EP4559093A1 - Trennschaltervorrichtung, fahrzeug sowie verfahren - Google Patents

Trennschaltervorrichtung, fahrzeug sowie verfahren

Info

Publication number
EP4559093A1
EP4559093A1 EP23739549.6A EP23739549A EP4559093A1 EP 4559093 A1 EP4559093 A1 EP 4559093A1 EP 23739549 A EP23739549 A EP 23739549A EP 4559093 A1 EP4559093 A1 EP 4559093A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power transistors
parallel
electrical
diagnostic
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23739549.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Valentin
Olaf Winkler
Julia Fischer
Christoph MASJOSTHUSMANN
Charlotte KRÖGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella GmbH and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hella GmbH and Co KGaA filed Critical Hella GmbH and Co KGaA
Publication of EP4559093A1 publication Critical patent/EP4559093A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/18—Modifications for indicating state of switch

Definitions

  • the present invention relates to a circuit breaker device, a vehicle and a method.
  • Batteries in a vehicle are used to supply electrical power to the vehicle's electrical units.
  • the vehicle's batteries can be connected to the units, for example by means of electrical connections or lines.
  • a mechanical contactor arranged in the electrical line can, for example, open the electrical line and interrupt a current flow by mechanically switching switching contacts. Such mechanical contactors can require a lot of installation space and only have a limited service life.
  • contactors for separating electrical connections or lines should be tested regularly for operational safety and to ensure a high safety standard. Testing a vehicle contactor often takes place when the vehicle is started. Disadvantageously, defects in the contactor, which occur, for example, during the subsequent journey of the vehicle, are not detected while the vehicle is in motion, but only when the vehicle is next started.
  • circuit breaker device with the features of claim 1 and a vehicle with the features of claim 7 and a method with the features of claim 8. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings . Features and details that are described in connection with the circuit breaker device according to the invention naturally also apply in connection with the vehicle according to the invention and / or the method according to the invention and vice versa, so that reference is always made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention can.
  • the present invention shows a circuit breaker device for switching an electrical connection of a vehicle.
  • the disconnector device comprises at least two disconnectors connected in parallel, each with a closed state and an open state, with at least both or preferably each of the at least two disconnectors connected in parallel having two power transistors connected in anti-series, each with a control electrode.
  • the isolating switch device comprises a control unit with at least one diagnostic mode, the control unit being set up to, in the diagnostic mode, in accordance with a fixed or definable switching sequence, a respective control electrode of the power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches for a respective transfer of the power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches to be controlled separately between a leading state and a blocking state.
  • the circuit breaker device comprises a detection unit, wherein the detection unit is set up to generate a respective electrical diagnostic signal at a respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers in the diagnostic mode of the control unit for the specified to record the switching sequence.
  • the circuit breaker device comprises a diagnostic unit, in particular for determining a functionality of the circuit breaker device, wherein the diagnostic unit is set up to determine a respective functionality of a power transistor based on the respective detected electrical diagnostic signal at the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers of the power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers.
  • the circuit breaker device is in particular for switching an electrical connection for electrically connecting a first unit, for example of the vehicle, to a second unit, for example of the vehicle. Switching can be understood as opening the electrical connection or closing the electrical connection.
  • circuit breaker device is designed in particular to carry out a method according to the invention.
  • the isolating switch device in particular has at least a first isolating switch and a second isolating switch, which are electrically connected in parallel. It is also conceivable that the isolating switch device has more than two isolating switches, for example six isolating switches, which are electrically connected in parallel.
  • the current through the circuit breaker device can therefore be carried by a plurality of circuit breakers.
  • the power transistors can be designed to be particularly simple and/or inexpensive.
  • a circuit breaker is (electrically) opened in an open state of the circuit breaker.
  • the current flow through the circuit breaker is interrupted.
  • the isolating switch is electrically open in the open state when at least one of the two anti-series connected power transistors of the isolating switch is in the off state.
  • a circuit breaker is (electrically) closed in the closed state of the circuit breaker.
  • current flow through the circuit breaker is possible in a closed state.
  • the circuit breaker is in the closed state in particular when the at least two power transistors of the circuit breaker connected in series are (simultaneously) each in the conductive state.
  • the respective isolating switch of the isolating switch device is formed by at least a first power transistor and a second power transistor, preferably only by a first power transistor and a second power transistor.
  • each of the circuit breakers can be designed in accordance with the description above.
  • Features and/or details and/or comments and/or explanations which are expressed about a power transistor and/or about the first power transistor and/or about the second power transistor in the preceding and/or subsequent paragraphs can also be used for the one power transistor or the first power transistor or the second power transistor apply, and vice versa.
  • the power transistors of the isolating switches of the isolating switch device are of the same design or have the same design.
  • the circuit breaker device can therefore be particularly simple and/or inexpensive.
  • the power transistor can be transferred between a conducting state and a blocking state (provided that the Power transistor works, i.e. has no defect and/or error).
  • the power transistor can be a MOSFET power transistor with the three connections gate (as a control electrode), drain and source.
  • An (electrical) resistance of the power transistor and thus the current through a drain-source path of the MOSFET power transistor can be controlled by an electrical voltage between the gate and source and the resulting electrical field.
  • the electrical voltage between the gate and source of the MOSFET power transistor and the resulting electric field can thus transfer the MOSFET power transistor between the conducting state and the blocking state.
  • each of the at least two circuit breakers connected in parallel has two power transistors connected in anti-series, each with a control electrode
  • the expression “where at least both or preferably each of the at least two circuit breakers connected in parallel has two power transistors connected in anti-series, each with a control electrode” is intended to express that a first power transistor and a second power transistor of a circuit breaker are connected in series in opposite polarity.
  • the control unit can advantageously (at least in the diagnostic mode) separately control each of the power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches in such a way that the respective power transistor of the at least two parallel-connected isolating switches can be transferred between the conductive state and the blocking state independently of one another.
  • a first power transistor of a first isolating switch of the isolating switch device can be switched independently of the second power transistor of the first isolating switch and independently of a first power transistor and independently of a second power transistor of a second isolating switch of the isolating switch device, that is, can be transferred between a conductive state and a blocking state ( , provided that the power transistor is functioning, i.e.
  • Determining the functionality of a power transistor can thus be carried out particularly easily, for example by transmitting a respective electrical diagnostic signal at a respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers are detected.
  • a respective electrical diagnostic signal is detected for the two power transistors of a first disconnector of the at least two disconnectors at a common connection point and an electrical diagnostic signal is detected for the two power transistors of the second disconnector of the at least two disconnectors.
  • control unit in the diagnostic mode also has or ensures a separation function, in particular the separation function being dominant over a diagnostic function of the control unit (in the diagnostic mode) for determining a respective functionality of a power transistor.
  • the isolating function is in particular a function of the isolating switch device, in which the electrical connection of the vehicle can be opened by respectively transferring the power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches from the conductive state to the blocking state, for example in a dangerous situation or an overload situation.
  • control unit can be designed to additionally apply a (source) potential to the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches.
  • the specified switching sequence determines in particular when which power transistor, the at least two parallel-connected isolating switches, is activated in the diagnostic mode of the control unit in order to convert the respective power transistor from the off state to the conductive state or from the conductive state to the off state.
  • the specified switching sequence can be stored in a memory of the control unit.
  • the specified switching sequence can determine for which period, ie for what length of time, a power transistor should be in the conductive state or in the off state.
  • the first power transistor of the two power transistors of the circuit breaker is controlled in such a way that it is or should be in a conductive state
  • the second power transistor of the two power transistors of the circuit breaker is controlled in such a way that it is or should be in a blocked state.
  • the second power transistor of the two power transistors of the isolating switch is in particular controlled by the control unit in such a way that it is in a conductive state or should be, and the first power transistor of the two power transistors of the circuit breaker is controlled in such a way that it is or should be in a blocking state.
  • two electrical diagnostic signals are detected in particular for each circuit breaker, in particular for the at least two power transistors of each circuit breaker, of the at least two parallel-connected circuit breakers of the circuit breaker device, the control unit being used to respectively detect the two electrical diagnostic signals of a circuit breaker controls one power transistor of the two power transistors of the circuit breaker in such a way that it is (or should be) in the conductive state and the other power transistor is (or should be) in the off state.
  • the respective electrical diagnostic signal is detected by the detection unit at the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches in the diagnostic mode of the control unit for the specified switching sequence.
  • the connection point of a circuit breaker is in particular an (electrically conductive) point between the at least two power transistors of a circuit breaker.
  • the respective (electrical) diagnostic signal can also be understood as a respective (electrical) diagnostic potential or a respective (electrical) diagnostic voltage.
  • the detection unit can each be an electrical, ie electrical have or be conductive, connection which electrically connects the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches with the diagnostic unit.
  • connection point between two MOSFET power transistors as the two power transistors of a circuit breaker is a point between a drain of a first MOSFET power transistor of the two MOSFET power transistors and a source of a second MOSFET power transistor of the two MOSFETs connected in anti-series to the first MOSFET power transistor -Power transistors.
  • an electrical diagnostic signal is detected for the respective, preferably each, power transistor of the two anti-series connected power transistors of a respective isolating switch.
  • four diagnostic signals are detected in a circuit breaker device with two circuit breakers, each of which has (exactly) two power transistors.
  • the diagnostic unit determines a respective functionality of a power transistor of the power transistors of the at least two circuit breakers connected in parallel and thus also the functionality of the circuit breaker device (at least with regard to the functionality of the power transistors of the at least two circuit breakers).
  • the diagnostic unit is designed to determine a stuck-at fault of a respective power transistor of the power transistors of the at least two circuit breakers connected in parallel.
  • the stuck-at error can be a stuck-at-close error or stuck-at-open error. If a power transistor has a stuck-at-close error, the faulty power transistor can no longer be transferred from the conductive state to the blocked state via the control electrode by means of the control unit.
  • a power transistor has a stuck-at-open error
  • the faulty power transistor can no longer be transferred from the off state to the conduction state via the control electrode by means of the control unit.
  • one of the two isolating switches is permanently in an open state and the entire current is, for example, in load operation of the electrical connection or the Vehicle, through the second isolating switch or, in the case of more than two isolating switches, through the further isolating switches of the isolating switch device. This can lead to damage and/or destruction of another circuit breaker or switches.
  • the diagnostic unit can have a computing unit for determining functionality and/or a memory.
  • the diagnostic unit can have a microcontroller with a computing unit and with a memory, whereby the microcontroller can check or determine whether the electrical diagnostic signals detected are in a (respectively) defined or definable threshold range or not.
  • the (each) defined or definable threshold ranges can be stored, for example, in the memory of the diagnostic unit.
  • the threshold ranges can be dependent on an (electrical) potential or an (electrical) voltage of the electrical connection of the vehicle to be switched by the circuit breaker device.
  • the diagnostic unit can further be designed to output a signal, in particular an electrical signal, in the event of a determined inoperability of at least one power transistor of the power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers, for example to trigger a warning signal in the vehicle and/or if necessary at least two circuit breakers connected in parallel are each switched to the open state.
  • a signal in particular an electrical signal
  • the electrical connection of the vehicle can be separated and damage to the vehicle, for example the circuit breaker device itself, or destruction of the vehicle can be prevented.
