WO2021048002A1 - Verfahren zum betrieb eines elektrofahrzeugs und elektrofahrzeug - Google Patents

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WO2021048002A1
WO2021048002A1 PCT/EP2020/074692 EP2020074692W WO2021048002A1 WO 2021048002 A1 WO2021048002 A1 WO 2021048002A1 EP 2020074692 W EP2020074692 W EP 2020074692W WO 2021048002 A1 WO2021048002 A1 WO 2021048002A1
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bypass
electric vehicle
threshold value
supply line
drive system
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PCT/EP2020/074692
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Hardy Naumann
Rolf Kunzler
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electric vehicle and an electric vehicle.
  • An electric vehicle generally has an electric machine for propulsion, i.e. for locomotion, which is driven with electrical energy.
  • An internal supply by means of a battery of the electric vehicle can be considered as the energy source, on the one hand, and an external supply via a supply line, e.g. a high-voltage line, along which the electric vehicle moves, on the other hand.
  • the supply line is, for example, an overhead line which runs over a roadway for the electric vehicle and from which the electric vehicle taps electrical energy during operation by means of a current collector.
  • a vehicle which has a traction drive which is supplied with electrical energy via a contact line or an energy store.
  • the vehicle also has a protection system which can be switched between two protection levels by means of a switching element.
  • a first protection level the contact line is connected to the traction drive via a DC voltage converter.
  • the DC / DC converter is bypassed by connecting the contact line to the traction drive via a bridging conductor.
  • the first level of protection offers greater security.
  • the protection level is switched depending on the driving speed of the vehicle.
  • the method is used to operate an electric vehicle, so it is an operating method.
  • the electric vehicle is preferably a car or a truck. In ferry operation, the electric vehicle moves on a roadway and has tires that are in contact with the roadway. Because of the tires, there is in particular an undefined electrical connection between the electric vehicle and the roadway. On the one hand, the tires are preferably insulating; on the other hand, configurations are also possible and suitable in which the tires are essentially insulating and have a certain conductivity such that static charging is minimized.
  • the electric vehicle is preferably not rail-bound.
  • the electric vehicle has an electric drive system which is connected to an on-board network of the electric vehicle.
  • the on-board network is also known as the vehicle HV network.
  • electric vehicles are not only understood to mean purely electrically driven vehicles, but also those vehicles which, in addition to the electric drive system, have a further drive system or at least one non-electrical energy source and can then, for example, also be operated with a combustion engine.
  • the drive system can be supplied with electrical energy by means of a supply line.
  • the supply line is separate from the electric vehicle and, in particular, is installed in a stationary manner along the roadway.
  • the electric vehicle has a current collector for making contact with the supply line and for drawing electrical energy therefrom in an overhead line operation.
  • the supply line is preferably an overhead line. Examples of an electric vehicle are accordingly a trolleybus or a truck, which can be supplied with electricity via an overhead line.
  • the supply line is in particular a high-voltage line or HV line for short.
  • the supply line is in particular single-pole geer det.
  • the electric vehicle can be switched between normal operation and bypass operation, in particular in a ferry operation in which the electric vehicle moves along a roadway.
  • Normal operation and bypass operation are mutually exclusive. Both in normal operation and in bypass operation, the drive system is supplied with energy via the supply line. However, normal operation and bypass operation differ in the specific connection of the drive system to the supply line. In normal operation, the drive system and the supply line are electrically connected via a normal line which connects the supply line to the on-board network. Overall, this results in a current path from the supply line via the normal line to the vehicle electrical system and finally to the drive system.
  • bypass operation on the other hand, the drive system and the supply line are electrically connected to one another via a bypass line in order to bypass the normal line. Overall, there is therefore a current path from the supply line via the bypass line into the on-board network and finally to the drive system.
  • a bypass duration is determined which indicates how long the bypass operation is active.
  • a counter is activated which is repeatedly increased during bypass operation, so that the bypass duration can be taken directly from the counter. Equivalent to such an up counting is a down counting in which a counter is decremented.
  • the threshold value therefore specifies, in particular, a period of time. In other words: the bypass operation is only active for a limited period of time, which is predetermined by the threshold value. After this period of time has elapsed, there is an automatic and, in particular, forced switchover to normal operation.
  • the threshold value is in the range from 5 minutes to 5 hours.
