept is also specified.
  • a first high-voltage potential connection (e.g. HV +) can be connected to a first output of a high-voltage battery of the high-voltage system, for example, and the second high-voltage potential connection (HV-) can be connected to a second connection of the high-voltage battery, which has an opposite polarity compared to the first connection of the high-voltage battery having.
  • the high-voltage system does not have a direct ground connection and is therefore floating, so to speak, so that the first high-voltage potential connection and the second high-voltage potential connection essentially only have one potential difference that represents the voltage in the high-voltage system.
  • the high-voltage system can nevertheless be connected with high resistance via Y capacitors and insulation resistors to, for example, a vehicle ground connection of the motor vehicle, this usually results in a ground reference for the high-voltage system.
  • HV + for the first high-voltage potential connection and HV- for the second high-voltage potential connection for example, without having to refer directly to a ground or zero position or even a symmetrical one To imply potential difference to this.
  • this wording is retained and, accordingly, an opposite polarity continues to be assumed without restricting the high voltage.
  • a quantity characterizing a quantity of energy of a Y-capacitor of the high-voltage system is determined.
  • This characterizing variable can be the actual amount of energy or a variable from which the amount of energy can be clearly determined.
  • the characterizing variable can therefore be rated as a proxy for the actual amount of energy in the Y-capacitor. If necessary, the Y capacitor forms the sum of several Y individual capacitors.
  • a first threshold value in relation to a capacitance of the Y capacitor is also provided.
  • the first threshold value is made available practically as a function of the capacitance of the Y capacitor. Since the first threshold value is used to assess the unbalanced load, it is necessary that it depends on the size of the capacitance of the Y-capacitor. Namely, the more Y-capacitance is built into the vehicle, the lower the unbalanced load may be. This is immediately evident, since the unbalanced load represents the voltage division ratio of the voltages on the Y capacitors to the high-voltage potential connections.
  • a high unbalanced load leads to a correspondingly high partial voltage on the corresponding Y capacitor and thus to a correspondingly high energy content.
  • a high unbalanced load can therefore not pose a risk with a small capacity, while it certainly does with a higher capacity.
  • the first threshold value can be provided by means of a look-up table or an analytical function.
  • the first information about the electrical unbalanced load is determined by comparing the determined characterizing variable with the first threshold value provided.
  • the comparison result thus leads to the first information item, which can be binary, for example, depending on whether the characterizing variable is greater or less than the first threshold value.
  • This first information can then be used to react accordingly automatically by initiating suitable measures and, in the simplest case, only warning the driver.
  • the amount of energy characterizing variable is a voltage or partial voltage of the high-voltage system or a related variable, a ratio of voltages of the high-voltage system or a ratio of insulation resistances of the high-voltage system. If the total voltage of the high-voltage system is known, a certain voltage value is obtained on a Y-capacitor in an initial state (eg with given insulation resistances). If this voltage or the voltage value changes, the voltage to the other high-voltage potential also changes in accordance with the voltage division ratio. If the capacity is known, the respective individual voltage can be converted into the corresponding amount of energy.
  • the energy in the capacitor also rises above a corresponding energy threshold value. If the voltage drops, this is a sign that the voltage on the Y capacitor increases correspondingly to the other high-voltage potential. So a drop in voltage also means an unbalanced load and possibly a danger.
  • the total voltage between ground and the respective high-voltage potential does not necessarily have to be considered for the voltage analysis, because a partial voltage (e.g. at a corresponding voltage divider) of the high-voltage system can also be representative of the respective total voltage.
  • a variable related to the voltage can also be determined as a characterizing variable. If necessary, a current could, for example, be such a related variable, or else an arbitrary variable that can be translated into a voltage value with a predetermined function or relation.
  • the quantity characterizing the amount of energy can also be a ratio of voltages in the high-voltage system.
  • it can be the ratio of the total voltages from ground to the respective high-voltage potential.
  • the latter stress ratio represents the unbalanced load directly, so that in this case an actual unbalanced load can be compared with an unbalanced load limit value.
  • a ratio of insulation resistances of the high-voltage system can also be determined directly as a characterizing variable. It is particularly advantageous if the respective insulation resistances represent the total resistances from ground to the respective high-voltage potential connection. This ratio of the insulation resistance also directly represents the unbalanced load.
  • an additional step is provided, namely the determination of a second item of information about the electrical unbalanced load by means of Comparison of the determined variable with a provided second threshold value different from the first threshold value with regard to the capacitance of the Y-capacitor.
  • the method according to the invention can, in accordance with the improved concept, provide that a reaction is made to the first information about the unbalanced electrical load.
  • a first measure should be initiated as a function of the first information in order to reduce an amount of energy in a Y capacitor relating to the unbalanced load.
  • the first information can be obtained by a method as described above. The first information is not only obtained and, if necessary, made available, but an adequate response also takes place here.
  • a possible reaction as the first measure can be an automatic shutdown of the entire high-voltage system.
  • This automatic shutdown of the high-voltage system has the consequence that, for example, the high-voltage connections of the high-voltage system are disconnected from the high-voltage battery.
  • the voltages are still applied to the capacitors, but discharge can take place via active and / or passive discharge devices, or the insulation resistors also represent a very high-resistance connection can be purposefully discharged through additional measures.
  • a first measure as a reaction to an undesired unbalanced load can also be a decoupling of a sub-network from the high-voltage system.
  • a cooling system of a vehicle body can be separated from the high-voltage system as a sub-network. This reduces the total Y capacitance, which also reduces the amount of energy in the entire Y capacitor.
  • a voltage on the Y capacitor can also be reduced as a first measure.
  • the energy in the Y-capacitor is also reduced. This can be done under for example a reduction of the system voltage or the energy consumption but also a limitation of the maximum charging voltages or system voltage serve as measures.
  • an insulation resistance at the Y-capacitor can also be reduced, in particular by introducing, removing, switching on or switching back one or more correction resistors.
  • a resistor is added to the existing insulation resistance or separated from it in such a way that the unbalanced load or imbalance is reduced. This means that the amount of energy in the respective Y-capacitor cannot exceed a predetermined maximum.
  • a second measure in particular a warning
  • the amount of energy of the Y-capacitor relating to the unbalanced load is not reduced. While the amount of energy in the Y capacitor is reduced with the first measure, this is not the case with the second measure.
  • further measures can also be initiated here, if necessary, depending on further threshold values. In this way, a cascade of measures can be implemented with regard to reactions to an unbalanced load.
  • provision is made that the provision of the first threshold value includes determining a total capacitance of the Y capacitor and determining the first threshold value as a function of the total capacitance.
  • the total capacity can in particular be determined automatically. It is thus possible to determine the current total capacitance of the Y-capacitor at certain points in time and to adapt the threshold value (s) according to the total capacitance. This means that it is always possible to react to aging of the entire Y-capacitor, for example.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a high-voltage system according to the improved concept
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an alternative embodiment of a high-voltage system according to the improved concept
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a high-voltage system according to the improved concept.
  • FIG. 1 an exemplary embodiment of a high-voltage system 1 for an electrically drivable motor vehicle (hereinafter also referred to as “HV vehicles”) is shown schematically.
  • the high-voltage system 1 has two high-voltage potential connections HV1, HV2 (hereinafter also referred to as “HV potentials”) with opposite polarity (e.g. HV + and HV-) and a vehicle ground connection M (hereinafter also referred to as "vehicle ground”).
  • a high-voltage system 1 of this type in particular in an electrical drive system, there can be, in simplified terms, two types of capacitors, namely X-capacitors and Y-capacitors. While the X capacitors can be connected between the HV potentials HV1, HV2 in order to perform a buffer function, Y capacitors can be connected from each of the HV potentials HV1, HV2 to vehicle ground M in order to act, for example, as interference suppression capacitors. In addition, many components, especially the high-voltage battery, form parasitic Y (partial) capacitors due to their design principles. A (total) capacity is thus formed between the respective HV potentials HV1, HV2 and the vehicle mass M.
  • HV vehicles are so-called II or IT network systems from the point of view of an energy distribution system and are therefore per se first-fault-proof with regard to dangers from electrical current or electrical voltage when touched, the energy stored in the Y-capacitors remains in the event of a first failure Considerable source of danger, since when touching an HV potential HV1, HV2, the total energy of all Y capacitors connected to this potential is diverted through the body.
  • the entirety of the Y capacitors including the parasitic Y capacitors is shown schematically in FIG. 1 as a first Y capacitor C1 between the first HV potential HV1 and vehicle ground M and as a second Y capacitor C2 between the second HV potential HV2 and vehicle ground M shown.
  • the insulation resistances R11, RI2 Since the insulation resistances R11, RI2 must not fall below a certain value, because otherwise the protective character of the II or IT systems is no longer given, the insulation resistances R11, RI2 are measured using an insulation measuring device.
