WO2014040814A2 - Vorrichtung, fahrzeug, verfahren und computerprogramm zur deaktivierung von hochvoltkomponenten eines fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung, fahrzeug, verfahren und computerprogramm zur deaktivierung von hochvoltkomponenten eines fahrzeugs Download PDF

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Rainer Kröger
Matthias Ullrich
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/904—Component specially adapted for hev

Definitions

  • HV high-voltage systems
  • the publication DE 10 2004 057 828 A1 describes an emergency shutdown of electrical circuits in a motor vehicle.
  • the power and body circuits of the vehicle are turned off in a first stage, a generator de-energized and an emergency power supply of the
  • Triebstrang plante associated circuits ensured. In a second stage, the emergency power supply for the drive train operation is switched off again.
  • Embodiments of the present invention are based on the recognition that in the case of an accident of a motor vehicle it may well be desirable if the high-voltage components are not switched off. On the one hand, it is imperative that in case of damage or serious accident of a vehicle
  • High voltage components are switched off as soon as possible.
  • embodiments are also based on the knowledge that after a slight vibration or slight damage, the preservation of the mobility of the vehicle may be more important than switching off the high-voltage components, provided that they are functional and no danger threatens.
  • Embodiments are further based on the finding that after a detected shock, as may occur, for example, in accidents, first an error analysis on the high-voltage system can be performed. The result of
  • Embodiments can thus provide the advantage that in an accident, in which the high-voltage components and the
  • High-voltage system can not be damaged, the mobility of the motor vehicle can be maintained directly, leaving the danger zone with the
  • embodiments may provide that in a
  • Accident detection or pre-detection also English “pre-crash detection” or “crash detection”
  • an intelligent query an on-board diagnosis also “on-board-Diagnosis”
  • the diagnosis is triggered immediately after the detection of the shock, and not just at regular intervals, such as every 30 seconds that errors are detected earlier, since the startup or start of an on-board diagnostics, for example, after a change of ignition (off and on again at the ignition) significantly more Takes time, as an immediate diagnosis.
  • embodiments can save valuable time by enabling the high-voltage system and diagnostics or fault analysis to be started immediately after the shock is detected.
  • exemplary embodiments do not have to wait for a change of ignition, ie a switching off of the ignition and a subsequent restarting of the ignition, to take place. This allows the driver in the dangerous situation, the vehicle still move immediately, if necessary, without having to restart.
  • embodiments may provide the advantage that time can be saved as compared to a shutdown in the event of a minor accident, also called a low-speed crash
  • Self-diagnosis is not started until after a new ignition change.
  • This is also understood as reversible shutdown, in which the components are switched off, but can be switched on again by a change of ignition.
  • Such reversible shutdown in low crash severity crashes e.g., low speed crash at ⁇ 40 km / h
  • High-voltage components of a vehicle wherein the device is designed to, after detection of a shock, a failure analysis of the high-voltage components
  • the device can be used in a vehicle, for example in a vehicle
  • Control unit or in a high-voltage coordinator The device is designed to deactivate the high-voltage components of the vehicle.
  • Embodiments may provide that first an error analysis is performed on the high-voltage components before they are deactivated. Embodiments can thus provide the advantage that, unless errors are found in the high-voltage components, the mobility of the vehicle can be maintained.
  • the device may further be configured to trigger a self-diagnosis of one or more of the high-voltage components in the context of the error analysis.
  • an interlock check can be triggered.
  • the interlock system is a system that in addition to the high-voltage system is implemented to realize a monitoring of all contacts, such as plugs or connectors, distributors, etc. of the high-voltage system.
  • the interlock system is realized by one or more lines, which runs parallel at least at the plugs or connections of the high-voltage system.
  • a plug of the high-voltage system can then be solved only by previously loosening the loop or the contact of the interlock system.
  • An interruption in the interlock system then signals an imminent interruption in the system
  • Embodiments may provide for such a break, the
  • High-voltage system also to interrupt.
  • the interlock system is known in the conventional field and is used to ensure the safety at work
  • the high-voltage system can not normally be disconnected without first disconnecting the interlock system.
  • a higher level of safety is achieved for mechanics who work on these vehicles.
  • the interlock system will interrupt a leading signal contact.
  • Interlock systems are arranged so that they always come before the contacts of the
  • High-voltage system to be opened. Based on this information, the main current path, that is, that of the high-voltage system, can then be interrupted in good time and de-energized before the main contacts are actually disconnected.
  • embodiments may provide for a review of the interlock system as part of the fault analysis or fault diagnosis.
  • a line interruption can be detected at the components of the high-voltage system and / or an insulation resistance measurement can be triggered. This can
  • the Device then send a corresponding signal to the high-voltage battery to trigger the insulation resistance measurement.
  • a check of a voltage status of a high-voltage heating and / or an electrical air conditioning compressor can take place.
  • the high-voltage heating can be checked, for example, by switching it on for a short time. After switching on
  • High-voltage heating for example, their voltage status, or their
  • Power consumption eg about the current flow
  • further components of the high-voltage system are conceivable.
  • the device may be configured to accommodate the
  • Components can be helpful, because then even after attempting to restart the vehicle, no danger can emanate from these components more. Any short circuits or contacts between the live high-voltage components and, for example, a housing or the body of the vehicle, then no longer have an effect, since the high-voltage components are irreversibly switched off.
  • the device may be configured to trigger an active discharge of one or more high-voltage capacitors in the event of irreversible disconnection.
  • the high-voltage capacitors may be included, for example, in power electronics.
  • high-voltage capacitors can occur in many places and in many components of a high-voltage system.
  • the device can ensure that the energy remaining in the high-voltage capacitors is controlled and quickly discharged after a shutdown has taken place. Embodiments can thus provide the advantage that the danger potential that emanates from a charged high-voltage capacitor, can be contained after damage by the high-voltage capacitor is discharged quickly and controlled.
  • a corresponding high-voltage battery can then be disconnected from the high-voltage network at the same time.
  • the energy additionally stored in capacitors in the HV network is thus discharged in a controlled manner.
  • the battery is disconnected from the mains, and the grid is discharged.
  • the device may be configured to distinguish a slight accident from a serious accident when detecting the shock. In other words, a certain sensor system may be provided, which makes it possible to distinguish a serious accident from a minor accident.
  • acceleration sensors or vibration sensors can be used here whose output signal provides information about how severe an impact, a jolt, a shake, etc. was.
  • the device can also be designed to irreversibly and directly disconnect the high-voltage components without fault analysis in the event of a serious accident.
  • embodiments can offer the advantage that in the detection of a severe vibration, in particular a serious accident, the high-voltage components are switched off directly, so that no more danger can emanate from them.
  • the device may be designed to carry out the fault analysis in the event of a slight accident and to switch off the high-voltage components if an error of the high-voltage components results in the fault analysis.
  • embodiments can offer the advantage that in case of a minor accident, there is a chance to maintain the mobility of the vehicle.
  • the device can be designed to keep the high-voltage components ready for operation in the event of a slight accident and, if the error analysis results in an error-free operation of the high-voltage component, in other words not
  • the device may be further configured to reversibly turn off the high voltage components in the event of a minor accident and if the failure analysis results in an error of the high voltage components.
  • Embodiments may offer the advantage that after a slight accident it is possible to remedy the error, so that then the mobility of the vehicle can be restored without the vehicle remains lying.
  • embodiments may also provide first turn off reversible and turn off irreversible after a reconnection on renewed fault detection to give at least one way of easy troubleshooting on the spot.
  • the apparatus may also be arranged to after a certain number of successive errors, such as e.g. 3 or 5, switch off irreversibly.
  • the device may be designed to accommodate the
  • Detect the vibration using an airbag sensor Detect the vibration using an airbag sensor.
  • vehicles with airbag already provide a sensor that detects vibrations.
  • the airbag sensor can be designed to quantize the vibrations, that is to say to indicate or supply several levels of vibrations
  • shock may be detected based on the signal of an airbag sensor.
  • a slight vibration, or a slight accident can be detected when the airbag sensor indicates a shock, but it does not come in this regard to a release of the airbag.
  • embodiments can also offer the advantage that the switching on and off the
  • High-voltage components is not tied to the triggering of an airbag.
  • Embodiments can therefore be independent of the triggering of an airbag.
  • the device may be configured to provide a predetermined period of time for error analysis. For example, a window of 1, 2, 3, 5, 10, or 20 seconds may be provided within which fault analysis or diagnostics must be completed before powering off.
  • the device may be further configured to turn off the high voltage components if the fault analysis is not completed by the lapse of the predetermined time. This has the advantage that the error analysis or diagnosis can not take any arbitrary amount of time, and so for safety reasons after a short period of time, such as 3 seconds, the high-voltage components can be reliably switched off.
  • Embodiments further provide a vehicle with a device as described above.
  • the vehicle may be considered
  • High voltage components e.g. a high-voltage battery, an electric drive, a power electronics, one or more high-voltage capacitors, a charger, a high-voltage heater and / or a high-voltage air compressor.
  • Components can then optionally be coupled in pairs or also with each other, so that the device can perform a corresponding error analysis on the exchange of appropriate signals.
  • these high-voltage components for example via a bus, ie a data bus, communicate with each other.
  • a bus ie a data bus
  • the vehicle may include an airbag sensor that may be coupled to the device.
  • the vehicle may further include a high-voltage contactor, which connects, for example, the high-voltage battery with the rest of the high-voltage system.
  • the device can then also be coupled to the high-voltage contactors, the high-voltage contactor switching off the High voltage components allows.
  • a bus ie a data bus
  • the device may be configured to send a signal to the
  • High-voltage contactors to send, so that this deactivates the high-voltage components.
  • High voltage components of a vehicle includes detecting a shock and performing a fault analysis of the high voltage components.
  • the method further includes turning off the high voltage components when the error analysis results in a fault of the high voltage components.
  • Embodiments further provide a computer program having program code for performing one of the methods described above when the program code is executed on a computer, a processor or a programmable hardware component.
  • a computer program having program code for performing one of the methods described above when the program code is executed on a computer, a processor or a programmable hardware component.
  • a computer program in one
  • Control unit or a high-voltage coordinator is a control unit or a high-voltage coordinator.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a device for deactivating the high-voltage components.
  • Fig. 2 is a signal flow diagram of an embodiment
  • Fig. 3 is an overview of the errors caused by line interruption on a
  • High-voltage system can occur in one embodiment.