  • a key idea of the invention is in particular to take into account the time that has elapsed so far, i.e. the bypass duration, when switching between bypass operation and normal operation. Based on normal operation, the bypass operation is accordingly enabled depending on a time component, i.e. there is a time-dependent release of the bypass operation. This is based in particular on the consideration that an insulation fault is more likely to occur as time goes on. This is in contrast to EP 3036 127 B1 cited at the beginning, in which the bridging line, i.e. the bypass line, is used depending on the speed of the vehicle or the current strength. In contrast, the bypass line is used in a time-dependent manner.
  • the special switchover from bypass operation to normal operation depending on the bypass duration compared to the threshold value is basically initially independent of the specific interconnection of the various components involved. First of all, it is only essential that the switchover depends on whether the bypass duration exceeds the threshold value or not.
  • the invention is initially based on the assumption that certain requirements with regard to electrical safety apply to an electric vehicle which can be supplied with electrical energy via a supply line. Basically, the problem here is that a chassis of the electric vehicle is not grounded, but, as already described, is only in contact with the ground via electrically insulating or weakly insulating tires, so that there is an undefined electrical connection to the roadway.
  • the chassis defines a first potential.
  • chassis is understood to mean, in particular, all those parts of the electric vehicle which are electrically conductive and are readily accessible to contact by a person, specifically also a chassis of the electric vehicle.
  • the supply line In combination with the supply line, there is a risk that a person who is in contact with the chassis on the one hand and the ground, e.g. the roadway, on the other hand, can be exposed to a dangerous electrical current if the supply line is connected to the electric vehicle and there is an insulation fault, due to which the supply line is galvanically connected to the chassis.
  • An insulation fault is, for example, the wear and tear of insulation, for example a cable, which is then bare and possibly comes into contact with the chassis in a conductive manner.
  • the insulation in such electric vehicles is therefore subject to corresponding standards, e.g. EN 50502 and ECE-R100.
  • bypass operation differ in particular in that in normal operation all components that are galvanically connected to the supply line are double-insulated from the chassis, whereas in bypass operation the drive system is galvanically connected to the supply line, but not twice, it is simply isolated from the chassis. Normal operation is therefore safer from an electrical point of view than bypass operation.
  • Bypass operation on the other hand, can be implemented more cost-effectively and structurally less complex than normal operation and, under certain circumstances, also more efficient. The activation of the bypass operation therefore requires a special justification, which justifies poorer security with regard to the insulation.
  • the focus is on the speed of the electric vehicle, because at a higher speed contact with simultaneous grounding is less likely and also becomes increasingly irrelevant to an increasing mechanical hazard.
  • the bypass mode is released depending on the bypass duration as a function of the speed, that is to say on the time that has elapsed up to now since the activation of the bypass mode.
  • the threshold value indicates a period of time over which an insulation fault is sufficiently unlikely. This period is therefore available for a sufficiently safe bypass operation.
  • the system switches to normal operation, thereby ensuring greater safety. In other words: as long as the bypass duration is below the threshold value, an insulation fault is sufficiently unlikely in terms of a risk assessment.
  • a significant advantage of the invention is thus in particular that the time-dependent switchover ensures a certain level of security, so that the bypass operation is activated accordingly as long as there is sufficient probability that no insulation fault is to be expected.
  • Which probability is considered sufficient and how large the given threshold value is, is initially irrelevant. This can be determined, for example, from risk assessments or from corresponding trials or trials. Different threshold values may arise for different electric vehicles, operating and environmental conditions or application scenarios. It is essential that the threshold value when switching is based on a time component.
  • the electric vehicle has a battery for the alternative energy supply of the drive system, e.g. if a supply line is not available.
  • the battery is connected to the vehicle electrical system.
  • the battery can expediently be charged by means of the supply line, provided that there is contact.
  • the electric vehicle then has an overhead line operation and a battery operation independently of normal operation and bypass operation.
  • overhead line operation the electric vehicle is connected to the supply line and receives energy from it.
  • battery operation on the other hand, the electric vehicle is disconnected from the supply line and the drive system is supplied by the battery.
  • catenary operation a distinction is made between normal operation and bypass operation. For battery operation, on the other hand, normal operation and bypass operation are initially not relevant.
  • the supply line is part of a first zone, which is double insulated from the chassis, preferably in accordance with the EN 50502 standard.
  • the on-board network extends over a second and a third zone.
  • the second zone preferably comprises the battery of the electric vehicle or one or more consumers of the electric vehicle or a combination thereof.
  • the first and second zones are connected to one another via the normal line.