  • the insulation resistors R11, RI2 represent a voltage divider over the entire HV voltage between the HV potentials HV1, HV2 Aging or deterioration of the insulation materials. While in a new vehicle the insulation resistances R11, RI2 at both HV potentials HV1, HV2 are usually approximately the same and also usually deteriorate to the same extent, it can still happen that one of the insulation resistances R11, RI2 changes faster than the other , which leads to a so-called unbalanced load or "imbalance" of the insulation resistances R11, RI2.
  • the HV voltage is evenly divided over the voltage divider, so that the voltages U 1, U2 between the respective HV potentials HV1, HV2 and vehicle ground M are of the same magnitude are. If the unbalanced load described above occurs, this shifts the resistance ratio and thus also the division of the HV voltage, so that one of the voltages U1, U2 is greater than the other.
  • the Y capacitors C1, C2 are parallel to the respective insulation resistors R11, RI2 and are therefore charged to the respective voltage U 1, U2, which is divided by the voltage divider of the insulation resistors R11,
  • RI2 adjusts. If the ratio of the insulation resistances R11, RI2 shifts to one another, the voltage U 1, U2 across the capacitors C1, C2 also shifts. Due to the generally relatively high insulation resistances R11, RI2 in such Systems, with extreme unbalanced loads it can happen that almost the entire voltage of the high-voltage system 1, i.e. a voltage of the amount
  • this problem can be solved in that a maximum “unbalanced load limit” that is permissible in the system is specified and this is used for the design. When this limit is reached, the high-voltage system 1 can be switched off, for example, and / or other risk-reducing measures can be taken.
  • a voltage (of which a setpoint or reference value is known), the ratio of the voltages U1, U2 of the two HV potentials HV1, HV2 to vehicle mass M, is used as a variable that characterizes the amount of energy in a Y capacitor
  • the ratio of partial voltages of the high-voltage system 1 or the ratio of the insulation resistances is determined. This can be done, for example, by means of insulation resistance measurements
  • Insulation resistance ratio measurement a voltage ratio measurement, one or more voltage measurements or other suitable measures are carried out. If the preset ratio is now violated or a threshold value of the characterizing variable is exceeded or not reached, this leads to a corresponding comparison result, which is also referred to here as the first information regarding the electrical unbalanced load.
  • This first information is possibly only provided by the vehicle. According to a further development, there is a reaction to the first information. For example, there is only one warning (for example, “maximum drive to the end of the current journey” warning). If necessary, however, the high-voltage system 1 is (partially) switched off automatically.
  • the characterizing variable can, however, also be compared with one or more further threshold values in order to obtain a second, third, etc. piece of information.
  • a sequence of measures can be initiated on the basis of this additional information. For example, a (partial) shutdown with advance warning can take place if the characterizing variable initially exceeds / falls below a first threshold value and then a second threshold value.
  • the improved concept therefore makes it possible to actively ensure compliance with the specified limit values in accordance with a maximum amount of energy, but at the same time to use larger Y capacitors C1, C2 than would otherwise be possible.
  • a fixed unbalanced load limit value can be defined in the design, compliance with which is then monitored by means of a monitoring unit 2.
  • a static unbalanced load limit would always have to be based on the worst-case vehicle configuration, so that, as a result, base vehicles with only a low Y-capacity are too much would have to drive to the workshop early or be taken out of service.
  • a base vehicle has a Y-capacitance of 400 nF per vehicle
  • variable characterizing the respective Y-capacitor for example during the manufacture of the vehicle, if the capacities of the built-in Y-capacitors C1, C2 are known, to be programmed individually into the vehicle or to be calculated dynamically in the vehicle.
  • the latter can take place, for example, in that each component of the high-voltage system 1 sends information about the Y capacitors assigned to it or contained by it to a computing unit of the high-voltage system 1, the computing unit sums up all capacities in terms of potential and then the unbalanced load limit value or threshold value for the vehicle's own system voltage calculated.
  • a look-up table can be stored in the arithmetic unit or at another location, which has Y capacitors for the components of the high-voltage system 1.
  • FIG. 2 A further exemplary embodiment of a high-voltage system 1 for an electrically drivable motor vehicle is shown schematically in FIG. 2.
  • the high-voltage system 1 of FIG. 2 is based on that of FIG. 1.
  • switchable resistors between the high-voltage potentials HV1 and HV2 on the one hand and vehicle ground M on the other hand are introduced into a base vehicle.
  • further switchable resistors R1, R1 ′′, etc. could be connected in parallel to the resistor R1.
  • the individual resistors could preferably be connected individually or in groups in parallel to the respective insulation resistance RI1, RI2. This allows the parallel resistance to the insulation resistance to be changed and thus the total resistance of the vehicle ground to the respective high-voltage connection HV1, HV2.
  • an unbalanced load can be compensated for by simply connecting or disconnecting the corresponding resistors.
  • one or more warning thresholds can be provided via which the driver or third party can be informed that a corresponding unbalanced load is present and that a visit to the workshop may be necessary in order to avoid a forced switch-off.
  • a maximum charging voltage of the high-voltage battery and subsequently the maximum possible voltage on the Y-capacitors C1, C2 can be limited so that it is possible to continue driving or to the workshop.
  • a temporary partial connection of the high-voltage system 1 can be used to destroy energy to a certain extent, for example by means of a heater or an air-conditioning system or the like. As a result, the battery voltage is lowered and the system voltage is thus reduced to such an extent that the entire high-voltage system 1 can be operated, since then the total voltage and thus the then extreme voltage The unbalanced load voltages on the Y capacitors C1, C2 are low enough to adhere to the limits.
  • FIG. 3 a further exemplary embodiment of a high-voltage system 1 for an electrically drivable motor vehicle is shown schematically.
  • a worker could be supported in restoring the balance of the insulation resistances so that the specified requirements for the maximum energy in the Y capacitors C1, C2 can be met.
  • the slots P1, P2 can in principle be arranged at any points in the high-voltage system 1, preferably outside the high-voltage battery.
  • the slots P1, P2 can be located under a service flap, where, for example, fuses can also be located.
  • the worker can be supported by the vehicle or vehicle software in dimensioning the correction resistors RK1, RK1.
  • one or more safety resistors RS1, RS2 can be provided in series with the corresponding slot P1, P2 for each HV potential HV1, HV2. These can be viewed as a personal protection measure which, for example, covers the case that the HV potentials HV1, HV2 are accidentally bridged become or the like.
  • the sum of the respective correction resistor RK1, RK2 with the respective safety resistors RS1, RS2 is in particular dimensioned such that the loss at the respective other HV potential HV1, HV2 can be corrected.

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Abstract

Gemäß einem Verfahren zum Ermitteln einer Information über eine elektrische Schieflast eines Fahrzeugs mit zumindest teilweise elektrifiziertem Antriebsstrang, welches über mindestens ein Hochvoltsystem (1) verfügt, wird eine eine Energiemenge eines Y- Kondensators (C1, C2) des Hochvoltsystems (1) charakterisierende Größe bestimmt. Außerdem wird ein Schwellwert in Bezug auf eine Kapazität des Y-Kondensators (C1, C2) bereitgestellt. Schließlich wird die Information über die elektrische Schieflast mittels Vergleich der bestimmten charakterisierenden Größe mit dem bereitgestellten Schwellwert ermittelt.

Description

Ermitteln einer Schieflast in einem Hochvoltsystem und Reaktion darauf
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Information über eine elektrische Schieflast eines Fahrzeugs mit zumindest teilweise elektrifiziertem Antriebsstrang, welches über mindestens ein Hochvoltsystem verfügt. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reagieren auf eine solche Information über die elektrische Schieflast. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Hochvoltsystem für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sowie ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einem solchen Hochvoltsystem. x- und Y-Kondensatoren
In elektrischen Antriebssystemen gibt es vereinfacht betrachtet zwei Arten von Kondensatoren, sogenannte X-Kondensatoren und sogenannte Y-Kondensatoren. Während die X-Kondensatoren zwischen die HV-Potentiale geschaltet werden (d.h. zwischen HV+ und HV-) und dort eine Pufferfunktion wahrnehmen, werden Y- Kondensatoren von jedem der HV-Potentiale nach Fahrzeugmasse geschaltet und wirken als sogenannte „Entstörkondensatoren“. Darüber hinaus bilden viele Komponenten (insbesondere die HV-Batterie) aufgrund ihrer Konstruktionsprinzipien sog. parasitäre Y- Kondensatoren aus, d.h. es bildet sich zwischen den jeweiligen HV-Potentialen und der Fahrzeugmasse eine Kapazität aus.