  • FIG. 4 shows a block diagram of an embodiment of a method for deactivating high-voltage components.
  • Embodiments can be substituted substituting each other. Therefore, for the detailed description of such a component, which is shown in a figure, the description of the corresponding component or component in another figure can be used.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device 100 for deactivation of
  • High voltage components 200 of a vehicle The high-voltage components 200 are shown in FIG. 1 summarized in indefinite number. The high-voltage components will be described in detail below with reference to the other figures.
  • the high-voltage components will be described in detail below with reference to the other figures.
  • Device 100 is designed to detect a shock after detection
  • Error analysis of the high-voltage components and the high-voltage components 200 shut down when the error analysis results in an error of the high-voltage components.
  • FIG. 2 shows a signal flow diagram in one embodiment.
  • the device 100 is shown as an engine control unit (MSG) or high-voltage coordinator (HV coordinator) 100, and forms the master instance of the function "detecting open
  • CAN buses or CAN segments are used for communication between the individual components, which can be used with "CAN 1", “CAN 2", “CAN 3” and “ CAN 4 "as well as through
  • the CAN segments can connect individual components directly or indirectly.
  • CAN segments can also be routed via an interface 280.
  • the individual CAN segments can be H-CAN segments, e.g. for communication with high voltage components, A-CAN segments, e.g. for communication with
  • Instrument cluster comfort CAN segments, e.g. for communication with
  • Comfort components, etc. include.
  • "CAN 1" is used for communication with a high-voltage battery 210
  • CAN 2 Communication between the device 100 and a power electronics 220 and an airbag control unit 240 is used "CAN 2."
  • the communication with an instrument cluster 290 is via the “CAN 3".
  • CAN 4" is used for communication between a climate control unit 270 and an interface 280.
  • a "BUS 5" which may be implemented by a binary connection 5 (LIN), is used for communication between an electronic air conditioning compressor 250 and the climate control unit 270 and for communication between a high-voltage heater 260 and the climate control unit 270.
  • CAN 2 is also used for communication between device 100 and interface 280.
  • Embodiment whether the crash is below a retention trigger threshold for example, belt tensioners. Is the intensity of the crash above the
  • High voltage components immediately irreversibly switched off. That is, a high-voltage contactor is used to disconnect the high-voltage components, such as the high-voltage battery 210, from the other components.
  • the Power electronics 220 used to discharge any high-voltage capacitors and possibly separate the high-voltage battery 210 from the high-voltage network.
  • the device 100 is designed to irreversibly switch off the high-voltage components 200, 210, 220, 230, 250 and 260.
  • the considered embodiment the
  • Device further adapted to perform the detection of vibration, that is a crash, using an airbag sensor. Furthermore, the device 100 is designed to trigger an active discharge of the high-voltage capacitors in the case of an irreversible switch-off. The apparatus 100 is further configured to perform a self-diagnosis, one or more of the
  • High-voltage components 200 trigger. As part of the self-diagnosis or the
  • Error analysis can take place, for example, an interlock check, a
  • Insulation resistance measurement are performed, a line break are detected, a voltage status of the high-voltage heater 260 and / or the electronic air conditioning compressor 250 are detected.
  • the exemplary embodiment checks in particular that no insulation faults are present and that all components are supplied with appropriate voltage. If a fault is found, a warning light in the instrument cluster 290 is actuated, such as a red light or "turn right immediately.” The vehicle is then switched off and the high-voltage components switched off and locked, that is, irreversibly deactivated The high voltage components are not deactivated so that the vehicle can continue driving
  • exemplary embodiments can be an example yellow lamp in the
  • Instrument cluster 290 can be controlled, for example, to display "visit workshop, high-voltage components check”.
  • the embodiment offers the advantage over a reversible shutdown that the vehicle remains mobile. In a reversible shutdown, a corresponding crash under the
  • Retention trip threshold can also be detected, however, the contactor would be opened to disable the high-voltage components.
  • the vehicle was then roll out, depending on the existing error, the driver could try to restart the vehicle by re-ignition. In the case of a serious error, a new start would not be possible, if there was no error, the vehicle would start.
  • the vehicle After starting, the vehicle would first independently perform a self-diagnosis, the reboot is executed only if in particular no insulation fault is present and all Components are under tension. If this is not the case, then an appropriate warning light, such as a red lamp or "immediately right approach" could be controlled, the vehicle would be turned off and the
  • the embodiment saves the time it takes to turn the vehicle off and restart, including the self-diagnostic time after take-off and other start-ups.
  • the device 100 is further configured to distinguish a minor accident from a serious accident when detecting the shock.
  • the device is designed to irreversibly switch off the high-voltage components 200 without fault analysis in the event of a serious accident and to carry out the fault analysis in the event of a slight accident and to switch off the high-voltage components 200 if an error of the high-voltage components results in the fault analysis.
  • the functionality of the high-voltage cut-off in the crash after a crash with high crash severity irreversibly deactivates any feed of the high-voltage system.
  • dangerous voltages within the legal requirements are reduced and a renewed
  • the airbag control unit 240 monitors the accelerations made by the vehicle so that, for example, rollover and / or impact can be detected.
  • the CAN crash signal is calculated and sent according to a specific algorithm.
  • the crash signal is divided into three groups: no crash, crash with low crash severity (below the airbag deployment) and crash with a high crash severity (with airbag deployment).
  • the high-voltage system is irreversibly deactivated only when faults are detected and then actively discharged.
  • the errors include errors in the high-voltage interlock, insulation faults and / or an open / interrupted one
  • a high-voltage contactor switches the high-voltage components 200 on or off.
  • High voltage coordinator 100 and the high-voltage battery 210 check before connecting the high-voltage components 200 via the high-voltage contactors, whether a crash error memory entry for irreversible shutdown is entered in a fault memory. The connection takes place only if no fault memory entry of the irreversible
  • the air bag control unit 240 transmits for a certain time, e.g. 10 seconds, a signal value of the signal
  • the high voltage coordinator 100 starts a timer (time counter) for the
  • the apparatus 100 that is, the high-voltage coordinator, is configured to provide a designated time period for the failure analysis and to turn off the high-voltage components 200 when the failure analysis is not completed by the lapse of the predetermined period.
  • the high-voltage battery 210 starts, triggered by the high-voltage coordinator 100, an insulation resistance measurement. After a measurement, the signal is qualified and is sent via CAN to the high-voltage coordinator 100.
  • the climate control unit activated, also triggered by the device 100, the high-voltage heater 260 and sends the voltage status of the high-voltage heater 260 and the electrical climate condenser 250 to the high-voltage coordinator 100th 4.
  • the device 100 links the status of the
  • High-voltage heater 360 the status of the electric climate condenser 250, the status of the charger 230 and the internal status with each other.
  • the timeout is monitored by all mentioned signals.
  • the high-voltage system is irreversibly deactivated and actively discharged.
  • the instrument cluster 290 displays a red light with the corresponding text.
  • Crash signal line is performed the following:
  • the high-voltage battery 210 irreversibly deactivates the control of the high-voltage contactors and sends the emergency shutdown to the high-voltage coordinator 100th
  • High Voltage Coordinator 100 disables the high voltage system and requests active discharge.
  • the power electronics 220 starts an active discharge, for example by signaling the airbag control unit 240 and the high-voltage coordinator 100th
  • the device 100 upon receipt of the signal indicating a slight accident, a timer is started and monitored. In case of errors, the
  • the insulation measurement is triggered (triggered / triggered) and a transmission, ie a request for the status of the insulation fault and the high-voltage interlock is requested.
  • the power electronics 220 is checked for operational readiness.
  • the charger 230 provides a status of corresponding no voltage.
  • the climate control unit 270 controls the high-voltage heater 260 and the electric climate condenser 250 and transmits thereafter their voltage status.
  • the device 100 requests the deactivation of the high-voltage battery 210 and emergency discharge of the high-voltage capacitors.
  • High-voltage battery 210 deactivates irreversibly and makes an appropriate fault memory entry.
  • the corresponding warning lamp is activated.
  • the power electronics 220 is reversibly deactivated, and makes an active discharge of the high-voltage capacitors. An appropriate one
  • Error memory entry is made.
  • the load manager 230 is also deactivated and a corresponding error memory entry made.
  • climate control unit 270 can correspondingly control the high-voltage heater 260 and the electrical climate condenser 250 again. After deactivating the
  • the airbag warning lamp is activated in the instrument cluster 290.
  • an airbag warning lamp lights up in the instrument cluster 290.
  • the high-voltage system may then be operated. If the air bag control unit 240 sends incorrect values, e.g. AB_Degent ist_HV 1, 2 or 3, there is no reaction in the system. In other embodiments, the system may then shut down for security reasons.
  • FIG. 3 illustrates an overview of the errors which can occur due to line interruption or disconnection.
  • FIG. 3 shows the high-voltage battery 210, which is coupled to a DC bushing 400.
  • the high-voltage battery 210 is further coupled to the power electronics 220, which in turn is coupled to an electric drive 410.
  • the power electronics 220 is also coupled to the charger 230, which operates the electric air conditioning compressor 250 and the high voltage heater 260. Errors can occur at the respective interfaces, which are labeled with errors 1 to 5 in FIG.
  • One function of the error analysis may be detecting open high voltage lines. This function, i. the recognition of more open
  • High-voltage cables can be triggered after a crash event.
  • the aim is to recognize the errors 3 to 5 shown in FIG. 3.
  • Fault 3 is a fault between the power electronics 220 and the charger 330.
  • the fault 4 corresponds to a line break or break between the charger 230 and the high-voltage heater 260.
  • the fault 5 corresponds to a line break or a line break between the charger 230 and the electronic air conditioning compressor 250th
  • the error 1 is not checked here by the detection of open high-voltage lines. But there is a shutdown at a voltage error in the power electronics 220.
  • the error 2 is here by the detection of the open
  • High-voltage cable also not checked. A demolition detection is only possible if the electric machine 410 is driven, and the expected current is not reached.
  • the fault 3 may be determined by the charger 230 by measuring an undervoltage. Previously, the high-voltage heater 260 is controlled by the air conditioning operation part 270 for a short time so that the capacitors of the charger 230 are discharged. If the component is severely damaged, a timeout will be detected.
