WO2012175103A1 - Kraftfahrzeughochvoltsystem - Google Patents

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WO2012175103A1
WO2012175103A1 PCT/EP2011/006269 EP2011006269W WO2012175103A1 WO 2012175103 A1 WO2012175103 A1 WO 2012175103A1 EP 2011006269 W EP2011006269 W EP 2011006269W WO 2012175103 A1 WO2012175103 A1 WO 2012175103A1
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WO
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voltage
unit
motor vehicle
control
voltage region
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/006269
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English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Leingruber
Frank Hannemann
Dieter Hanauer
Bernd Klink
Original Assignee
Daimler Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R25/01—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles operating on vehicle systems or fittings, e.g. on doors, seats or windscreens
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    • B60R25/045—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles operating on vehicle systems or fittings, e.g. on doors, seats or windscreens operating on the propulsion system, e.g. engine or drive motor by limiting or cutting the electrical supply to the propulsion unit
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle high-voltage system according to the preamble of claim 1.
  • WO 2010/036153 A1 is already a motor vehicle high-voltage system with at least a first high-voltage range for connecting at least one electric motor, with a second high-voltage range for connecting at least one high-voltage source, with at least one separation unit, which is intended to separate the first high-voltage range from the second high-voltage range , And with at least one control and / or regulating unit, which is at least intended to control the separation unit, known.
  • the invention is in particular the object of providing a cost-effective especially easy to put into operation and easy to maintain motor vehicle high-voltage system. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
  • the invention is based on a motor vehicle high-voltage system having at least a first high-voltage region for connecting at least one electric motor, with a second high-voltage region for connecting at least one high-voltage source, with at least one separation unit, which is provided to separate the first high-voltage region from the second high-voltage region, and with at least a control and / or regulating unit, which is at least provided to control the separation unit.
  • control and / or regulating unit is provided for securing the first high-voltage range after a disconnection against disconnection via the disconnecting unit.
  • the first high-voltage range can be advantageously and simply secured against being switched on again after a disconnection, thereby increasing safety and, in particular, a cost-effective high-power vehicle System can be provided.
  • a “vehicular high-voltage system” should be understood to mean, in particular, an electrical system which is provided for a voltage which is greater than a contact voltage, wherein a voltage is at least above a contact voltage of 60 V DC or 25 V AC
  • first high-voltage range is to be understood in particular as meaning a part of the high-voltage range, which includes high-voltage components such as the electric motor, an air-conditioning compressor or other consumers connected to the motor vehicle high-voltage system.
  • a “second high-voltage range” should be understood to mean, in particular, a part of the motor vehicle high-voltage system which has one or more high-voltage sources that provide a voltage for the high-voltage components of the first high-voltage range can generate at least temporarily, such as a rechargeable battery device, a connectable to an external power supply charger or a generator-operated electric motor.
  • a "control and / or regulating unit” is to be understood as meaning in particular a unit having at least one control unit.
  • Control unit is to be understood in particular as a unit with a processor unit and with a memory unit and with an operating program stored in the memory unit.
  • control and / or regulating unit can have a plurality of interconnected control units, which are preferably provided to communicate with one another via a bus system, in particular a CAN bus system.
  • An "activation” is to be understood as meaning, in particular, an at least single-pole disconnection of an electrical system from live parts, preferably an all-pole disconnection for disconnecting the electrical system from the live parts
  • a "reclosure” is intended in particular to restore an electrical connection between the second high-voltage range and the first high-voltage range, ie between the high-voltage source and the high-voltage consumers of the first High-voltage range, to be understood.
  • a reactivation of deactivated high-voltage power sources should be understood as “reclosing.”
  • the term “secure against reclosing” is understood to mean, in particular, a safeguard against unintentional electrical connection of the second high-voltage range to the first high-voltage range.
  • the motor vehicle high-voltage system has an auxiliary circuit which is provided to be opened by the control and / or regulating unit for protection against reconnection of the enabled first high-voltage range.
  • the auxiliary circuit can be designed as an interlock circuit.
  • an "opening of the interlock circuit” should preferably be understood to mean a disconnection of the interlock circuit by opening an electrical switch in the interlock circuit.
  • the auxiliary circuit is designed as a terminal-15 circuit, a terminal-30 circuit, a terminal-31 circuit, or as another equivalent circuit that appears appropriate to those skilled in the art Circuit formed, the battery contactors supplied with electrical energy and thereby the battery contactors on or off.
  • control and / or regulating unit is provided by simulating an error state to protect the enabled first high-voltage range against being switched on again.
  • control and / or regulating unit can particularly advantageously secure the first high-voltage region against being switched on again.
  • "simulate an error state” is to be understood in particular as meaning that the control and / or regulating unit assumes an error state, for example a short circuit in the motor vehicle high-voltage system, and executes the reactions to this error state stored on the control and / or regulating unit, for example switching off various high-voltage components and disconnecting safety switches.
  • the motor vehicle high-voltage system has at least one high-voltage component arranged in the first high-voltage region, which has at least one locking unit for securing the first high-voltage region against being switched on again.
  • a "locking unit” is to be understood in particular a service lock, which can be locked or unlocked by setting a bit, whereby the respective high-voltage component can be put into a defined state.
  • the control and / or regulating unit is provided for a redundant determination of the absence of voltage of the first high-voltage range provided for the activation.
  • a “voltage-free” is to be understood in particular as meaning that no voltage is present in the first high-voltage range.
  • a redundant determination is to be understood in particular as meaning a measurement which is carried out with at least two measuring points and two evaluation devices.
  • control and / or regulating unit is intended to be connected to an external diagnostic device.
  • an activation of the first high-voltage range can be checked particularly advantageously and reliably.
  • An "external diagnostic device” is to be understood as meaning, in particular, a measuring and / or evaluation device which operates independently of the control and / or regulating unit and which can be connected to the control and / or regulating unit for evaluation a display unit on which various measured values can be visualized and an input unit, via which various inputs, such as authorization entries, can be made.
  • control and / or regulating unit is provided for authentication before the first high-voltage range is put into operation.
  • An "authentication” is to be understood, in particular, as an alignment of an authentication sequence stored on the control and / or regulating unit with an authentication sequence to be entered via an input unit, with authentication taking place if the two authentication sequences match, such as, for example, matching Basically, other memory media which appear reasonable to the person skilled in the art are also conceivable for storing the authentication sequence, such as rewritable RFIDs a sheet of paper or another conceivable to the skilled person as meaningful medium conceivable.
  • the motor vehicle high-voltage system has an input unit which is provided for carrying out the authentication for starting up the first high-voltage range.
  • An "input unit” is to be understood as meaning in particular a unit via which an authentication can be read in and transmitted to the control and / or regulating unit Operating a number and / or letter combination can be manually entered by an operator.
  • control and / or regulating unit is provided to put the unlocked first high-voltage range back into operation when an authentication feature introduced by the input unit coincides with an authentication feature stored on the control and / or regulating unit. This makes it particularly easy to prevent unauthorized and / or unintentional restarting of the first high-voltage range.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle high-voltage system according to the invention.
