WO2013174569A2 - Verfahren zum öffnen oder schliessen einer elektrisch bzw. elektronisch ansteuerbaren schalteinrichtung eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum öffnen oder schliessen einer elektrisch bzw. elektronisch ansteuerbaren schalteinrichtung eines fahrzeugs Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a vehicle according to the preamble of claim 2.
  • Hybrid and electric vehicles are known to be equipped with a high-voltage electrical storage, which has an operating voltage in the order of z. B. 400 volts. Compared to conventional 12 volt vehicle on-board networks, this results in quite different safety promotions. For example, it must be ensured before carrying out certain service or repair work on the vehicle that the high-voltage storage is electrically decoupled from the high-voltage network of the vehicle.
  • the high-voltage storage is electrically connected to the high-voltage network via an electrically or electronically controllable switching device (contactor arrangement).
  • contactor arrangement To switch off the contactor arrangement, the control input of the contactor arrangement must be interrupted.
  • the supply line to the control input of the contactor arrangement must be manually interrupted ("Service Disconnecf). This can e.g. by pulling out a connecting pin o.
  • the object of the invention is to provide a method by means of which the electrical connection between the high-voltage accumulator and the high-voltage network of a vehicle reliably off or can be switched on.
  • the object of the invention is also to provide a suitably designed vehicle.
  • the starting point of the invention is a vehicle with a high-voltage accumulator which can be connected or connected to a high-voltage network of the vehicle via an electrically controllable switching device (eg contactor arrangement).
  • an electrically controllable switching device eg contactor arrangement
  • the high-voltage storage is always electrically connected to the high-voltage network.
  • this electrical connection must be able to be reliably interrupted.
  • the electrical switching device or contactor arrangement is closed when an electrical control input of the switching device is energized. In contrast, the switching device is open, d. H. interrupted when the control input is de-energized.
  • the essence of the invention consists in that the switching input of the switching device which determines the switching state of the switching device is switched off or switched on via a "near field communication device" (so-called “Near Field Communication”).
  • the control input of the switching device is powered by a control output of an electronic control unit with power. It can thus be provided that the control output, in particular for carrying out service or repair work on the vehicle, can be switched off or switched on by activating the control device via a near field communication device. Since such a controllable via a near field communication device control device is usually present anyway in an electric or hybrid vehicle, a .Service Disconnecf purely software technology provided or carried out without additional hardware components are needed in the vehicle. On the provided in conventional electric or hybrid vehicles manually operated device (manual service disconnect) by means of which the control input of the switching device can be manually de-energized, can thus be dispensed with.
  • the near-field communication device has an electronic "workshop key" which can communicate with the control device in a near field of the control device or in a near field of a control device receiver act, which corresponds in terms of their hardware to the vehicle key of a corresponding vehicle and is modified or supplemented only with regard to the software scope implemented therein.
  • Pressing a button of the workshop key can be sent wirelessly a shutdown signal to the relevant control unit, whereupon the control input of the switching device supplying control output of the control unit is turned off.
  • the control input of the Switching device de-energized, which means that the switching or
  • Protective device separates the high-voltage network from the high-voltage storage. After this has taken place, repair or service work on the vehicle, in particular on the vehicle's high-voltage network, can be carried out without danger.
  • the switching device After completion of the repair or service work, the switching device must be closed again, d. H.
  • the high-voltage network must again be electrically connected to the high-voltage storage.
  • the contactor arrangement then picks up and thus restores the connection between the high-voltage accumulator and the vehicle's high-voltage network.
  • the receiver of the control unit or the control unit per se can preferably be arranged in the region or inside the passenger compartment.
  • the workshop key must be placed in the area of the center console or must be plugged into the "shaft" into which the vehicle key is usually inserted in order to be able to enter near field communication with the control unit.
  • FIGURE 1 describes the basic principle of the invention in a schematic representation.
  • FIG. 1 schematically shows a high-voltage accumulator 1 of a hybrid or electric vehicle.
  • the high-voltage storage 1 can be electrically connected via a contactor 2 with a high-voltage network 3 of the vehicle.