  • the control unit has a driver for each of the at least two circuit breakers connected in parallel, in particular a common or single driver, for separately controlling the respective control electrodes of the respective two power transistors connected in anti-series.
  • the control unit and thus the circuit breaker device can therefore be designed to be particularly simple.
  • the respective driver is designed in particular to be a output respective (separate) control signal to the respective control electrode of the at least two anti-series connected power transistors of a circuit breaker in order to transfer a respective power transistor between the conducting state and the blocking state.
  • the two power transistors of the respective isolating switch can thus be controlled separately, ie independently, of one another by means of the respective driver.
  • the respective drivers can be controlled or controlled by means of a control device, for example the circuit breaker device or the vehicle, so that each of the power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers can be controlled separately or independently according to the specified switching sequence.
  • the control unit can be switched between the diagnostic mode and a disconnection mode, or that the control unit is further designed to carry out the diagnostic mode and a disconnection mode in parallel, the control unit being in particular further configured to:
  • the electrical connection of the vehicle is opened by respectively transferring the power transistors of the at least two parallel-connected disconnectors from the conductive state to the blocking state.
  • the circuit breaker device can therefore be designed to be particularly simple. If the electrical connection of the vehicle is open, in particular no current flows through or via the circuit breaker of the circuit breaker device.
  • the control device can receive a disconnection signal that the electrical connection of the vehicle is to be opened.
  • control unit can be switched between the diagnostic mode and the separation mode by means of a switching signal.
  • a control device of the disconnector device or a control device of the vehicle can output a switching signal to the control unit in order to switch the control unit between the diagnostic mode and the disconnection mode.
  • the control device can output the switching signal to the control unit during load operation of the vehicle in order to switch the control unit from the disconnection mode to switch the diagnostic mode so that the functionality of the power transistors can be checked even while the vehicle is in load mode, for example while moving or standing at a traffic light.
  • the separation mode is dominant over the diagnostic mode.
  • the detection unit has at least one low-pass filter.
  • High-frequency components of a respective electrical diagnostic signal can thus be attenuated and the electrical diagnostic signal detected in each case can be provided to the diagnostic unit in a particularly advantageously prepared form.
  • the low-pass filter can in particular have at least one ohmic resistor and a capacitor as components.
  • the low-pass filter is a first-order low-pass filter with (only) one ohmic resistor and one capacitor. The low-pass filter can therefore be designed to be particularly simple.
  • the detection unit has at least one voltage divider.
  • An electrical potential or an electrical voltage of a respective electrical diagnostic signal can thus be divided and the electrical diagnostic signal detected in each case can be provided to the diagnostic unit in a particularly advantageously prepared form.
  • the voltage divider is formed by (exactly) two ohmic resistors.
  • one of the two resistors for forming the voltage divider is the ohmic resistance of the low-pass filter, preferably the first-order low-pass filter, as described in the previous paragraph.
  • the electrical diagnostic signal detected in each case can therefore be prepared and provided to the diagnostic unit in a particularly advantageous manner.
  • the anti-series connected power transistors of the two parallel circuit breakers are each MOSFET power transistors, in particular n-MOSFET power transistors or p-MOSFET power transistors.
  • MOSFET power transistors can be a special have a long service life.
  • n-MOSFET power transistors can have a particularly low electrical resistance in a conductive state and are therefore particularly efficient and particularly low-loss.
  • the circuit breaker device can therefore be particularly efficient.
  • the power transistors of the circuit breaker device or the n-MOSFET power transistors can each be designed to carry, preferably permanently, a maximum current of at least 100 A, in particular a maximum current of at least 200 A.
  • the power transistors of the isolating switch device or the n-MOSFET power transistors can each be designed to carry a current higher than the maximum current. If, for example, the respective functionality of at least the two power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches is determined in a load operation of the electrical connection, it may be necessary that at least for a short time, for example for a maximum of two seconds, in particular for a maximum of one (1) second, preferably for a maximum of 100 milliseconds, the power transistors of a circuit breaker of the two circuit breakers must carry the entire current. This can be taken into account in the switching order.
  • the power transistors of the at least two isolating switches of the isolating switches are designed in particular in such a way that they can carry a current greater than the maximum current, at least for a short time, in which case, in particular, load operation of the electrical connection of the vehicle or load operation of the vehicle can be maintained. It is of course also conceivable (as an alternative to the n-MOSFET power transistors) that the anti-series connected power transistors of the two parallel-connected isolating switches are each p-MOSFET power transistors. This means that design aspects (e.g. compactness, electromagnetic compatibility, etc.) can be addressed particularly advantageously, for example in the aviation industry.
  • a circuit breaker device has a checking unit for checking the functionality of the detection unit and / or for checking the functionality of the diagnostic unit, in particular the Checking unit set up to output a check signal for checking the functionality of the detection unit and / or a check signal for checking the functionality of the diagnostic unit.
  • the functionality of the detection unit and/or the functionality of the diagnostic unit can thus also be determined.
  • the checking unit can impose a respective checking current on the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches in order to determine the functionality of the detection unit and/or a functionality of the diagnostic unit by means of the diagnostic unit itself.
  • the functionality of the detection unit and/or the functionality of the diagnostic unit can therefore be checked particularly easily, for example by means of a target/actual comparison.
  • the diagnostic unit can further be designed to output a signal, in particular an electrical signal, in the event of a determined inoperability of the detection unit and/or in the event of a determined inoperability of the diagnostic unit, in order, for example, to trigger a warning signal in the vehicle.
  • the present invention shows a vehicle.
  • the vehicle includes an electrical connection for electrically connecting a first unit of the vehicle to a second unit of the vehicle.
  • the vehicle comprises a circuit breaker device designed according to the invention and arranged in the electrical connection.
  • the vehicle is a motor vehicle, preferably a passenger car or a truck or a motorcycle. It is also conceivable that the vehicle is an aircraft, for example an airplane, or a watercraft, for example a ship.
  • the first unit of the vehicle can be an energy source, for example a battery of the vehicle, and the second unit of the vehicle can be, for example, an electrical consumer.
  • the electrical disconnecting device is in particular electrically or electrically connected in series in the electrical connection of the vehicle. In particular, the electrical disconnecting device divides the electrical connection of the vehicle into a first part and a second part of the electrical connection of the vehicle.
  • the vehicle according to the second aspect of the invention therefore has the same advantages as have already been described for the circuit breaker device according to the first aspect of the invention.
  • the present invention shows a method for determining functionality of power transistors of a circuit breaker device for switching an electrical connection of a vehicle, wherein a first side of the electrical connection has a first electrical potential and a second side of the electrical connection has a second electrical potential , and wherein the circuit breaker device is designed according to the invention.
  • the method includes, as one step, a separate control of the respective control electrode of the two anti-series connected power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches for the respective transfer of the two power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches between the conductive state and the blocking state, the separate actuation according to a specified Switching sequence takes place, and in particular the separate control of the respective control electrode of the two anti-series connected power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches takes place by means of the control unit.
  • the method comprises, as a further step, detecting a respective electrical diagnostic signal at the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers for the specified switching sequence, in particular the detection of the respective electrical diagnostic signal is carried out by means of the detection unit . Furthermore, the method includes, as a further step, determining the respective electrical diagnostic signal at the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers for the specified switching sequence, in particular the detection of the respective electrical diagnostic signal is carried out by means of the detection unit . Furthermore, the method includes, as a further step, determining the respective electrical diagnostic signal at the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers for the specified switching sequence, in particular the detection of the respective electrical diagnostic signal is carried out by means of the detection unit . Furthermore, the method includes, as a further step, determining the respective electrical diagnostic signal at the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers for the specified switching sequence,
  • Functionality of a power transistor of the two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers based on the respective detected electrical diagnostic signal in particular determining the respective functionality of a power transistor of the two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers and / or determining a functionality of the detection unit and / or the diagnostic unit itself by means of the diagnostic unit.
  • a respective electrical diagnostic signal is detected for at least one, preferably each, of the power transistors of the at least two isolating switches connected in parallel.
  • an electrical diagnostic signal for a power transistor is detected.
  • the diagnostic unit determines the functionality of the respective power transistor based on the respective detected electrical diagnostic signal.
  • the detection of the two electrical diagnostic signals for a respective circuit breaker of the circuit breaker device takes place in particular within less than two seconds, preferably within less than one (1) second, most preferably within less than 100 milliseconds.
  • the circuit breakers which are not in an open state, can only be loaded for a short time with a current higher than the maximum current, in particular loaded non-destructively.
  • the maximum current can also be understood as the peak current.
  • the specified switching sequence provides that for detecting the respective electrical diagnostic signal at the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected isolating switches, only one of the at least two parallel-connected isolating switches is used at the same time is in the open state.
  • the control unit is designed to control the respective two power transistors of the at least two in parallel to control the switched circuit breaker in this way.
  • a determination of the respective functionality of a power transistor of the two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers can also be determined in a load operation of the electrical connection and/or in a load operation of the vehicle.
  • the current through the isolating switch device can be carried through the other isolating switch without interrupting the load operation of the electrical connection or load operation of the vehicle.
  • the load operation of the electrical connection of the vehicle at least one of the at least two parallel-connected circuit breakers is in the closed state.
  • a load operation of the electrical connection of the vehicle or a load operation of the vehicle is in particular an operation of the electrical connection in which an electrical current flows via the electrical connection and the circuit breaker device, for example to supply an electrical consumer of the vehicle the electrical connection.
  • the specified switching sequence provides that in order to detect a first electrical diagnostic signal and a second electrical diagnostic signal for the two power transistors of a first isolating switch, the two isolating switches are at the connection point between the two power transistors of the first isolating switch, in a first step, a first power transistor of the two anti-series connected power transistors of the first isolating switch is transferred from the conductive state to the off state, with a second line transistor of the two anti-series connected power transistors of the first isolating switch being spaced apart from the first step in a second step is transferred to the off state, and wherein in a third step, at a time interval from the second step, the first power transistor of the two anti-series connected power transistors of the first circuit breaker is transferred from the off state to the conductive state.
  • all power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers are each in a conductive state.
  • the first electrical potential of the electrical connection is at or essentially at the connection point of the first isolating switch and is used as the first electrical diagnostic signal (for the second power transistor of the first circuit breaker).
  • the second electrical potential of the electrical connection is at or substantially at the connection point of the first isolating switch and is detected as the second electrical diagnostic signal (for the first power transistor of the first isolating switch).
  • the diagnostic unit can determine the functionality of the first or second power transistor.
  • the diagnostic unit can determine whether a stuck-at error is present. The determination can be carried out, for example, by comparing the detected first electrical diagnostic signal with the first (electrical) potential of the electrical connection or by comparing the detected second electrical diagnostic signal with the second (electrical) potential of the electrical connection.
  • the detection of the first (electrical) potential of the electrical connection and/or the detection of the second (electrical) potential of the electrical connection can be done by means of a sensor, for example of the circuit breaker device or the vehicle.
  • both power transistors of the Isolating switch is transferred to the conductive state and then the two electrical diagnostic signals for the second isolating switch are recorded analogously to the first isolating switch and the functionality of the power transistors of the second isolating switch is recorded.
  • only one of the at least two parallel-connected circuit breakers is in the open state at the same time and the functionality of the power transistors can also be determined in a load operation of the electrical connection of the vehicle and / or a load operation of the vehicle.