  • the components of the second zone i.e. the vehicle electrical system and the components connected to it They are generally accessible to touch and are therefore preferably insulated in accordance with the ECE-R100 standard. This is implemented, for example, by double insulation of the components of the second zone or by galvanic separation of the first and second zones in combination with simple insulation of the components of the first zone.
  • the third zone includes the drive system and otherwise in particular no further components.
  • the drive system preferably consists only of one or more electric machines and one or more associated power electronics, which in particular each include an inverter.
  • the third zone is expediently indirectly connected to the first zone via the second zone, so that the statements on the second zone apply accordingly to the third zone and insulation from the chassis corresponding to the second zone is guaranteed for the third zone.
  • bypass operation on the other hand, the third zone is expediently separated from the second zone and instead connected directly to the first zone via the bypass line.
  • the drive system and the supply line are thereby in particular galvanically connected to one another.
  • the third zone is thus in particular only simply isolated from the chassis.
  • Normal operation now has the advantage that the drive system is better insulated than in bypass operation, which means that the safety in the operation of the electric vehicle is correspondingly better.
  • Bypass operation on the other hand, has the particular advantage that it is structurally simpler and that, due to the direct connection of the drive system to the supply line, improved efficiency can be achieved in ferry operation compared to normal operation.
  • a network switch is expediently arranged, which divides the on-board network into two sub-networks in bypass operation, namely in such a way that the normal line is connected to a first of the sub-networks and the drive system is connected to another, second of the sub-networks.
  • This enables the drive system to be separated from the normal line.
  • the power switch is closed.
  • a bypass switch is expediently arranged along the bypass line, which opens the bypass line during normal operation and thereby separates it from the drive system.
  • the bypass switch is closed in bypass operation.
  • the bypass switch and the power switch are also generally referred to as switches. In particular, at least one of the switches is always open, i.e.
  • a respective switch is preferably designed as a galvanically isolating switch.
  • the threshold value is specified in that it is determined as a function of an insulation resistance between the vehicle electrical system and a chassis of the electric vehicle.
  • the insulation resistance is a measure of the quality of the insulation that electrically separates the vehicle electrical system and the components connected to it from the chassis.
  • the insulation resistance thus also indicates how likely an insulation fault is in the future, so that a period of time can and will be derived from the insulation resistance, namely the threshold value.
  • the threshold value is determined as a function of a difference between the insulation resistance and a target resistance.
  • the target resistance here preferably specifies a lower limit for the insulation resistance, which should at least be adhered to, so that the difference is a measure of the progressive wear of the insulation.
  • the target resistance is in particular a warning threshold and the difference then indicates a reserve, so to speak.
  • an insulation fault can thus be predicted particularly precisely and the threshold value can therefore be determined in an optimally corresponding manner.
  • the insulation resistance is preferably measured as part of the method. This is done in particular by means of an ohmmeter which is connected to the chassis on the one hand and to the on-board network on the other hand and which measures the resistance between the chassis and the on-board network. How the measurement is actually carried out is initially not relevant, it is essential that the insulation resistance is measured, which is then used as the actual resistance specifically to determine the threshold value.
  • the resistance measuring device is arranged in particular in the second zone and thus measures the insulation resistance in the second zone.
  • an insulation test is carried out in which the insulation resistance is measured, in particular as described above.
  • the insulation test is preferably carried out on a recurring basis so that an updated actual resistance is determined on a regular basis.
  • the isolation typically takes between 1 s and 10 s in particular.
  • bypass operation it is not possible to measure the insulation resistance taking the drive system into account, especially since the power switch is open and the drive system and generally the third zone are separated from the resistance meter.
  • the insulation resistance is therefore suitably measured in normal operation. This is now made possible by the time-dependent switchover from bypass operation.
  • the insulation resistance is therefore measured in normal operation and the threshold value is determined on the basis of this.
  • the insulation test is independent of the fact that the threshold value is specified in that it is determined as a function of an insulation resistance between the electrical system and a chassis of the electric vehicle. Rather, an embodiment is also suitable in which the threshold value is fixed, so that an insulation test is carried out at regular intervals without influencing or changing the threshold value.
  • a warning signal is appropriately output as an alternative or in addition.
  • bypass duration is expediently reset to a start value, e.g. to 0, so that in a new cycle with activated bypass operation, the threshold value can be awaited again.
  • start values other than 0 are generally suitable, especially when counting down.
  • the threshold value is specified in that it is determined as a function of a speed of the electric vehicle.