Während HV-Fahrzeuge aus Sicht der Energieverteilsysteme sogenannte II bzw. IT- Netzsysteme darstellen und damit per-se in Hinblick auf Gefahren durch den elektrischen Strom oder die elektrische Spannung bei Berühren erstfehlersicher sind, so bleibt einzig die in den Y-Kondensatoren gespeicherte Energie eine im Erstfehlerfall zu berücksichtigende Gefahrenquelle, da bei Berühren eines HV-Potentials (entweder HV+ oder HV-) die Summenenergie aller an diesem Potential angeschlossener Y- Kondensatoren über den Körper abgeleitet wird. Die Problematik variabler Y-Kondensatoren ergibt sich insbesondere auf dem Nutzfahrzeugsektor. Dort ist es üblich, ein Basisfahrzeug mit unterschiedlichen Aufbauten zu versehen, wie etwa Kran, Kühlsystem etc. Gegebenenfalls werden die Aufbauten entfernt, umgebaut oder zusätzlich aufgebaut. Hierdurch ändert sich die gesamte Y- Kapazität des Fahrzeugs, die sich aus der Summe aller Y-Einzelkapazitäten der Aufbauten ergibt. Wenn also im folgenden Dokument von „Y-Kapazität“ oder „Y- Kondensator“ die Rede ist, ist damit in aller Regel die Summe aller parasitär oder diskret wirksamen Y-Kapazitäten beziehungsweise Y-Kondensatoren pro HV-Potential nach Fahrzeugmasse gemeint.
Um die damit verbundenen Gefahren bzw. Wahrscheinlichkeiten von Gesundheitsschäden zu minimieren, gibt es Normen und Vorschriften, die die maximale Energiemenge, die in Y-Kondensatoren gespeichert sein darf, regelt und begrenzt. Das bedeutet, dass eine strikte Einhaltung dieser Grenzen zulassungsrelevant ist. Können diese Grenzen aus welchen Gründen auch immer nicht eingehalten werden, so kann das Fahrzeug entweder nicht zugelassen werden (markteintrittsverhindernd) oder es müssen äußerst erhebliche konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, um ein mögliches Berühren der HV-Potentiale zu verhindern. Dies ist zwar technisch möglich, aber sehr aufwändig, d.h. entsprechende Maßnahmen gehen mit konstruktiver Komplexität (und damit Wartungsunfreundlichkeit) und den damit verbundenen negativen Effekten auf das Fahrzeuggewicht sowie erheblichen Mehrkosten einher. Dies gilt es also zu vermeiden.
Energie im Kondensator
Weiterhin verschärft die (insbesondere im Nutzfahrzeugbereich) stetig zunehmende Systemspannung der elektrischen Antriebssysteme das Problem erheblich, da die in einem Kondensator (konstanter Größe) gespeicherte Energiemenge mit dem Quadrat der Kondensatorspannung ansteigt. D.h. es gilt wobei W die gespeicherte Energie, C die Kapazität des Kondensators und U die bereits erwähnte Spannung am Kondensator ist. Konkret heißt dies, wenn die Systemspannung im HV-System von 400V auf 800V ansteigt, beträgt die Summe der pro HV-Potential erlaubten Kapazitäten nur noch ein Viertel des vorherigen Wertes. Dies ist ungünstig, da die höhere Spannungslage oft auch mit kürzeren Schaltzeiten von Halbleiterbauelementen einhergeht bzw. einhergehen muss, um die beim Schalten auftretenden thermischen Umschaltverluste zu begrenzen. Kürzere Schaltzeiten führen jedoch umgekehrt zu sogenannten steileren Schaltflanken, diese zu mehr Störungen, die abgeleitet werden müssen (siehe oben „Y-Kondensatoren sind Entstörkondensatoren“) und somit tendenziell zum Bedarf nach größeren Y-Kondensatoren. D.h. hier liegt eine doppelt ungünstige, konträre Entwicklung vor.
Isolationswiderstände in HV-Systemen
Wie bereits vorstehend erwähnt, handelt es sich bei HV-Systemen um sogenannte II- bzw IT-Systeme, d.h. sie weisen keinen Bezug zur Fahrzeugmasse auf (vgl. eine Taschenlampe, hier hat das System nur Bezug zum Plus bzw. Minuspol der Taschenlampenbatterien nicht aber zu irgendeinem Massepotential). Idealerweise können die HV-Potentiale somit im Hinblick auf die Fahrzeugmasse als Undefiniert bzw. „floating“ bezeichnet werden. Dies ist gewollt und stellt die Basis der ebenfalls vorstehend erwähnten Erstfehlersicherheit dar.
Da jedoch alle in der Realität verwendeten Isoliermaterialien einen - wenn auch sehr hohen - Widerstand aufweisen, besteht auch bei solchen Systemen eine hochohmige Verbindung beider HV-Potentiale zur Fahrzeugmasse. Diese unerwünschten und nicht als Bauteil verbauten, sondern rein parasitären Widerstände nennt man Isolationswiderstände.
Da diese Isolationswiderstände einen gewissen Wert nicht unterschreiten dürfen, weil sonst der schützende Charakter der II- bzw. IT-Systeme nicht mehr gegeben ist, werden die Isolationswiderstände mittels eines Isolationsmessgeräts gemessen, welches Iso- Wächter genannt wird. Zwar ist auch die Einhaltung gewisser
Isolationswiderstandsgrenzen zulassungsrelevant, jedoch für diese Erfindung unerheblich.
Wie man in Fig. 1 sieht, stellen die Widerstände Riso_HV+ und Riso_HV- einen Spannungsteiler über die HV-Spannung dar. Im Laufe eines Fahrzeuglebens kommt es üblicherweise zu einer Veränderung der Isolationswiderstände, hauptsächlich durch die Alterung, respektive Verschlechterung, der Isolationsmaterialien. Während bei einem Neufahrzeug die Isolationswiderstände in beiden Potentialen üblicherweise annähernd gleich sind und sich ebenfalls üblicherweise in gleichem Maße verschlechtern, so kann es jedoch trotzdem Vorkommen (und tut dies auch in der Praxis), dass der Isolationswiderstand eines der Potentiale sich schneller ändert als der des anderen Potentials, was dann zu einer „Schieflast“ bzw. „Unbalance“ der Isolationswiderstände führt.
Mit anderen Worten, in einem idealen Neufahrzeug, in dem beide Isolationswiderstände gleich groß sind, teilt sich die HV-Spannung über dem Spannungsteiler gleichmäßig auf, d.h. die Spannung von jedem der HV-Potentiale nach Fahrzeugmasse ist betragsmäßig gleich groß. Kommt es nun zu der oben beschriebenen „Schieflast“, so verschiebt sich dadurch das Widerstandsverhältnis und somit auch die Aufteilung der HV-Spannung d.h. die Spannung eines HV-Potentials nach Fahrzeugmasse ist betragsmäßig größer als die betragsmäßige Spannung des anderen Potentials nach Masse.
Isolationswiderstände und Y-Kondensatoren
Verbindet man die beiden vorstehend genannten Themen Y-Kondensatoren und Isolationswiderstände miteinander ergibt sich der rechte Teil des Schaltbilds von Fig.1.
Man sieht, dass die Y-Kondensatoren den Isolationswiderständen jeweils parallel liegen (d.h. parallelgeschaltet sind) und diese dadurch auf die Spannung aufgeladen werden, die sich durch den Spannungsteiler der Isolationswiderstände einstellt.
Hierin liegt auch das durch die Erfindung zu verbessernde Problem. Sollte es dazu kommen, dass sich aufgrund von Veränderungen (siehe Alterung) das Verhältnis der Isolationswiderstände zueinander verschiebt, so verschiebt sich ebenfalls die Spannung an den Kondensatoren. Aufgrund der grundsätzlich relativ hohen Isolationswiderstände in solchen Systemen und der dazu „relativ“ niedrigen gesetzlich vorgeschriebenen Abschaltschwelle bei Unterschreiten von Isolationswiderständen, kann es bei extremen „Schieflasten“ dazu kommen, dass an einem der beiden Kondensatoren fast die gesamte Spannung des HV-Systems anliegt.
Das heißt, das für den Auslegungsfall der maximalen Y-Kapazitäten (quasi) die maximal im System auftretende HV-Spannung herangezogen werden muss, da diese im worst- case näherungsweise vollständig über den Y-Kondensatoren eines Potentials abfallen kann. Da, wie oben erwähnt, die Spannung mit dem Quadrat in die im Kondensator gespeicherte Energie eingeht, ist dies erheblich nachteilig und führt dazu, dass beispielsweise für Systeme mit bis zu 850V Systemspannung nicht 425V für die Berechnung herangezogen werden können (ideales System) sondern die vollen 850V.