  • the respective detected electrical diagnostic signal is compared with the first electrical potential of the electrical connection or with the second electrical potential of the electrical connection becomes. It is therefore particularly easy to determine whether a power transistor of the two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers is functional or non-functional.
  • a power transistor is particularly inoperable if there is a stuck-at fault, which can be reflected in the detected electrical diagnostic signal.
  • the respectively detected electrical diagnostic signals lie in a (respectively) defined or definable threshold range, in particular the defined or definable threshold ranges depending on the first electrical potential of the electrical connection or the second electrical potential of the electrical connection.
  • the respective electrical diagnostic signal at the respective connection point between the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers for the specified switching sequence in a load operation of the electrical connection of the vehicle and / or a load operation of the vehicle is detected.
  • the function check of at least the respective two power transistors of the at least two parallel-connected circuit breakers can therefore be carried out without Interruption of the load operation of the electrical connection of the vehicle or without interruption of the load operation of the vehicle.
  • at least one of the at least two parallel-connected circuit breakers is in the closed state.
  • the method according to the third aspect of the invention therefore has the same advantages as have already been described for the circuit breaker device according to the first aspect of the invention or the vehicle according to the second aspect of the invention.
  • Fig. 4 a vehicle
  • Fig. 5 shows a method
  • Fig. 6 shows a method.
  • identical reference numbers are used for the same technical features of different exemplary embodiments.
  • Fig. 1 shows schematically a circuit breaker device 100 for switching an electrical connection 210 of a vehicle 200 (see, for example, Fig. 4).
  • the electrical connection 210 has, in particular, a first electrical potential P1 on a first side of the electrical connection 210 and a second electrical potential P2 on a second side of the electrical connection.
  • the circuit breaker device 100 comprises at least two circuit breakers 11, 12 connected in parallel, each with a closed state and an open state, each of the at least two circuit switches 11, 12 connected in parallel having two power transistors 20a, 20b connected in anti-series, each with a control electrode 21.
  • the circuit breaker device 100 comprises a control unit 30 with at least one diagnostic mode, the control unit 30 being set up to control a respective control electrode 21 of the power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected circuit breakers 11, 12 in the diagnostic mode in accordance with a defined switching sequence for a respective transfer of the To separately control power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected isolating switches 11, 12 between a conductive state LZ and a blocked state SZ.
  • the circuit breaker device 100 comprises a detection unit 40, wherein the detection unit 40 is set up to generate a respective electrical diagnostic signal at a respective connection point S1, S2 between the respective two power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected circuit breakers 11, 12 in the diagnostic mode the control unit 30 for the specified switching sequence.
  • an additional (source) potential can be applied or applied, for example by means of the control unit 30 (not shown).
  • the circuit breaker device 100 includes a diagnostic unit 50, wherein the diagnostic unit 50 is at least set up to use the respective detected electrical diagnostic signal at the respective connection point S1, S2 between the respective two power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected circuit breakers 11, 12 to determine a respective functionality of a power transistor 20a, 20b of the power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected circuit breakers 11, 12.
  • the circuit breaker device 100 shown in FIG. 1 is additional, i.e. H. optionally, designed in such a way that the control unit 30 has a driver 31, 32 for each of the at least two parallel-connected isolating switches 11, 12 for separately controlling the respective control electrodes 21 of the respective two anti-series connected power transistors 20a, 20b.
  • the circuit breaker device 100 shown in FIG. 1 is additional, i.e. H. optionally, designed in such a way that the control unit 30 can be switched between the diagnostic mode and a separation mode, the control unit 30 also being set up to establish the electrical connection 210 of the vehicle 200 in the separation mode by respectively transferring the power transistors 20a, 20b of the at least two in parallel to open the switched circuit breaker 11, 12 from the conductive state to the blocked state. It is also conceivable that while the control unit 30 is in the diagnostic mode, the isolating switch device 100 also has or ensures a isolating function, with the isolating function in particular being dominant.
  • the isolating function is in particular a function of the isolating switch device 100, in which the electrical connection 210 of the vehicle 200 can be opened by a respective transfer of the power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected isolating switches 11, 12 from the conductive state to the blocked state, for example in a Dangerous situation.
  • the circuit breaker device 100 shown in Fig. 1 is additionally, ie optionally, designed such that the circuit breaker device 100 has a checking unit 60 for checking the functionality of the detection unit 40 and/or for checking the functionality of the diagnostic unit 50, the checking unit 60 being set up for this purpose is, a check signal for checking the functionality of the detection unit 40 and/or for that To check the functionality of the diagnostic unit 50.
  • the checking unit 60 can apply a respective checking current for checking the respective functionality to the respective connection point S1, S2 between the respective two power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected isolating switches 11, 12.
  • Fig. 2 discloses a low-pass filter and a voltage divider of a detection unit 40, as shown, for example, in Fig. 1.
  • the voltage divider is formed by two ohmic resistors, with one of the two ohmic resistors simultaneously serving to form a low-pass filter.
  • a respective electrical diagnostic signal detected at the respective connection point S1, S2 between the respective two power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected isolating switches 11, 12 can be particularly advantageously provided to the diagnostic unit 50.
  • Fig. 3 discloses part of a circuit breaker device 100, as has already been described in particular in relation to Fig. 1.
  • the isolating switch device 100 comprises at least two isolating switches 11 connected in parallel, each of the at least two isolating switches 11, 12 connected in parallel having two anti-series connected n-MOSFET power transistors 20a, 20b, each with a control electrode 21.
  • a respective connection point S1, S2 between respective power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected isolating switches 11, 12 is connected to a detection unit 40 or a detection unit 40 and a checking unit 60 (not shown; see, for example, FIG. 1).
  • the first power transistor 20a of the two power transistors 20a is used to detect a (first) electrical diagnostic signal for the first power transistor 20a of a second isolating switch 12 of the two isolating switches 11, 12 at the connection point S2 between the respective two power transistors 20a, 20b of the second isolating switch 12 , 20b of the second isolating switch 12 controlled in such a way that it is or should be in a conductive state LZ, and the second Power transistor 20b of the two power transistors 20a, 20b of the second isolating switch 12 is controlled in such a way that it is or should be in a blocking state.
  • the two power transistors 20a, 20b of the first isolating switch 11 are controlled in such a way that they are or should be in a conductive state LZ.
  • the (first) electrical diagnostic signal for the first power transistor 20a of the second isolating switch 12 can thus be detected.
  • a (second) electrical diagnostic signal for the second power transistor 20b of the second isolating switch 12 can be detected in an analogous manner become.
  • a (first) electrical diagnostic signal can also be detected for the first power transistor 20a of the first isolating switch 11 or a (second) electrical diagnostic signal for the second power transistor 20b of the first isolating switch 11, in particular during load operation of the electrical connection 210 .
  • the vehicle 200 includes an electrical connection 210 for electrically connecting a first unit 201 of the vehicle 200 to a second unit 202 of the vehicle 200. Furthermore, the vehicle 200 comprises a circuit breaker device 100 arranged in the electrical connection 210, the circuit breaker device being designed according to the invention (see, for example, FIG. 1 or FIG. 2 or FIG. 3).
  • circuit breaker device 100 discloses a method for determining a respective functionality of power transistors 20a, 20b of a circuit breaker device 100 for switching an electrical connection 210 of a vehicle 200, wherein a first side of the electrical connection 210 has a first electrical potential P1 and a second side of the electrical connection 210 has a second electrical potential P2.
  • the circuit breaker device 100 is designed in particular according to the invention, for example according to FIG. 1 or FIG. 2 or FIG two in parallel switched isolating switches 11, 12 for the respective transfer of the two power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected isolating switches 11, 12 between the conducting state LZ and the blocking state SZ, the separate control taking place in accordance with a defined switching sequence.
  • the method includes, as a further step, detecting 340 a respective electrical diagnostic signal at the respective connection point S1, S2 between the respective two power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected circuit breakers 11, 12 for the specified switching sequence. Furthermore, the method includes, as a further step, determining 360 the respective functionality of a power transistor 20a, 20b of the two power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected circuit breakers 11, 12 based on the respective detected electrical diagnostic signal.
  • the respective detected electrical diagnostic signal can be compared with the first electrical potential P1 of the electrical connection or with the second electrical potential P2 of the electrical connection become 359.
  • FIG. 6 discloses a method for determining a respective functionality of power transistors 20a, 20b of a circuit breaker device 100 for switching an electrical connection 210 of a vehicle 200, as has already been described in particular with respect to FIG. 5.
  • a first step is carried out here
  • Power transistor 20a, 20b of the two anti-series connected power transistors 20a, 20b of the first isolating switch 11, 12 are transferred from the conductive state LZ to the off-state SZ 340a, with a second line transistor 20a, 20b of the two anti-series connected ones being spaced apart from the first step in a second step
  • Power transistors 20a, 20b of the first isolating switch 11, 12 are transferred to the blocking state SZ 340b, and in a third step at a time interval from
  • the respective electrical diagnostic signal at the respective connection point S1, S2 between the respective two power transistors 20a, 20b of the at least two parallel-connected circuit breakers 11, 12 can be detected 341 for the specified switching sequence in a load operation of the electrical connection 210, preferably In the load operation of the electrical connection 210, only one of the at least two parallel-connected circuit breakers 11, 12 is in the open state at the same time.

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Abstract

Trennschaltervorrichtung (100) mit zumindest zwei parallel geschalteten Trennschaltern (11, 12) mit jeweils zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren (20a, 20b) mit jeweils einer Steuerelektrode (21), sowie mit einer Ansteuereinheit (30) mit zumindest einem Diagnosemodus, wobei die Ansteuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, im Diagnosemodus entsprechend einer festgelegten Schaltreihenfolge eine jeweilige Steuerelektrode (21) der Leistungstransistoren (20a, 20b) separat anzusteuern, sowie mit einer Erfassungseinheit (40), wobei die Erfassungseinheit (40) dazu eingerichtet ist, ein jeweiliges elektrisches Diagnose-Signal an einer jeweiligen Verbindungsstelle (S1, S2) zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11, 12) in dem Diagnosemodus der Ansteuereinheit (30) für die festgelegte Schaltreihenfolge zu erfassen, sowie mit einer Diagnoseeinheit (50), wobei die Diagnoseeinheit (50) dazu eingerichtet ist, anhand des jeweiligen erfassten elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle (S1, S2) zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der parallel geschalteten Trennschalter (11, 12) eine jeweilige Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors (20a, 20b) zu ermitteln.

Description

Trennschaltervorrichtung, Fahrzeug sowie Verfahren
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trennschaltervorrichtung, ein Fahrzeug und ein Verfahren.
Batterien eines Fahrzeuges dienen der elektrischen Versorgung von elektrischen Einheiten des Fahrzeuges. Hierfür können die Batterien des Fahrzeuges bspw. mittels elektrischer Verbindungen bzw. Leitungen mit den Einheiten verbunden sein. Um in einem Fehlerfall ein Beschädigen oder Zerstören des Fahrzeuges zu verhindern, kann bspw. ein in der elektrischen Leitung angeordnetes mechanisches Schütz durch ein mechanisches Schalten von Schaltkontakten die elektrische Leitung öffnen und einen Stromfluss unterbrechen. Derartige mechanische Schütze können bauraumintensiv sein und haben nur eine begrenzte Lebensdauer.