  • the vehicular high-voltage system is a part of a motor vehicle configured as an electric or hybrid motor vehicle.
  • the motor vehicle high-voltage system according to the invention can also be part of any motor vehicle which has an electric drive which requires a power supply greater than 60 volts DC or 25 volts AC.
  • the motor vehicle high-voltage system comprises a first high-voltage region 10 and a second high-voltage region 12.
  • the first high-voltage region 10 comprises an electric motor 11 and various high-voltage components 17.
  • the first high-voltage region 10 comprises a plurality of high-voltage lines electrically connecting the electric motor 11 and the high-voltage components 17.
  • the second high-voltage area 12 comprises a high-voltage power source 13.
  • the high-voltage power source 13 is designed as a battery device.
  • the motor vehicle high-voltage system can have further high-voltage sources, not shown in greater detail, which are provided for supplying energy. It is still thought bar, that the motor vehicle high-voltage system has a plurality of coupled or isolated first high-voltage areas and / or second high-voltage areas that can be switched separately.
  • the motor vehicle high-voltage system For controlling the electric motor 11, the high-voltage components 17 of the high-voltage region 10, the motor vehicle high-voltage system comprises a control and regulating unit 15.
  • the control and regulation unit 15 is aligned as an on-board control device of the motor vehicle. In principle, it is conceivable that the control unit 15 is composed of several individual control units.
  • the control unit 15 comprises at least one control and / or diagnostic system.
  • the control and / or diagnostic system is a stored on the control and regulation unit 15 operating program, which is provided for the control and diagnosis of the motor vehicle high-voltage system.
  • the control and regulating unit 15 comprises a sensor unit, not shown.
  • the sensor unit is provided for detecting various magnitudes in the automotive high-voltage system, such as an applied voltage, at various measuring points.
  • the motor vehicle comprises a display unit 19 and an operating unit 20.
  • the display unit 19 and the operating unit 20 are mounted in a dashboard of the motor vehicle.
  • the display unit 19 is formed as a display. At least various data and states of the motor vehicle high-voltage system can be displayed via the display unit 19 in the form of a display.
  • the operating unit 20 comprises a plurality of operating elements via which information can be input to the control and regulation unit 15.
  • the display unit 19 to be designed as another unit, which appears appropriate to a person skilled in the art, for displaying various data and states of the motor vehicle high-voltage system.
  • the control unit 15 is intended to be connected to an external diagnostic device 16.
  • the control unit 15 in a readily accessible to an operator area of the motor vehicle on a socket 21 through which the external diagnostic device 16 can be connected.
  • the external diagnostic device 16 is designed as an independent measuring and evaluation unit and has a display unit 22 and an input unit 23.
  • the external diagnostic device 16 has an internal sensor unit, which is provided for measuring characteristics, such as voltages, currents, resistances, of connected systems.
  • Various parameters can be input via the input unit 23 and transmitted to the control and regulation unit 15 of the motor vehicle high-voltage system.
  • the motor vehicle high-voltage system comprises a separation unit 1 for separating the first high-voltage region 10 from the second high-voltage region 12.
  • the separation unit 14 comprises two battery protectors 24, 25, which are arranged immediately after the high-voltage power source 13. In principle, it is also conceivable that the separation unit 14 comprises only one battery contactor 24, 25 or more than two battery contactors 24, 25.
  • the battery contactors 24, 25 separate the motor vehicle high-voltage system into the first high-voltage region 10 and the second high-voltage region 12.
  • the battery contactors 24, 25 have two switching positions. In a first switching position, the battery contactors 24, 25 are closed.
  • the first high-voltage region 10 and the second high-voltage region 12 are electrically connected to one another.
  • An electric current can flow from the first high-voltage region 10 into the second high-voltage region 12 or from the second high-voltage region 12 into the first high-voltage region 10.
  • the battery contactors 24, 25 are opened.
  • the first high-voltage region 10 and the second high-voltage region 12 are electrically separated from one another. An electric current can not flow between the first high-voltage region 10 and the second high-voltage region 12.
  • the control and regulation unit 15 is provided for activation and / or reclosing of the first high-voltage region 10 by means of the separation unit 14. To enable the first high-voltage region 10, the control and regulation unit 15 is provided to open the separation unit 14. In order to initiate the activation, an input has to be made via the operating unit 20 in the motor vehicle or via the input unit 23 of the external diagnostic device 16. This can be done by entering a specific code, by reading a certain key in the motor vehicle itself and / or in the external diagnostic device 16. Several steps may be required to prevent unintentional or unauthorized activation. Entries may also be required both in the motor vehicle itself by the operating unit 20 and in the external diagnostic unit 16 by the input unit 23 in combination.
  • the battery contactors 24, 25 of the separation unit 14 are opened via the control and / or diagnostic system of the control and regulation unit 15.
  • the battery contactors 24, 25 are controlled by the control and regulating unit 15 and switched from the first switching position to the second switching position if the battery contactors 24, 25 are in the first switching position, or they remain in the second switching position. if they are already in the second switching position. As a result, the first high-voltage region 10 is disconnected and there is no longer any voltage in the first high-voltage region 10.
  • the control and regulation unit 15 is provided to check a voltage-free state of the first high-voltage region 10.
  • the control and regulation unit 15 checks by means of the sensor unit the absence of voltage of the first high-voltage region 10.
  • a confirmation message can be displayed on the display unit 19, which indicates to the operator that the first high-voltage region 10 is actually de-energized.
  • the internal sensor unit checks a voltage freedom of the first high-voltage range 10 and also outputs a confirmation message to the operator via the display unit 22 of the diagnostic device 16.
  • a warning message is output instead of the confirmation message that the first high-voltage region 10 is still under voltage.
  • a check of the first high-voltage range 10 for no voltage is carried out either exclusively via the motor vehicle-internal control and regulation unit 15 and its sensor unit or exclusively via the external diagnostic device 16.
  • the motor vehicle high-voltage system has at least one auxiliary circuit, not shown, with at least one switching element.
  • the control and regulation unit 15 is provided to open the at least one switching element of the auxiliary circuit for securing against reclosing. Through the opening of the auxiliary circuit, the first high-voltage region 10 is disconnected and no voltage can be impressed into the first high-voltage region 10, even if the battery contactors 24, 25 are closed.
  • the motor vehicle high-voltage system comprises an on-board charger 26 for charging the high-voltage power source 13 from an external power grid
  • the introduction of at least one auxiliary circuit further prevents the voltage from being impressed via the on-board charger 26 into the first high-voltage area 10.
  • the at least one auxiliary circuit prevents a generated by pushing the motor vehicle in the electric motor 11 voltage can be impressed in the first high-voltage region 10.
  • a plurality of auxiliary circuits are opened in the motor vehicle high-voltage system in order to achieve the described results.
  • the auxiliary circuit is designed as an interlock circuit of the electric or hybrid motor vehicle.