Die sich daraus ergebende maximale Y-Kapazität pro Potential ist dann so niedrig, dass entweder die Einhaltung von EMV Normen nicht möglich ist, mit erheblichen thermischen Verlusten durch längere Schaltzeiten (ggf. technisch limitiert bzw. teilweise unmöglich) zu rechnen ist, die Systemspannung reduziert (konterkariert die Idee von leistungsfähigen 850V Systemen für Nutzfahrzeuge) oder wie oben erwähnt, erhebliche konstruktive und damit teure und nutzlastreduzierende Maßnahmen getroffen werden müssen.
Wie oben erwähnt kann es also vorteilhaft sein, in einem Hochvoltsystem für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug möglichst hohe Y-Kapazitäten vorzusehen. Dadurch können zum Beispiel thermische Verluste reduziert, Schaltzeiten verringert oder höhere Systemspannungen eingesetzt werden. Andererseits kann es, wie beschrieben, aufgrund von Bauteilalterung zu einer Schieflast kommen, bei der an den Y-Kapazitäten unterschiedlicher Hochvoltpotentialanschlüsse des Hochvoltsystems unterschiedliche Spannungen anliegen. Im ungünstigsten Fall liegt die gesamte Systemspannung auf einer Potentialseite des Hochvoltsystems an. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist die maximale Energiemenge, die in den Y-Kondensatoren gespeichert werden kann jedoch begrenzt. Durch die Schieflast müssen bei der Auslegung der Y-Kondensatoren daher Abstriche hingenommen werden, um den Grenzfall maximaler Schieflast noch abbilden zu können. Letztlich wird dadurch die maximale Kapazität der Y-Kondensatoren begrenzt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept für ein Hochvoltsystem eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, basierend auf der Energiemenge in einem Y-Kondensator eine Schieflast zu ermitteln. Auf die Schieflast kann durch Reduktion der Energiemenge reagiert werden.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zum Ermitteln einer ersten Information über eine elektrische Schieflast eines Fahrzeugs mit zumindest teilweise elektrifiziertem Antriebsstrang, welches über mindestens ein Hochvoltsystem verfügt, angegeben. Es erfolgt zunächst ein Bestimmen einer eine Energiemenge des Y- Kondensators des Hochvoltsystems charakterisierenden Größe. Ferner erfolgt ein Bereitstellen eines ersten Schwellwerts in Bezug auf eine Kapazität des Y-Kondensators. Schließlich erfolgt ein Ermitteln der ersten Information über die elektrische Schieflast mittels Vergleich der bestimmten charakterisierenden Größe mit dem bereitgestellten ersten Schwellwert.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Verfahren zum Reagieren auf eine erste Information über eine elektrische Schieflast eines Fahrzeugs mit zumindest teilweise elektrifiziertem Antriebsstrang, welches über mindestens ein Hochvoltsystem verfügt, angegeben. Hierbei erfolgt ein Einleiten einer ersten Maßnahme in Abhängigkeit von der ersten Information, wodurch eine Energiemenge eines die Schieflast betreffenden Y- Kondensators reduziert wird.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Hochvoltsystem für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einem Y-Kondensator angegeben. Das Hochvoltsystem besitzt eine Analyseeinrichtung zum Bestimmen einer eine Energiemenge eines Y- Kondensators des Hochvoltsystems charakterisierenden Größe und zum Bereitstellen eines ersten Schwellwerts in Bezug auf eine Kapazität des Y-Kondensators. Zudem besitzt das Hochvoltsystem eine Recheneinrichtung zum Ermitteln der ersten Information über die elektrische Schieflast mittels Vergleich der bestimmten Größe mit dem bereitgestellten ersten Schwellwert.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltsystem nach dem verbesserten Konzept angegeben.
Ein erster Hochvoltpotentialanschluss (z.B. HV+) kann dabei beispielsweise mit einem ersten Ausgang einer Hochvoltbatterie des Hochvoltsystems verbunden sein und der zweite Hochvoltpotentialanschluss (HV-) kann mit einem zweiten Anschluss der Hochvoltbatterie verbunden sein, der eine im Vergleich zu dem ersten Anschluss der Hochvoltbatterie entgegengesetzte Polarität aufweist.
Im Allgemeinen hat das Hochvoltsystem zwar keinen direkten Masseanschluss und ist damit sozusagen schwebend, so dass der erste Hochvoltpotentialanschluss und der zweite Hochvoltpotentialanschluss im Wesentlichen nur einen Potentialunterschied aufweisen, der die Spannung im Hochvoltsystem darstellt. Da aber das Hochvoltsystems dennoch über Y-Kondensatoren und Isolationswiderstände hochohmig mit beispielsweise einem Fahrzeugmasseanschluss des Kraftfahrzeugs verbunden sein können, ergibt sich meist darüber einen Massebezug des Hochvoltsystems. Hierdurch kann man dann dennoch entsprechend auch beispielsweise beim ersten Hochvoltpotentialanschluss von HV+ und beim zweiten Hochvoltpotentialanschluss von HV- sprechen, ohne hier sich direkt auf eine Masse oder Nulllage beziehen zu müssen oder gar einen symmetrischen Potentialunterschied hierzu zu implizieren. Zum vereinfachten Verständnis wird diese Formulierung beibehalten und entsprechend auch weiterhin von einer entgegengesetzten Polarität ausgegangen ohne das Hochvolt damit zu beschränken.
Nach dem Verfahren beziehungsweise in einem Hochvoltsystem nach dem verbesserten Konzept wird also eine Energiemenge eines Y-Kondensators des Hochvoltsystems charakterisierende Größe bestimmt. Bei dieser charakterisierenden Größe kann es sich um die tatsächliche Energiemenge oder um eine Größe handeln, aus der sich die Energiemenge eindeutig ermitteln ließe. Die charakterisierende Größe kann also ggf. als Stellvertreterin der tatsächlichen Energiemenge in dem Y-Kondensator gewertet werden. Der Y-Kondensator bildet gegebenenfalls die Summe mehrerer Y-Einzelkondensatoren.
Bei dem Verfahren wird auch ein erster Schwellwert in Bezug auf eine Kapazität des Y- Kondensators bereitgestellt. Dies bedeutet, dass der erste Schwellwert praktisch als Funktion der Kapazität des Y-Kondensators zur Verfügung gestellt wird. Da der erste Schwellwert zur Beurteilung der Schieflast herangezogen wird, ist es notwendig, dass er von der Größe der Kapazität des Y-Kondensators abhängt. Je mehr nämlich Y-Kapazität in dem Fahrzeug verbaut ist, desto geringer darf die Schieflast sein. Dies ist unmittelbar einleuchtend, da die Schieflast das Spannungsteilungsverhältnis der Spannungen an den Y-Kondensatoren zu den Hochvoltpotentialanschlüssen repräsentiert. Eine hohe Schieflast führt zu einer entsprechend hohen Teilspannung am entsprechenden Y- Kondensator und damit zu einem entsprechend hohen Energieinhalt. Eine hohe Schieflast kann somit bei kleiner Kapazität keine Gefahr darstellen, während sie dies bei höherer Kapazität durchaus tut. Das Bereitstellen des ersten Schwellwerts kann mittels einer Look-up-Tabelle oder einer analytischen Funktion erfolgen.
Letztlich wird bei dem Verfahren nach dem verbesserten Konzept die erste Information über die elektrische Schieflast mittels Vergleich der bestimmten charakterisierenden Größe mit dem bereitgestellten ersten Schwellwert ermittelt. Das Vergleichsergebnis führt also zu der ersten Information, welche beispielsweise binär sein kann abhängig davon, ob die charakterisierende Größe größer oder kleiner als der erste Schwellwert ist. Diese erste Information kann dann dazu verwendet werden, entsprechend automatisch zu reagieren, indem geeignete Maßnahmen eingeleitet und im einfachsten Fall der Fahrer nur gewarnt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. bei dem verbesserten Konzept, kann vorgesehen sein, dass die die Energiemenge charakterisierende Größe eine Spannung oder Teilspannung des Hochvoltsystems oder eine darauf bezogene Größe, ein Verhältnis von Spannungen des Hochvoltsystems oder ein Verhältnis von Isolationswiderständen des Hochvoltsystems ist. Wenn nämlich die Gesamtspannung des Hochvoltsystems bekannt ist, ergibt sich in einem Ausgangszustand (z.B. bei gegebenen Isolationswiderständen) an einem Y-Kondensator ein bestimmter Spannungswert. Wenn sich diese Spannung beziehungsweise der Spannungswert ändert, ändert sich entsprechend dem Spannungsteilungsverhältnis auch die Spannung zum jeweils anderen Hochvoltpotential. Die jeweilige Einzelspannung ist bei bekannter Kapazität in die entsprechende Energiemenge umrechenbar. Falls also die Spannung über einen bestimmten Spannungsschwellwert steigt, steigt auch die Energie in dem Kondensator über einen korrespondierenden Energieschwellwert. Falls die Spannung sinkt, ist dies ein Zeichen dafür, dass die Spannung an dem Y-Kondensator zu dem anderen Hochvoltpotential entsprechend steigt. Also bedeutet auch das Sinken der Spannung eine Schieflast und gegebenenfalls eine Gefahr.