  • the fault 4 is detected by an undervoltage of the high-voltage heater 260, since the required current is not reached. The stress calculation can be done via the
  • the error 5 can be detected by the electric air conditioning compressor 250, which determines an undervoltage by voltage measurement. A discharge occurs through an internal resistor. If the component is severely damaged, a timeout will be detected.
  • the high-voltage contactors of the high-voltage battery 210 in a short time interval of 10-100ms after the input of the crash signal via
  • Error memory of the battery 210 can be entered as irreversible crash.
  • the closing of the contactors of the high-voltage battery 210 can be prevented until clearing the fault memory, regardless of a terminal-15 change and irreversible.
  • the entry of an irreversible crash event in the fault memory of the high-voltage battery 210 is not deleted here by the terminal-15 change or by a permanent interruption of the terminal 30 (duration + terminal).
  • the active discharge and an active short circuit can be activated until the next operating cycle change, eg terminal 15.
  • the active discharge can also end itself, for example when the voltage drops below one certain value, eg ⁇ 60V,
  • a request for deactivating the charger can be sent within a short time by the load manager 230.
  • the crash event can be entered in the fault memory.
  • the high-voltage system can be irreversibly deactivated, ie target mode change and "MO_Error_Notentladung_Anf , see Fig. 2:
  • Open high-voltage line i. the function recognition of open high-voltage lines as described above:
  • the high-voltage heater 260 can be activated for 300 ms by the climate control unit 270.
  • the error signal from the electric air conditioning compressor 250, signal “IKKs_01” can be sent with the signal “KL_Fehler_HV_IKK” according to a value description
  • Error signaling of the high-voltage heater 260 and the electric air conditioning compressor 250 may also be effected with the signal "KL_Fehler_HV_Heizung" according to the
  • the high-voltage heater 260 can be initialized so that the LIN signal "HV_Hs_01" contains the current status. In embodiments, this can only apply to high-voltage heaters 260 without voltage measurement. After receiving the
  • Delay for 1 s to be activated may be:
  • error e.g. permanent absence of the LIN message, timeout.
  • the device 100 is designed to detect the high-voltage components 200 in the event of a slight accident and if the error analysis results in a fault-free operation of the high-voltage components 200,
  • a vehicle with a device 100 corresponds to a further exemplary embodiment, which as high-voltage components is a high-voltage battery 210, an electric drive 410, one or more
  • High-voltage capacitors a power electronics 220, a charger 230, a
  • High-voltage heating 260 and / or a high-voltage air conditioning compressor 250 has.
  • the vehicle further includes an airbag sensor, wherein the device 100 is coupled to the airbag sensor.
  • the vehicle further includes a high-voltage contactor, the device being coupled to the high-voltage contactor and the high-voltage contactor
  • FIG. 4 shows a block diagram of an embodiment of a method for deactivating high-voltage components 200 of a vehicle.
  • the method comprises a step of detecting 310 a vibration and a step of
  • the method further includes a step of turning off 330 the high voltage components 200 when the error analysis results in an error of the high voltage components 200.
  • an embodiment includes a computer program having a
  • Program code for performing one of the above-mentioned methods for example, when executed in the engine control apparatus of a vehicle.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method such that a block or device of a device may also be referred to as a device a corresponding method step or as a feature of a method step is to be understood. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-Ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other
  • magnetic or optical memory are stored on the electronically readable control signals with a programmable
  • Hardware component can cooperate or cooperate such that the respective method is performed.
  • a programmable hardware component may be implemented by a processor, a
  • Computer processor Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • IC integrated circuit
  • SOC system on chip
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the digital storage medium may therefore be machine or computer readable.
  • Some embodiments thus comprise a data carrier which is electronically readable
  • One embodiment is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer readable medium) on which the program is recorded for performing any of the methods described herein.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a program, firmware, computer program or computer program product having a
  • Program code or be implemented as data wherein the program code or the data is effective to perform one of the methods, if the Program on a processor or a programmable hardware component.
  • the program code or the data can also be stored, for example, on a machine-readable carrier or data carrier.
  • the program code or the data may be present, inter alia, as source code, machine code or bytecode as well as other intermediate code.
  • Another embodiment is further a data stream, a signal sequence, or a sequence of signals that represents the program for performing any of the methods described herein.
  • the data stream, the signal sequence or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet or another network.
  • Embodiments are also data representing signal sequences that are suitable for transmission over a network or a data communication connection, the data representing the program.
  • a program according to an exemplary embodiment can implement one of the methods during its execution, for example, by reading out of these memory locations or by writing therein one or more data
  • Amplifier structures or in other electrical, optical, magnetic or operating according to another functional principle components are caused.
  • a program can therefore be read by one or more
  • Storage Locate determine, or measure quantities, values, measurements, and other information, as well as initiate, initiate, or perform an action by writing to one or more locations, and control other equipment, machines, and components.

Abstract

Vorrichtung, Fahrzeug, Verfahren und Computerprogramm zur Deaktivierung von Hochvoltkomponenten eines Fahrzeugs Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung, ein Fahrzeug, ein Verfahren und ein Computerprogramm zur Deaktivierung von Hochvoltkomponenten eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung (100) zur Deaktivierung von Hochvoltkomponenten (200) eines Fahrzeugs ist ausgebildet, um nach Detektion einer Erschütterung eine Fehleranalyse der Hochvoltkomponenten (200) vorzunehmen und die Hochvoltkomponenten (200) abzuschalten, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten (200) ergibt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung, Fahrzeug, Verfahren und Computerprogramm zur Deaktivierung von
Hochvoltkomponenten eines Fahrzeugs
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hybrid- oder elektronischen
Fahrzeuge, insbesondere der Deaktivierung von Hochvoltkomponenten solcher
Fahrzeuge.
Aus der konventionellen Technik ist es bekannt, dass Fahrzeuge erhebliche Mengen an Energie mit sich führen. Im Bereich der Verbrennungsmotoren sind daher Maßnahmen vorgesehen, die beispielsweise bei einem Unfall verhindern, dass Treibstoff aus dem Treibstofftank entweicht und sich entzündet. Ähnliche Problematiken entstehen auch bei Hybridfahrzeugen bzw. bei Elektrofahrzeugen. Hier kann zwar kein Treibstoff aus einem Treibstofftank entweichen, dennoch sind die dort verwendeten Batterien bei Unfällen ein Gefahrenpotential.
Bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen kommen sogenannte Hochvolt-Systeme (HV) zum Einsatz, die beispielsweise mit Betriebsspannungen von 50 bis 500 Volt arbeiten können. Insofern kann bei einer Berührung mit einer solchen Spannung, insbesondere bei einem Unfall, eine nicht unerhebliche Gefahr ausgehen. Aus diesem Grund sind im Bereich der konventionellen Technik auch Bemühungen bekannt, die versuchen ein solches
Hochvoltsystem im Falle eines Unfalles abzuschalten. Die Druckschrift DE 10 2004 057 828 A1 beschreibt eine Notabschaltung elektrischer Stromkreise in einem Kraftfahrzeug. Hierbei werden in einer ersten Stufe die Leistungs- und Aufbaustromkreise des Fahrzeugs abgeschaltet, ein Generator entregt und eine Notstromversorgung der dem
Triebstrangbetrieb zugeordneten Stromkreise sichergestellt. In einer zweiten Stufe wird die Notstromversorgung für den Triebstrangbetrieb wieder abgeschaltet.
Kommt es bei einem Unfall zu einer Beschädigung der Hochvoltkomponenten des Triebstrangs, so kann das Einschalten einer Notstromversorgung für den Triebstrang ebenfalls mit Gefahren verbunden sein. Neben Gefahren, die durch Berührung oder in Kontakt kommen mit den Spannungen des Hochvoltsystems entstehen, existieren auch Gefahren, die beispielsweise auf Kurzschlüssen beruhen, die durch Zerstörung oder Deformierung der Komponenten bei einem Unfall hervorgerufen werden können. Mitunter kann hierdurch eine erhebliche Brandgefahr entstehen. Es besteht daher ein Bedarf an einem verbesserten Konzept für eine Deaktivierung von Hochvoltkomponenten eines Fahrzeugs.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Erkenntnis, dass es im Falle eines Unfalls eines Kraftfahrzeugs durchaus wünschenswert sein kann, wenn die Hochvoltkomponenten nicht abgeschaltet werden. Einerseits ist es unumgänglich, dass bei einer Beschädigung oder einem schweren Unfall eines Fahrzeugs die
Hochvoltkomponenten so schnell als möglich abgeschaltet werden. Andererseits, beispielsweise bei leichteren Unfällen, kann es jedoch wünschenswert sein, dass das Fahrzeug mobil bleibt, so dass z. B. eine Gefahrenzone möglichst zügig verlassen werden kann. Insofern beruhen Ausführungsbeispiele auch auf der Erkenntnis, dass nach einer leichten Erschütterung oder einer leichten Beschädigung die Erhaltung der Mobilität des Fahrzeugs wichtiger sein kann, als das Abschalten der Hochvoltkomponenten, sofern diese funktionsfähig sind und keine Gefahr droht.
Ausführungsbeispiele basieren ferner auf der Erkenntnis, dass nach einer detektierten Erschütterung, wie sie beispielsweise bei Unfällen vorkommen kann, zunächst eine Fehleranalyse am Hochvoltsystem durchgeführt werden kann. Das Ergebnis der
Fehleranalyse kann dann herangezogen werden, um zu entscheiden, ob die
Hochvoltkomponenten abzuschalten sind oder nicht. Ausführungsbeispiele können so den Vorteil liefern, das bei einem Unfall, bei dem die Hochvoltkomponenten und das
Hochvoltsystem nicht beschädigt werden, die Mobilität des Kraftfahrzeugs unmittelbar aufrechterhalten werden kann, so dass ein Verlassen der Gefahrenzone mit dem
Fahrzeug möglich ist.