  • the interlock circuit is connected via a line loop with all high-voltage components 17 of the first high-voltage region 10.
  • An interruption of the interlock circuit leads to a separation of the first high-voltage region 10 from the second high-voltage region 12 and / or to a disconnection of the high-voltage components 17.
  • the auxiliary circuit designed as an interlock circuit comprises an interlock generator.
  • the interlock generator generates a signal, which may be formed, for example, as a square wave signal, which is passed through the line loop of the Interlockstromnikes.
  • the signal is routed via the line loop back to the interlock generator and evaluated there. If the received signal does not correspond to the signal expected on the basis of the transmitted signal, the interlock circuit detects an error in one of the high-voltage components 17 of the first high-voltage range 10.
  • the auxiliary circuit is designed as a terminal-15 circuit.
  • the terminal 15 circuit is provided for powering the battery contactors 24, 25.
  • the terminal 15 circuit can be disconnected via a terminal-15. By opening the terminal 15, the battery contactors 24, 25 are no longer switchable.
  • the terminal-15 is switched by means of the control and regulating unit 15 via a not-shown ignition lock. If the ignition is switched, a value is transmitted to the control and regulating unit 15, which then switches the terminal-15 accordingly.
  • the ignition lock can be configured as a simple ignition lock or as a combination of a reading device that appears appropriate to a person skilled in the art and a start / stop actuating button. In principle, it is also conceivable that the control and regulating unit 15, the terminal-15 switches without switched ignition.
  • control and regulation unit 15 is provided by simulating an error condition to secure the enabled first high-voltage range 0 against reclosing.
  • simulating a fault condition various functional scopes and operating strategies are activated to ensure the safety of the automotive heavy-duty system. This is an impression of tension in the first high-voltage range 10 impossible and ensures a safeguard against reconnection.
  • control and regulating unit 15 locks to protect against reclosing a transport protection and further the high-voltage components 17 and the electric motor 11 are thereby converted into a defined deactivated state. As a result, impressing voltage in the first high-voltage region 10 is impossible and ensures protection against reconnection.
  • At least one high-voltage component 17 arranged in the first high-voltage region 10 has at least one locking unit (not shown) which is provided to prevent the first high-voltage region 10 from being switched on again.
  • the locking unit is designed as a service lock. By setting one or more bits, the high-voltage component 17 can be locked or unlocked to produce a defined state, thereby ensuring access protection.
  • a defined state of the corresponding high-voltage component 17 is adjustable. If the locking unit is open, voltage can no longer be present in the corresponding high-voltage component 17 or in the first high-voltage region 10.
  • each of the options shown above for securing the first high-voltage region 10 against reclosing respectively impresses a voltage across the high-voltage power source 13, impressing a voltage across the on-board charger 26 and impressing a voltage generated by the electric motor 11 in the first high-voltage range 10 prevented. If the first high-voltage region 10 is unlocked and secured against being switched on again, an operator can work without danger on the first high-voltage region 10.
  • the control and regulation unit 15 is provided for authentication.
  • a reconnection of the first high-voltage range 10 is possible only after authentication.
  • the first high-voltage area 10 remains unlocked and secured against reclosing until authentication has taken place.
  • Authentication can be done by several methods. On the control unit 15 an authentication sequence is deposited. In order to reconnect the first high-voltage range 10, this authentication sequence must have an input unit 18.
  • the input unit 18 is designed as the input unit 23 of the external diagnostic device 16. In principle, it is also conceivable that an input unit 8 'is designed as the operating unit 20 of the motor vehicle.
  • the stored on the control unit 15 authentication sequence can be unique and permanently stored on each motor vehicle specific to each motor vehicle.
  • each motor vehicle receives a specific and unique authentication sequence, which is required for authentication each time the unlocked first high-voltage area 10 is re-commissioned.
  • an authentication sequence is generated anew each time the first high-voltage range 10 is enabled by the control and regulation unit 15. After activation of the first high-voltage region 10, an authentication sequence is generated by the control and regulation unit 15 and output to an operator authorized to restart the first high-voltage region 10.
  • the output of the authentication sequence can be effected by an automatic printout of a key code, a bar or QR code and / or an electronic output, for example by e-mail to the operator authorized to restart the first high-voltage area 10.
  • the temporary authentication sequence is generated by the external diagnostic device 16 or another external system that appears appropriate to the person skilled in the art.
  • the authentication sequence is stored on the external diagnostic device 16 or another external device, which appears expedient to the person skilled in the art, such as, for example, a server.
  • a generation of the authentication sequence by an operator is conceivable that unlocks the first high-voltage range 10.
  • a user identification card such as an employee card
  • the user identification card is read in when the first high-voltage range 10 is cleared and used as authentication.
  • z istssequenz deposited on the control unit 15.
  • the user identification card is now necessary again.
  • only the user having the corresponding user identification card can put the first high-voltage area 10 back into operation.
  • the protection against restarting is canceled and the battery contactors 24, 25 are switched to a first switching state, whereby the first high-voltage region 10 is electrically connected to the second high-voltage region 12.
  • a voltage of the high-voltage power source 13 is applied to the high-voltage components 17 and the electric motor 11 of the first high-voltage region 10 and the motor vehicle high-voltage system is ready for use.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Kraftfahrzeughochvoltsystem mit zumindest einem ersten Hochvoltbereich (10) zum Anbinden zumindest eines Elektromotors (11), mit einem zweiten Hochvoltbereich (12) zum Anbinden zumindest einer Hochvoltspannungsquelle (13), mit zumindest einer Trenneinheit (14), die dazu vorgesehen ist, den ersten Hochvoltbereich (10) von dem zweiten Hochvoltbereich (12) abzutrennen, und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit (15), die zumindest dazu vorgesehen ist, die Trenneinheit (14) anzusteuern. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (15) dazu vorgesehen ist, den ersten Hochvoltbereich (10) nach einer über die Trenneinheit (14) erfolgten Freischaltung gegen Wiedereinschalten zu sichern.