Selbstverständlich muss für die Spannungsanalyse nicht unbedingt die Gesamtspannung zwischen Masse und dem jeweiligen Hochvoltpotential betrachtet werden, denn auch eine Teilspannung (z.B. an einem entsprechenden Spannungsteiler) des Hochvoltsystems kann für die jeweilige Gesamtspannung repräsentativ sein. Alternativ kann aber auch eine auf die Spannung bezogene Größe als charakterisierende Größe bestimmt werden. Gegebenenfalls könnte beispielsweise ein Strom eine solche bezogene Größe sein, oder aber auch eine willkürliche Variable, die mit einer vorgegebenen Funktion oder Relation in einen Spannungswert übersetzbar ist.
Darüber hinaus kann die die Energiemenge charakterisierende Größe auch ein Verhältnis von Spannungen des Hochvoltsystems seien. Insbesondere kann es sich um das Verhältnis der Gesamtspannungen von Masse zum jeweiligen Hochvoltpotenzial handeln. Letzteres Spannungsverhältnis repräsentiert die Schieflast direkt, sodass in diesem Fall eine Ist-Schieflast mit einem Schieflastgrenzwert verglichen werden kann. Analog hierzu kann auch unmittelbar ein Verhältnis von Isolationswiderständen des Hochvoltsystems als charakterisierende Größe bestimmt werden. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die jeweiligen Isolationswiderstände die Gesamtwiderstände von Masse zum jeweiligen Hochvoltpotentialanschluss darstellen. Auch dieses Verhältnis der Isolationswiderstände stellt die Schieflast direkt dar.
Bei einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist ein zusätzlicher Schritt vorgesehen, nämlich das Ermitteln einer zweiten Information über die elektrische Schieflast mittels Vergleich der bestimmten Größe mit einem bereitgestellten, vom ersten Schwellwert verschiedenen zweiten Schwellwert in Bezug auf die Kapazität des Y-Kondensators. Dies bedeutet, dass die bestimmte charakterisierende Größe mit zwei verschiedenen Schwellwerten verglichen wird. Daraus ergeben sich zwei verschiedene Vergleichsergebnisse, welche zu der ersten Information und zu der zweiten Information führen. Diese beiden Informationen können dann für eine Kaskade an Reaktionen genutzt werden. Gegebenenfalls kann natürlich auch ein Vergleich mit einem dritten Schwellwert usw. erfolgen.
Wie oben erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend dem verbesserten Konzept vorsehen, dass auf die erste Information über die elektrische Schieflast reagiert wird. Insbesondere soll eine erste Maßnahme in Abhängigkeit von der ersten Information eingeleitet werden, um eine Energiemenge eines die Schieflast betreffenden Y-Kondensators zu reduzieren. Dabei kann die erste Information durch ein Verfahren gewonnen werden, wie es oben geschildert wurde. Die erste Information wird also nicht nur gewonnen und gegebenenfalls bereitgestellt, sondern es erfolgt hier auch eine adäquate Reaktion.
Eine mögliche Reaktion als die erste Maßnahme kann ein automatisches Abschalten des gesamten Hochvoltsystems sein. Dieses automatische Abschalten des Hochvoltsystems hat zur Folge, dass beispielsweise die Hochvoltanschlüsse des Hochvoltsystems von der Hochvoltbatterie getrennt werden. Zu diesem Zeitpunkt liegen zwar immer noch die Spannungen an den Kondensatoren an, aber es kann ein Entladen über aktive und/oder passive Entladevorrichtungen erfolgen, beziehungsweise stellen auch die Isolationswiderstände eine sehr hochohmige Verbindung dar. Gegebenenfalls können die Y-Kondensatoren bei dem automatischen Abschalten auch gezielt durch zusätzlich Maßnahmen entladen werden.
Eine erste Maßnahme als Reaktion auf eine unerwünschte Schieflast kann auch ein Abkoppeln eines Teilnetzes von dem Hochvoltsystem sein. So kann beispielsweise ein Kühlsystem eines Fahrzeugaufbaus als Teilnetz von dem Hochvoltsystem getrennt werden. Dadurch reduziert sich die gesamte Y-Kapazität, wodurch auch die Energiemenge in dem gesamten Y-Kondensator vermindert wird.
Alternativ oder zusätzlich kann als erste Maßnahme auch ein Reduzieren einer Spannung an dem Y-Kondensator erfolgen. Mit der Reduktion der Spannung mit für den Fachmann üblichen Mitteln wird auch die Energie in dem Y-Kondensator reduziert. Hierzu kann unter anderem beispielsweise eine Reduktion der Systemspannung oder des Energieverbrauchs aber auch eine Limitierung der maximalen Ladespannungen oder Systemspannung als Maßnahmen dienen.
Weiter alternativ oder zusätzlich kann auch ein Reduzieren eines Isolationswiderstands an dem Y-Kondensator, insbesondere durch Einbringen, Entfernen, Zuschalten oder Rückschalten eines oder mehrerer Korrekturwiderstände, erfolgen. In jedem Fall wird zu dem bestehenden Isolationswiderstand ein Widerstand so hinzugefügt beziehungsweise so von ihm getrennt, dass sich die Schieflast beziehungsweise Schieflage vermindert. Damit kann die Energiemenge in dem jeweiligen Y-Kondensator ein vorgegebenes Höchstmaß nicht überschreiten.
In einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass ein Einleiten einer zweiten Maßnahme, insbesondere eines Warnens, in Abhängigkeit von der zweiten Information erfolgt, wodurch die Energiemenge des die Schieflast betreffenden Y-Kondensators nicht reduziert wird. Während also mit der ersten Maßnahme die Energiemenge in dem Y-Kondensator reduziert wird, ist dies bei der zweiten Maßnahme nicht der Fall. Speziell ist dies für reine Vorsichtsmaßnahmen von Vorteil, bei denen der Fahrer beispielsweise im Vorfeld vor einer drohenden Gefahr gewarnt wird. Natürlich können auch hier weitere Maßnahmen gegebenenfalls abhängig von weiteren Schwellwerten eingeleitet werden. Somit lässt sich eine Maßnahmenkaskade in Bezug auf Reaktionen auf eine Schieflast realisieren.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Bereitstellen des ersten Schwellwerts beinhaltet, dass eine Gesamtkapazität des Y- Kondensators ermittelt und in Abhängigkeit von der Gesamtkapazität der erste Schwellwert bestimmt wird. Das Bestimmen der Gesamtkapazität kann insbesondere automatisch erfolgen. Somit ist es möglich, zu gewissen Zeitpunkten die aktuelle Gesamtkapazität des Y-Kondensators zu bestimmen und den beziehungsweise die Schwellwerte entsprechend der Gesamtkapazität anzupassen. Damit kann stets aktuell beispielsweise auf eine Alterung des gesamten Y-Kondensators reagiert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Hochvoltsystems nach dem verbesserten Konzept;
Fig. 2 Eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Hochvoltsystems nach dem verbesserten Konzept; und
Fig. 3 Eine schematische Darstellung einerweiteren beispielhaften Ausführungsform eines Hochvoltsystems nach dem verbesserten Konzept.
In den Abbildungen sind identische Elemente oder Elemente mit identischer Funktion durch identische Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Fig. 1 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Hochvoltsystems 1 für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (im Folgenden auch als "HV-Fahrzeuge" bezeichnet) dargestellt. Das Hochvoltsystem 1 weist zwei Hochvoltpotentialanschlüsse HV1, HV2 (im Folgenden auch als "HV-Potentiale" bezeichnet) mit entgegengesetzter Polarität (z.B. HV+ und HV-) und einen Fahrzeugmasseanschluss M (im Folgenden auch als "Fahrzeugmasse" bezeichnet) auf.