In anderen Worten können Ausführungsbeispiele vorsehen, dass bei einer
Unfallerkennung bzw. Vorerkennung (auch engl.„Pre-Crash-Erkennung" oder„Crash- Erkennung") eine intelligente Abfrage einer An-Bord-Diagnose (auch engl.„On-Board- Diagnosis") gestartet werden kann. Es können Bordmittel des Fahrzeugs dazu verwendet werden, eine Diagnose des Systems zu erstellen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Diagnose unmittelbar nach der Detektion der Erschütterung ausgelöst wird, und nicht lediglich in regelmäßigen zeitlichen Abständen, wie beispielsweise alle 30 Sekunden. Ausführungsbeispiele können so den Vorteil bieten, dass Fehler frühzeitiger erkannt werden, da das Hochfahren oder Starten einer An-Bord-Diagnostik beispielsweise nach einem Zündungswechsel (Aus- und wieder Einschalten am Zündschloss) deutlich mehr Zeit in Anspruch nimmt, als eine unmittelbare Diagnose. In anderen Worten können Ausführungsbeispiele wertvolle Zeit sparen, indem das Hochvoltsystem und eine diesbezügliche Diagnostik oder Fehleranalyse unmittelbar nach dem Detektieren der Erschütterung gestartet werden kann. Ausführungsbeispiele müssen demnach nicht darauf warten, dass ein Zündungswechsel, d.h. ein Ausschalten der Zündung und ein darauffolgendes Wiedereinschalten der Zündung, geschieht. Damit kann der Fahrer in der Gefahrensituation das Fahrzeug noch sofort bewegen, soweit erforderlich, ohne erst neu starten zu müssen.
Insofern können Ausführungsbeispiele zu dem Vorteil führen, dass im Vergleich zu einer Abschaltung im Falle eines leichten Unfalls, der auch Low-Speed-Crash (Unfall mit geringer Geschwindigkeit) genannt wird, Zeit eingespart werden kann, da die
Selbstdiagnose nicht erst nach einem erneuten Zündungswechsel gestartet wird. Dies wird auch als reversible Abschaltung verstanden, bei der die Komponenten zwar abgeschaltet werden, jedoch durch einen Zündungswechsel wieder eingeschaltet werden können. Solch eine reversible Abschaltung bei Unfällen mit der niedriger Crash-Schwere (z.B. Low-Speed-Crash mit <40 km/h) führt dazu, dass das Fahrzeug erst nach einer gewissen Zeit wieder mobil gemacht werden kann.
Ausführungsbeispiele schaffen daher eine Vorrichtung zur Deaktivierung von
Hochvoltkomponenten eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um nach Detektion einer Erschütterung eine Fehleranalyse der Hochvoltkomponenten
vorzunehmen und die Hochvoltkomponenten abzuschalten, wenn sich bei der
Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten ergibt. In anderen Worten kann die Vorrichtung in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen, beispielsweise in einem
Steuergerät oder in einem Hochvoltkoordinator. Die Vorrichtung ist ausgebildet, um die Hochvoltkomponenten des Fahrzeugs zu deaktivieren. Ausführungsbeispiele können dabei vorsehen, dass zunächst eine Fehleranalyse an den Hochvoltkomponenten erfolgt, bevor diese deaktiviert werden. Ausführungsbeispiele können damit den Vorteil liefern, dass, sofern keine Fehler in den Hochvoltkomponenten gefunden werden, die Mobilität des Fahrzeugs erhalten werden kann.
In Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ferner ausgebildet sein, um im Rahmen der Fehleranalyse eine Selbstdiagnose einer oder mehrerer der Hochvoltkomponenten auszulösen. Darüber hinaus kann beispielsweise eine Interlocküberprüfung ausgelöst werden. In anderen Worten kann es in Ausführungsbeispielen vorkommen, dass ein sogenanntes Interlocksystem vorgesehen ist. Das Interlocksystem ist ein System, dass zusätzlich zum Hochvoltsystem implementiert wird, um eine Überwachung aller Kontakte, wie beispielsweise Stecker oder Steckverbindungen, Verteiler, usw. des Hochvoltsystems zu realisieren. Dabei ist das Interlocksystem durch eine oder mehrere Leitungen realisiert, die zumindest an den Steckern oder Verbindungen des Hochvoltsystems parallel verläuft. Ein Stecker des Hochvoltsystems kann dann nur gelöst werden, indem zuvor die Schleife oder der Kontakt des Interlocksystems gelöst wird. Eine Unterbrechung im Interlocksystem signalisiert dann eine bevorstehende Unterbrechung im
Hochvoltsystem.
Ausführungsbeispiele können vorsehen, bei einer solchen Unterbrechung, das
Hochvoltsystem ebenfalls zu unterbrechen. Das Interlocksystem ist im konventionellen Bereich bekannt und wird dazu verwendet, um die Arbeitssicherheit an solchen
Fahrzeugen zu erhöhen. In anderen Worten lässt sich im Normalfall das Hochvoltsystem nicht trennen, ohne zuvor das Interlocksystem zu trennen. Somit wird eine höhere Sicherheit für Mechaniker erzielt, die an diesen Fahrzeugen tätig sind. In anderen Worten sieht das Interlocksystem vor, wenn ein spannungsführender Steckverbinder geöffnet werden soll, einen voreilenden Signalkontakt zu unterbrechen. Die Kontakte des
Interlocksystems sind so angeordnet, dass sie immer erst vor den Kontakten des
Hochvoltsystems geöffnet werden. Basierend auf dieser Information kann dann der Hauptstrompfad, das heißt der des Hochvoltsystems, rechtzeitig unterbrochen und spannungsfrei geschaltet werden, bevor es tatsächlich zum Trennen der Hauptkontakte kommt.
Ausführungsbeispiele können demnach eine Überprüfung des Interlocksystems im Rahmen der Fehleranalyse oder Fehlerdiagnose vorsehen. Darüber hinaus kann an den Komponenten des Hochvoltsystems eine Leitungsunterbrechung detektiert werden und/oder eine Isolationswiderstandsmessung ausgelöst werden. Diese kann
beispielsweise durch eine Hochvoltbatterie durchgeführt werden, die mit den dafür notwendigen Komponenten ausgerüstet ist. In Ausführungsbeispielen kann die
Vorrichtung dann ein entsprechendes Signal an die Hochvoltbatterie senden, um die Isolationswiderstandsmessung auszulösen. Darüber hinaus kann eine Überprüfung eines Spannungsstatus einer Hochvoltheizung und/oder eines elektrischen Klimakompressors erfolgen. In Ausführungsbeispielen kann die Hochvoltheizung beispielsweise dadurch überprüft werden, dass diese kurz eingeschaltet wird. Nach dem Einschalten der
Hochvoltheizung kann beispielsweise deren Spannungsstatus, oder deren
Leistungsaufnahme, z.B. über den Stromfluss, bestimmt werden. In Ausführungsbeispielen sind weitere Komponenten des Hochvoltsystems denkbar.
Ausführungsbeispiele können vorsehen, dass diese Komponenten im Rahmen der Fehleranalyse überprüft werden, bevor die Entscheidung zum Abschalten der
Hochvoltkomponenten ergeht.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um die
Hochvoltkomponenten irreversibel abzuschalten. In anderen Worten werden die
Hochvoltkomponenten derart abgeschaltet, dass diese auch durch Ausschalten der Zündung und anschließendes Wiedereinschalten der Zündung nicht wieder aktiviert werden können. Dies kann insbesondere bei größeren Beschädigungen der
Komponenten hilfreich sein, da dann auch nach dem Versuch eines Neustarts des Fahrzeugs, keine Gefahren von diesen Komponenten mehr ausgehen können. Etwaige Kurzschlüsse oder Kontakte zwischen den spannungsführenden Hochvoltkomponenten und beispielsweise einem Gehäuse oder der Karosserie des Fahrzeugs, wirken sich dann nicht mehr aus, da die Hochvoltkomponenten irreversibel abgeschaltet sind.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um bei einer irreversiblen Abschaltung eine aktive Entladung von ein oder mehreren Hochvolt- Kondensatoren auszulösen. In Ausführungsbeispielen können die Hochvolt- Kondensatoren beispielsweise in einer Leistungselektronik umfasst sein. Generell können Hochvoltkondensatoren an vielen Stellen und in vielen Komponenten eines Hochvolt- Systems vorkommen. In anderen Worten kann die Vorrichtung dafür sorgen, dass die in den Hochvolt-Kondensatoren verbleibende Energie kontrolliert und schnell entladen wird, nachdem eine Abschaltung erfolgt ist. Ausführungsbeispiele können damit den Vorteil liefern, dass das Gefahrenpotential, das von einem geladenen Hochvolt-Kondensator ausgeht, nach einer Beschädigung eingedämmt werden kann, indem der Hochvolt- Kondensator schnell und kontrolliert entladen wird. In Ausführungsbeispielen kann dann gleichzeitig eine entsprechende Hochvoltbatterie vom Hochvoltnetz getrennt werden. In manchen Ausführungsbeispielen wird so die in Kondensatoren im HV Netz zusätzlich gespeicherte Energie kontrolliert entladen. Die Batterie wird vom Netz getrennt, und das Netz entladen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, um bei der Detektion der Erschütterung einen leichten Unfall von einem schweren Unfall zu unterscheiden. In anderen Worten kann eine gewisse Sensorik vorgesehen sein, die es erlaubt einen schweren Unfall von einem leichten Unfall zu unterscheiden.
Beispielsweise können hier Beschleunigungssensoren oder Erschütterungssensoren zum Einsatz kommen, deren Ausgangssignal Auskunft darüber liefert, wie schwer ein Aufprall, ein Ruck, eine Erschütterung, usw. war. Die Vorrichtung kann dabei ferner ausgebildet sein, um im Falle eines schweren Unfalls die Hochvoltkomponenten ohne Fehleranalyse irreversibel und direkt abzuschalten. In anderen Worten können Ausführungsbeispiele den Vorteil bieten, dass bei der Detektion einer schweren Erschütterung, insbesondere eines schweren Unfalls, die Hochvoltkomponenten direkt abgeschaltet werden, so dass keine Gefahr mehr von ihnen ausgehen kann. Darüber hinaus kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um im Falle eines leichten Unfalls erst die Fehleranalyse vorzunehmen und die Hochvoltkomponenten abzuschalten, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten ergibt. Insofern können Ausführungsbeispiele den Vorteil bieten, dass im Falle eines leichten Unfalls, die Chance besteht, die Mobilität des Fahrzeugs zu erhalten. Insofern kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um die Hochvoltkomponenten im Falle eines leichten Unfalls und falls die Fehleranalyse eine fehlerfreie Funktion der Hochvoltkomponente ergibt, betriebsbereit zu halten, in anderen Worten nicht
abzuschalten.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ferner ausgebildet sein, um die Hochvoltkomponenten im Falle eines leichten Unfalls und falls die Fehleranalyse einen Fehler der Hochvoltkomponenten ergibt, reversibel abzuschalten. Solche
Ausführungsbeispiele können den Vorteil bieten, dass nach einem leichten Unfall die Möglichkeit besteht, den Fehler eventuell zu beheben, so dass dann die Mobilität des Fahrzeugs wieder hergestellt werden kann, ohne dass das Fahrzeug liegen bleibt.