  • the threshold value is specified as a function of the speed.
  • the bypass operation is thus enabled depending on the speed.
  • an insulation test is made possible and preferably also carried out. So it is not simply speed-dependent or directly or indirectly power-related switched between normal operation and bypass operation, but the changeover takes place time-dependent, the time until the switch, ie the threshold value, depends on the speed. Even if the speed is consistently high, the bypass operation is then regularly interrupted, preferably in order to carry out an insulation test. On the other hand, the bypass operation can be replaced by the time-dependent switchover even at low speeds, for example when driving within a town.
  • the speed-dependent determination is based on the consideration that at higher speeds, due to the increasing, purely mechanical hazard, an electrical fuse is increasingly irrelevant, so that the bypass operation is activated at correspondingly high speeds.
  • the speed is measured by means of a corresponding sensor.
  • the threshold value is a linear function of the speed.
  • the threshold value is a quadratic function of the speed. The quadratic dependence is motivated by the fact that the higher the speed, both the probability of contact is reduced and the resistance of a person touching the floor to the ground is increased. Combinations of these and other dependencies are also fundamentally possible and suitable.
  • the method is preferably designed in such a way that bypass operation is regularly interrupted and for this purpose switched to normal operation in order to carry out an insulation test, ie to measure the insulation resistance, and thus in particular to qualify the electric vehicle with regard to its electrical safety.
  • the regular switching is implemented in particular by the time-dependent switching depending on the threshold value.
  • the threshold value indicates the maximum permissible time span to the last insulation test, preferably to the last successful insulation test.
  • the threshold value specifies in particular the time until the next insulation test.
  • the time-dependent switchover between bypass operation and normal operation is combined with the already described determination of the threshold value both as a function of the speed and as a function of the insulation resistance, especially its difference to a target resistance.
  • the threshold value is expediently limited by means of a maximum threshold value, so that there is in particular an upper limit for the threshold value and thus also for the duration of the bypass operation.
  • the maximum threshold value is 0.5 h. In another suitable embodiment, the maximum threshold value is in the range from 0.5 h to 5 h.
  • v_val depends quadratically on v_fzg, in the second example it depends only linearly.
  • t_dist (v_val * r_val) * t_max
  • t_dist (v_val + r_val) * 0.5 * t_max
  • v_val and r_val are linked multiplicatively, in the second example, however, ad ditive. If v_max is always greater than v_fzg, the threshold value t_dist is then limited to the maximum threshold value t_max because of r_val ⁇ 1.
  • switching to bypass mode is prevented if the threshold value is less than a minimum duration, which at least indicates how long it takes to activate bypass mode.
  • the minimum duration also includes a time period during which the bypass operation is at least active after the switchover, i.e. a minimum active time period, so that it is advantageous to switch over only when it makes sense.
  • the minimum duration is preferably in the range from 0.1 s to 10 s. If the threshold value is less than a switchover time, which is necessary to switch to bypass mode, for example due to a particularly low speed or a particularly low insulation resistance, it is fully activated waived.
  • the test as to whether the bypass duration exceeds the threshold value is preferably carried out before the test as to whether the threshold value exceeds the minimum duration.
  • interconnecting the on-board network and connecting it to the supply line There are a number of suitable options for interconnecting the on-board network and connecting it to the supply line. Basically, the specific interconnection and connection are initially independent of the concept of time-dependent switching.
  • An embodiment is particularly preferred in which a DC voltage converter is arranged along the normal line for converting a supply voltage of the supply line into an on-board network voltage of the on-board network.
  • the DC / DC converter accordingly connects the supply line to the vehicle electrical system in normal operation and is therefore also connected between the supply line and the drive system in normal operation.
  • bypass operation is advantageous because the DC voltage converter can be dimensioned smaller. Because preferably, the bypass operation is activated especially at high power levels and the DC / DC converter is then activated by means of the by- pass line bypassed.
  • the DC / DC converter is preferably arranged in the first zone and in particular double insulated from the chassis. In contrast, preferably no DC-DC converter is arranged along the bypass line.
  • the DC voltage converter advantageously also serves to charge a battery which is connected to the vehicle electrical system in a charging mode.
  • the battery is then connected to the supply line via the normal line and via the DC / DC converter for receiving electrical energy.
  • the DC / DC converter is preferably designed to be insulating, for galvanic separation of the drive system and the supply line during normal operation.