In einem solchen Hochvoltsystem 1, insbesondere in einem elektrischen Antriebssystem, kann es vereinfacht betrachtet zwei Sorten von Kondensatoren geben, nämlich X- Kondensatoren und Y-Kondensatoren. Während die X-Kondensatoren zwischen die HV- Potentiale HV1, HV2 geschaltet werden können, um eine Pufferfunktion wahrzunehmen, können Y-Kondensatoren von jedem der HV-Potentiale HV1, HV2 nach Fahrzeugmasse M geschaltet werden, um beispielsweise als Entstörkondensatoren zu wirken. Darüber hinaus bilden viele Komponenten, insbesondere die Hochvoltbatterie, aufgrund ihrer Konstruktionsprinzipien parasitäre Y-(Teil-)Kondensatoren aus. Es bildet sich also zwischen den jeweiligen HV-Potentialen HV1, HV2 und der Fahrzeugmasse M eine (Gesamt-) Kapazität aus. Während HV-Fahrzeuge aus Sicht eines Energieverteilsystems sogenannte II- beziehungsweise IT-Netzsysteme darstellen und damit per se in Hinblick auf Gefahren durch den elektrischen Strom oder die elektrische Spannung bei Berühren erstfehlersicher sind, bleibt die in den Y-Kondensatoren gespeicherte Energie eine im Erstfehlerfall zu berücksichtigende Gefahrenquelle, da bei Berühren eines HV-Potentials HV1, HV2 die Summenenergie aller an diesem Potential angeschlossener Y-Kondensatoren über den Körper abgeleitet wird. Die Gesamtheit der Y-Kondensatoren inklusive der parasitären Y- Kondensatoren ist in Fig. 1 schematisch als erster Y-Kondensator C1 zwischen dem ersten HV-Potential HV1 und Fahrzeugmasse M sowie als zweiter Y-Kondensator C2 zwischen dem zweiten HV-Potential HV2 und Fahrzeugmasse M dargestellt.
Um die mit dem Berühren eines HV-Potentials HV1, HV2 verbundenen Gefahren beziehungsweise die Wahrscheinlichkeit von Gesundheitsschäden zu reduzieren, kann die maximale Energiemenge, die in Y-Kondensatoren gespeichert sein darf, begrenzt werden. Konstruktive Maßnahmen, um ein mögliches Berühren der HV-Potentiale HV1, HV2 zu vermeiden, können zwar technisch möglich sein, sind aber jedenfalls mit einer hohen konstruktiven Komplexität und damit Wartungsunfreundlichkeit sowie negativen Effekten auf das Fahrzeuggewicht und erheblichen Mehrkosten verbunden. Gemäß dem verbesserten Konzept wird dies vermieden.
Weiterhin ist zu beachten, dass eine höhere Systemspannung das skizzierte Problem, wie eingangs bereits erwähnt, verschärft, da die in einem Kondensator gespeicherte Energiemenge mit dem Quadrat der Kondensatorspannung ansteigt. Konkret heißt dies, wenn die Systemspannung von 400V auf 800V ansteigt, beträgt die Summe der pro HV- Potential HV1, HV2 erlaubten Kapazitäten nur noch ein Viertel des vorherigen Wertes.
Dies ist ungünstig, da die höhere Spannungslage oft auch mit kürzeren Schaltzeiten von Halbleiterbauelementen einhergeht, um beim Schalten auftretende thermischen Umschaltverluste zu begrenzen. Kürzere Schaltzeiten führen jedoch umgekehrt zu steileren Schaltflanken, diese zu mehr Störungen, denen wiederum mit Entstörkondensatoren begegnet werden muss, was zum Bedarf nach größeren Y- Kondensatoren führt.
Wie bereits vorstehend erwähnt handelt es sich bei Hochvoltsystemen von Kraftfahrzeugen um II- beziehungsweise IT-Systeme, das heißt sie weisen keinen Bezug zur Fahrzeugmasse M auf, sodass die HV-Potentiale im Hinblick auf die Fahrzeugmasse M idealerweise als Undefiniert oder „floating“ erachtet werden können. Da jedoch alle in der Realität verwendeten Isoliermaterialien einen endlichen elektrischen Widerstand aufweisen, besteht auch bei solchen Systemen eine hochohmige Verbindung beider HV- Potentiale HV1, HV2 zur Fahrzeugmasse M. Diese unerwünschten und nicht als Bauteil verbauten, sondern rein parasitären Widerstände werden auch als Isolationswiderstände bezeichnet. In Fig. 1 sind diese schematisch als erster Isolationswiderstand RI1 zwischen dem ersten HV-Potential HV1 und Fahrzeugmasse M und als zweiter Isolationswiderstand RI2 zwischen dem zweiten HV-Potential HV2 und Fahrzeugmasse M dargestellt.
Da die Isolationswiderstände R11 , RI2 einen gewissen Wert jeweils nicht unterschreiten dürfen, weil sonst der schützende Charakter der II- beziehungsweise IT-Systeme nicht mehr gegeben ist, werden die Isolationswiderstände R11 , RI2 mittels eines Isolationsmessgeräts gemessen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, stellen die Isolationswiderstände R11 , RI2 einen Spannungsteiler über die gesamte HV-Spannung zwischen den HV-Potentialen HV1, HV2 dar. Im Laufe eines Fahrzeuglebens kommt es üblicherweise zu einer Veränderung der Isolationswiderstände R11 , RI2, hauptsächlich durch die Alterung, respektive Verschlechterung, der Isolationsmaterialien. Während bei einem Neufahrzeug die Isolationswiderstände R11 , RI2 an beiden HV-Potentialen HV1, HV2 üblicherweise annähernd gleich sind und sich ebenfalls üblicherweise in gleichem Maße verschlechtern, so kann es jedoch trotzdem Vorkommen, dass sich einer der Isolationswiderstände R11 , RI2 schneller ändert als der andere, was zu einer sogenannten Schieflast oder "Unbalance“ der Isolationswiderstände R11 , RI2 führt.
In einem idealen Neufahrzeug, in dem beide Isolationswiderstände R11 , RI2 gleich groß sind, teilt sich die HV-Spannung über dem Spannungsteiler gleichmäßig auf, sodass die Spannungen U 1 , U2 zwischen den jeweiligen HV-Potentialen HV1, HV2 und Fahrzeugmasse M betragsmäßig gleich groß sind. Kommt es nun zu der oben beschriebenen Schieflast, so verschieben sich dadurch das Wderstandsverhältnis und somit auch die Aufteilung der HV-Spannung, sodass eine der Spannungen U1 , U2 größer ist als die andere.
Wie man in Fig. 1 sieht, liegen die Y-Kondensatoren C1, C2 zu den jeweiligen Isolationswiderständen R11 , RI2 parallel und werden daher auf die jeweilige Spannung U 1 , U2 aufgeladen, die sich durch den Spannungsteiler der Isolationswiderstände R11 ,
RI2 einstellt. Wenn sich das Verhältnis der Isolationswiderstände R11 , RI2 zueinander verschiebt, so verschiebt sich ebenfalls die Spannung U 1 , U2 an den Kondensatoren C1, C2. Aufgrund der grundsätzlich relativ hohen Isolationswiderstände R11 , RI2 in solchen Systemen, kann es bei extremen Schieflasten dazu kommen, dass an einem der beiden Kondensatoren C1, C2 fast die gesamte Spannung des Hochvoltsystems 1, also eine Spannung vom Betrag | U 1 |+|U2|, anliegt. Das heißt, dass für den Auslegungsfall der maximalen Y-Kondensatoren C1, C2 ohne das verbesserte Konzept die maximal im System auftretende HV-Spannung herangezogen werden muss, da diese im ungünstigsten Fall näherungsweise vollständig über einen der Y-Kondensatoren C1, C2 abfallen kann.
Da, wie oben erwähnt, die Spannung mit dem Quadrat in die im Kondensator gespeicherte Energie eingeht, wäre dies erheblich nachteilig und führt dazu, dass beispielsweise für Systeme mit bis zu 850V Systemspannung nicht 425V für die Berechnung herangezogen werden können sondern die vollen 850V. Die sich daraus ergebende maximale Y-Kapazität pro HV-Potential HV1, HV2 wäre dann so niedrig, dass EMV Anforderungen nicht erfüllt werden könnten, erhebliche thermische Verluste durch längere Schaltzeiten hinzunehmen wären, die Systemspannung reduziert werden müsste oder, wie oben erwähnt, erhebliche konstruktive und damit kostenintensive und nutzlastreduzierende Maßnahmen getroffen werden müssten.
Gemäß einem Hochvoltsystem 1, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, kann dieses Problem gelöst werden, indem eine maximal im System zulässige „Schieflastgrenze“ festgelegt wird und diese für die Auslegung genutzt wird. Bei Erreichen dieser Grenze kann das Hochvoltsystem 1 beispielsweise abgeschaltet werden und/oder es können andere risikoreduzierende Maßnahmen getroffen werden.