Ferner sollten Schütze zum Trennen elektrischer Verbindungen bzw. Leitungen wegen der Betriebssicherheit und für einen hohen Sicherheitsstandard regelmäßig getestet werden. Das Testen eines Schützes des Fahrzeuges erfolgt häufig bei einem Start des Fahrzeuges. Nachteiligerweise werden daher Defekte des Schützes, welche bspw. während der anschließenden Fahrt des Fahrzeuges auftreten, nicht während der Fahrt erkannt, sondern erst bei einem nächsten Start des Fahrzeuges.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache und/oder bauraumarme und/oder sichere und/oder effiziente Trennschaltervorrichtung bereitzustellen, welche insbesondere auch in einem Lastbetrieb eines Fahrzeuges die Funktionsfähigkeit von Leistungstransistoren der Trennschaltervorrichtung bzw. die Funktionsfähigkeit der Trennschaltervorrichtung ermitteln kann. Ferner ist es insbesondere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem besondere einfach und/oder schnell und/oder sicher eine Funktionsfähigkeit von Leistungstransistoren einer Trennschaltervorrichtung bzw. eine Funktionsfähigkeit einer Trennschaltervorrichtung, insbesondere auch in einem Lastbetrieb des Fahrzeuges, ermittelt werden kann.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Trennschaltervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Trennschaltervorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung eine Trennschaltervorrichtung für ein Schalten einer elektrischen Verbindung eines Fahrzeuges. Die Trennschaltervorrichtung umfasst zumindest zwei parallel geschaltete Trennschalter mit jeweils einem Schließzustand und einem Offenzustand, wobei zumindest beide oder vorzugsweise jeder der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter zwei antiseriell geschaltete Leistungstransistoren mit jeweils einer Steuerelektrode aufweist. Ferner umfasst die Trennschaltervorrichtung eine Ansteuereinheit mit zumindest einem Diagnosemodus, wobei die Ansteuereinheit dazu eingerichtet ist, im Diagnosemodus entsprechend einer festgelegten bzw. festlegbaren Schaltreihenfolge eine jeweilige Steuerelektrode der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter für ein jeweiliges Überführen der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter zwischen einem Leitzustand und einem Sperrzustand separat anzusteuern. Ferner umfasst die Trennschaltervorrichtung eine Erfassungseinheit, wobei die Erfassungseinheit dazu eingerichtet ist, ein jeweiliges elektrisches Diagnose-Signal an einer jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter in dem Diagnosemodus der Ansteuereinheit für die festgelegte Schaltreihenfolge zu erfassen. Ferner umfasst die Trennschaltervorrichtung eine Diagnoseeinheit, insbesondere zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit der Trennschaltervorrichtung, wobei die Diagnoseeinheit dazu eingerichtet ist, anhand des jeweiligen erfassten elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter eine jeweilige Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter zu ermitteln.
Die Trennschaltervorrichtung ist insbesondere zum Schalten einer elektrischen Verbindung zum elektrischen Verbinden einer ersten Einheit, bspw. des Fahrzeuges, mit einer zweiten Einheit, bspw. des Fahrzeuges. Das Schalten kann als Öffnen der elektrischen Verbindung bzw. als Schließen der elektrischen Verbindung verstanden werden.
Ferner ist die erfindungsgemäße Trennschaltervorrichtung insbesondere dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Die Trennschaltervorrichtung weist insbesondere zumindest einen ersten Trennschalter und einen zweiten Trennschalter auf, welche elektrisch parallelgeschaltet sind. Es ist auch denkbar, dass die Trennschaltervorrichtung mehr als zwei Trennschalter, bspw. sechs Trennschalter, aufweist, welche elektrisch parallelgeschaltet sind. Vorteilhafterweise kann somit der Strom durch die Trennschaltervorrichtung durch eine Mehrzahl an Trennschaltern getragen werden. Somit können bspw. die Leistungstransistoren besonders einfach und/oder kostengünstig ausgebildet sein.
Merkmale und/oder Details und/oder Anmerkungen und/oder Erläuterungen, welche zu einem Trennschalter und/oder zu dem ersten Trennschalter und/oder zu dem zweiten Trennschalter in den vorangegangenen und/oder nachfolgenden Absätzen geäußert werden, können jeweils auch für den einen Trennschalter bzw. den ersten Trennschalter bzw. den zweiten Trennschalter gelten, und umgekehrt. Insbesondere ist ein Trennschalter in einem Offenzustand des Trennschalters (elektrisch) geöffnet. Mit anderen Worten ist in einem Offenzustand der Stromfluss durch den Trennschalter unterbrochen. Bspw. ist der Trennschalter in dem Offenzustand elektrisch geöffnet, wenn zumindest einer der zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des Trennschalters in dem Sperrzustand ist. Ferner ist ein Trennschalter in dem Schließzustand des Trennschalters (elektrisch) geschlossen. Mit anderen Worten ist in einem Schließzustand der Stromfluss durch den Trennschalter möglich. Der Trennschalter ist insbesondere in dem Schließzustand, wenn die zumindest zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des Trennschalters (gleichzeitig) jeweils in dem Leitzustand sind.
Vorzugsweise ist der jeweilige Trennschalter der Trennschaltervorrichtung zumindest durch einen ersten Leistungstransistor und einen zweiten Leistungstransistor, vorzugsweise nur durch einen ersten Leistungstransistor und einen zweiten Leistungstransistor, gebildet. Insbesondere kann jeder der Trennschalter entsprechend vorstehender Beschreibung ausgeführt sein. Merkmale und/oder Details und/oder Anmerkungen und/oder Erläuterungen, welche zu einem Leistungstransistor und/oder zu dem ersten Leistungstransistor und/oder zu dem zweiten Leistungstransistor in den vorangegangenen und/oder nachfolgenden Absätzen geäußert werden, können jeweils auch für den einen Leistungstransistor bzw. den ersten Leistungstransistor bzw. den zweiten Leistungstransistor gelten, und umgekehrt.
Vorzugsweise sind ferner die Leistungstransistoren der Trennschalter der Trennschaltervorrichtung gleich ausgebildet bzw. gleich ausgeführt. Somit kann die Trennschaltervorrichtung besonders einfach und/oder kostengünstig sein.
Mittels der Steuerelektrode eines Leistungstransistors eines Trennschalters der Trennschaltervorrichtung kann der Leistungstransistor zwischen einem Leitzustand und einem Sperrzustand überführt werden (, vorausgesetzt, dass der Leistungstransistor funktioniert, d. h. keinen Defekt und/oder Fehler aufweist). Bspw. kann der Leistungstransistor ein MOSFET-Leistungstransistor mit den drei Anschlüssen Gate (als Steuerelektrode), Drain und Source sein. Ein (elektrischer) Widerstand des Leistungstransistors und somit der Strom durch eine Drain-Source- Strecke des MOSFET-Leistungstransistors kann durch eine elektrische Spannung zwischen dem Gate und Source und das dadurch entstehende elektrische Feld gesteuert werden. Durch die elektrische Spannung zwischen dem Gate und Source des MOSFET-Leistungstransistors und das dadurch entstehende elektrische Feld kann somit der MOSFET-Leistungstransistor zwischen dem Leitzustand und dem Sperrzustand überführt werden.
Mit dem Ausdruck „wobei zumindest beide oder vorzugsweise jeder der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter zwei antiseriell geschaltete Leistungstransistoren mit jeweils einer Steuerelektrode aufweist“ soll ausgedrückt werden, dass jeweils ein erster Leistungstransistor und ein zweiter Leistungstransistor eines Trennschalters in entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltet sind.
Durch die Ansteuereinheit kann (zumindest in dem Diagnosemodus) vorteilhafterweise jeder der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter derart separat angesteuert werden, dass der jeweilige Leistungstransistor der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter unabhängig voneinander zwischen dem Leitzustand und dem Sperrzustand überführt werden kann. Somit kann bspw. ein erster Leistungstransistor eines ersten Trennschalters der Trennschaltervorrichtung unabhängig von dem zweiten Leistungstransistor des ersten Trennschalters sowie unabhängig von einem ersten Leistungstransistor und unabhängig von einem zweiten Leistungstransistor eines zweiten Trennschalters der Trennschaltervorrichtung geschalten werden, d. h. zwischen einem Leitzustand und einem Sperrzustand überführt werden (, vorausgesetzt, dass der Leistungstransistor funktioniert, d. h. keinen Defekt und/oder Fehler aufweist). Somit kann ein Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors besonders einfach erfolgen, bspw. indem ein jeweiliges elektrisches Diagnose-Signal an einer jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter erfasst wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird für die beiden Leistungstransistoren eines ersten Trennschalters der zumindest beiden Trennschalter an einer gemeinsamen Verbindungsstelle jeweils ein elektrisches Diagnose-Signal erfasst und für die beiden Leistungstransistoren des zweiten Trennschalters der zumindest beiden Trennschalter wird ein elektrisches Diagnose- Signal erfasst.
Es ist ferner denkbar, dass die Ansteuereinheit in dem Diagnosemodus auch eine Trennfunktion aufweist bzw. gewährleistet, wobei insbesondere die Trennfunktion dominant gegenüber einer Diagnosefunktion der Ansteuereinheit (in dem Diagnosemodus) zum Ermitteln einer jeweiligen Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors ist. Die Trennfunktion ist insbesondere eine Funktion der Trennschaltervorrichtung, bei welcher die elektrische Verbindung des Fahrzeuges durch ein jeweiliges Überführen der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter von dem Leitzustand in den Sperrzustand öffenbar ist, bspw. in einer Gefahrensituation oder einer Überlastsituation.
Ferner kann die Ansteuereinheit dazu ausgebildet sein, an der jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter zusätzlich ein (Quellen- bzw. Source-) Potential anzulegen.
Die festgelegte Schaltreihenfolge legt insbesondere fest, wann welcher Leistungstransistor, der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter in dem Diagnosemodus der Ansteuereinheit angesteuert wird, um den jeweiligen Leistungstransistor von dem Sperrzustand in den Leitzustand bzw. von dem Leitzustand in den Sperrzustand zu überführen. Bspw. kann die festgelegte Schaltreihenfolge in einem Speicher der Ansteuereinheit hinterlegt sein. Zusätzlich kann in der festgelegten Schaltreihenfolge bestimmt sein für welchen Zeitraum, d. h. für welche Zeitdauer, ein Leistungstransistor sich in dem Leitzustand bzw. in dem Sperrzustand befinden soll. Vorzugsweise wird zum Erfassen eines (ersten) elektrischen Diagnose-Signals für einen ersten Leistungstransistor eines Trennschalters an der jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der erste Leistungstransistor der beiden Leistungstransistoren des Trennschalters derart angesteuert, dass dieser in einem Leitzustand ist bzw. sein sollte, und der zweite Leistungstransistor der beiden Leistungstransistoren des Trennschalters wird derart angesteuert, dass dieser in einem Sperrzustand ist bzw. sein sollte. Zum Erfassen eines (zweiten) elektrischen Diagnose-Signals für den zweiten Leistungstransistor des Trennschalters an der jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren wird insbesondere entsprechend der zweite Leistungstransistor der beiden Leistungstransistoren des Trennschalters derart durch die Ansteuerungseinheit angesteuert, dass dieser in einem Leitzustand ist bzw. sein sollte, und der erste Leistungstransistor der beiden Leistungstransistoren des Trennschalters wird derart angesteuert, dass dieser in einem Sperrzustand ist bzw. sein sollte. Mit anderen Worten ausgedrückt, werden insbesondere für jeden Trennschalter, insbesondere für die zumindest zwei Leistungstransistoren eines jeden Trennschalters, der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter der Trennschaltervorrichtung zwei elektrische Diagnose- Signale erfasst, wobei die Ansteuerungseinheit zum jeweiligen Erfassen der beiden elektrischen Diagnose-Signale eines Trennschalters einen Leistungstransistor der beiden Leistungstransistoren des Trennschalters derart ansteuert, dass dieser in dem Leitzustand ist (bzw. sein sollte) und der andere Leistungstransistor in dem Sperrzustand ist (bzw. sein sollte).