Description

Kraftfahrzeughochvoltsystem
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeughochvoltsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der WO 2010/036153 A1 ist bereits ein Kraftfahrzeughochvoltsystem mit zumindest einem ersten Hochvoltbereich zum Anbinden zumindest eines Elektromotors, mit einem zweiten Hochvoltbereich zum Anbinden zumindest einer Hochvoltspannungsquelle, mit zumindest einer Trenneinheit, die dazu vorgesehen ist, den ersten Hochvoltbereich von dem zweiten Hochvoltbereich abzutrennen, und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die zumindest dazu vorgesehen ist, die Trenneinheit anzusteuern, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges insbesondere einfach in Betrieb zu nehmendes und einfach zu wartendes Kraftfahrzeughochvoltsystem bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einem Kraftfahrzeughochvoltsystem mit zumindest einem ersten Hochvoltbereich zum Anbinden zumindest eines Elektromotors, mit einem zweiten Hochvoltbereich zum Anbinden zumindest einer Hochvoltspannungsquelle, mit zumindest einer Trenneinheit, die dazu vorgesehen ist, den ersten Hochvoltbereich von dem zweiten Hochvoltbereich abzutrennen, und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die zumindest dazu vorgesehen ist, die Trenneinheit anzusteuern.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, den ersten Hochvoltbereich nach einer über die Trenneinheit erfolgten Freischaltung gegen Wiedereinschalten zu sichern. Dadurch kann der erste Hochvoltbereich nach einer Freischaltung vorteilhaft und einfach gegen Wiedereinschalten gesichert werden, wodurch eine Sicherheit erhöht wird und insbesondere ein kostengünstiges Kraftfahrzeughochvolt- System bereitgestellt werden kann. Unter einem„Kraftfahrzeughochvoltsystem" soll dabei insbesondere ein elektrisches System verstanden werden, das für eine Spannung, die größer als eine Berührspannung ist, vorgesehen ist, wobei eine Spannung zumindest über einer Berührspannung von 60 Volt Gleichspannung bzw. 25 Volt Wechselspannung liegt. Grundsätzlich sind aber auch Spannungen von mehreren hundert Volt Gleichspannung und/oder Wechselspannung denkbar. Unter einem„ersten Hochvoltbereich" soll insbesondere ein Teil des Hochvoltbereichs verstanden werden, der Hochvoltkomponenten, wie beispielsweise den Elektromotor, einen Klimakompressor oder andere an das Kraftfahrzeughochvoltsystem angeschlossene Verbraucher, umfasst. Unter einem„zweiten Hochvoltbereich" soll dabei insbesondere ein Teil des Kraftfahrzeughochvoltsystems verstanden werden, der eine oder mehrere Hochvoltspannungsquellen aufweist, die für die Hochvoltkomponenten des ersten Hochvoltbereichs eine Spannung bereitstellen. Unter einer„Hochvoltspannungsquelle" soll dabei eine Spannungsquelle verstanden werden, die eine hohe Spannung zumindest temporär erzeugen kann, wie beispielsweise eine Akkuvorrichtung, ein mit einem externen Stromnetz verbindbarer Lader oder ein generatorisch betriebener Elektromotor. Unter einer„Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem „Steuergerät" soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter einer„Freischaltung" soll insbesondere ein zumindest einpoliges Trennen einer elektrischen Anlage von spannungsführenden Teilen verstanden werden, vorzugsweise wird dabei zum Trennen der elektrischen Anlage von den spannungsführenden Teilen ein allpoliges Trennen vorgenommen. Dabei soll hier insbesondere das all- polige Abtrennen des zweiten Hochvoltbereichs von dem ersten Hochvoltbereich, also das allpolige Abtrennen der zumindest einen Hochvoltspannungsquelle von den restlichen Hochvoltkomponenten, verstanden werden. Unter einer„Wiedereinschaltung" soll insbesondere die Wiederherstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Hochvoltbereich und dem ersten Hochvoltbereich, also zwischen der Hochvoltspannungsquelle und den Hochvoltverbrauchern des ersten Hochvoltbereichs, verstanden werden. Weiterhin soll unter einer„Wiedereinschaltung" auch das Reaktivieren deaktivierter Hochvoltspannungsquellen, wie beispielsweise eines Elektromotors, verstanden werden. Unter„gegen Wiedereinschalten sichern" soll insbesondere eine Sicherung gegen ein ungewolltes elektrisches Verbinden des zweiten Hochvoltbereichs mit dem ersten Hochvoltbereich verstanden werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass das Kraftfahrzeughochvoltsystem einen Hilfsstromkreis aufweist, der dazu vorgesehen ist, von der Steuer- und/oder Regeleinheit zur Sicherung gegen Wiedereinschalten des freigeschalteten ersten Hochvoltbereichs geöffnet zu werden. Dadurch kann der freigeschaltete Hochvoltbereich besonders einfach gegen Wiedereinschalten gesichert werden. Der Hilfsstromkreis kann dabei als ein Interlockstrom- kreis ausgebildet sein. Dabei soll dann unter einem„öffnen des Interlockstromkreises" vorzugsweise ein Auftrennen des Interlockstromkreises durch Öffnen eines elektrischen Schalters in dem Interlockstrom kreis verstanden werden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass zum Öffnen des Interlockstromkreises ein einzelner Interlockgenerator deaktiviert wird. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Hilfsstromkreis als ein Klemme-15- Stromkreis, ein Klemme-30-Stromkreis, ein Klemme-31 -Stromkreis, oder als ein anderer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender äquivalenter Stromkreis ausgebildet ist. Der Klemme-15-Stromkreis ist dabei als ein Stromkreis ausgebildet, der Batterieschütze mit elektrischer Energie versorgt und dadurch die Batterieschütze ein- bzw. ausschalten kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit durch Simulieren eines Fehlerzustands dazu vorgesehen ist, den freigeschalteten ersten Hochvoltbereich gegen Wiedereinschalten zu sichern. Dadurch kann die Steuer- und/oder Regeleinheit den ersten Hochvoltbereich besonders vorteilhaft gegen Wiedereinschalten sichern. Unter„einen Fehlerzustand simulieren" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit einen Fehlerzustand, beispielsweise einen Kurzschluss in dem Kraftfahrzeughochvoltsystem, annimmt und die dazu auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegten Reaktionen auf diesen Fehlerzustand ausführt, beispielsweise das Abschalten diverser Hochvoltkomponenten und das Auftrennen von Sicherheitsschaltern.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Kraftfahrzeughochvoltsystem zumindest eine in dem ersten Hochvoltbereich angeordnete Hochvoltkomponente aufweist, die zumindest eine Verriegelungseinheit zur Sicherung des ersten Hochvoltbereichs gegen Wiedereinschalten aufweist. Dadurch können der erste Hochvoltbereich und die darin angeschlossenen Hochvoltkomponenten besonders sicher gegen Wiedereinschalten gesichert werden. Unter einer„Verriegelungseinheit" soll insbesondere ein Servicelock verstanden werden, der durch Setzen eines Bits verriegelt bzw. entriegelt werden kann, wodurch die jeweilige Hochvoltkomponente in einen definierten Zustand versetzt werden kann. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit für eine redundante Bestimmung der Spannungsfreiheit des für die Freischaltung vorgesehenen ersten Hochvoltbereichs vorgesehen ist. Dadurch kann vorteilhaft einfach überprüft werden, ob eine Freischaltung des ersten Hochvoltbereichs erfolgreich war. Unter einer„Spannungsfreiheit" soll insbesondere verstanden werden, dass in dem ersten Hochvoltbereich keine Spannung anliegt. Unter einer„redundanten Bestimmung" soll dabei insbesondere eine Messung verstanden werden, die mit zumindest 2 Messstellen und zwei Auswerteeinrichtungen durchgeführt wird.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, mit einem externen Diagnosegerät verbunden zu werden. Dadurch kann eine Freischaltung des ersten Hochvoltbereichs besonders vorteilhaft und sicher überprüft werden. Unter einem„externen Diagnosegerät" soll insbesondere ein unabhängig von der Steuer- , und /oder Regeleinheit operierendes Mess- und/oder Auswertegerät verstanden werden, das zur Auswertung an die Steuer- und/oder Regeleinheit angeschlossen werden kann. Dabei weist das externe Diagnosegerät vorzugsweise eine Displayeinheit auf, auf der verschiedene Messwerte visualisiert werden können und eine Eingabeeinheit, über die verschiedene Eingaben, wie beispielsweise Autorisationseingaben, getätigt werden können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit vor der Inbetriebnahme des ersten Hochvoltbereichs zu einer Authentifizierung vorgesehen ist. Dadurch kann ein unbefugtes und/oder unbeabsichtigtes Wiedereinschalten des ersten Hochvoltbereichs vorteilhaft verhindert werden. Unter einer„Authentifizierung" soll insbesondere ein Abgleich einer auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegten Authentifizierungsse- quenz mit einer über eine Eingabeeinheit einzugebenden Authentifizierungssequenz verstanden werden, wobei bei einer Übereinstimmung der beiden Authentifizierungssequen- zen die Authentifizierung erfolgt, wie beispielsweise ein Abgleich einer Zahlenkombination oder einer auf einem Magnetstreifen gespeicherten Authentifizierungssequenz. Dabei sind grundsätzlich auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Speichermedien für eine Speicherung der Authentifizierungssequenz, wie beispielsweise wiederbe- schreibbare RFIDs, denkbar. Grundsätzlich ist dabei auch eine Ausgabe der Authentifizierungssequenz durch einen Ausdruck, beispielsweise auf ein Blatt Papier oder einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Medium denkbar. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Kraftfahrzeughochvoltsystem eine Eingabeeinheit aufweist, die zur Durchführung der Authentifizierung zur Inbetriebnahme des ersten Hochvoltbereichs vorgesehen ist. Dadurch kann eine Authentifizierung besonders einfach und vorteilhaft durchgeführt werden. Unter einer„Eingabeeinheit" soll dabei insbesondere eine Einheit verstanden werden, über die eine Authentifizierung eingelesen und an die Steuer- und/oder Regeleinheit übermittelt werden kann. Dabei kann es sich bei einer Eingabeeinheit um eine simple Eingabeeinheit handeln, über die durch Verwendung zumindest eines Bedienelements eine Zahlen- und/oder Buchstabenkombination manuell von einem Bediener eingegeben werden kann.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, den freigeschalteten ersten Hochvoltbereich wieder in Betrieb zu nehmen, wenn ein durch die Eingabeeinheit eingebrachtes Authentifizierungsmerkmal mit einem auf der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegten Authentifizierungsmerkmal übereinstimmt. Dadurch kann ein unbefugtes und/oder unbeabsichtigtes Wiedereinschalten des ersten Hochvoltbereichs besonders einfach verhindert werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeughochvoltsystems. Das Kraftfahrzeughochvoltsystem ist ein Teil eines Kraftfahrzeugs, das als ein Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug ausgebildet ist. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeughochvoltsystem auch Teil eines beliebigen Kraftfahrzeugs sein, welches einen elektrischen Antrieb aufweist, der eine Spannungsversorgung größer 60 Volt Gleichspannung bzw. 25 Volt Wechselspannung benötigt. Das Kraftfahrzeughochvoltsystem umfasst einen ersten Hochvoltbereich 10 und einen zweiten Hochvoltbereich 12. Der erste Hochvoltbereich 10 umfasst einen Elektromotor 11 und diverse Hochvoltkomponenten 17. Der erste Hochvoltbereich 10 umfasst dabei mehrere Hochvoltleitungen, die den Elektromotor 11 und die Hochvoltkomponenten 17 elektrisch miteinander verbinden. Der zweite Hochvoltbereich 12 umfasst eine Hochvoltspannungsquelle 13. Die Hochvoltspannungsquelle 13 ist als eine Akkuvorrichtung ausgebildet. Des Weiteren kann das Kraftfahrzeughochvoltsystem weitere, nicht näher dargestellte Hochvoltspannungs- quellen aufweisen, die zur Energieversorgung vorgesehen sind. Dabei ist es weiter denk- bar, dass das Kraftfahrzeughochvoltsystem mehrere miteinander gekoppelte oder allein stehende erste Hochvoltbereiche und/oder zweite Hochvoltbereiche aufweist, die separat geschaltet werden können.
Zur Regelung des Elektromotors 11 , der Hochvoltkomponenten 17 des Hochvoltbereichs 10 umfasst das Kraftfahrzeughochvoltsystem eine Steuer- und Regeleinheit 15. Die Steuer- und Regeleinheit 15 ist als ein On-Board-Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgerichtet. Grundsätzlich ist es dabei denkbar, dass sich die Steuer- und Regeleinheit 15 aus mehreren einzelnen Steuergeräten zusammensetzt. Die Steuer- und Regeleinheit 15 umfasst zumindest ein Steuer- und/oder Diagnosesystem. Das Steuer- und/oder Diagnosesystem ist ein auf der Steuer- und Regeleinheit 15 hinterlegtes Betriebsprogramm, das zur Steuerung und zur Diagnose des Kraftfahrzeughochvoltsystems vorgesehen ist. Zur Ermittlung des Zustandes des Kraftfahrzeughochvoltsystems umfasst die Steuer- und Regeleinheit 15 eine nicht näher dargestellte Sensoreinheit. Die Sensoreinheit ist zur Erfassung verschiedener Größen in dem Kraftfahrzeughochvoltsystem, wie beispielsweise einer anliegenden Spannung, an verschiedenen Messpunkten vorgesehen. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Anzeigeeinheit 19 und eine Bedieneinheit 20. Die Anzeigeeinheit 19 und die Bedieneinheit 20 sind in einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angebracht. Die Anzeigeeinheit 19 ist als ein Display ausgebildet. Über die als Display ausgebildete Anzeigeeinheit 19 können zumindest verschiedene Daten und Zustände des Kraftfahrzeughochvoltsystems angezeigt werden. Die Bedieneinheit 20 umfasst mehrere Bedienelemente, über die Informationen in die Steuer- und Regeleinheit 15 eingegeben werden können. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Anzeigeeinheit 19 als eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Einheit zum Anzeigen verschiedener Daten und Zustände des Kraftfahrzeughochvoltsystems ausgebildet ist.