  • An isolating DC voltage converter is characterized in that it has an input side and an output side which are galvanically separated from one another.
  • the DC / DC converter also provides galvanic separation of the supply line on the one hand and the on-board network and all of the components connected to it on the other hand.
  • DC / DC converter which is connected to the on-board network, namely parallel to the mains switch, in order to bypass that mains switch.
  • This DC voltage converter is in particular present in addition to the first DC voltage converter already mentioned and is therefore also referred to as a further or second DC voltage converter.
  • the two DC-DC converters are connected in parallel to one another, in particular in bypass operation.
  • the second DC voltage converter In normal operation, the second DC voltage converter is inactive; in bypass operation, however, the second DC voltage converter is active in a charging mode in order to charge the battery.
  • the second DC voltage converter is designed to be either insulating or non-insulating. In the non-insulating configuration, the battery can then be galvanically connected to the supply line via the bypass line and the second DC voltage converter.
  • an insulation resistance is measured between this intermediate potential and the chassis.
  • this is independent gig of the insulation test and the measurement of the insulation resistance between the vehicle electrical system and the chassis and is not relevant for the procedure described here.
  • the measurement is expediently carried out analogously, in particular by means of an additional, separate resistance measuring device.
  • an insulation resistance is alternatively or additionally measured between the intermediate potential on the one hand and the bypass line on the other hand.
  • This is also independent of the insulation test and the measurement of the insulation resistance between the vehicle electrical system and the chassis and is also irrelevant for the method described here.
  • the measurement is expediently carried out analogously, in particular by means of an additional, separate resistance measuring device. This is, for example, connected on the one hand to the intermediate potential and on the other hand to the bypass line.
  • An electric vehicle has a control unit which is designed to carry out a method as described above. As a result, the electric vehicle is also designed to carry out the method.
  • the control unit is, for example, an electrical circuit which implements the process in terms of circuitry and / or programming.
  • the control unit is a computer, a microcontroller or an ASIC or a combination thereof.
  • the control unit is in particular connected to suitable sensors and / or actuators of the electric vehicle in order to carry out the method.
  • Embodiments of the invention are tert erläu with reference to a drawing. They each show schematically:
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of the electric vehicle and its connection to the supply line
  • FIG. 3 shows a flow chart to illustrate a method for operating the electric vehicle.
  • an electric vehicle 2 is shown, which is a truck here.
  • the electric vehicle 2 is a trolleybus.
  • the electric vehicle 2 is in a ferry operation and moves along a roadway 4 and along a supply line 6, which here is an overhead line and which supplies the electric vehicle 2 with electricity.
  • the supply line 6 is separated from the electric vehicle 2 and installed in a stationary manner along the roadway 4.
  • the supply line 6 is also grounded.
  • the electric vehicle 2 has a Berei fungus, which is in contact with the roadway 4 and through which between the Electric vehicle 2 and the roadway 4 results in an undefined electrical connection.
  • the tire is, for example, essentially insulating and has a certain conductivity such that static charging is minimized.
  • the electric vehicle 2 has a chassis 10 which is not grounded, but is only in contact with the ground, ie the roadway 4, via the tires.
  • chassis 10 is understood to mean all those parts of the electric vehicle 2 which are electrically conductive and are readily accessible to contact by a person, specifically also a chassis of the electric vehicle 2.
  • the electric vehicle 2 also has an electric drive system 8 for locomotion, which is connected to an on-board network 12 of the electric vehicle 2.
  • FIG. 2 an interconnection of the electric vehicle 2 and its connection to the Versor supply line 6 is shown as a circuit diagram.
  • the embodiment shown represents one of several suitable embodiments.
  • the electric vehicle 2 shown here has a battery 14 for an alternative energy supply to the drive system 8.
  • the battery 14 is connected to the on-board network 12 and can be charged in a charging mode by means of the supply line 6 .
  • the electric vehicle 2 has an overhead line operation in which the electric vehicle 2 is connected to the supply line 6 via a pantograph not explicitly designated and receives energy via this, and a battery operation in which the electric vehicle 2 is disconnected from the supply line 6 and that Drive system 8 by means of the battery 14 is supplied.
  • catenary operation a further distinction is made between normal operation and bypass operation.
  • the supply line 6 is part of a first zone Z1, which is double insulated from the chassis 10, in the present case in accordance with the EN 50502 standard.
  • the chassis 10 defines a first potential P1.
  • the vehicle electrical system 12 extends over a second zone Z2 and a third zone Z3.