Darüber hinaus können Ausführungsbeispiele auch vorsehen zunächst reversibel abzuschalten und nach einem Wiedereinschalten bei erneuter Fehlerdetektion irreversibel abzuschalten, um zumindest eine Möglichkeit der einfachen Fehlerbehebung vor Ort einzuräumen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung auch ausgebildet sein, um nach einer gewissen Anzahl von aufeinander folgenden Fehlern, wie z.B. 3 oder 5, irreversibel abzuschalten.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um die
Detektion der Erschütterung anhand eines Airbag-Sensors durchzuführen. In anderen Worten sehen Fahrzeuge mit Airbag bereits einen Sensor vor, der Erschütterungen detektiert. Der Airbag-Sensor kann dabei ausgebildet sein, um die Erschütterungen zu quantisieren, sprich mehrere Stufen von Erschütterungen anzuzeigen oder zu
signalisieren. Beispielsweise können leichte Erschütterungen angezeigt werden, die zwar nicht zu einem Auslösen des Airbags führen, aber dennoch durch den Sensor erkannt werden. Beispielsweise kann ein solches Signal, das heißt eine solche leichte Erschütterung, dazu verwendet werden, die Fehleranalyse auszulösen. In anderen Worten kann in Ausführungsbeispielen eine Erschütterung basierend auf dem Signal eines Airbag-Sensors detektiert werden. Eine leichte Erschütterung, bzw. ein leichter Unfall, kann dann detektiert werden, wenn der Airbag-Sensor eine Erschütterung anzeigt, es aber diesbezüglich nicht zu einer Auslösung des Airbags kommt. Insofern können Ausführungsbeispiele auch den Vorteil bieten, dass das An- und Abschalten der
Hochvoltkomponenten nicht an das Auslösen eines Airbags gebunden ist.
Ausführungsbeispiele können daher unabhängig vom Auslösen eines Airbags sein.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, um für die Fehleranalyse einen vorgegebenen Zeitraum vorzusehen. Beispielsweise kann ein Fenster von 1 , 2, 3, 5, 10 oder 20 Sekunden vorgesehen sein, innerhalb dessen die Fehleranalyse oder -diagnose abgeschlossen sein muss, bevor abgeschaltet wird. Die Vorrichtung kann ferner ausgebildet sein, um die Hochvoltkomponenten abzuschalten, wenn die Fehleranalyse bis zum Ablauf des vorgegebenen Zeitpunkts nicht beendet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Fehleranalyse oder -diagnose nicht beliebig viel Zeit in Anspruch nehmen kann, und so sicherheitshalber nach einem kurzen Zeitraum, wie beispielsweise 3 Sekunden, die Hochvoltkomponenten zuverlässig abgeschaltet werden können.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Fahrzeug mit einer oben beschriebenen Vorrichtung. In solchen Ausführungsbeispielen kann das Fahrzeug als
Hochvoltkomponenten z.B. eine Hochvoltbatterie, einen elektrischen Antrieb, eine Leistungselektronik, ein oder mehrere Hochvoltkondensatoren, ein Ladegerät, eine Hochvoltheizung und/oder einen Hochvoltklimakompressor aufweisen. Diese
Komponenten können dann gegebenenfalls paarweise oder auch untereinander gekoppelt sein, so dass die Vorrichtung eine entsprechende Fehleranalyse über den Austausch entsprechender Signale durchführen kann. Bei manchen
Ausführungsbeispielen können diese Hochvoltkomponenten beispielsweise über einen Bus, d.h. einen Datenbus, miteinander kommunizieren. Dabei kann beispielsweise der CAN-Bus (von engl. Controller Area Network) zum Einsatz kommen. Wie bereits oben erwähnt, kann das Fahrzeug in Ausführungsbeispielen einen Airbag-Sensor umfassen, der mit der Vorrichtung gekoppelt sein kann. Darüber hinaus kann das Fahrzeug ferner einen Hochvoltschützen umfassen, der beispielsweise die Hochvoltbatterie mit dem restlichen Hochvoltsystem verbindet. Die Vorrichtung kann dann ebenfalls mit dem Hochvoltschützen gekoppelt sein, wobei der Hochvoltschütz ein Abschalten der Hochvoltkomponenten ermöglicht. In anderen Worten kann in solchen
Ausführungsbeispielen die Vorrichtung ausgebildet sein, um ein Signal an den
Hochvoltschützen zu senden, so dass dieser die Hochvoltkomponenten deaktiviert.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Verfahren zur Deaktivierung von
Hochvoltkomponenten eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst ein Detektieren einer Erschütterung und ein Durchführen einer Fehleranalyse der Hochvoltkomponenten. Das Verfahren umfasst ferner ein Abschalten der Hochvoltkomponenten, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten ergibt.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines der oben beschriebenen Verfahren, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Beispielsweise kann ein solches Computerprogramm in einem
Steuergerät oder einem Hochvoltkoordinator ausgeführt werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Deaktivieren der Hochvoltkomponenten;
Fig. 2 einen Signalflussplan eines Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 eine Übersicht über die Fehler, die durch Leitungsunterbrechung an einem
Hochvoltsystem in einem Ausführungsbeispiel vorkommen können; und
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Deaktivierung von Hochvoltkomponenten.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die Ausführungsbeispiele zeigen, bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale beispielsweise ihrer Dimensionierung, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anders explizit oder implizit ergibt.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass weitere Ausführungsbeispiele durch die in den nachfolgenden Figuren gezeigten speziellen Implementierungen nicht eingeschränkt werden sollen. Insbesondere soll die Tatsache, dass bestimmte Funktionalitäten in den folgenden Figuren bezüglich spezieller Entitäten, spezifischer Funktionsblöcke oder spezifischer Vorrichtungen beschrieben werden, nicht so ausgelegt werden, dass diese Funktionalitäten in weiteren Ausführungsbeispielen auf dieselbe Art und Weise verteilt sein sollen oder gar müssen. In weiteren Ausführungsbeispielen mögen bestimmte, nachfolgend getrennten Bauteilen oder Einheiten zugeordnete Funktionalitäten in einem einzigen Bauteil bzw. in einem einzigen funktionalen Element zusammengefasst sein oder hierin als in einem einzigen Element vereinte Funktionalitäten können in getrennten funktionalen Einheiten oder durch mehrere separate Bauteile ausgeführt werden.
Ferner wird darauf hingewiesen, dass, wenn ein spezielles Element oder Bauteil als mit einem anderen Element verbunden, mit diesem gekoppelt oder an dieses angebunden bezeichnet wird, damit nicht notwendigerweise gemeint ist, dass dieses unmittelbar und direkt mit dem anderen Bauteil verbunden, gekoppelt oder an dieses angebunden sein soll. Sofern dies gemeint ist, wird darauf explizit hingewiesen, indem beschrieben ist, dass das Element mit dem weiteren Element direkt verbunden, direkt gekoppelt oder direkt an dieses angebunden ist. Dies bedeutet, dass keine dazwischenliegenden, eine indirekte Kopplung bzw. Verbindung oder Anbindung vermittelnde weiteren Elemente vorhanden sind. Darüber hinaus bezeichnen in den nachfolgenden Figuren identische
Bezugszeichen identische, funktionsidentische oder funktionsähnliche Komponenten, die also zwischen den unterschiedlichen nachfolgend beschriebenen exemplarischen
Ausführungsbeispielen einander substituierend ausgetauscht werden können. Daher kann auch zur detaillierten Beschreibung eines solchen Bauteils, das in einer Figur dargestellt ist, auf die Beschreibung des dazu korrespondierenden Bauteils bzw. Bauelements in einer anderen Figur zurückgegriffen werden.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 zur Deaktivierung von
Hochvoltkomponenten 200 eines Fahrzeugs. Die Hochvoltkomponenten 200 sind in der Fig. 1 zusammenfassend in unbestimmter Anzahl dargestellt. Die Hochvoltkomponenten werden im Folgenden anhand der weiteren Figuren im Detail beschrieben. Die
Vorrichtung 100 ist ausgebildet, um nach Detektion einer Erschütterung eine
Fehleranalyse der Hochvoltkomponenten vorzunehmen und die Hochvoltkomponenten 200 abzuschalten, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten ergibt.
Die Fig. 2 zeigt einen Signalflussplan in einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 100 ist dabei als Motorsteuergerät (MSG) oder Hochvoltkoordinator (HV-Koordinator) 100 dargestellt, und bildet die Master-Instanz der Funktion„Erkennen offener
Hochvoltleitungen (EoHVL)". Wie die Fig. 2 weiter zeigt, kommen zur Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten verschiedene CAN-Busse oder CAN-Segmente zum Einsatz, die mit„CAN 1 ",„CAN 2",„CAN 3" und„CAN 4" sowie durch
unterschiedliche Linienstile für die einzelnen Verbindungen bezeichnet sind. Die CAN- Segmente können dabei einzelne Komponenten direkt oder indirekt verbinden.