Die Steuer- und Regeleinheit 15 ist dazu vorgesehen, mit einem externen Diagnosegerät 16 verbunden zu werden. Dazu weist die Steuer- und Regeleinheit 15 in einem für einen Bediener gut zugänglichen Bereich des Kraftfahrzeugs eine Anschlussbuchse 21 auf, über die das externe Diagnosegerät 16 angeschlossen werden kann. Das externe Diagnosegerät 16 ist als eine eigenständige Mess- und Auswerteeinheit ausgebildet und weist eine Displayeinheit 22 und eine Eingabeeinheit 23 auf. Dazu weist das externe Diagnosegerät 16 eine interne Sensoreinheit auf, die zum Messen von Kenngrößen, wie beispielsweise Spannungen, Strömen, Widerständen, von angeschlossenen Systemen vorgesehen ist. Über die Eingabeeinheit 23 können verschiedene Parameter eingegeben und an die Steuer- und Regeleinheit 15 des Kraftfahrzeughochvoltsystems übertragen werden. Das Kraftfahrzeughochvoltsystem umfasst zur Abtrennung des ersten Hochvoltbereichs 10 von dem zweiten Hochvoltbereich 12 eine Trenneinheit 1 . Die Trenneinheit 14 umfasst zwei Batterieschütze 24, 25, die unmittelbar nach der Hochvoltspannungsquelle 13 angeordnet sind. Grundsätzlich ist es dabei auch denkbar, dass die Trenneinheit 14 lediglich einen Batterieschütz 24, 25 oder mehr als zwei Batterieschütze 24, 25 umfasst. Durch die Batterieschütze 24, 25 kann die Hochvoltspannungsquelle 13 von einem Teil des Kraftfahrzeughochvoltsystems abgetrennt werden. Die Batterieschütze 24, 25 trennen das Kraftfahrzeughochvoltsystem in den ersten Hochvoltbereich 10 und den zweiten Hochvoltbereich 12 auf. Durch die Batterieschütze 24, 25 ist der erste Hochvoltbereich 10 elektrisch von dem zweiten Hochvoltbereich 12 trennbar. Die Batterieschütze 24, 25 weisen zwei Schaltstellungen auf. In einer ersten Schaltstellung sind die Batterieschütze 24, 25 geschlossen. In einem geschlossenen Zustand der Batterieschütze 24, 25 sind der erste Hochvoltbereich 10 und der zweite Hochvoltbereich 12 elektrisch miteinander verbunden. Ein elektrischer Strom kann von dem ersten Hochvoltbereich 10 in den zweiten Hochvoltbereich 12 oder von dem zweiten Hochvoltbereich 12 in den ersten Hochvoltbereich 10 fließen. In einer zweiten Schaltstellung sind die Batterieschütze 24, 25 geöffnet. In einem geöffneten Zustand der Batterieschütze 24, 25 sind der erste Hochvoltbereich 10 und der zweite Hochvoltbereich 12 elektrisch voneinander getrennt. Ein elektrischer Strom kann zwischen dem ersten Hochvoltbereich 10 und dem zweiten Hochvoltbereich 12 nicht fließen.
Die Steuer- und Regeleinheit 15 ist für eine Freischaltung und/oder eine Wiedereinschaltung des ersten Hochvoltbereichs 10 mittels der Trenneinheit 14 vorgesehen. Zur Freischaltung des ersten Hochvoltbereichs 10 ist die Steuer- und Regeleinheit 15 dazu vorgesehen, die Trenneinheit 14 zu öffnen. Zur Initiierung der Freischaltung muss eine Eingabe über die Bedieneinheit 20 in dem Kraftfahrzeug oder über die Eingabeeinheit 23 des externen Diagnosegeräts 16 erfolgen. Dies kann durch Eingabe eines bestimmten Codes, durch Einlesen eines bestimmten Schlüssels in dem Kraftfahrzeug selber und/oder in dem externen Diagnosegerät 16 erfolgen. Dabei können mehrere Schritte erforderlich sein um ein versehentliches oder unbefugtes Freischalten zu verhindern. Es können auch Eingaben sowohl in dem Kraftfahrzeug selber durch die Bedieneinheit 20 als auch in dem externen Diagnosegerät 16 durch die Eingabeeinheit 23 in Kombination erforderlich sein. Zur Freischaltung werden über das Steuer- und/oder Diagnosesystem der Steuer- und Regeleinheit 15 die Batterieschütze 24, 25 der Trenneinheit 14 geöffnet. Die Batterieschütze 24, 25 werden von der Steuer- und Regeleinheit 15 angesteuert und von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung geschaltet, falls sich die Batterieschütze 24, 25 in der ersten Schaltstellung befinden, bzw. sie bleiben in der zweiten Schaltstel- lung, falls sie sich schon in der zweiten Schaltstellung befinden. Dadurch ist der erste Hochvoltbereich 10 freigeschaltet und es liegt keine Spannung mehr in dem ersten Hochvoltbereich 10 an.
Nachdem der erste Hochvoltbereich 10 freigeschaltet ist, ist die Steuer- und Regeleinheit 15 dazu vorgesehen, eine Spannungsfreiheit des ersten Hochvoltbereichs 10 zu überprüfen. Die Steuer- und Regeleinheit 15 überprüft mittels der Sensoreinheit die Spannungsfreiheit des ersten Hochvoltbereichs 10. Dabei kann auf der Anzeigeeinheit 19 im Falle einer Spannungsfreiheit des ersten Hochvoltsystems eine Bestätigungsmeldung angezeigt werden, die dem Bediener anzeigt, dass der erste Hochvoltbereich 10 tatsächlich spannungsfrei ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass verschiedene Daten und Zustände des Kraftfahrzeughochvoltsystems über das angeschlossene externe Diagnosegerät 16 ausgewertet werden, wobei dessen interne Sensoreinheit eine Spannungsfreiheit des ersten Hochvoltbereichs 10 überprüft und über die Displayeinheit 22 des Diagnosegeräts 16 ebenfalls eine Bestätigungsmeldung an den Bediener ausgibt. Wird eine Spannung in dem ersten Hochvoltbereich 10 festgestellt, wird statt der Bestätigungsmeldung eine Warnmeldung ausgegeben, dass der erste Hochvoltbereich 10 noch unter Spannung steht. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass entweder ausschließlich über die kraftfahrzeuginterne Steuer- und Regeleinheit 15 und deren Sensoreinheit oder ausschließlich über das externe Diagnosegerät 16 eine Überprüfung des ersten Hochvoltbereichs 10 auf Spannungsfreiheit durchgeführt wird. Durch die Kombination der internen Steuer- und Regeleinheit 15 und des externen Diagnosegeräts 16 ist eine redundante Auswerte- und Anzeigeeinheit vorhanden, durch die eine höhere Sicherheit gewährleistet wird.