  • the second zone Z2 comprises the battery 14 and here at least one consumer 16.
  • the first zone Z1 and the second zone Z2 are connected to one another via a normal line 18.
  • the components of the second zone Z2 are basically accessible to touch and are therefore isolated in accordance with the ECE-R100 standard.
  • the third zone Z3 specifically includes the drive system 8 and otherwise no further components.
  • the drive system 8 consists of an electric machine 20 and associated power electronics 22, which here include an inverter.
  • the electric vehicle 2 can be switched between normal operation and bypass operation, which are mutually exclusive. Both in normal operation and in bypass operation the drive system 8 is supplied with energy via the supply line 6.
  • the normal operation and the bypass operation differ, however, in the specific connection of the drive system 8 to the supply line 6.
  • the drive system 8 and the supply line 6 are electrically connected via the normal line 18 already mentioned, so that a current path is from the supply line 8 via the normal line 18 into the on-board network 12 and finally to the drive system 8 results.
  • bypass operation on the other hand, the drive system 8 and the supply line 6 are electrically connected to one another via a bypass line 24 to bypass the normal line 18, so that a different current path results from the supply line 6 via the bypass line 22 into the on-board network 12 and finally to the drive system 8.
  • the third zone Z3 is indirectly connected to the first zone Z1 via the second zone Z2, so that the third zone Z3 is insulated from the chassis 10 corresponding to the second zone Z2.
  • the third zone Z3 is separated from the second zone Z2 and instead is directly connected to the first zone Z1 via the bypass line 24.
  • the drive system 8 and the supply line 6 are thereby galvanically connected to one another and the third zone Z3 is thus only simply isolated from the chassis 10.
  • a power switch 26 is also arranged in the on-board network 12 shown, which divides the on-board network 12 into two sub-networks in bypass operation, namely such that the normal line 18 is connected to a first of the sub-networks and the drive system 8 to another, second of the sub-networks. As a result, a separation of the drive system 8 from the normal line 18 is realized.
  • the power switch 26 is closed, whereby the two subnetworks are a related party.
  • a bypass switch 28 is arranged along the bypass line 24, which opens the bypass line 24 during normal operation and thereby separates it from the drive system 8.
  • the bypass switch 28 is closed in bypass operation.
  • the bypass switch 28 and the power switch 26 are also generally referred to as switches 26, 28, respectively. In Fig. 2, both switches 26, 28 are open.
  • the mains switch 26 When switching from normal operation to bypass operation, the mains switch 26 is first opened and then the bypass switch 28 is closed and, conversely, when switching from bypass operation to normal operation, first the bypass switch 28 is opened and then the mains switch 26 is closed.
  • a DC voltage converter 30 is additionally arranged along the normal line 18, for converting a supply voltage of the supply line 6 into an on-board network voltage of the on-board network 12. Along the bypass line 24, however, no DC voltage converter is arranged.
  • the DC voltage converter 30 is arranged here in the first zone Z1. In the present case, the DC voltage converter 30 also serves to charge the battery 14 in the charging mode.
  • the DC voltage converter 30 is also designed to be insulating, for galvanic separation of the drive system 8 and the supply line 6 in normal operation. As a result, double insulation of the chassis 10 with respect to the supply line 6 with only simple insulation of the drive system 8 with respect to the chassis 10 is realized in normal operation.
  • a second DC voltage converter is present, which is connected to the on-board network 12, namely parallel to the power switch 26, to bypass the same.
  • the second DC voltage converter In normal operation, the second DC voltage converter is inactive; in bypass operation, however, the second DC voltage converter is active in a charging mode in order to charge the battery 14.
  • FIG. 3 shows an exemplary flow chart with nine successive steps S1 to S9 to illustrate the method.
  • a starting point that is not explicitly designated is indicated in FIG. 3.
  • the embodiment shown represents one of several suitable possibilities.
  • one or more of the steps S1 to S9 can under certain circumstances be omitted or further steps can be added, or both.
  • Variants are also possible and suitable in which the sequence of steps S1 to S9 is changed or in which several steps are combined or individual steps are divided into several steps.
  • the electric vehicle 2 has a control unit C, which is shown explicitly in FIGS. 1 and 2.
  • a bypass duration t_act is determined during the bypass operation in step S6, which indicates how long the bypass operation is active.
  • a counter that is not explicitly shown is activated, which is repeatedly increased or decreased by an amount TJnc during bypass operation in step S9, so that the bypass duration t_act can be taken directly from the counter.