Es wird also beispielsweise im Hochvoltsystem 1 als eine die Energiemenge in einem Y- Kondensator charakterisierende Größe eine Spannung (von der ein Sollwert oder Referenzwert bekannt ist), das Verhältnis der Spannungen U1, U2 beider HV-Potentiale HV1, HV2 nach Fahrzeugmasse M, das Verhältnis von Teilspannungen des Hochvoltsystems 1 oder das Verhältnis der Isolationswiderstände bestimmt. Dies kann beispielsweise über Isolationswiderstandsmessungen, eine
Isolationswiderstandsverhältnismessung, eine Spannungsverhältnismessung, eine oder mehrere Spannungsmessungen oder geeignete andere Maßnahmen erfolgen. Wird nun das voreingestellte Verhältnis verletzt bzw. ein Schwellwert von der charakterisierenden Größe über- bzw. unterschritten, so führt dies zu einem entsprechenden Vergleichsergebnis, das hier auch als erste Information hinsichtlich der elektrischen Schieflast bezeichnet wird. Diese erste Information wird ggf. von dem Fahrzeug nur bereitgestellt. Entsprechend einer Weiterbildung erfolgt eine Reaktion auf die erste Information. Beispielsweise erfolgt nur eine Warnung (z.B. „maximal die aktuelle Fahrt noch zu Ende fahren“-Warnung). Gegebenenfalls kommt es aber auch zur automatischen (Teil-) Abschaltung des Hochvoltsystems 1. In einem Kaskadenverfahren kann die charakterisierende Größe aber auch mit einer oder mehreren weiteren Schwellwerten verglichen werden, um eine zweite, dritte usw. Information zu gewinnen. Auf Basis dieser weiteren Informationen lässt sich eine Abfolge von Maßnahmen initiieren. So kann beispielsweise eine (Teil-)Abschaltung mit Vorwarnung erfolgen, wenn von der charakterisierenden Größe zunächst ein erster Schwellwert und anschließend ein zweiter Schwellwert über-/unterschritten wird.
Bei einem 850V System und einer erlaubten „Schieflastgrenze“ von 1 :3 müsste dann beispielsweise nicht mehr die volle Spannung von 850V für die Auslegung und damit Begrenzung der Y-Kondensatoren C1 , C2 herangezogen werden, sondern lediglich 3Ä davon, also 637V. Da wie erwähnt die Spannung quadratisch in die Rechnung eingeht, ergibt sich daraus ein Faktor von 1 ,78 um welchen die Y-Kondensatoren C1 , C2 größer sein dürfen als ohne diese Maßnahme.
Das verbesserte Konzept ermöglicht es also, aktiv die Einhaltung der genannten Grenzwerte entsprechend einer maximalen Energiemenge sicherzustellen, aber gleichzeitig größere Y-Kondensatoren C1, C2 zu nutzen, als dies sonst möglich wäre.
Dazu kann beispielsweise ein fester Schieflastgrenzwert bei der Auslegung definiert werden, dessen Einhaltung dann mittels einer Überwachungseinheit 2 überwacht wird. Dies ist jedoch insbesondere im Nutzfahrzeugsegment, indem eine Vielzahl verschiedener Konfigurationen des HV-Systems existiert, nachteilig, da man bei einem statischen Schieflastgrenzwert immer auf die Worst-Case-Fahrzeugkonfiguration auslegen müsste, sodass in der Folge Basisfahrzeuge mit nur geringer Y-Kapazität viel zu früh in die Werkstatt fahren müssten beziehungsweise außer Betrieb genommen werden würden. Hat beispielsweise ein Basisfahrzeug eine Y-Kapazität von 400 nF pro Fahrzeug, so kann ein maximal ausgestattetes Fahrzeug durchaus 900 nF besitzen. Da WKondensator = 1 C U2 gilt, dürfte man im Basisfahrzeug aufgrund der kleineren Kapazität eine höhere Spannung (und damit Schieflast) an den Y-Kondensatoren der jeweiligen Potentiale zulassen als bei dem maximal ausgestatteten Fahrzeug.
Um eine maximale Fahrzeugverfügbarkeit zu gewährleisten, ist es jedoch vorteilhaft, den Schieflastgrenzwert bzw. einen Schwellwert bzgl. der die Energiemenge in einem jeweiligen Y-Kondensator charakterisierenden Größe beispielsweise bei der Herstellung des Fahrzeugs, wenn die Kapazitäten der verbauten Y-Kondensatoren C1, C2 bekannt sind, in das Fahrzeug individuell einzuprogrammieren oder diesen im Fahrzeug dynamisch zu berechnen. Letzteres kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass jede Komponente des Hochvoltsystems 1 Informationen über die ihr zugeordneten oder von ihr enthaltenen Y-Kondensatoren an eine Recheneinheit des Hochvoltsystems 1 des sendet, die Recheneinheit alle Kapazitäten potentialweise aufsummiert und dann den Schieflastgrenzwert bzw. Schwellwert für die fahrzeugeigene Systemspannung errechnet. Alternativ kann in der Recheneinheit oder an einer anderen Stelle eine Look-Up-Tabelle hinterlegt sein, welche für die Komponenten des Hochvoltsystems 1 deren Y- Kondensatoren aufweist. Hinsichtlich möglicher nachträglicher Veränderungen der Komponenten ist die beschriebene dynamische Berechnung der Schieflastgrenze besonders vorteilhaft.
Konkret werden (neue) Nutzfahrzeuge oftmals nach 3 Jahren zum Abschreibungsende verkauft und vom Folgebesitzer umgebaut. Für das Hochvoltsystem kann dies beispielsweise bedeuten, dass eine zweite Batterie eingebaut wird, ein Kran durch einen Kühlaufbau getauscht wird oder dergleichen. Damit ergeben sich erhebliche Änderungen in dem Hochvoltsystem und damit an den im System befindlichen Y-Kapazitäten. Es empfiehlt sich daher die vorstehende genannte dynamische Berechnung der Schieflastgrenze beziehungsweise des Grenzwerts oder der Grenzwerte.
In Fig. 2 ist schematisch eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Hochvoltsystems 1 für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug dargestellt. Das Hochvoltsystem 1 der Fig. 2 basiert auf dem der Fig. 1.
In dem Hochvoltsystem 1 der Fig. 2 ist es möglich, die Isolationswiderstände und damit die Spannungen U1, U2 bzw. deren Verhältnis aktiv zu beeinflussen. Dies kann erreicht werden, indem mittels jeweiliger Schaltvorrichtungen S1, S2 schalt- oder steuerbare Widerstände R1, R2 zwischen dem jeweiligen HV-Potential HV1, HV2 und Fahrzeugmasse M eingebracht werden, und so über gezieltes Steuern beziehungsweise Zu- und/oder Abschalten der Widerstände R1, R2 das Schieflastverhältnis aktiv beeinflusst wird. In Fig. 2 ist der Übersicht halber nur je ein Widerstand R1, R2 dargestellt. Tatsächlich können dadurch aber auch mehrere schalt- oder steuerbare Widerstände und optional einer oder mehrere nicht veränderliche Widerstände repräsentiert sein. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Isolationswiderstände nicht nur potentialweise zu kompensieren oder zu steuern sondern grundsätzlich auf beiden HV- Potentialen HV1, HV2 einen Widerstand, fest oder schaltbar, einzubringen, der so gewählt ist, dass es selbst bei Erreichen einer vordefinierten Warnschwelle, beispielweise 500 W/V beziehungsweise bis zum Erreichen einer vordefinierten Abschaltschwelle, beispielsweise 100 W/V, zu keinem Zeitpunkt zu einer solchen Schieflast kommen kann. Diese Widerstände schaltbar zu machen hat den Vorteil, dass bei abgeschalteten Wderständen die eigentlichen Isolationswiderstände R11 , RI2 weiterhin sicher bestimmbar wären.
Speziell kann vorgesehen sein, dass von vornherein in ein Basisfahrzeug schaltbare Widerstände zwischen den Hochvoltpotentialen HV1 und HV2 einerseits und Fahrzeugmasse M andererseits eingebracht werden. Dabei besteht keine Beschränkung hinsichtlich der Anzahl der einzusetzenden Wderstände. Beispielsweise könnten zu dem Widerstand R1 weitere schaltbare Wderstände R1‘, R1“ usw. parallel geschaltet werden. Gleiches gilt für den schaltbaren Wderstand R2. Die einzelnen Widerstände könnten vorzugsweise einzeln oder in Gruppen zu dem jeweiligen Isolationswiderstand RI1, RI2 parallel geschaltet werden. Dadurch lässt sich der parallele Wderstand zu dem Isolationswiderstand verändern und somit der Gesamtwiderstand von Fahrzeugmasse zum jeweiligen Hochvoltanschluss HV1, HV2. Konfigurationsabhängig und/oder altersabhängig kann damit eine Schieflast kompensiert werden, indem auf einfache Weise die entsprechenden Widerstände zugeschaltet oder weggeschaltet werden.