Durch die Erfassungseinheit wird das jeweilige elektrische Diagnose-Signal an der jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter in dem Diagnosemodus der Ansteuereinheit für die festgelegte Schaltreihenfolge erfasst. Die Verbindungsstelle eines Trennschalters ist insbesondere eine (elektrische leitende) Stelle zwischen den zumindest zwei Leistungstransistoren eines Trennschalters. Insbesondere kann das jeweilige (elektrische) Diagnose-Signal auch als ein jeweiliges (elektrisches) Diagnose-Potential bzw. eine jeweilige (elektrische) Diagnose-Spannung verstanden werden. Bspw. kann die Erfassungseinheit jeweils eine elektrische, d. h. elektrisch leitende, Verbindung aufweisen bzw. sein, welche die jeweilige Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter mit der Diagnoseeinheit jeweils elektrisch verbindet. Bspw. ist die Verbindungsstelle zwischen zwei MOSFET-Leistungstransistoren als den beiden Leistungstransistoren eines Trennschalter eine Stelle zwischen einem Drain eines ersten MOSFET-Leistungstransistors der beiden MOSFET- Leistungstransistoren und einer Source eines antiseriell zu dem ersten MOSFET- Leistungstransistor geschalteten zweiten MOSFET-Leistungstransistors der beiden MOSFET-Leistungstransistoren. Insbesondere wird jeweils für den jeweiligen, vorzugsweise jeden, Leistungstransistor der zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren eines jeweiligen Trennschalters jeweils ein elektrisches Diagnose-Signal erfasst. Bspw. werden bei einer Trennschaltervorrichtung mit zwei Trennschaltern, welche jeweils (genau) zwei Leistungstransistoren aufweisen, vier Diagnose-Signale erfasst.
Durch die Diagnoseeinheit wird eine jeweilige Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter und somit auch die Funktionsfähigkeit der Trennschaltervorrichtung (zumindest hinsichtlich der Funktionsfähigkeit der Leistungstransistoren der zumindest zwei Trennschalter) ermittelt. Insbesondere ist die Diagnoseeinheit zum Ermitteln eines Stuck-at-Fehlers eines jeweiligen Leistungstransistors der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (ausgebildet). Der Stuck-at-Fehler kann ein Stuck-at- close-Fehler oder Stuck-at-open-Fehler sein. Weist ein Leistungstransistor einen Stuck-at-close-Fehler auf, so kann der fehlerhafte Leistungstransistor nicht mehr über die Steuerelektrode von dem Leitzustand in den Sperrzustand mittels der Ansteuereinheit überführt werden. Weist ein Leistungstransistor einen Stuck-at-open- Fehler auf, so kann der fehlerhafte Leistungstransistor nicht mehr über die Steuerelektrode von dem Sperrzustand in den Leitzustand mittels der Ansteuereinheit überführt werden. Nachteiligerweise ist somit bspw. bei einem Stuck-at-open-Fehler ein Trennschalter der beiden Trennschalter dauerhaft in einem Offenzustand und der gesamte Strom ist, bspw. in einem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung bzw. des Fahrzeuges, durch den zweiten Trennschalter bzw. bei mehr als zwei Trennschaltern durch die weiteren Trennschalter der Trennschaltervorrichtung zu tragen. Dies kann zu einer Beschädigung und/oder Zerstörung eines weiteren Trennschalters bzw. der weiteren Trennschalter führen.
Die Diagnoseeinheit kann eine Recheneinheit zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit und/oder einen Speicher aufweisen. Bspw. kann die Diagnoseeinheit einen Mikrocontroller mit einer Recheneinheit und mit einem Speicher aufweisen, wobei der Mikrocontroller überprüfen bzw. ermitteln kann, ob die jeweils erfassten elektrischen Diagnose-Signale in einem (jeweils) festgelegten bzw. festlegbaren Schwellenbereich liegen oder nicht. Die (jeweils) festgelegten bzw. festlegbaren Schwellenbereiche können bspw. in dem Speicher der Diagnoseeinheit hinterlegt sein. Ferner können die Schwellenbereiche abhängig von einem (elektrischen) Potential bzw. einer (elektrischen) Spannung der durch die Trennschaltervorrichtung zu schaltenden elektrischen Verbindung des Fahrzeuges sein. Insbesondere kann die Diagnoseeinheit ferner dazu ausgebildet sein, bei einer ermittelten Funktionsunfähigkeit zumindest eines Leistungstransistors der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter ein Signal, insbesondere ein elektrisches Signal, auszugeben, um bspw. ein Warnsignal in dem Fahrzeug auszulösen und/oder um ggf. die zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter jeweils in den Offenzustand zu überführen. Somit kann ggf. die elektrische Verbindung des Fahrzeuges getrennt werden und ein Beschädigen des Fahrzeuges, bspw. der Trennschaltervorrichtung selbst, oder ein Zerstören des Fahrzeuges verhindert werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Trennschaltervorrichtung die Ansteuereinheit für jeden der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter einen Treiber, insbesondere einen gemeinsamen bzw. einzigen Treiber, zum separaten Ansteuern der jeweiligen Steuerelektroden der jeweiligen zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren aufweist. Somit kann die Ansteuereinheit und damit die Trennschaltervorrichtung besonders einfach ausgebildet sein. Der jeweilige Treiber ist insbesondere dazu ausgebildet, ein jeweiliges (separates) Steuersignal an die jeweilige Steuerelektrode der zumindest zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren eines Trennschalters auszugeben, um einen jeweiligen Leistungstransistor zwischen dem Leitzustand und dem Sperrzustand zu überführen. Somit können mittels des jeweiligen Treibers die beiden Leistungstransistoren des jeweiligen Trennschalters separat, d. h. unabhängig, voneinander angesteuert werden. Ferner können die jeweiligen Treiber (selbst wiederum) mittels einer Kontrollvorrichtung, bspw. der Trennschaltervorrichtung bzw. des Fahrzeuges, kontrolliert bzw. gesteuert werden, sodass jeder der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter entsprechend der festgelegten Schaltreihenfolge separat ansteuerbar bzw. unabhängig ansteuerbar ist.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Trennschaltervorrichtung die Ansteuereinheit zwischen dem Diagnosemodus und einem Trennmodus umschaltbar ist, oder dass die Ansteuereinheit ferner dazu ausgebildet ist, den Diagnosemodus und einen Trennmodus parallel auszuführen, wobei die Ansteuereinheit insbesondere ferner dazu eingerichtet ist, in dem Trennmodus die elektrische Verbindung des Fahrzeuges durch ein jeweiliges Überführen der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter von dem Leitzustand in den Sperrzustand zu öffnen. Somit kann die Trennschaltervorrichtung besonderes einfach ausgestaltet sein. Ist die elektrische Verbindung des Fahrzeuges geöffnet, so fließt insbesondere kein Strom durch bzw. über die Trennschalter der Trennschaltervorrichtung. Bspw. kann die Ansteuervorrichtung in dem Trennmodus ein Trenn-Signal empfangen, dass die elektrische Verbindung des Fahrzeuges zu öffnen ist. Es ist weiter vorstellbar, dass die Ansteuereinheit mittels eines Umschalt-Signals zwischen dem Diagnosemodus und dem Trennmodus umschaltbar ist. Insbesondere kann eine Kontrollvorrichtung der Trennschaltervorrichtung bzw. eine Kontrollvorrichtung des Fahrzeuges ein Umschalt-Signal an die Ansteuereinheit ausgeben, um die Ansteuereinheit zwischen dem Diagnosemodus und dem Trennmodus umzuschalten. Bspw. kann die Kontrollvorrichtung während eines Lastbetriebs des Fahrzeuges das Umschalt-Signal an die Ansteuereinheit ausgeben, um die Ansteuereinheit von dem Trennmodus in den Diagnosemodus umzuschalten, sodass auch während das Fahrzeug in einem Lastbetrieb ist, bspw. sich fortbewegt oder an einer Ampel steht, die Funktionsfähigkeit der Leistungstransistoren überprüft werden kann. Vorzugsweise ist der Trennmodus dominant gegenüber dem Diagnosemodus.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Trennschaltervorrichtung die Erfassungseinheit zumindest einen Tiefpassfilter aufweist. Somit können hochfrequente Anteile eines jeweiligen elektrischen Diagnose- Signals gedämpft werden und das jeweils erfasste elektrische Diagnose-Signal besonders vorteilhaft aufbereitet der Diagnoseeinheit bereitgestellt werden. Der Tiefpassfilter kann insbesondere als Bauteile zumindest einen ohmschen Widerstand und einen Kondensator aufweisen. Vorzugsweise ist der Tiefpassfilter ein Tiefpassfilter erster Ordnung mit (nur) einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator. Somit kann der Tiefpassfilter besonders einfach ausgebildet sein.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Trennschaltervorrichtung die Erfassungseinheit zumindest einen Spannungsteiler aufweist. Somit kann ein elektrisches Potential bzw. eine elektrische Spannung eines jeweiligen elektrischen Diagnose-Signals aufgeteilt werden und das jeweils erfasste elektrische Diagnose-Signal besonders vorteilhaft aufbereitet der Diagnoseeinheit bereitgestellt werden. Insbesondere wird der Spannungsteiler durch (exakt) zwei ohmsche Widerstände gebildet. Insbesondere ist einer der beiden Widerstände zum Bilden des Spannungsteilers der ohmsche Widerstand des Tiefpassfilters, vorzugsweise des Tiefpassfilters erster Ordnung, wie er in dem vorangegangenen Absatz beschrieben worden ist. Somit kann das jeweils erfasste elektrische Diagnose- Signal besonders vorteilhaft aufbereitet der Diagnoseeinheit bereitgestellt werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Trennschaltervorrichtung die antiseriell geschalteten Leistungstransistoren der beiden parallel geschalteten Trennschalter jeweils MOSFET-Leistungstransistoren, insbesondere n-MOSFET-Leistungstransistoren oder p-MOSFET- Leistungstransistoren, sind. MOSFET-Leistungstransistoren können eine besonders hohe Lebensdauer aufweisen. Ferner können n-MOSFET-Leistungstransistoren in einem Leitzustand einen besonders niederohmigen elektrischen Widerstand aufweisen und sind daher besonders effizient bzw. besonders verlustarm. Somit kann die Trennschaltervorrichtung besonders effizient sein. Bspw. können die Leistungstransistoren der Trennschaltervorrichtung bzw. die n-MOSFET- Leistungstransistoren jeweils dazu ausgelegt sein, einen Maximalstrom von mindestens 100 A, insbesondere einen Maximalstrom von mindestens 200 A, zu tragen, vorzugsweise dauerhaft zu tragen. Kurzzeitig können die Leistungstransistoren der Trennschaltervorrichtung bzw. die n-MOSFET- Leistungstransistoren jeweils dazu ausgelegt sein, auch einen Strom höher als den Maximalstrom zu tragen. Wird bspw. die jeweilige Funktionsfähigkeit zumindest der beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter in einem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung ermittelt, so kann es notwendig sein, dass zumindest kurzzeitig, bspw. für maximal zwei Sekunden, insbesondere für maximal eine (1 ) Sekunde, vorzugsweise für maximal 100 Millisekunden, die Leistungstransistoren eines Trennschalters der beiden Trennschalter den kompletten Strom tragen müssen. Dies kann in der Schaltreihenfolge berücksichtigt werden. Die Leistungstransistoren der zumindest beiden Trennschalter der Trennschalter sind insbesondere derart ausgelegt, dass diese zumindest kurzeitig einen Strom größer als den Maximalstrom tragen können, wobei insbesondere ein Lastbetrieb der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges bzw. ein Lastbetrieb des Fahrzeuges aufrechterhalten bleiben kann. Es ist natürlich (alternativ zu den n-MOSFET- Leistungstransistoren) auch denkbar, dass die antiseriell geschalteten Leistungstransistoren der beiden parallel geschalteten Trennschalter jeweils p- MOSFET-Leistungstransistoren sind. Somit kann besonders vorteilhaft Designaspekten (bspw. Kompaktheit, elektromagnetische Verträglichkeit etc.), bspw. in der Luftfahrtindustrie begegnet werden.