Beispielsweise können CAN-Segmente auch über eine Schnittstelle 280 geführt werden. Die einzelnen CAN-Segmente können dabei H-CAN Segmente, z.B. zur Kommunikation mit Hochvoltkomponenten, A-CAN-Segmente, z.B. zur Kommunikation mit
Antriebskomponenten, Kombi-CAN-Segmente, z.B. zur Kommunikation mit einem
Kombiinstrument, Komfort-CAN-Segmente, z.B. zur Kommunikation mit
Komfortkomponenten, usw. umfassen. In dem betrachteten Ausführungsbeispiel wird „CAN 1 " zur Kommunikation mit einer Hochvoltbatterie 210 verwendet. Zur
Kommunikation zwischen der Vorrichtung 100 und einer Leistungselektronik 220 sowie einem Airbag-Steuergerät 240 wird„CAN 2" verwendet. Die Kommunikation mit einem Kombiinstrument 290 geschieht über den„CAN 3".„CAN 4" dient der Kommunikation zwischen einem Klimasteuergerät 270 und einer Schnittstelle 280. Ein„BUS 5", der durch eine binäre Verbindung 5 (LIN, von engl. Local Interconnect Network) realisiert sein kann, wird für die Kommunikation zwischen einem elektronischen Klimakompressor 250 und dem Klimasteuergerät 270 sowie zur Kommunikation zwischen einer Hochvoltheizung 260 und dem Klimasteuergerät 270 verwendet.„CAN 2" wird ferner zur Kommunikation zwischen der Vorrichtung 100 und der Schnittstelle 280 verwendet.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel erläutert, das anhand eines Airbag-Sensors einen Unfall oder Crash bzw. die Erschütterung erkennt. Dabei unterscheidet das
Ausführungsbeispiel, ob der Crash unterhalb einer Rückhalteauslöseschwelle für beispielsweise Gurtstraffer liegt. Liegt die Intensität des Crashes über der
Rückhalteauslöseschwelle, so wird ein schwerer Fehler erkannt und die
Hochvoltkomponenten sofort irreversibel abgeschaltet. Sprich, ein Hochvoltschütz wird dazu verwendet, um die Hochvoltkomponenten, wie beispielsweise die Hochvoltbatterie 210, von den anderen Komponenten zu trennen. Darüber hinaus wird die Leistungselektronik 220 verwendet, um etwaige Hochvoltkondensatoren zu entladen und ggf. die Hochvoltbatterie 210 vom Hochvoltnetz zu trennen. In anderen Worten ist die Vorrichtung 100 ausgebildet, um die Hochvoltkomponenten 200, 210, 220, 230, 250 und 260 irreversibel abzuschalten. In dem betrachteten Ausführungsbeispiel ist die
Vorrichtung ferner ausgebildet, um die Detektion der Erschütterung, das heißt eines Crashes, anhand eines Airbag-Sensors durchzuführen. Ferner ist die Vorrichtung 100 dazu ausgebildet, um bei einer irreversiblen Abschaltung eine aktive Entladung der Hochvolt-Kondensatoren auszulösen. Die Vorrichtung 100 ist ferner ausgebildet, um im Rahmen der Fehleranalyse eine Selbstdiagnose, einer oder mehrerer der
Hochvoltkomponenten 200 auszulösen. Im Rahmen der Selbstdiagnose oder der
Fehleranalyse kann beispielsweise eine Interlocküberprüfung stattfinden, eine
Isolationswiderstandsmessung ausgeführt werden, eine Leitungsunterbrechung detektiert werden, ein Spannungsstatus der Hochvoltheizung 260 und/oder des elektronischen Klimakompressors 250 festgestellt werden.
Das Ausführungsbeispiel überprüft insbesondere, dass keine Isolierungsfehler vorhanden sind und dass alle Komponenten mit entsprechender Spannung versorgt sind. Wird ein Fehler gefunden, so wird eine Warnleuchte in dem Kombiinstrument 290 angesteuert, wie beispielsweise eine rote Lampe oder„sofort rechts ranfahren". Das Fahrzeug wird dann abgestellt und die Hochvoltkomponenten abgeschaltet und verriegelt, das heißt irreversibel deaktiviert. Wird kein Fehler gefunden, so werden die Hochvoltkomponenten nicht deaktiviert, so dass das Fahrzeug weiterfahren kann. In einigen
Ausführungsbeispielen kann dennoch eine beispielsweise gelbe Lampe in dem
Kombiinstrument 290 angesteuert werden, beispielsweise zur Anzeige„Werkstatt aufsuchen, Hochvoltkomponenten prüfen lassen".
Insofern sei noch einmal herausgestellt, dass das Ausführungsbeispiel gegenüber einer reversiblen Abschaltung den Vorteil bietet, dass das Fahrzeug mobil bleibt. Bei einer reversiblen Abschaltung würde ein entsprechender Crash unter der
Rückhalteauslöseschwelle auch erkannt werden, jedoch würde der Schütz geöffnet, um die Hochvoltkomponenten zu deaktivieren. Das Fahrzeug wurde dann ausrollen, je nach vorhandenem Fehler könnte der Fahrer versuchen durch erneute Zündung das Fahrzeug zu starten. Bei einem vorliegenden schweren Fehler wäre kein neuer Start möglich, sollte kein Fehler vorliegen, so würde das Fahrzeug starten. Nach dem Starten würde das Fahrzeug zunächst selbständig eine Selbstdiagnose durchführen, wobei der Neustart nur dann ausgeführt wird, wenn insbesondere kein Isolierungsfehler vorliegt und alle Komponenten unter Spannung sind. Ist dies nicht der Fall, so könnte auch hier eine entsprechende Warnleuchte, wie beispielsweise eine rote Lampe oder„sofort rechts ranfahren" angesteuert werden, das Fahrzeug würde abgestellt und die
Hochvoltkomponenten würden verriegelt, das heißt irreversibel deaktiviert. Würde kein Fehler gefunden, wäre das Fahrzeug beliebig weiter fahrbar, analog zu obigem Beispiel könnte eine gelbe Warnlampe aufleuchten. Insofern spart das Ausführungsbeispiel die Zeit, die es dauert, um das Fahrzeug auszuschalten und neu zu starten, inklusive der Selbstdiagnosezeit nach dem Start und der weiteren Startvorgänge.
In dem betrachteten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 100 darüber hinaus ausgebildet, um bei der Detektion der Erschütterung einen leichten Unfall von einem schweren Unfall zu unterscheiden. Die Vorrichtung ist ausgebildet, um im Falle eines schweren Unfalls die Hochvoltkomponenten 200 ohne Fehleranalyse irreversibel abzuschalten und um im Falle eines leichten Unfalls die Fehleranalyse vorzunehmen und die Hochvoltkomponenten 200 abzuschalten, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten ergibt. In anderen Worten wird durch die Funktionalität der Hochvoltabschaltung im Crash nach einem Crash mit hoher Crashschwere jegliche Einspeisung des Hochvoltsystems irreversibel deaktiviert. Zusätzlich werden gefährliche Spannungen innerhalb der gesetzlichen Vorgaben abgebaut und eine erneute
Inbetriebnahme verhindert. Bei einem Crash mit einer niedrigen Crashschwere erfolgt im betrachteten Ausführungsbeispiel eine irreversible Abschaltung nach einem erkannten Fehler im Hochvoltsystem. In anderen Ausführungsbeispielen kann auch lediglich eine reversible Abschaltung wie bereits oben beschrieben erfolgen.
In dem betrachteten Ausführungsbeispiel überwacht das Airbag-Steuergerät 240 bei eingeschalteter Zündung, das heißt, wenn die Klemme 15 aktiviert ist, die von dem Fahrzeug vorgenommenen Beschleunigungen, so dass beispielsweise Überschläge (engl, rollover) und/oder ein Aufprall detektiert werden kann. Dabei sind mehrere Signale denkbar. Vorliegend wird nach einem bestimmten Algorithmus das CAN-Crashsignal errechnet und gesendet. Im betrachteten Ausführungsbeispiel ist das Crashsignal in drei Gruppen eingegliedert: Kein Crash, Crash mit niedriger Crashschwere (unterhalb der Airbag-Auslösung) und Crash mit einer hohen Crashschwere (mit Airbag-Auslösung). Bei einem Crash unterhalb der Airbag-Auslösung wird das Hochvoltsystem nur bei erkannten Fehlern irreversibel deaktiviert und anschließend aktiv entladen. Zu den Fehlern zählen Fehler im Hochvoltinterlock, Isolationsfehler und/oder eine offene/unterbrochene
Hochvolt-Leitung. Diese Signalisierung erfolgt schließlich über den CAN-Bus. Beim Crash mit irreversibler Hochvolt-Abschaltung lösen die Airbags aus, die Hochvolt-Batterie 210 wird irreversibel deaktiviert und das Hochvolt-System aktiv entladen. Die Signalisierung erfolgt über den CAN und über eine diskrete Airbag-Zündleitung.
In dem betrachteten Ausführungsbeispiel wird ferner davon ausgegangen, dass ein Hochvoltschütz die Hochvoltkomponenten 200 ein- bzw. ausschaltet. Der
Hochvoltkoordinator 100 und die Hochvoltbatterie 210 überprüfen vor dem Zuschalten der Hochvoltkomponenten 200 über den Hochvoltschützen, ob ein Crash- Fehlerspeichereintrag für irreversible Abschaltung in einem Fehlerspeicher eingetragen ist. Die Zuschaltung erfolgt nur, wenn kein Fehlerspeichereintrag der irreversiblen
Crashabschaltung eingetragen ist. Je nach Crashschwere sendet das Airbag-Steuergerät 240 für eine bestimmte Zeit, z.B. 10 Sekunden, einen Signalwert des Signals
AB_Deaktivierung_HV, der entweder
AB_Deaktivierung_HV = 1 ,
AB_Deaktivierung_HV = 2, oder
AB_Deaktivierung_HV = 6 ist, und Crashsignalleitungen zur Abtrennung der Hochvoltbatterie 210 werden aktiviert.
Nach Empfang des Signals AB_Deaktivierung_HV = 1 wird in dem Ausführungsbeispiel Folgendes durchgeführt:
1. Der Hochvoltkoordinator 100 startet einen Timer (Zeitzähler) für die
Selbstdiagnose. In anderen Worten ist für die Selbstdiagnose nur eine gewisse Zeit vorgesehen. Die Vorrichtung 100, das heißt der Hochvoltkoordinator, ist ausgebildet, um für die Fehleranalyse einen vorgesehenen Zeitraum vorzusehen und die Hochvoltkomponenten 200 abzuschalten, wenn die Fehleranalyse bis zum Ablauf des vorgegebenen Zeitraums nicht beendet ist.
2. Die Hochvoltbatterie 210 startet, ausgelöst durch den Hochvoltkoordinator 100, eine Isolationswiderstandsmessung. Nach einer Messung ist das Signal qualifiziert und wird über CAN an den Hochvoltkoordinator 100 gesendet.