  • step S6 it is further checked whether the bypass duration t_act exceeds a predetermined threshold value t_dist, and if this is the case, step S1 is carried out, in which normal operation is activated and a switch is specifically made from bypass operation to normal operation.
  • the threshold value t_dist thus specifies a period of time itself.
  • the system automatically switches to normal operation.
  • a key idea of the method is to take into account the time that has elapsed so far, ie the bypass duration t_act, when switching between bypass operation and normal operation. Proceeding from normal operation, the bypass operation is accordingly released as a function of a time component, ie there is a time-dependent release of the bypass operation. This is based on the idea that an insulation fault becomes more likely as time goes on.
  • This special switchover from bypass operation to normal operation depending on the bypass duration t_act compared to the threshold value t_dist is basically independent of the specific interconnection of the various components involved. At first only the check in step S6 and the switchover are relevant depending on whether the bypass duration t_act exceeds the threshold value t_dist or not.
  • bypass mode is now enabled as a function of the bypass duration t_act in step S6 and then activated in step S8, provided that the bypass mode is not already active anyway.
  • the threshold value t_dist specifies a period of time over which an insulation fault is sufficiently unlikely. When the threshold value t_dist is reached, the system then switches to normal operation, thereby ensuring greater safety.
  • the threshold value t_dist is specified in step S5, in that it is determined as a function of an insulation resistance rjso between the vehicle electrical system 12 and the chassis 10. More precisely, the threshold value t_dist in FIG. 3 is a function of a characteristic resistance value r_val, which in turn is a function of the insulation resistance rjso.
  • the insulation resistance rjso is a measure of the quality of the insulation which electrically separates the vehicle electrical system 12 and the components connected to it from the chassis 10.
  • the insulation resistance rjso also indicates how likely an insulation fault is in the future. In the present case, the following applies: the greater the insulation resistance rjso, the greater the threshold value t_dist, i.e. the longer the bypass operation can remain active.
  • the threshold value t_dist is specifically even determined as a function of a difference between the insulation resistance rjso and a target resistance r_soll. In the present case, this takes place in step S3 when determining the resistance parameter r_val.
  • the target resistance r_soll indicates a lower limit for the insulation resistance rjso, which is at least complied with should be so that the difference is a measure of the progressive wear of the insulation. In the present case, the following applies: the smaller the difference, the lower the threshold value t_dist.
  • the insulation resistance rjso is measured, in the present case by means of a first resistance measuring device 32, which, as can be seen in FIG. 2, is connected to the chassis 10 and thus to the first potential P1 on the one hand and to the on-board network 12 on the other hand.
  • the resistance measuring device 32 is arranged here in the second zone Z2 and accordingly measures the insulation resistance rjso in the second zone Z2. The measured insulation resistance rjso is then used as the actual resistance to determine the threshold value t_dist.
  • step S1 After switching from bypass operation to normal operation in step S1, an insulation test is also carried out in step S1, in which the insulation resistance rjso is measured.
  • the insulation test is even carried out on a recurring basis so that an updated actual resistance is determined on a regular basis.
  • bypass operation it is not sensible to measure the insulation resistance rjso taking the drive system 8 into account, since the drive system 8 is separate from the first resistance measuring device 32.
  • the insulation resistance rjso is therefore measured in normal operation. This is now made possible due to the time-dependent switchover from bypass operation.
  • the determination of the threshold value t_dist on the basis of the measured insulation resistance rjso also takes place in normal operation, in the present case in step S5.
  • step S1 After switching to the bypass mode, this is retained until the bypass duration t_act exceeds the threshold value t_dist, whereupon step S1 is carried out again and the system switches to normal mode. This process is repeated continuously.
  • the bypass duration t_act is reset to a starting value, here to 0, so that the threshold value t_dist can be waited for again in a new cycle with activated bypass operation.
  • the threshold value t_dist is also specified by determining it as a function of a speed v zg of the electric vehicle 2. More precisely, the threshold value t_dist in FIG. 3 is a function of a speed characteristic value v_val, which in turn is a function of the speed v zg and is determined in step S4. This is the The threshold value t_dist is also specified as a function of the speed. The time until the switchover therefore also depends on the speed v_fzg.
  • the threshold value t_dist is, for example, a linear or a quadratic function of the speed v_fzg.
  • v_val depends quadratically on v_fzg, in the second example it depends only linearly.