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn eine erfindungsgemäße Trennschaltervorrichtung eine Überprüfungseinheit zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit und/oder zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Diagnoseeinheit aufweist, wobei insbesondere die Überprüfungseinheit dazu eingerichtet ein Überprüfungssignal für das Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit und/oder ein Überprüfungssignal für das Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Diagnoseeinheit auszugeben. Somit kann auch eine Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit und/oder eine Funktionsfähigkeit der Diagnoseeinheit ermittelt werden. Bspw. kann die Überprüfungseinheit einen jeweiligen Überprüfungsstrom auf die jeweilige Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter aufprägen, um die Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit und/oder eine Funktionsfähigkeit der Diagnoseeinheit mittels der Diagnoseeinheit selbst zu ermitteln. Somit kann besonders einfach die Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit und/oder die Funktionsfähigkeit der Diagnoseeinheit überprüft werden, bspw. mittels eines Soll-Ist-Vergleichs. Insbesondere kann die Diagnoseeinheit ferner dazu ausgebildet sein, bei einer ermittelten Funktionsunfähigkeit der Erfassungseinheit und/oder bei einer ermittelten Funktionsunfähigkeit der Diagnoseeinheit ein Signal, insbesondere ein elektrisches Signal, auszugeben, um bspw. ein Warnsignal in dem Fahrzeug auszulösen.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine elektrische Verbindung zum elektrischen Verbinden einer ersten Einheit des Fahrzeuges mit einer zweiten Einheit des Fahrzeuges. Ferner umfasst das Fahrzeug eine in der elektrischen Verbindung angeordnete erfindungsgemäß ausgebildete Trennschaltervorrichtung.
Insbesondere ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Kraftrad. Es ist auch denkbar, dass das Fahrzeug ein Luftfahrzeug, bspw. ein Flugzeug, oder ein Wasserfahrzeug, bspw. ein Schiff, ist.
Die erste Einheit des Fahrzeuges kann eine Energiequelle bspw. eine Batterie des Fahrzeuges sein und die zweite Einheit des Fahrzeuges kann bspw. ein elektrischer Verbraucher sein. Die elektrische Trennvorrichtung ist insbesondere elektrisch bzw. elektrotechnisch in Reihe in der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges geschaltet. Insbesondere teilt die elektrische Trennvorrichtung die elektrische Verbindung des Fahrzeuges in einen ersten Teil und einen zweiten Teil der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges.
Das Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu der Trennschaltervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Gemäß einem dritten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit von Leistungstransistoren einer Trennschaltervorrichtung für ein Schalten einer elektrischen Verbindung eines Fahrzeuges, wobei eine erste Seite der elektrischen Verbindung ein erstes elektrisches Potential und eine zweite Seite der elektrischen Verbindung ein zweites elektrisches Potential aufweist, und wobei die Trennschaltervorrichtung erfindungsgemäß ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein separates Ansteuern der jeweiligen Steuerelektrode der zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter für das jeweilige Überführen der beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter zwischen dem Leitzustand und dem Sperrzustand, wobei das separate Ansteuern entsprechend einer festgelegten Schaltreihenfolge erfolgt, und wobei insbesondere das separate Ansteuern der jeweiligen Steuerelektrode der zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter mittels der Ansteuereinheit erfolgt. Ferner umfasst das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Erfassen eines jeweiligen elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter für die festgelegte Schaltreihenfolge, wobei insbesondere das Erfassen des jeweiligen elektrischen Diagnose-Signals mittels der Erfassungseinheit erfolgt. Ferner umfasst das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Ermitteln der jeweiligen
Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors der beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter anhand des jeweiligen erfassten elektrischen Diagnose-Signals, wobei insbesondere das Ermitteln der jeweiligen Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors der beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter und/oder das Ermitteln einer Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit und/oder der Diagnoseeinheit selbst mittels der Diagnoseeinheit erfolgt.
Die zuvor und die im Nachfolgenden beschriebenen Verfahrensschritte können, sofern technisch sinnvoll, einzeln, zusammen, einfach, mehrfach, zeitlich parallel und/oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden.
Insbesondere wird für zumindest einen, vorzugsweise jeden, der Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter ein jeweiliges elektrisches Diagnose-Signal erfasst. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird jeweils ein elektrisches Diagnose-Signal für einen Leistungstransistor erfasst. Die Diagnoseeinheit ermittelt anhand des jeweiligen erfassten elektrischen Diagnose- Signal die Funktionsfähigkeit des jeweiligen Leistungstransistors. Das Erfassen der beiden elektrischen Diagnose-Signale für einen jeweiligen Trennschalter der Trennschaltervorrichtung erfolgt insbesondere innerhalb von weniger als zwei Sekunden, vorzugsweise innerhalb von weniger als einer (1 ) Sekunde, ganz vorzugsweise innerhalb von weniger als 100 Millisekunden. Somit können bspw. in einem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung die Trennschalter, welche nicht in einem Offenzustand sind, nur kurzzeitig mit einem Strom höher als der Maximalstrom belastet, insbesondere zerstörungsfrei belastet. Der Maximalstrom kann auch als Peak-Strom verstanden werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die festgelegte Schaltreihenfolge vorsieht, dass für das Erfassen des jeweiligen elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter gleichzeitig nur einer der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter in dem Offenzustand ist. Insbesondere ist die Ansteuereinheit dazu ausgebildet, die jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter derart anzusteuern. Somit kann ein Ermitteln der jeweiligen Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors der beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter auch in einem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung und/oder in einem Lastbetrieb des Fahrzeuges ermittelt werden. Weist bspw. die Trennschaltervorrichtung zumindest zwei Trennschalter auf, so kann der Strom durch die Trennschaltervorrichtung durch den anderen Trennschalter getragen werden, ohne dass der Lastbetrieb der elektrischen Verbindung bzw. ein Lastbetrieb des Fahrzeuges unterbrochen wird. In dem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges ist insbesondere zumindest einer der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter in dem Schließzustand. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist ein Lastbetrieb der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges bzw. ein Lastbetrieb des Fahrzeuges insbesondere ein Betrieb der elektrischen Verbindung, bei welchem ein elektrischer Strom über die elektrische Verbindung und die Trennschaltervorrichtung fließt, bspw. zum Versorgen eines elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges mittels der elektrischen Verbindung.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die festgelegte Schaltreihenfolge vorsieht, dass zum Erfassen eines ersten elektrischen Diagnose-Signals und eines zweiten elektrischen Diagnose-Signals für die beiden Leistungstransistoren eines ersten Trennschalters der beiden Trennschalter an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Leistungstransistoren des ersten Trennschalters in einem ersten Schritt ein erster Leistungstransistor der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des ersten Trennschalters von dem Leitzustand in den Sperrzustand überführt wird, wobei zeitlich beabstandet zu dem ersten Schritt in einem zweiten Schritt ein zweiter Leitungstransistor der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des ersten Trennschalters in den Sperrzustand überführt wird, und wobei zeitlich beabstandet zu dem zweiten Schritt in einem dritten Schritt der erste Leistungstransistor der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des ersten Trennschalters von dem Sperrzustand in den Leitzustand überführt wird. Hierbei befinden sich insbesondere vor dem ersten Schritt alle Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter jeweils in einem Leitzustand. Durch das Überführen des ersten Leistungstransistors der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des ersten Trennschalters nun von dem Leitzustand in den Sperrzustand (erster Schritt) liegt das erste elektrische Potential der elektrischen Verbindung an der Verbindungsstelle des ersten Trennschalters an bzw. im Wesentlichen an und wird als das erste elektrische Diagnose-Signal (für den zweiten Leistungstransistor des ersten Trennschalters) erfasst. Durch das anschließende Überführen des zweiten Leistungstransistors der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des ersten Trennschalters von dem Leitzustand in den Sperrzustand (zweiter Schritt) und das daran anschließende Überführen des ersten Leistungstransistors der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des ersten Trennschalters von dem Sperrzustand in den Leitzustand (dritter Schritt) liegt das zweite elektrische Potential der elektrischen Verbindung an der Verbindungsstelle des ersten Trennschalters an bzw. im Wesentlichen an und wird als das zweite elektrische Diagnose-Signal (für den ersten Leistungstransistor des ersten Trennschalters) erfasst. Durch das Überführen des zweiten Leistungstransistors der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren des ersten Trennschalters von dem Leitzustand in den Sperrzustand (zweiter Schritt), während auch der erste Leistungstransistor noch in dem Sperrzustand ist, kann vorteilhafterweise verhindert werden, dass ein Strom durch den ersten Trennschalter fließt, wenn das erste und das zweite elektrische Diagnose-Signal erfasst werden. Anhand des erfassten ersten elektrischen Diagnose-Signals und dem erfassten zweiten elektrischen Diagnose-Signals kann die Diagnoseeinheit die Funktionsfähigkeit des ersten bzw. des zweiten Leistungstransistors ermitteln.