  • the Contactor arrangement 2 has a control input 4. When the control input 4 is energized, attracts a magnet 5 of the contactor arrangement, which means that the high-voltage storage 1 is electrically connected via the contactor assembly 2 to the high-voltage network 3. If the control input 4 is de-energized, the contactor arrangement 2 opens and interrupts the electrical connection between the high-voltage accumulator 1 and the high-voltage network 3.
  • the safety battery terminal 8 comprises a pyrotechnic explosive device which can be controlled electrically or electronically by a control device (eg airbag control device). When detecting a serious accident of the vehicle generates z. This leads to the ignition of the pyrotechnic explosive charge, whereby a mechanical interruption of the power supply of the control input 4 is brought about. In this way, the control input 4 is de-energized in an accident and thus the connection between the high-voltage battery 1 and the high-voltage network 3 is interrupted. An interruption by means of the safety battery terminal is intended only for emergencies.
  • control input 4 is switched off via the control unit 6.
  • a so-called "electronic workshop key 9" must be brought into a near field area of the control unit 6 or a receiver of the control unit 6. For example, by pressing a button 10 of the workshop key, the control output 7 and thus the control input 4 electrically connected control input 4 of the contactor assembly 2 are shadowed without power.
  • the control unit 6 remains in the "locked state" in which the control output 7 and thus the control input 4 are de-energized the high-voltage network is reliably disconnected from the high-voltage accumulator 1 and repair and service work can be carried out without risk After completion of the repair or service work, the high-voltage network 3 must again be electrically connected to the high-voltage accumulator 1.
  • the workshop key need not be an electronic device that is identical in hardware to a vehicle key.
  • other devices that enable near field communication with the control unit 6 conceivable, for. B. smart cards, Moblifunktechnik o. ⁇ .

Abstract

Verfahren zum Öffnen oder Schließen einer einen Hochvoltspeicher mit einem Hochvoltnetz eines Fahrzeugs verbindenden, elektrisch oder elektronisch ansteuerbaren Schalteinrichtung, insbesondere zur Durchführung von Servicearbeiten am Fahrzeug. Ein den Schaltzustand der Schalteinrichtung bestimmender Schalteingang der Schalteinrichtung wird über eine Nahfeldkommunikationseinrichtung ab- oder zugeschaltet.

Description

Verfahren zum Öffnen oder Schließen einer elektrisch bzw. elektronisch ansteuerbaren Schalteinrichtung eines Fahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.
Hybrid- und Elektrofahrzeuge sind bekanntlich mit einem elektrischen Hochvoltspeicher ausgerüstet, der eine Betriebsspannung in der Größenordnung von z. B. 400 Volt hat. Im Vergleich zu herkömmlichen 12 Volt Fahrzeugbordnetzen ergeben sich hieraus ganz andere Sicherheitsanförderungen. Beispielsweise muss vor der Durchführung bestimmter Serviceoder Reparaturarbeiten am Fahrzeug sichergestellt sein, dass der Hochvoltspeicher elektrisch vom Hochvoltnetz des Fahrzeugs entkoppelt ist.
Üblicherweise ist der Hochvoltspeicher über eine elektrisch bzw. elektronisch ansteuerbare Schalteinrichtung (Schützanordnung) elektrisch mit dem Hochvoltnetz verbunden. Zum Ausschalten der Schützanordnung muss der Steuereingang der Schützanordnung unterbrochen werden. Bei bislang bekannten Konzepten muss hierzu die Zuleitung zum Steuereingang der Schützanordnung manuell unterbrochen werden („Service Disconnecf). Dies kann z.B. durch Herausziehen eines Verbindungspins o. ä. erfolgen.