3. Das Klimabedienteil aktiviert, ebenfalls ausgelöst durch die Vorrichtung 100, die Hochvoltheizung 260 und sendet den Spannungsstatus der Hochvoltheizung 260 und des elektrischen Klimakondensators 250 an den Hochvoltkoordinator 100. 4. Nach Ablauf des Timers, der einstellbar sein kann und vorliegend auf 3 Sekunden angenommen wird, verknüpft die Vorrichtung 100 den Status der
Hochvoltinterlock, den Status Isolationsfehler, den Spannungsstatus der
Hochvoltheizung 360, den Status des elektrischen Klimakondensators 250, den Status des Ladegeräts 230 und den internen Status miteinander. Zusätzlich wird der Timeout von allen genannten Signalen überwacht. Bei einem Fehler wird das Hochvoltsystem irreversibel deaktiviert und aktiv entladen. Im Kombiinstrument 290 wird eine rote Lampe mit dem entsprechenden Text angezeigt.
Bei einem Crash mit geringer Crashschwere wird das Signal AB_Deaktivierung_HV = 1 gesendet und es erfolgt eine Überprüfung, ob die Klemme 15 (Zündungsplus) für eine bestimmte Zeit aktiv war. Dabei wird bei dem genannten Crash ein Merker, d.h. eine Speichermarkierung, gesetzt. Läuft die Zeit ab, wird die Markierung gelöscht, da die Selbstdiagnose zu Ende ausgeführt war. Wird die Klemme 15 innerhalb dieser Zeit deaktiviert, erfolgt die Überprüfung beim nächsten Mal. Das Signal AB_Deaktivierung_HV = 1 wird bei einem Zündwechsel erneut für ca. 10 Sekunden auf dem CAN gesendet.
Nach Empfang des Signals AB_Deaktivierung_HV = 6 sowie der Aktivierung der
Crashsignalleitung wird Folgendes durchgeführt:
1. Die Hochvoltbatterie 210 deaktiviert irreversibel die Ansteuerung der Hochvolt- Schütze und sendet die Notabschaltung an den Hochvoltkoordinator 100.
2. Der Hochvoltkoordinator 100 deaktiviert das Hochvoltsystem und fordert die aktive Entladung an.
3. Die Leistungselektronik 220 startet eine aktive Entladung, beispielsweise durch Signalisierung vom Airbag-Steuergerät 240 und vom Hochvoltkoordinator 100.
In anderen Worten wird in der Vorrichtung 100 bei Empfang des Signals, das einen leichten Unfall anzeigt, ein Timer gestartet und überwacht. Bei Fehlern wird die
Deaktivierung und Notentladung der Hochvoltkomponenten 200 angefordert. Intern wird irreversibel deaktiviert und ein entsprechender Fehlerspeichereintrag vorgenommen. Darüber hinaus wird die rote Warnlampe angesteuert. In der Hochvoltbatterie 210 wird die Isolationsmessung getriggert (angesteuert/ausgelöst) und eine Übertragung, d. h. ein Senden des Status der Isolationsfehler und des Hochvoltinterlocks angefordert. Die Leistungselektronik 220 wird auf ihre Betriebsbereitschaft überprüft. Das Ladegerät 230 stellt einen Status über entsprechende Spannungsfreiheit bereit. Das Klimasteuergerät 270 steuert die Hochvoltheizung 260 und den elektrischen Klimakondensator 250 an und überträgt im Anschluss deren Spannungsstatus.
Im Falle eines schweren Unfalls fordert die Vorrichtung 100 die Deaktivierung der Hochvoltbatterie 210 und Notentladung der Hochvolt-Kondensatoren an. Die
Hochvoltbatterie 210 deaktiviert sich irreversibel und nimmt einen entsprechenden Fehlerspeichereintrag vor. Darüber hinaus wird die entsprechende Warnlampe angesteuert. Die Leistungselektronik 220 wird reversibel deaktiviert, und nimmt eine aktive Entladung der Hochvolt-Kondensatoren vor. Ein entsprechender
Fehlerspeichereintrag wird vorgenommen. Der Lademanager 230 wird ebenfalls deaktiviert und ein entsprechender Fehlerspeichereintrag vorgenommen. Das
Klimasteuergerät 270 kann entsprechend die Hochvoltheizung 260 und den elektrischen Klimakondensator 250 noch einmal ansteuern. Nach einer Deaktivierung des
Hochvoltsystems aufgrund eines Crashes wird im Kombiinstrument 290 die Airbag- Warnlampe angesteuert.
Bei einem Fehler des Airbag-Steuergerätes leuchtet im Kombiinstrument 290 eine Airbag- Warnlampe. Das Hochvoltsystem darf dann betrieben werden. Wenn das Airbag- Steuergerät 240 falsche Werte sendet, z.B. AB_Deaktivierung_HV 1 , 2 oder 3, erfolgt im System darauf keine Reaktion. In anderen Ausführungsbeispielen kann das System dann auch aus Sicherheitsgründen abschalten.
Die Fig. 3 illustriert eine Übersicht der Fehler, die durch Leitungsunterbrechung bzw. - abriss vorkommen können. Die Fig. 3 zeigt die Hochvoltbatterie 210, die mit einer Gleichstromlagerbuchse 400 gekoppelt ist. Die Hochvoltbatterie 210 ist ferner mit der Leistungselektronik 220 gekoppelt, die wiederum mit einem elektrischen Antrieb 410 gekoppelt ist. Die Leistungselektronik 220 ist darüber hinaus mit dem Ladegerät 230 gekoppelt, das den elektrischen Klimakompressor 250 und die Hochvoltheizung 260 bedient. An den jeweiligen Schnittstellen können Fehler auftreten, die in der Fig. 3 mit Fehlern 1 bis 5 beschriftet sind. Eine Funktion der Fehleranalyse kann ein Erkennen offener Hochvoltleitungen sein. Diese Funktion, d.h. das Erkennen offener
Hochvoltleitungen, kann nach einem Crashereignis getriggert werden. Ziel ist es, die in der Fig. 3 dargestellten Fehler 3 bis 5 zu erkennen. Fehler 3 ist dabei ein Fehler zwischen der Leistungselektronik 220 und dem Ladegerät 330. Der Fehler 4 entspricht einem Leitungsbruch oder -abriss zwischen dem Ladegerät 230 und der Hochvoltheizung 260. Der Fehler 5 entspricht einem Leitungsabriss oder einer Leitungsunterbrechung zwischen dem Ladegerät 230 und dem elektronischen Klimakompressor 250. In anderen Worten wird der Fehler 1 hier durch die Erkennung offener Hochvoltleitungen nicht überprüft. Es erfolgt aber eine Abschaltung bei einem Spannungsfehler in der Leistungselektronik 220. Der Fehler 2 wird hier durch die Erkennung der offenen
Hochvoltleitung ebenfalls nicht überprüft. Eine Abrisserkennung ist nur möglich, wenn die elektrische Maschine 410 angesteuert wird, und der zu erwartende Strom nicht erreicht wird. Der Fehler 3 kann durch das Ladegerät 230 bestimmt werden, indem es eine Unterspannung misst. Zuvor wird die Hochvoltheizung 260 durch das Klimabedienteil 270 für kurze Zeit angesteuert, damit die Kondensatoren des Ladegerätes 230 entladen werden. Falls die Komponente schwer beschädigt ist, wird ein Timeout erkannt. Der Fehler 4 wird durch eine Unterspannung der Hochvoltheizung 260 erkannt, da der erforderliche Strom nicht erreicht wird. Die Spannungsberechnung kann über den
Stromwert erfolgen. Falls die Komponente schwer beschädigt ist, wird ein Timeout erkannt. Der Fehler 5 kann durch den elektrischen Klimakompressor 250 erkannt werden, der durch Spannungsmessung eine Unterspannung ermittelt. Eine Entladung erfolgt durch einen internen Widerstand. Falls die Komponente schwer beschädigt ist, wird ein Timeout erkannt.
In dem Ausführungsbeispiel kann der Hochvolt-Schütze der Hochvoltbatterie 210 in einem kurzen Zeitintervall von 10-100ms nach dem Eingang des Crashsignals über
Hardwareleitungen öffnen. Der Hochvolt-Schütze der Hochvoltbatterie 210 kann auch in einer Zeit von etwa 20-200ms nach dem Eingang des Crashsignals über CAN in der Deaktivierungsstufe AB_Deaktivierung_HV = 6 öffnen. Erkennt die Hochvoltbatterie 210 das Crashereignis über CAN in der Deaktivierungsstufe AB_Deaktiverung_HV = 6 oder diskrete Zuleitungen vom Airbag-Steuergerät 240, so kann das Crashereignis im
Fehlerspeicher der Batterie 210 als irreversibler Crash eingetragen werden.
Beim Fehlerspeichereintrag mit irreversibler Abschaltung, kann das Schließen der Schütze der Hochvoltbatterie 210 bis zum Löschen des Fehlerspeichers verhindert werden, unabhängig von einem Klemme-15-Wechsel und irreversibel. Der Eintrag eines irreversiblen Crash-Ereignisses im Fehlerspeicher der Hochvoltbatterie 210 wird hier nicht durch den Klemme-15-Wechsel oder durch ein dauerhaftes Unterbrechen der Klemme 30 (Dauer + Klemme) gelöscht. Bei Deaktivierung der Hochvoltbatterie 210 wegen eines Crashs sollte das Signal„BMS_Fehler_Notabschaltung_Crash = 6", vgl. Fig. 2, über den CAN-Bus signalisiert werden. Erkennt die Hochvoltbatterie 210 ein Crashereignis über CAN in der Deaktivierungsstufe 6, kann das Signal„BMS_Fehlerlampe_Anf = 1 " gesendet werden. Erkennt die Hochvoltbatterie 210 ein Crashereignis über CAN mit Deaktivierungsstufe„AB_Deaktivierung_HV = 1 ", dann kann die Isolationswiderstandsmessung neu gestartet werden. Wird das Signal„BMS_Fehlerlampe_Anf = 1 " empfangen, dann kann das Ergebnis der Isolationsmessung nach einem einmaligen Messen gesendet werden. Nach Empfang des Crash-Signals„AB_Deaktivierung_HV = 6" kann in einer kurzen Zeit von 10-100ms die aktive Entladung und ein aktiver Kurzschluss bis zum nächsten Betriebszykluswechsel, beispielsweise durch einen Klemme-15-Wechsel, aktiviert werden. Nach Empfang des Crash-Signals„AB_Deaktivierung_HV = 6", kann das Crashereignis im Fehlerspeicher eingetragen werden. Empfängt die Leistungselektronik 220 das Signal„BMS_Fehler_Notabschaltung_Crash", dann kann die aktive Entladung und ein aktiver Kurzschluss bis zum nächsten Betriebszykluswechsel, z.B. Klemme-15- Wechsel, aktiviert werden. Die Aktive Entladung kann sich auch selbst beenden, beispielsweise, wenn die Spannung unter einen bestimmten Wert, z.B. <60V,
abgesunken ist.