Insbesondere kann die Diagnoseeinheit ermitteln, ob ein Stuck-at-Fehler vorliegt. Das Ermitteln kann bspw. durch ein Vergleichen des erfassten ersten elektrischen Diagnose-Signals mit dem ersten (elektrischen) Potential der elektrischen Verbindung bzw. durch ein Vergleichen des erfassten zweiten elektrischen Diagnose-Signals mit dem zweiten (elektrischen) Potential der elektrischen Verbindung erfolgen. Das Erfassen des ersten (elektrischen) Potentials der elektrischen Verbindung und/oder das Erfassen des zweiten (elektrischen) Potentials der elektrischen Verbindung kann mittels eines Sensors bspw. der Trennschaltervorrichtung oder des Fahrzeuges erfolgen. Vorzugsweise können nach dem Erfassen der beiden elektrischen Diagnose-Signale für den ersten Trennschalter beide Leistungstransistoren des Trennschalters in den Leitzustand überführt werden und anschließend die beiden elektrischen Diagnose-Signale für den zweiten Trennschalter analog zu dem ersten Trennschalter erfasst und die Funktionsfähigkeit der Leistungstransistoren des zweiten Trennschalters erfasst werden. Somit ist insbesondere gleichzeitig nur einer der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter in dem Offenzustand und eine Funktionsfähigkeit der Leistungstransistoren kann auch in einem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges und/oder einem Lastbetrieb des Fahrzeuges ermittelt werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der jeweiligen Funktionsfähigkeit der beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter das jeweilige erfasste elektrische Diagnose-Signal mit dem ersten elektrischen Potential der elektrischen Verbindung oder mit dem zweiten elektrischen Potential der elektrischen Verbindung verglichen wird. Somit kann besonders einfach ermittelt werden, ob ein Leistungstransistor der beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter funktionsfähig bzw. funktionsunfähig ist. Ein Leistungstransistor ist insbesondere funktionsunfähig, wenn ein Stuck-at-Fehler vorliegt, was sich in dem erfassten elektrischen Diagnose-Signal widerspiegeln kann. Bspw. kann ermittelt werden, ob die jeweils erfassten elektrischen Diagnose-Signale in einem (jeweils) festgelegten bzw. festlegbaren Schwellenbereich liegen, wobei insbesondere die festgelegten bzw. festlegbaren Schwellenbereiche abhängig von dem ersten elektrischen Potential der elektrischen Verbindung bzw. dem zweiten elektrischen Potential der elektrischen Verbindung sind.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das jeweilige elektrische Diagnose-Signal an der jeweiligen Verbindungsstelle zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter für die festgelegte Schaltreihenfolge in einem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges und/oder einem Lastbetrieb des Fahrzeuges erfasst wird. Somit kann die Funktionsüberprüfung zumindest der jeweiligen beiden Leistungstransistoren der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter ohne Unterbrechung des Lastbetriebs der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges bzw. ohne Unterbrechung des Lastbetriebs des Fahrzeuges stattfinden. In dem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges ist insbesondere zumindest einer der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter in dem Schließzustand.
Das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu der Trennschaltervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. dem Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Trennschaltervorrichtung,
Fig. 2 einen Tiefpassfilter bzw. einen Spannungsteiler einer Trennschaltervorrichtung,
Fig. 3 Trennschalter einer Trennschaltervorrichtung,
Fig. 4 ein Fahrzeug,
Fig. 5 ein Verfahren, und
Fig. 6 ein Verfahren. In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen identische Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Trennschaltervorrichtung 100 für ein Schalten einer elektrischen Verbindung 210 eines Fahrzeuges 200 (siehe bspw. Fig. 4). Die elektrische Verbindung 210 weist insbesondere an einer ersten Seite der elektrischen Verbindung 210 ein erstes elektrisches Potential P1 und an einer zweiten Seite der elektrischen Verbindung ein zweites elektrisches Potential P2 auf. Die Trennschaltervorrichtung 100 umfasst zumindest zwei parallel geschaltete Trennschalter 11 , 12 mit jeweils einem Schließzustand und einem Offenzustand, wobei jeder der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 zwei antiseriell geschaltete Leistungstransistoren 20a, 20b mit jeweils einer Steuerelektrode 21 aufweist. Ferner umfasst die Trennschaltervorrichtung 100 eine Ansteuereinheit 30 mit zumindest einem Diagnosemodus, wobei die Ansteuereinheit 30 dazu eingerichtet ist, im Diagnosemodus entsprechend einer festgelegten Schaltreihenfolge eine jeweilige Steuerelektrode 21 der Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 für ein jeweiliges Überführen der Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 zwischen einem Leitzustand LZ und einem Sperrzustand SZ separat anzusteuern. Ferner umfasst die Trennschaltervorrichtung 100 eine Erfassungseinheit 40, wobei die Erfassungseinheit 40 dazu eingerichtet ist, ein jeweiliges elektrisches Diagnose-Signal an einer jeweiligen Verbindungsstelle S1 , S2 zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 in dem Diagnosemodus der Ansteuereinheit 30 für die festgelegte Schaltreihenfolge zu erfassen. An der jeweiligen Verbindungsstelle S1 , S2 zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 ist insbesondere ferner zusätzlich ein (Source-) Potential, bspw. mittels der Ansteuerungseinheit 30 anlegbar bzw. angelegt (nicht dargestellt). Ferner umfasst die Trennschaltervorrichtung 100 eine Diagnoseeinheit 50, wobei die Diagnoseeinheit 50 zumindest dazu eingerichtet ist, anhand des jeweiligen erfassten elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle S1 , S2 zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 eine jeweilige Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors 20a, 20b der Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 zu ermitteln.
Die in Fig. 1 dargestellte Trennschaltervorrichtung 100 ist zusätzlich, d. h. optional, derart ausgestaltet, dass die Ansteuereinheit 30 für jeden der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 einen Treiber 31 , 32 zum separaten Ansteuern der jeweiligen Steuerelektroden 21 der jeweiligen zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren 20a, 20b aufweist.
Ferner ist die in Fig. 1 dargestellte Trennschaltervorrichtung 100 zusätzlich, d. h. optional, derart ausgestaltet, dass die Ansteuereinheit 30 zwischen dem Diagnosemodus und einem Trennmodus umschaltbar ist, wobei die Ansteuereinheit 30 ferner dazu eingerichtet ist, in dem Trennmodus die elektrische Verbindung 210 des Fahrzeuges 200 durch ein jeweiliges Überführen der Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 von dem Leitzustand in den Sperrzustand zu öffnen. Es ist auch denkbar, dass während sich die Ansteuereinheit 30 in dem Diagnosemodus befindet, die Trennschaltervorrichtung 100 auch eine Trennfunktion aufweist bzw. gewährleistet, wobei insbesondere die Trennfunktion dominant ist. Die Trennfunktion ist insbesondere eine Funktion der Trennschaltervorrichtung 100, bei welcher die elektrische Verbindung 210 des Fahrzeuges 200 durch ein jeweiliges Überführen der Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 von dem Leitzustand in den Sperrzustand öffenbar ist, bspw. in einer Gefahrensituation.
Ferner ist die in Fig. 1 dargestellte Trennschaltervorrichtung 100 zusätzlich, d. h. optional, derart ausgestaltet, dass die Trennschaltervorrichtung 100 eine Überprüfungseinheit 60 zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit 40 und/oder zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Diagnoseeinheit 50 aufweist, wobei die Überprüfungseinheit 60 dazu eingerichtet ist, ein Überprüfungssignal für das Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit 40 und/oder für das Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Diagnoseeinheit 50 auszugeben. Die Überprüfungseinheit 60 kann einen jeweiligen Überprüfungsstrom für das Überprüfen der jeweiligen Funktionsfähigkeit auf die jeweilige Verbindungsstelle S1 , S2 zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 aufprägen.
Fig. 2 offenbart einen Tiefpassfilter und einen Spannungsteiler einer Erfassungseinheit 40, wie sie bspw. in Fig. 1 dargestellt ist. Der Spannungsteiler wird durch zwei ohmsche Widerstände gebildet, wobei einer der beiden ohmschen Widerstände gleichzeitig zum Bilden eines Tiefpassfilters dient. Durch den Tiefpassfilter und den Spannungsteiler kann ein jeweiliges an der jeweiligen Verbindungsstelle S1 , S2 zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 erfasstes elektrisches Diagnose-Signal besonders vorteilhaft der Diagnoseeinheit 50 bereitgestellt werden.
Fig. 3 offenbart einen Teil einer Trennschaltervorrichtung 100, wie sie insbesondere bereits zu Fig. 1 beschrieben worden ist. Der Übersichtlichkeit halber ist die Ansteuereinheit 30 nicht dargestellt. Die Trennschaltervorrichtung 100 umfasst zumindest zwei parallel geschaltete Trennschalter 1 1 , wobei jeder der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 zwei antiseriell geschaltete n-MOSFET- Leistungstransistoren 20a, 20b mit jeweils einer Steuerelektrode 21 aufweist. Ferner ist eine jeweilige Verbindungsstelle S1 , S2 zwischen jeweiligen Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 mit einer Erfassungseinheit 40 bzw. einer Erfassungseinheit 40 und einer Überprüfungseinheit 60 verbunden (nicht dargestellt; siehe bspw. Fig. 1 ). Zum Erfassen eines (ersten) elektrischen Diagnose-Signals für den ersten Leistungstransistor 20a eines zweiten Trennschalters 12 der beiden Trennschalter 11 , 12 an der Verbindungsstelle S2 zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren 20a, 20b des zweiten Trennschalters 12 ist der erste Leistungstransistor 20a der beiden Leistungstransistoren 20a, 20b des zweiten Trennschalters 12 derart angesteuert, dass dieser in einem Leitzustand LZ ist bzw. sein sollte, und der zweite Leistungstransistor 20b der beiden Leistungstransistoren 20a, 20b des zweiten Trennschalters 12 wird derart angesteuert, dass dieser in einem Sperrzustand ist bzw. sein sollte. Gleichzeitig sind die beiden Leistungstransistoren 20a, 20b des ersten Trennschalters 11 derart angesteuert, dass diese jeweils in einem Leitzustand LZ sind bzw. sein sollten. Somit kann das (erste) elektrische Diagnose-Signal für den ersten Leistungstransistor 20a des zweiten Trennschalters 12 erfasst werden. Durch ein Überführen des ersten Leistungstransistors 20a des zweiten Trennschalters 12 in den Sperrzustand SZ und ein Überführen des zweiten Leistungstransistors 20b des zweiten Trennschalters 12 in den Leitzustand LZ kann analog ein (zweites) elektrisches Diagnose-Signal für den zweiten Leistungstransistor 20b des zweiten Trennschalters 12 erfasst werden. Entsprechend kann auch für den ersten Leistungstransistor 20a des ersten Trennschalters 11 ein (erstes) elektrisches Diagnose-Signal bzw. für den zweiten Leistungstransistor 20b des ersten Trennschalters 11 ein (zweites) elektrisches Diagnose-Signal erfasst werden, insbesondere während eines Lastbetriebs der elektrischen Verbindung 210.
Fig. 4 offenbart ein Fahrzeug 200, wobei das Fahrzeug 200 eine elektrische Verbindung 210 zum elektrischen Verbinden einer ersten Einheit 201 des Fahrzeuges 200 mit einer zweiten Einheit 202 des Fahrzeuges 200 umfasst. Ferner umfasst das Fahrzeug 200 eine in der elektrischen Verbindung 210 angeordnete Trennschaltervorrichtung 100, wobei die Trennschaltervorrichtung erfindungsgemäß ausgebildet ist (siehe bspw. Fig. 1 bzw. Fig. 2 bzw. Fig. 3).