Sicherheitsrichtlinien schreiben ferner vor, dass nach dem Unterbrechen der Zuleitung des Steuereingangs der Schützanordnung die Leitungsunter- brechung zusätzlich gesichert werden muss, z. B. mittels eines Schlosses o. ä. Eine derartige Vorrichtung, mittels der die Zuleitung zum Steuereingang der Schützanordnung unterbrochen werden kann, ist mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mittels dessen die elektrische Verbindung zwischen dem Hochvoltspeicher und dem Hochvoltnetz eines Fahrzeugs zuverlässig ab- oder zugeschaltet werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein entsprechend konzipiertes Fahrzeug anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 2. gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, welcher über eine elektrisch ansteuerbare Schalteinrichtung (z. B. Schützanordnung) mit einem Hochvoltnetz des Fahrzeugs verbindbar oder verbunden ist. Im normalen Betrieb ist der Hochvoltspeicher stets elektrisch mit dem Hochvoltnetz verbunden. Zur Durchführung von Service- oder Reparaturarbeiten muss diese elektrische Verbindung jedoch zuverlässig unterbrochen werden können. Die elektrische Schalteinrichtung bzw. Schützanordnung ist geschlossen, wenn ein elektrischer Steuereingang der Schalteinrichtung be- stromt ist. Demgegenüber ist die Schalteinrichtung geöffnet, d. h. unterbrochen, wenn der Steuereingang stromlos ist.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der den Schaltzustand der Schalteinrichtung bestimmende Schalteingang der Schalteinrichtung über eine„Nahfeldkommunikationseinrichtung" ab- oder zugeschaltet wird (so genannte„Near Field Communication"). Üblicherweise wird der Steuereingang der Schalteinrichtung von einem Steuerausgang eines elektronischen Steuergeräts mit Strom versorgt. Somit kann vorgesehen sein, dass der Steuerausgang, insbesondere zur Durchführung von Service- oder Reparaturarbeiten am Fahrzeug, durch Ansteuern des Steuergeräts über eine Nahfeldkommunikattonseinrichtung ab- oder zuschaltbar ist. Da ein derartiges, über eine Nahfeldkommunikationseinrichtung ansteuerbares Steuergerät bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug üblicherweise ohnehin vorhanden ist, kann ein .Service Disconnecf rein softwaretechnisch vorgesehen bzw. durchgeführt werden, ohne dass im Fahrzeug zusätzliche Hardwarekomponenten benötigt werden. Auf die bei herkömmlichen Elektro- oder Hybridfahrzeugen vorgesehene manuell zu betätigende Einrichtung (manueller Service Disconnect) mittels der der Steuereingang der Schalteinrichtung manuell stromlos geschaltet werden kann, kann somit verzichtet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Nahfeldkommunikations- einrichtung einen elektronischen„Werkstattschlüssel" auf, der in einem Nahfeld des Steuergeräts bzw. in einem Nahfeld eines Steuergeräteempfängers mit dem Steuergerät kommunizieren kann. Bei dem elektronischen Werkstattschlüssel kann es sich z. B. um eine Einrichtung handeln, die hinsichtlich ihrer Hardware dem Fahrzeugschlüssel eines entsprechenden Fahrzeugs entspricht und lediglich hinsichtlich ihres darin implementierten Softwareumfangs modifiziert oder ergänzt ist.
Vor der Durchführung von Service- oder Reparaturarbeiten am Hochvoltnetz des Fahrzeugs braucht also lediglich der„Werkstattschlüssel" in einen Nahfeld- bzw. Empfangsbereich des oben erwähnten Steuergeräts bzw. eines Empfängers des Steuergeräts gebracht zu werden. Z. B. durch
Drücken einer Taste des Werkstattschlüssels kann drahtlos ein Abschaltsignal an das betreffende Steuergerät gesendet werden, woraufhin der den Steuereingang der Schalteinrichtung versorgende Steuerausgang des Steuergeräts abgeschaltet wird. Dadurch wird der Steuereingang der Schalteinrichtung stromlos, was dazu führt, dass die Schalt- bzw.
Schützeinrichtung das Hochvoltnetz vom Hochvoltspeicher trennt. Nachdem dies erfolgt ist, können gefahrlos Reparatur oder Servicearbeiten am Fahrzeug, insbesondere am Hochvoltnetz des Fahrzeugs durchgeführt werden.