Nach Empfang des Crash-Signals„AB_Deaktivierung_HV = 6" kann eine Anforderung zum Deaktivieren des Ladegeräts vom Lademanager 230 innerhalb von kurzer Zeit gesendet werden. Nach Empfang des Crash-Signals„AB_Deaktivierung_HV = 6" kann das Crashereignis im Fehlerspeicher eingetragen werden.
Nach Empfang des Crash-Signals„AB_Deaktivierung_HV = 1 " kann ein applizierbarer Timer, z.B. mit Richtwert = 3s, in der Vorrichtung 100 gestartet werden. Nach Empfang folgender Fehler bis zum Auflauf des Timers kann das Hochvoltsystem irreversibel deaktiviert werden, d.h. Sollmodusänderung und„MO_Fehler_Notentladung_Anf , vgl. Fig. 2:
1. Isolationswiderstandsfehler,„BMS_Fehler_lsolation" in Fig. 2
2. Hochvolt-Interlock-Fehler,„BMS_Fehler_Pilot"
3. Offene Hochvolt-Leitung, d.h. die Funktionserkennung offener Hochvolt-Leitungen wie oben beschrieben:
3.1 Leistungselektronik 220 meldet Fehler„EM_HV_Betriebsbereit" oder
Timeout,
3.2 Spannung am Ladegerät 230 wird unterschritten,
„LAD_Status_SpgFreiheit" oder Timeout 3.3 Unterspannung im elektrischen Klimakompressor 250,
„KL_Fehler_HV_EKK" oder Timeout
3.4 Unterspannung in der Hochvolt-Heizung 260,„KL_Fehler_HV_EKK" oder Timeout.
Bei einer irreversiblen Deaktivierung kann das Crashereignis im Fehlerspeicher des Motorsteuergerätes 100 eingetragen werden. Erkennt das Motorsteuergerät 100 ein Crashereignis über CAN-Crashsignale, wie z.B.„AB_Deaktivierung_HV = 6", so kann eine Hochvoltabschaltung an die Hochvoltbatterie 210, die Leistungselektronik 220, das Ladegerät 230, die Hochvoltheizung 260 und den elektrischen Klimakompressor 250 und die Anforderungen an die aktive Entladung, z.B. bis zum Klemme-15-Wechsel, signalisiert werden.
Nach Empfang des Crashsignals„AB_Deaktivierung_HV = 1 " kann die Hochvoltheizung 260 für 300ms durch das Klimasteuergerät 270 aktiviert werden. Die Fehlersignalisierung vom elektrischen Klimakompressor 250, Signal„IKKs_01 ", kann mit dem Signal „KL_Fehler_HV_IKK" gemäß einer Wertebeschreibung gesendet werden. Die
Fehlersignalisierung der Hochvoltheizung 260 und des elektrischen Klimakompressors 250 kann ebenfalls mit dem Signal„KL_Fehler_HV_Heizung" gemäß der
Wertebeschreibung gesendet werden, vgl. Signal„HV_Hs_01 ". Nach dem Aktivieren der Hochvoltschütze kann die Hochvoltheizung 260 initialisiert werden, damit das LIN-Signal „HV_Hs_01 " den aktuellen Status enthält. In Ausführungsbeispielen kann dies nur für Hochvoltheizungen 260 ohne Spannungsmessung zutreffen. Nach Empfang des
Crashsignals„AB_Deaktivierung_HV = 6" kann die Hochvoltheizung 260 mit 1 s
Verzögerung für 1 s aktiviert werden. Als Wertebeschreibung kommt beispielsweise Folgendes in Frage:
0: INIT, zur Initialisierung, auch beim kurzzeitigen Ausbleiben einer LIN-Botschaft, 1 : Kein Fehler an der Komponente erkannt, 2: Fehler an der Komponente erkannt,
3: Fehler, z.B. dauerhaftes Ausbleiben der LIN-Botschaft, Timeout.
Nach einem Crash mit einer geringen Crashschwere,„AB_Deaktivierung_HV = 1 " wird gesendet, kann ein Merker, d.h. eine Speichermarkierung gesetzt werden, der Merker kann dann gelöscht werden, wenn nach einem Crash oder einem Klemme-15-Wechsel die Klemme 15 für 10s aktiv ist. Wenn nach einem Klemme-15-Wechsel der Marker oder Merker gesetzt ist, dann kann das Signal„AB_Deaktivierung_HV = r gesendet werden.
In anderen Worten ist die Vorrichtung 100 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, die Hochvoltkomponenten 200 im Falle eines leichten Unfalls und falls die Fehleranalyse eine fehlerfreie Funktion der Hochvoltkomponenten 200 ergibt,
betriebsbereit zu halten.
Die obige Beschreibung betrifft das Motorsteuergerät oder die Vorrichtung 100,
Ausführungsbeispiele schaffen jedoch auch Fahrzeuge, die eine solche Vorrichtung 100 oder ein Motorsteuergerät umfassen. In anderen Worten entspricht ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung 100 einem weiteren Ausführungsbeispiel, das als Hochvoltkomponenten eine Hochvoltbatterie 210, einen elektrischen Antrieb 410, ein oder mehrere
Hochvoltkondensatoren, eine Leistungselektronik 220, ein Ladegerät 230, eine
Hochvoltheizung 260 und/oder einen Hochvoltklimakompressor 250 aufweist. Das Fahrzeug umfasst ferner einen Airbag-Sensor, wobei die Vorrichtung 100 mit dem Airbag- Sensor gekoppelt ist. Das Fahrzeug umfasst ferner einen Hochvoltschützen, wobei die Vorrichtung mit dem Hochvoltschützen gekoppelt ist und der Hochvoltschütz ein
Abschalten der Hochvoltkomponenten 200 ermöglicht.
Die Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Deaktivierung von Hochvoltkomponenten 200 eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Detektierens 310 einer Erschütterung und einen Schritt des
Durchführens 320 einer Fehleranalyse der Hochvoltkomponenten 200. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Abschaltens 330 der Hochvoltkomponenten 200, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten 200 ergibt. Darüber hinaus umfasst ein Ausführungsbeispiel ein Computerprogramm mit einem
Programmcode zur Durchführung eines der oben genannten Verfahren, wenn es beispielsweise in dem Motorsteuergerät eines Fahrzeugs ausgeführt wird.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen
magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren
Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen
Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen
anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare
Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren
Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart
zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem
Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hineinschreibt, wodurch
gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in
Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden.
Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren
Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung (100) zur Deaktivierung von Hochvoltkomponenten (200) eines Fahrzeugs, die ausgebildet ist, um nach Detektion einer Erschütterung eine Fehleranalyse der Hochvoltkomponenten (200) vorzunehmen und die
Hochvoltkomponenten (200) abzuschalten, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten (200) ergibt.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung (100) ferner ausgebildet ist, um im Rahmen der Fehleranalyse eine Selbstdiagnose einer oder mehrerer der Hochvoltkomponenten (200) auszulösen, eine Interlockuberprufung auszulösen, eine Leitungsunterbrechung zu detektieren, eine
Isolationswiderstandsmessung auszulösen, einen Spannungsstatus einer Hochvoltheizung (260) und/oder eines elektronischen Klimakompressors (250) zu bestimmen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um die Hochvoltkomponenten (200) irreversibel abzuschalten.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, die ausgebildet ist, um bei einer irreversiblen Abschaltung eine aktive Entladung von Hochvolt-Kondensatoren auszulösen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um bei der Detektion der Erschütterung einen leichten Unfall von einem schweren Unfall zu unterscheiden, und wobei die Vorrichtung (100) ferner ausgebildet ist, um im Falle eines schweren Unfalls die Hochvoltkomponenten (200) ohne Fehleranalyse irreversibel abzuschalten, und um im Falle eines leichten Unfalls die Fehleranalyse vorzunehmen und die Hochvoltkomponenten (200) abzuschalten, wenn sich bei der Fehleranalyse ein Fehler der
Hochvoltkomponenten (200) ergibt.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, die ausgebildet ist, um die
Hochvoltkomponenten (200) im Falle eines leichten Unfalls und falls die
Fehleranalyse eine fehlerfreie Funktion der Hochvoltkomponenten (200) ergibt, betriebsbereit zu halten.
7. Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, die ausgebildet ist, um die Hochvoltkomponenten (200) im Falle eines leichten Unfalls und falls die Fehleranalyse einen Fehler der Hochvoltkomponenten (200) ergibt, reversibel abzuschalten.
8. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um die Detektion der Erschütterung anhand eines Airbag-Sensors durchzuführen.
9. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um für die Fehleranalyse einen vorgegebenen Zeitraum vorzusehen und die Hochvoltkomponenten (200) abzuschalten, wenn die Fehleranalyse bis zum Ablauf des vorgegebenen Zeitraums nicht beendet ist.
10. Fahrzeug mit einer Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden
Ansprüche.
1 1 . Fahrzeug gemäß Anspruch 10, das als Hochvoltkomponenten (200) eine
Hochvoltbatterie (210), einen elektrischen Antrieb (410), eine Leistungselektronik (220), ein oder mehrere Hochvoltkondensatoren, ein Ladegerät (230), eine Hochvoltheizung (260) und/oder einen Hochvoltklimakompressor (250) aufweist.
12. Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , das ferner einen Airbag- Sensor umfasst und bei dem die Vorrichtung (100) mit dem Airbag-Sensor gekoppelt ist.
13. Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, das ferner einen
Hochvoltschützen umfasst und bei dem die Vorrichtung (100) mit dem
Hochvoltschützen gekoppelt ist, wobei der Hochvoltschütz ein Abschalten der Hochvoltkomponenten (200) ermöglicht.
14. Verfahren zur Deaktivierung von Hochvoltkomponenten (200) eines Fahrzeugs, mit
Detektieren (310) einer Erschütterung;
Durchführen (320) einer Fehleranalyse der Hochvoltkomponenten (200); und
Abschalten (330) der Hochvoltkomponenten (200), wenn sich bei der
Fehleranalyse ein Fehler der Hochvoltkomponenten (200) ergibt.
15. Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 14, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
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