Fig. 5 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln einer jeweiligen Funktionsfähigkeit von Leistungstransistoren 20a, 20b einer Trennschaltervorrichtung 100 für ein Schalten einer elektrischen Verbindung 210 eines Fahrzeuges 200, wobei eine erste Seite der elektrischen Verbindung 210 ein erstes elektrisches Potential P1 und eine zweite Seite der elektrischen Verbindung 210 ein zweites elektrisches Potential P2 aufweist. Ferner ist die Trennschaltervorrichtung 100 insbesondere erfindungsgemäß ausgebildet, bspw. gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 bzw. Fig. 3. Das Verfahren umfasst als einen Schritt ein separates Ansteuern 320 der jeweiligen Steuerelektrode 21 der zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 für das jeweilige Überführen der beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 zwischen dem Leitzustand LZ und dem Sperrzustand SZ, wobei das separate Ansteuern entsprechend einer festgelegten Schaltreihenfolge erfolgt. Ferner umfasst das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Erfassen 340 eines jeweiligen elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle S1 , S2 zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 für die festgelegte Schaltreihenfolge. Ferner umfasst das Verfahren als einen weiteren Schritt ein Ermitteln 360 der jeweiligen Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors 20a, 20b der beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 anhand des jeweiligen erfassten elektrischen Diagnose-Signals. Insbesondere kann zum Ermitteln 360 der jeweiligen Funktionsfähigkeit der beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 das jeweilige erfasste elektrische Diagnose-Signal mit dem ersten elektrischen Potential P1 der elektrischen Verbindung oder mit dem zweiten elektrischen Potential P2 der elektrischen Verbindung verglichen werden 359.
Fig. 6 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln einer jeweiligen Funktionsfähigkeit von Leistungstransistoren 20a, 20b einer Trennschaltervorrichtung 100 für ein Schalten einer elektrischen Verbindung 210 eines Fahrzeuges 200, wie es insbesondere bereits zu Fig. 5 beschrieben worden ist. Zum Erfassen 340 eines ersten elektrischen Diagnose-Signals und eines zweiten elektrischen Diagnose-Signals für einen ersten Trennschalter 11 der beiden Trennschalter 11 , 12 an der Verbindungsstelle S1 zwischen den beiden Leistungstransistoren 20a, 20b des ersten Trennschalters 11 wird hier in einem ersten Schritt ein erster Leistungstransistor 20a, 20b der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren 20a, 20b des ersten Trennschalters 11 , 12 von dem Leitzustand LZ in den Sperrzustand SZ überführt 340a, wobei zeitlich beabstandet zu dem ersten Schritt in einem zweiten Schritt ein zweiter Leitungstransistor 20a, 20b der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren 20a, 20b des ersten Trennschalters 11 , 12 in den Sperrzustand SZ überführt wird 340b, und wobei zeitlich beabstandet zu dem zweiten Schritt in einem dritten Schritt der erste Leistungstransistor 20a, 20b der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren 20a, 20b des ersten Trennschalters 11 , 12 von dem Sperrzustand SZ in den Leitzustand LZ überführt wird 340c. Ferner kann insbesondere das jeweilige elektrische Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle S1 , S2 zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren 20a, 20b der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 für die festgelegte Schaltreihenfolge in einem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung 210 erfasst werden 341 , wobei vorzugsweise in dem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung 210 gleichzeitig nur einer der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter 11 , 12 in dem Offenzustand ist.
Bezugszeichenliste
11 - 16 Trennschalter
20a, 20b Leistungstransistoren
21 Steuerelektrode
30 Ansteuereinheit
31 , 32 Treiber
40 Erfassungseinheit
50 Diagnoseeinheit
60 Überprüfungseinheit
100 Trennschaltervorrichtung
200 Fahrzeug
210 elektrische Verbindung
201 erste Einheit
202 zweite Einheit
320 Ansteuern Steuerelektrode
340 Erfassen Diagnose-Signal
359 Vergleichen Diagnose-Signal mit Potential der elektrischen Verbindung
340a-c Überführen Leitungstransistor
341 Erfassen Diagnose-Signal im Lastbetrieb
360 Ermitteln Funktionsfähigkeit
LZ Leitzustand
P1 erstes Potential
P2 zweites Potential
SZ Sperrzustand
S1 , S2 Verbindungsstelle

Claims

Trennschaltervorrichtung, Fahrzeug sowie Verfahren Patentansprüche
1 . Trennschaltervorrichtung (100) für ein Schalten einer elektrischen Verbindung (210) eines Fahrzeuges (200), wobei die Trennschaltervorrichtung (100) aufweist:
- zumindest zwei parallel geschaltete Trennschalter (11 , 12) mit jeweils einem Schließzustand und einem Offenzustand, wobei zumindest beide, vorzugsweise jeder, der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) zwei antiseriell geschaltete Leistungstransistoren (20a, 20b) mit jeweils einer Steuerelektrode (21 ) aufweist,
- eine Ansteuereinheit (30) mit zumindest einem Diagnosemodus, wobei die Ansteuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, im Diagnosemodus entsprechend einer festgelegten Schaltreihenfolge eine jeweilige Steuerelektrode (21 ) der Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) für ein jeweiliges Überführen der Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) zwischen einem Leitzustand (LZ) und einem Sperrzustand (SZ) separat anzusteuern,
- eine Erfassungseinheit (40), wobei die Erfassungseinheit (40) dazu eingerichtet ist, ein jeweiliges elektrisches Diagnose-Signal an einer jeweiligen Verbindungsstelle (S1 , S2) zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) in dem Diagnosemodus der Ansteuereinheit (30) für die festgelegte Schaltreihenfolge zu erfassen,
- eine Diagnoseeinheit (50), wobei die Diagnoseeinheit (50) zumindest dazu eingerichtet ist, anhand des jeweiligen erfassten elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle (S1 , S2) zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) eine jeweilige Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors (20a, 20b) der Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) zu ermitteln. Trennschaltervorrichtung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (30) für zumindest beide, vorzugsweise jede, der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) einen Treiber (31 , 32) zum separaten Ansteuern der jeweiligen Steuerelektroden (21 ) der jeweiligen zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren (20a, 20b) aufweist. Trennschaltervorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit (30) zwischen dem Diagnosemodus und einem Trennmodus umschaltbar ist oder dass die Ansteuereinheit (30) dazu ausgebildet ist, den Diagnosemodus und einen Trennmodus parallel auszuführen, wobei die Ansteuereinheit (30) ferner dazu eingerichtet ist, in dem Trennmodus die elektrische Verbindung (210) des Fahrzeuges (200) durch ein jeweiliges Überführen der Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) von dem Leitzustand in den Sperrzustand zu öffnen. Trennschaltervorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (40) zumindest einen Tiefpassfilter und/oder einen Spannungsteiler aufweist. Trennschaltervorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die antiseriell geschalteten Leistungstransistoren (20a, 20b) der beiden parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) jeweils MOSFET- Leistungstransistoren, insbesondere n-MOSFET-Leistungstransistoren oder p-MOSFET-Leistungstransistoren, sind. Trennschaltervorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschaltervorrichtung (100) eine Überprüfungseinheit (60) zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit (40) und/oder zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Diagnoseeinheit (50) aufweist, wobei insbesondere die Überprüfungseinheit (60) dazu eingerichtet ist ein Überprüfungssignal für das Überprüfen der Funktionsfähigkeit der Erfassungseinheit (40) und/oder der Diagnoseeinheit (50) auszugeben. Fahrzeug (200), wobei das Fahrzeug (200) aufweist:
- eine elektrische Verbindung (210) zum elektrischen Verbinden einer ersten Einheit (201 ) des Fahrzeuges (200) mit einer zweiten Einheit (202) des Fahrzeuges (200),
- eine in der elektrischen Verbindung (210) angeordnete Trennschaltervorrichtung (100), wobei die Trennschaltervorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist. Verfahren zum Ermitteln einer jeweiligen Funktionsfähigkeit von Leistungstransistoren (20a, 20b) einer Trennschaltervorrichtung (100) für ein Schalten einer elektrischen Verbindung (210) eines Fahrzeuges (200), wobei eine erste Seite der elektrischen Verbindung (210) ein erstes elektrisches Potential (P1) und eine zweite Seite der elektrischen Verbindung (210) ein zweites elektrisches Potential (P2) aufweist, und wobei die Trennschaltervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst:
- separates Ansteuern (320) der jeweiligen Steuerelektrode (21 ) der zwei antiseriell geschalteten Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) für das jeweilige Überführen der beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) zwischen dem Leitzustand (LZ) und dem Sperrzustand (SZ), wobei das separate Ansteuern entsprechend einer festgelegten Schaltreihenfolge erfolgt,
- Erfassen (340) eines jeweiligen elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle (S1 , S2) zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) für die festgelegte Schaltreihenfolge,
- Ermitteln (360) der jeweiligen Funktionsfähigkeit eines Leistungstransistors (20a, 20b) der beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) anhand des jeweiligen erfassten elektrischen Diagnose-Signals. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die festgelegte Schaltreihenfolge vorsieht, dass für das Erfassen (340) des jeweiligen elektrischen Diagnose-Signals an der jeweiligen Verbindungsstelle (S1 , S2) zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) gleichzeitig nur einer der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) in dem Offenzustand ist. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die festgelegte Schaltreihenfolge vorsieht, dass zum Erfassen (340) eines ersten elektrischen Diagnose-Signals und eines zweiten elektrischen Diagnose-Signals für die beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) eines ersten Trennschalters (11 , 12) der beiden Trennschalter (11 , 12) an der Verbindungsstelle (S1 , S2) zwischen den beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) des ersten Trennschalters (11 , 12) in einem ersten Schritt ein erster Leistungstransistor (20a, 20b) der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren (20a, 20b) des ersten Trennschalters (11 , 12) von dem Leitzustand (LZ) in den Sperrzustand (SZ) überführt wird (340a), wobei zeitlich beabstandet zu dem ersten Schritt in einem zweiten Schritt ein zweiter Leitungstransistor (20a, 20b) der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren (20a, 20b) des ersten Trennschalters (11 , 12) in den Sperrzustand (SZ) überführt wird (340b), und wobei zeitlich beabstandet zu dem zweiten Schritt in einem dritten Schritt der erste Leistungstransistor (20a, 20b) der beiden antiseriell geschalteten Leistungstransistoren (20a, 20b) des ersten Trennschalters (11 , 12) von dem Sperrzustand (SZ) in den Leitzustand (LZ) überführt wird (340c). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln (360) der jeweiligen Funktionsfähigkeit der beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) das jeweilige erfasste elektrische Diagnose-Signal mit dem ersten elektrischen Potential (P1) der elektrischen Verbindung (210) oder mit dem zweiten elektrischen Potential (P2) der elektrischen Verbindung (210) verglichen wird (359). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige elektrische Diagnose-Signal an der jeweiligen Verbindungsstelle (S1 , S2) zwischen den jeweiligen beiden Leistungstransistoren (20a, 20b) der zumindest zwei parallel geschalteten Trennschalter (11 , 12) für die festgelegte Schaltreihenfolge in einem Lastbetrieb der elektrischen Verbindung erfasst wird (341 ). Trennschaltervorrichtung (100), wobei die Trennschaltervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist, und wobei die Trennschaltervorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 durchzuführen.
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