Ist die Spannungsfreiheit des ersten Hochvoltbereichs 10 überprüft, ist die Steuer- und Regeleinheit 15 dazu vorgesehen, den ersten Hochvoltbereich 10 gegen Wiedereinschalten zu sichern. Das Kraftfahrzeughochvoltsystem weist zumindest einen nicht näher dargestellten Hilfsstromkreis mit zumindest einem Schaltelement auf. Die Steuer- und Regeleinheit 15 ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Schaltelement des Hilfsstromkreises zum Sichern gegen Wiedereinschalten zu öffnen. Durch die Öffnung des Hilfsstromkreises wird der erste Hochvoltbereich 10 freigeschaltet und es kann keine Spannung in den ersten Hochvoltbereich 10 eingeprägt werden, selbst wenn die Batterieschütze 24, 25 geschlossen sind. Umfasst das Kraftfahrzeughochvoltsystem einen Bord-Lader 26 zum Laden der Hochvoltspannungsquelle 13 aus einem externen Stromnetz, ist durch Öffnung des zumindest einen Hilfsstromkreises des Weiteren eine Einprägung einer Spannung über den Bord-Lader 26 in den ersten Hochvoltbereich 10 verhindert. Außerdem wird durch Öffnen des zumindest einen Hilfsstromkreises verhindert, dass eine durch Schieben des Kraftfahrzeugs in dem Elektromotor 11 erzeugte Spannung in den ersten Hochvoltbereich 10 eingeprägt werden kann. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass mehrere Hilfsstromkreise in dem Kraftfahrzeughochvoltsystem geöffnet werden um die beschriebenen Ergebnisse zu erreichen.
Der Hilfsstromkreis ist dabei als ein Interlockstromkreis des Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugs ausgebildet. Der Interlockstromkreis ist über eine Leitungsschleife mit allen Hochvoltkomponenten 17 des ersten Hochvoltbereichs 10 verbunden. Eine Unterbrechung des Interlockstromkreises führt zu einer Abtrennung des ersten Hochvoltbereichs 10 von dem zweiten Hochvoltbereich 12 und/oder zu einer Abschaltung der Hochvoltkomponenten 17. Der als Interlockstromkreis ausgebildete Hilfsstromkreis umfasst einen Interlockgenera- tor. Der Interlockgenerator erzeugt ein Signal, das beispielsweise als ein Rechtecksignal ausgebildet sein kann, das durch die Leitungsschleife des Interlockstromkreises geleitet wird. Das Signal wird über die Leitungsschleife zurück zu dem Interlockgenerator geleitet und dort ausgewertet. Entspricht das empfangene Signal nicht dem aufgrund des gesendeten Signals erwarteten Signal, erkennt der Interlockstromkreis einen Fehler in einer der Hochvoltkomponenten 17 des ersten Hochvoltbereichs 10.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Hilfsstromkreis als ein Klemme-15- Stromkreis ausgebildet ist. Der Klemme-15-Stromkreis ist für eine Stromversorgung der Batterieschütze 24, 25 vorgesehen. Über eine Klemme-15 ist der Klemme-15-Stromkreis trennbar. Durch Öffnung der Klemme-15 sind die Batterieschütze 24, 25 nicht mehr schaltbar. Die Klemme-15 ist mittels der Steuer- und Regeleinheit 15 über ein nicht näher dargestelltes Zündschloss schaltbar. Ist das Zündschloss geschaltet, wird ein Wert an die Steuer- und Regeleinheit 15 übermittelt, die daraufhin die Klemme-15 entsprechend schaltet. Das Zündschloss kann dabei als ein einfaches Zündschloss oder als eine Kombination aus einem, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Einlesegerät und einem Start/Stopp-Betätigungstaster ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es dabei auch denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 15 die Klemme-15 ohne geschaltetes Zündschloss schaltet.
Alternativ ist es denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 15 durch Simulieren eines Fehlerzustands dazu vorgesehen ist, den freigeschalteten ersten Hochvoltbereich 0 gegen Wiedereinschalten zu sichern. Durch die Simulation eines Fehlerzustands werden verschiedene Funktionsumfänge und Betriebsstrategien für die Sicherstellung der Sicherheit des Kraftfahrzeughochvoltsystems aktiviert. Dadurch ist ein Einprägen von Spannung in den ersten Hochvoltbereich 10 unmöglich und eine Sicherung gegen Wiedereinschalten gewährleistet.
Alternativ ist es auch denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 15 zum Schutz gegen Wiedereinschalten einen Transportschutz verriegelt und weiter die Hochvoltkomponenten 17 sowie der Elektromotor 11 dadurch in einen definierten deaktivierten Zustand überführt werden. Dadurch ist ein Einprägen von Spannung in den ersten Hochvoltbereich 10 unmöglich und eine Sicherung gegen Wiedereinschalten gewährleistet.
Zusätzlich ist es denkbar, dass zumindest eine in dem ersten Hochvoltbereich 10 angeordnete Hochvoltkomponente 17 zumindest eine nicht näher dargestellte Verriegelungseinheit aufweist, die zur Sicherung des ersten Hochvoltbereichs 10 gegen Wiedereinschalten vorgesehen ist. Die Verriegelungseinheit ist als ein Servicelock ausgebildet. Durch Setzen eines, oder mehrerer Bits kann die Hochvoltkomponente 17 verriegelt bzw. entriegelt werden um einen definierten Zustand herzustellen, der dadurch einen Zugriffsschutz gewährleistet. Durch die Verriegelungseinheit ist ein definierter Zustand der entsprechenden Hochvoltkomponente 17 einstellbar. Ist die Verriegelungseinheit geöffnet, kann in der entsprechenden Hochvoltkomponente 17 bzw. in dem ersten Hochvoltbereich 10 keine Spannung mehr anliegen.
Grundsätzlich ist es natürlich denkbar, dass die einzelnen Möglichkeiten zur Sicherung des ersten Hochvoltbereichs 10 gegen Wiedereinschalten einzeln oder in Kombination verwendet werden. Dabei ist durch jede der oben gezeigten Möglichkeiten zur Sicherung des ersten Hochvoltbereichs 10 gegen Wiedereinschalten jeweils ein Einprägen einer Spannung über die Hochvoltspannungsquelle 13, ein Einprägen einer Spannung über den Bord-Lader 26 sowie ein Einprägen einer durch den Elektromotor 11 erzeugten Spannung in den ersten Hochvoltbereich 10 unterbunden. Ist der erste Hochvoltbereich 10 freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert, kann ein Bediener gefahrenlos an dem ersten Hochvoltbereich 10 arbeiten.
Zur Wiederinbetriebnahme des ersten Hochvoltbereichs 10 ist die Steuer- und Regeleinheit 15 zu einer Authentifizierung vorgesehen. Ein Wiedereinschalten des ersten Hochvoltbereichs 10 ist nur nach erfolgter Authentifizierung möglich. Der erste Hochvoltbereich 10 bleibt freigeschaltet und gegen Wiedereinschälten gesichert, bis eine Authentifizierung erfolgt ist. Eine Authentifizierung kann durch verschiedene Methoden erfolgen. Auf der Steuer- und Regeleinheit 15 ist eine Authentifizierungssequenz hinterlegt. Zur Wiedereinschaltung des ersten Hochvoltbereichs 10 muss diese Authentifizierungssequenz über ei- ne Eingabeeinheit 18 eingegeben werden. Die Eingabeeinheit 18 ist dabei als die Eingabeeinheit 23 des externen Diagnosegeräts 16 ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass eine Eingabeeinheit 8' als die Bedieneinheit 20 des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass ein weiteres Eingabegerät, wie beispielsweise ein Barcodelesegerät, ein Magnetstreifenlesegerät, oder ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Eingabegerät als Eingabeeinheit 18, 18' an das Kraftfahrzeug oder das externe Diagnosegerät 16 angeschlossen ist. Je nach Art der Sicherung gegen Wiedereinschalten wird entweder der Servicelock der Hochvoltkomponente 17 und/oder der Klemme-15-Stromkreis und/oder der Interlockstrom kreis mit der Authentifizierungssequenz gesichert.