Nach Beendigung der Reparatur- oder Servicearbeiten muss die Schalteinrichtung wieder geschlossen werden, d. h. das Hochvoltnetz muss wieder elektrisch mit dem Hochvoltspeicher verbunden werden. Hierzu ist es erforderlich, dass der Steuereingang der Schalteinrichtung bestromt wird. Es kann vorgesehen sein, dass dies auschließlich durch erneutes Ansteuern des Steuergeräts mittels des Werkstattschlüssels möglich ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass durch erneutes Betätigen einer Taste am Werkstattschlüssel der Steuerausgang des Steuergeräts und somit der Steuereingang der Schalteinrichtung wieder zugeschaltet wird. Daraufhin zieht die Schützanordnung an und stellt somit die Verbindung zwischen dem Hochvoltspeicher und dem Hochvoltnetz des Fahrzeugs wieder her.
Der Empfänger des Steuergeräts bzw. das Steuergerät an sich kann vorzugsweise im Bereich oder innerhalb der Fahrgastzelle angeordnet sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Werkstattschlüssel im Bereich der Mittelkonsole platziert werden muss oder in den .Schacht" eingesteckt werden muss, in den ansonsten üblicherweise der Fahrzeugschlüssel eingesteckt wird, um mit dem Steuergerät in eine Nahfeldkommunikation eintreten zu können.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur 1 beschreibt das Grundprinzip der Erfindung in schematischer Darstellung.
Figur 1 zeigt schematisiert einen Hochvoltspeicher 1 eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs. Der Hochvoltspeicher 1 kann über eine Schützanordnung 2 elektrisch mit einem Hochvoltnetz 3 des Fahrzeugs verbunden werden. Die Schützanordnung 2 weist einen Steuereingang 4 auf. Wenn der Steuereingang 4 bestromt ist, zieht ein Magnet 5 der Schützanordnung an, was dazu führt, dass der Hochvoltspeicher 1 über die Schützanordnung 2 elektrisch mit dem Hochvoltnetz 3 verbunden ist. Wird der Steuereingang 4 stromlos, so öffnet die Schützanordnung 2 und unterbricht die elektrische Verbindung zwischen dem Hochvoltspeicher 1 und dem Hochvoltnetz 3.
Der Steuereingang 4 sowie verschiedene Hochstromverbraucher, wie z. B. Lüfter, elektrische Lenkung etc., werden von einem Steuergerät
(Bodydomaincontroller) mit einem Steuerstrom bei einer Spannung von z. B. 12 Volt versorgt. Ein Steuerausgang 7 des Steuergeräts ist über eine sogenannte Sicherheitsbatterieklemme 8 mit dem Steuereingang 4 verbunden. Die Sicherheitsbatterieklemme 8 umfasst einen elektrisch bzw. elektronisch von einem Steuergerät (z. B. Airbagsteuergerät) ansteuerbaren pyrotechnischen Sprengsatz. Bei Detektieren eines schwerwiegenden Unfalls des Fahrzeugs erzeugt z. B. ein Airbagsteuergerät ein entsprechendes Auslösesignal für die Sicherheitsbatterieklemme 8. Dies führt zum Zünden des pyrotechnischen Sprengsatzes, wodurch eine mechanische Unterbrechung der Stromversorgung des Steuereingangs 4 herbeigeführt wird. Auf diese Weise wird bei einem Unfall der Steuereingang 4 stromlos geschaltet und somit die Verbindung zwischen dem Hochvoltspeicher 1 und dem Hochvoltnetz 3 unterbrochen. Ein Unterbrechen mittels der Sicherheitsbatterieklemme ist jedoch nur für Notfälle vorgesehen.
Für die Durchführung von Reparatur- oder Servicearbeiten wird der Steuereingang 4 über das Steuergerät 6 stromlos geschaltet. Hierzu muss ein sogenannter .elektronischer Werkstattschlüssel 9" in einen Nahfeldbereich des Steuergeräts 6 bzw. eines Empfängers des Steuergeräts 6 gebracht werden. Z. B. durch Drücken eines Tasters 10 des Werkstattschlüssels kann der Steuerausgang 7 und somit der mit dem Steuerausgang 7 elektrisch verbundene Steuereingang 4 der Schützanordnung 2 stromlos geschattet werden. Wird der Werkstattschlüssel 9 aus dem Nahfeldbereich des Steuergeräts 6 bzw. eines Empfangers des Steuergeräts 6 entfernt so bleibt das Steuergerät 6 im„verriegelten Zustand", in dem der Steuerausgang 7 und somit der Steuereingang 4 stromlos ist. Dadurch wird mit hoher Sicherheit erreicht, dass das Hochvoltnetz zuverlässig vom Hochvoltspeicher 1 getrennt ist und Reparatur- und Servicearbeiten gefahrlos durchgeführt werden können. Nach Beendigung der Reparatur- oder Servicearbeiten muss das Hochvoltnetz 3 wieder mit dem Hochvoltspeicher 1 elektrisch verbunden werden.