Alternativ oder zusätzlich können zu einer Abschaltschwelle eine oder mehrere Warnschwellen vorgesehen sein, über die dem Fahrer oder Dritten mitgeteilt werden kann, dass eine entsprechende Schieflast vorliegt und gegebenenfalls ein Werkstattaufenthalt notwendig ist, um eine Zwangsabschaltung zu vermeiden.
Alternativ oder zusätzlich kann, insbesondere bei bereits sehr hohen Isolationswiderstandsschieflasten, eine maximale Ladespannung der Hochvoltbatterie und in der Folge die maximal mögliche Spannung an den Y-Kondensatoren C1, C2 begrenzt werden, sodass eine Weiterfahrt oder Fahrt zur Werkstatt ermöglicht wird. Optional kann dabei über eine vorübergehende Teilzuschaltung des Hochvoltsystems 1 Energie gewissermaßen vernichtet werden, zum Beispiel mittels einer Heizung oder einer Klimaanlage oder dergleichen. Hierdurch wird die Batteriespannung gesenkt und somit die Systemspannung so weit reduziert, dass ein Betrieb des gesamten Hochvoltsystems 1 möglich ist, da dann die Gesamtspannung und somit die aufgrund der dann extremen Schieflast herrschenden Spannungen an den Y-Kondensatoren C1, C2 gering genug sind, um die Grenzen einzuhalten.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, beide Isolationswiderstände R11 , RI2 beziehungsweise Spannungen U 1 , U2 etwa mittels Extrapolationsverfahren vorherzusagen, um entsprechend frühzeitig eine Warnung abzugeben.
Die bezüglich Fig. 2 erläuterten Punkte können unabhängig oder in Kombination mit der Überwachung und gegebenenfalls Abschaltung, wie bezüglich Fig. 1 ausgeführt, vorgesehen sein.
In Fig. 3 ist schematisch eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Hochvoltsystems 1 für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug dargestellt.
In der Ausführungsform der Fig. 3 ist für jedes HV-Potential HV1, HV2 ein Steckplatz P1, P2 zum manuellen Einsetzen von Korrekturwiderständen RK1, RK1 zwischen Fahrzeugmasse M und dem jeweiligen HV-Potential HV1, HV2, beispielsweise in einer Werkstatt, vorgesehen. Zusammen mit Diagnoseroutinen könnte ein Werker unterstützt werden, die Balance der Isolationswiderstände wieder herzustellen, damit die vorgegebenen Anforderungen an die maximale Energie in den Y-Kondensatoren C1, C2 eingehalten werden können.
Die Steckplätze P1, P2 können prinzipiell an beliebigen Stellen in dem Hochvoltsystem 1 angeordnet sein, vorzugsweise außerhalb der Hochvoltbatterie. Beispielsweise können die Steckplätze P1, P2 unter einer Serviceklappe verortet sein, wo sich beispielsweise auch Sicherungen befinden können.
Der Werker kann durch das Fahrzeug oder eine Fahrzeugsoftware bei der Dimensionierung der Korrekturwiderstände RK1, RK1 unterstützt werden. Es ist insbesondere auch möglich, zu überwachen, welcher der Isolationswiderstände RI1, RI2 sich gerade schneller verändert, um dann präventiv eine Überkompensation vorzunehmen.
Optional können für jedes HV-Potential HV1, HV2 einer oder mehrere Sicherheitswiderstände RS1, RS2 in Reihe zu dem entsprechenden Steckplatz P1, P2 vorgesehen sein. Diese können als Personenschutzmaßnahme angesehen werden, die beispielsweise den Fall abdeckt, dass versehentlich die HV-Potentiale HV1, HV2 gebrückt werden oder dergleichen. Die Summe aus dem jeweiligen Korrekturwiderstand RK1, RK2 mit den jeweiligen Sicherheitswiderständen RS1, RS2 ist dabei insbesondere derart bemessen, dass der Verlust am jeweils anderen HV-Potential HV1, HV2 korrigiert werden kann.
Bei einer besonders einfachen Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise des erfindungsgemäßen Hochvoltsystems kann vorgesehen sein, dass nur eine einzige Spannung an irgendeinem der Isolationswiderstände oder der dazu parallel geschalteten Widerstände als die Energiemenge eines Y-Kondensators charakterisierende Größe gemessen wird. Da nämlich die Gesamtspannung des Hochvoltsystems und gegebenenfalls auch die Konfiguration der zu den Isolationswiderständen parallel geschalteten Widerstände bekannt ist, kann zwangsläufig auf die Spannungen an den beiden Y-Kondensatoren rückgeschlossen werden. Somit kann eine Schieflast erkannt werden, wenn dieser einzige gemessene Spannungswert mit einem Schwellwert oder Toleranzbereich verglichen wird. Wird ein solcher Schwellwert überschritten, kann mit einer adäquaten Maßnahme reagiert werden, um beispielsweise die Energiemenge in einem Y-Kondensator zu reduzieren oder einfach nur zu warnen.
Bezugszeichenliste
1 Hochvoltsystem
2 Überwachungseinheit
HV1, HV2 Hochvoltpotentialanschlüsse M Masseanschluss
R11 , RI2 Isolationswiderstände C1, C2 Y-Kondensatoren in, U2 Spannungen S1, S2 Schaltvorrichtungen R1 , R2 Widerstände P1, P2 Steckplätze RK1, RK2 Korrekturwiderstände RS1, RS2 Sicherheitswiderstände

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer ersten Information über eine elektrischen Schieflast eines Fahrzeuges mit zumindest teilweise elektrifiziertem Antriebsstrang, welches über mindestens ein Hochvoltsystem (1) verfügt, durch
- Bestimmen einer eine Energiemenge eines Y-Kondensators (C1, C2) des Hochvoltsystems (1) charakterisierenden Größe,
- Bereitstellen eines ersten Schwellwerts in Bezug auf eine Kapazität des Y- Kondensators (C1, C2) und
- Ermitteln der ersten Information über die elektrische Schieflast mittels Vergleich der bestimmten charakterisierenden Größe mit dem bereitgestellten ersten Schwellwert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die die Energiemenge charakterisierende Größe eine Spannung (U1, U2) oder Teilspannung des Hochvoltsystems (1) oder eine darauf bezogene Größe, ein Verhältnis von Spannungen (U1, U2) des Hochvoltsystems (1) oder ein Verhältnis von Isolationswiderständen (RI1, RI2) des Hochvoltsystems (1) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit dem weiteren Schritt des Ermittelns einer zweiten Information über die elektrische Schieflast mittels Vergleich der bestimmten charakterisierenden Größe mit einem bereitgestellten vom ersten Schwellwert verschiedenen zweiten Schwellwert in Bezug auf die Kapazität des Y-Kondensators (C1, C2).
4. Verfahren zum Reagieren auf eine erste Information über eine elektrische Schieflast eines Fahrzeuges mit zumindest teilweise elektrifiziertem Antriebsstrang, welches über mindestens ein Hochvoltsystem (1) verfügt, durch - Einleiten einer ersten Maßnahme in Abhängigkeit von der ersten Information, wodurch eine Energiemenge eines die Schieflast betreffenden Y-Kondensators (C1, C2) reduziert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste Information gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gewonnen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die erste Maßnahme ausgewählt ist aus: a) automatisches Abschalten des gesamten Hochvoltsystems, b) Abkoppeln eines Teilnetzes von dem Hochvoltsystem, c) Reduzieren einer Spannung an dem Y-Kondensator (C1, C2) oder d) Reduzieren eines Isolationswiderstands an dem Y-Kondensator (C1, C2), insbesondere durch Einbringen, Entfernen, Zuschalten oder Wegschalten eines oder mehrerer Korrekturwiderstände.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, mit Einleiten einer zweiten Maßnahme, insbesondere eines Warnens, in Abhängigkeit von der zweiten Information, wodurch die Energiemenge des die Schieflast betreffenden Y- Kondensators (C1, C2) nicht reduziert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen des ersten Schwellwerts beinhaltet, dass eine Gesamtkapazität des Y-Kondensators (C1 , C2) ermittelt und in Abhängigkeit von der Gesamtkapazität der erste Schwellwert bestimmt wird.
9. Hochvoltsystem für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einem Y-Kondensator, einer Analyseeinrichtung zum Bestimmen einer eine Energiemenge eines Y- Kondensators (C1, C2) des Hochvoltsystems (1) charakterisierenden Größe und zum Bereitstellen eines ersten Schwellwerts in Bezug auf eine Kapazität des Y-Kondensators (C1, C2) und einer Recheneinrichtung zum Ermitteln der ersten Information über die elektrische Schieflast mittels Vergleich der bestimmten Größe mit dem bereitgestellten ersten Schwellwert.
10. Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltsystem nach Anspruch 9.
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