Die auf der Steuer- und Regeleinheit 15 hinterlegte Authentifizierungssequenz kann kraftfahrzeugspezifisch auf jedem Kraftfahrzeug einmalig und permanent hinterlegt sein. Dabei bekommt jedes Kraftfahrzeug eine spezifische und einmalige Authentifizierungssequenz, die bei jeder Wiederinbetriebnahme des freigeschalteten ersten Hochvoltbereichs 10 zur Authentifizierung erforderlich ist.
Alternativ ist es auch denkbar, dass eine Authentifizierungssequenz bei jeder Freischaltung des ersten Hochvoltbereichs 10 von der Steuer- und Regeleinheit 15 neu erzeugt wird. Dabei wird nach Freischaltung des ersten Hochvoltbereichs 10 von der Steuer- und Regeleinheit 15 eine Authentifizierungssequenz erzeugt und an einen zur Wiederinbetriebnahme des ersten Hochvoltbereichs 10 autorisierten Bediener ausgegeben. Die Ausgabe der Authentifizierungssequenz kann dabei durch einen automatischen Ausdruck eines Schlüsselcodes, eines Bar- oder QR- Codes und/oder eine elektronische Ausgabe, beispielsweise per Email an den zur Wiederinbetriebnahme des ersten Hochvoltbereichs 10 autorisierten Bediener, erfolgen. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die temporäre Authentifizierungssequenz von dem externen Diagnosegerät 16 oder einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden externen System erzeugt wird. Dabei ist es dann grundsätzlich auch denkbar, dass die Authentifizierungssequenz auf dem externen Diagnosegerät 16 oder einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden externen Gerät, wie beispielsweise einem Server, hinterlegt wird. Grundsätzlich ist auch eine Erzeugung der Authentifizierungssequenz durch einen Bediener denkbar, der den ersten Hochvoltbereich 10 freischaltet.
Grundsätzlich ist als Authentifizierungssequenz auch eine Benutzeridentifikationskarte, wie beispielsweise ein Mitarbeiterausweis, denkbar. Dabei wird die Benutzeridentifikationskarte beim Freistellen des ersten Hochvoltbereichs 10 eingelesen und als Authentifi- zierungssequenz auf der Steuer- und Regeleinheit 15 hinterlegt. Zur Autorisierung und somit zur Wiederinbetriebnahme des freigeschalteten ersten Hochvoltbereichs 10 ist nun die Benutzeridentifikationskarte wieder nötig. Somit kann nur der Benutzer, der die entsprechende Benutzeridentifikationskarte besitzt, den ersten Hochvoltbereich 10 wieder in Betrieb nehmen.
Ist die Authentifizierung erfolgreich, wird die Sicherung gegen Wiedereinschalten aufgehoben und die Batterieschütze 24, 25 werden in einen ersten Schaltzustand geschaltet, wodurch der erste Hochvoltbereich 10 elektrisch mit dem zweiten Hochvoltbereich 12 verbunden ist. Dadurch liegt eine Spannung der Hochvoltspannungsquelle 13 an den Hochvoltkomponenten 17 und dem Elektromotor 11 des ersten Hochvoltbereichs 10 an und das Kraftfahrzeughochvoltsystem ist einsatzbereit.

Claims

Patentansprüche
Kraftfahrzeughochvoltsystem mit zumindest einem ersten Hochvoltbereich (10) zum Anbinden zumindest eines Elektromotors (11 ), mit einem zweiten Hochvoltbereich (12) zum Anbinden zumindest einer Hochvoltspannungsquelle (13), mit zumindest einer Trenneinheit (14), die dazu vorgesehen ist, den ersten Hochvoltbereich (10) von dem zweiten Hochvoltbereich (12) abzutrennen, und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regeleinheit (15), die zumindest dazu vorgesehen ist, die Trenneinheit (14) anzusteuern,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (15) dazu vorgesehen ist, den ersten Hochvoltbereich (10) nach einer über die Trenneinheit (14) erfolgten Freischaltung gegen Wiedereinschalten zu sichern.
Kraftfahrzeughochvoltsystem nach Anspruch 1 ,
gekennzeichnet durch
einen Hilfsstromkreis, der dazu vorgesehen ist, von der Steuer- und/oder Regeleinheit (15) zur Sicherung gegen Wiedereinschalten des freigeschalteten ersten Hochvoltbereichs (10) geöffnet zu werden.
Kraftfahrzeughochvoltsystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (15) durch Simulieren eines Fehlerzustands dazu vorgesehen ist, den freigeschalteten ersten Hochvoltbereich (10) gegen Wiedereinschalten zu sichern.
Kraftfahrzeughochvoltsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
zumindest eine in dem ersten Hochvoltbereich (10) angeordnete Hochvoltkomponente (17), die zumindest eine Verriegelungseinheit zur Sicherung des ersten Hochvoltbereichs (10) gegen Wiedereinschalten aufweist.
Kraftfahrzeughochvoltsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (15) für eine redundante Bestimmung der Spannungsfreiheit des für die Freischaltung vorgesehenen ersten Hochvoltbereichs (10) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeughochvoltsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (15) dazu vorgesehen ist, mit einem externen Diagnosegerät (16) verbunden zu werden.
Kraftfahrzeughochvoltsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (15) vor der Inbetriebnahme des ersten Hochvoltbereichs (10) zu einer Authentifizierung vorgesehen ist.
Kraftfahrzeughochvoltsystem nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch
eine Eingabeeinheit (18,18'), die zur Durchführung der Authentifizierung zur Inbetriebnahme des ersten Hochvoltbereichs (10) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeughochvoltsystem nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuer- und/oder Regeleinheit (15) dazu vorgesehen ist, den freigeschalteten ersten Hochvoltbereich (10) wieder in Betrieb zu nehmen, wenn ein durch die Eingabeeinheit (18,18') eingebrachtes Authentifizierungsmerkmal mit einem auf der Steuer- und/oder Regeleinheit (15) hinterlegten Authentifizierungsmerkmal übereinstimmt.
10. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeughochvoltsystems, insbesondere eines Kraftfahrzeughochvoltsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Steuer- und/oder Regeleinheit (15) eine Trenneinheit (14) zur Trennung eines ersten Hochvoltbereichs (10) zum Anbinden zumindest eines Elektromotors (11 ), von einem zweiten Hochvoltbereich (12) zur Anbindung einer Hochvoltspan- nungsquelle (13), ansteuert,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Hochvoltbereich (10) nach einer über die Trenneinheit (14) erfolgten Freischaltung mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit (15) gegen Wiedereinschalten gesichert wird.
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