Es kann vorgesehen sein, dass dies ausschließlich in ganz analoger Weise erreicht werden kann, d.h. indem der Werkstattschlüssel 9 wieder in den Nahfeldbereich des Steuergeräts 6 bzw. eines Empfängers des Steuergeräts 6 gebracht wird und der Steuerausgang 7 durch Betätigen z. B. eines Tasters 10 des Werkstattschlüssels wieder «scharf geschaltet wird.
Bei dem Werkstattschlüssel muss es sich selbstverständlich nicht um eine elektronische Einrichtung handeln, die hinsichtlich ihrer Hardware identisch mit einem Fahrzeugschlüssel ist. Prinzipiell sind auch andere Einrichtungen, welche eine Nahfeldkommunikation mit dem Steuergerät 6 ermöglichen denkbar, z. B. Chipkarten, Moblifunkgeräte o. ä.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Öffnen oder Schließen einer einen Hochvoltspeicher (1) mit einem Hochvoltnetz (3) eines Fahrzeugs verbindenden, elektrisch oder elektronisch ansteuerbaren Schalteinrichtung (2), insbesondere zur Durchführung von Servicearbeiten am Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass
ein den Schaltzustand der Schalteinrichtung (2) bestimmender Schalteingang (4) der Schalteinrichtung (2) über eine
Nahfeldkommunikationseinrichtung (6, 9) ab- oder zugeschaltet wird.
2. Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher (1 ), welcher über eine elektrisch ansteuerbare Schalteinrichtung (2) mit einem Hochvoltnetz (3) verbindbar oder verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung (2) geschlossen ist, wenn ein elektrischer Steuereingang (4) der Schalteinrichtung (2) bestromt ist, oder geöffnet, wenn der Steuereingang (4) stromlos ist wobei der Steuereingang (4) von einem Steuerausgang (7) eines elektronischen Steuergeräts (6) mit Strom versorgt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuerausgang (7), insbesondere zur Durchführung von Servicearbeiten am Fahrzeug, durch Ansteuern des Steuergeräts (6) über eine Nahfeldkommunlkationseinrichtung (9) ab- oder zuschaltbar ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Nahfeldkommunikationseinrichtung (6, 9) einen elektronischen Werkstattschlüssel (9) umfasst, der in einem Nahfeld des Steuergeräts (6) bzw. eines Steuergeräteempfängers mit diesem kommunizieren kann.
4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Steuerausgang (7) nach einem Abschalten des Steuerausgangs (7) ausschließlich mittels des elektronischen Werkstattschlüssels wieder zuschaltbar ist. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem oder von einem anderen Steuergerät (6) des Fahrzeugs ansteuerbarer pyrotechnischer Sprengsatz (8) vorgesehen ist, durch dessen Auslösung bei einem Unfall des Fahrzeugs eine elektrische Verbindung des Steuerausgangs (7) mit dem
Steuereingang (4) trennbar ist. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstattschlüssel hinsichtlich seiner Hardware identisch mit einem zum Betätigen einer Zentralverriegelung des Fahrzeugs und/oder zum Starten des Fahrzeugs benötigten Schlüssels ist und sich von diesem ausschließlich durch die im Werkstattschlüssel hinterlegte Software unterscheidet.
PCT/EP2013/057333 2012-05-24 2013-04-09 Verfahren zum öffnen oder schliessen einer elektrisch bzw. elektronisch ansteuerbaren schalteinrichtung eines fahrzeugs WO2013174569A2 (de)

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