  • the method is thus designed in such a way that bypass operation is regularly interrupted and for this purpose it is switched to normal operation in order to carry out an insulation test, i.e. to measure the insulation resistance rjso, and thus to qualify the electric vehicle 2 with regard to its electrical safety.
  • switching between normal operation and bypass operation is determined by a total of three parameters, namely time, more precisely the threshold value t_dist, speed v_fzg and insulation resistance rjso.
  • v_val and r_val are therefore linked multiplicatively, in the second example additively. If v_max is always greater than v_fzg, the threshold value t_dist is then limited to the maximum threshold value t_max because of r_val ⁇ 1.
  • the function for determining the threshold value t_dist is mapped by one or more characteristic curves or characteristic diagrams, which are determined, for example, in corresponding experiments or trials.
  • switching to the bypass mode is additionally prevented in step S7 if the threshold value t_dist is less than a minimum duration t_min, which at least indicates how long it takes to activate the bypass mode. This ensures that enough time is available for the necessary switching operations when switching to bypass mode.
  • the minimum duration t_min also includes a time span during which the bypass operation is at least active after the switchover, ie a minimum active time span, so that a switchover is advantageously only made when this is also useful.
  • the test is carried out as to whether the bypass duration t_act exceeds the threshold value t_dist, before the test as to whether the threshold value t_dist exceeds the minimum duration t_min.
  • step S7 it is also checked in the present case whether the bypass duration t_act corresponds to the start value and only, if this is the case, the bypass operation is activated. Otherwise it is clear that the bypass mode is already active and step S9 is bypassed.
  • an intermediate potential P2 also referred to as the second potential P2 due to the double insulation of the components of the first zone Z1.
  • an insulation resistance is also measured between this intermediate potential P2 and the chassis 10, that is to say the first potential P1.
  • This measurement is independent of the insulation test and the measurement of the insulation resistance rjso between the electrical system 12 and the chassis 10 and is not relevant for the method described here.
  • an insulation resistance between the intermediate potential P2 on the one hand and the bypass line 24 on the other hand is measured. This is also independent of the insulation test and the measurement of the insulation resistance between the vehicle electrical system 12 and the chassis 10 and is also not relevant for the method described here. Such a measurement is not explicitly shown in Fig.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrofahrzeugs (2) angegeben, wobei das Elektrofahrzeug (2) ein elektrisches Antriebssystem (8) aufweist, welches an ein Bordnetz (12) des Elektrofahrzeugs (2) angeschlossen ist, wobei das Antriebssystem (8) mittels einer Versorgungsleitung (6) mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei das Elektrofahrzeug (2) zwischen einem Normalbetrieb und einem Bypassbetrieb umschaltbar ist, wobei im Normalbetrieb das Antriebssystem (8) und die Versorgungsleitung (6) über eine Normalleitung (18) elektrisch verbunden sind, welche die Versorgungsleitung (6) mit dem Bordnetz (12) verbindet, wobei im Bypassbetrieb das Antriebssystem (8) und die Versorgungsleitung (6) zur Umgehung der Normalleitung (18) über eine Bypassleitung (24) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei während des Bypassbetriebs eine Bypassdauer (t_act) bestimmt wird, welche angibt, wie lange der Bypassbetrieb aktiv ist, wobei vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet wird, falls die Bypassdauer (t_act) einen vorgegebenen Schwellwert (t_dist) überschreitet. Weiter wird ein entsprechendes Elektrofahrzeug (2) angegeben.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines Elektrofahrzeugs und Elektrofahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrofahrzeugs sowie ein Elektrofahr zeug.
Ein Elektrofahrzeug weist allgemein zum Antrieb, d.h. zur Fortbewegung, eine E-Maschine auf, welche mit elektrischer Energie angetrieben wird. Als Energiequelle kommt einerseits eine in terne Versorgung mittels einer Batterie des Elektrofahrzeugs in Betracht und andererseits eine externe Versorgung über eine Versorgungsleitung, z.B. eine Hochvoltleitung, entlang welcher sich das Elektrofahrzeug bewegt. Die Versorgungsleitung ist beispielsweise eine Oberleitung, welche über einer Fahrbahn für das Elektrofahrzeug verläuft und von welcher das Elektrofahr zeug im Betrieb mittels eines Stromabnehmers elektrische Energie abgreift.
In der EP 3 036 127 B1 ist beispielsweise ein Fahrzeug beschrieben, welches einen Traktions antrieb aufweist, welcher über eine Fahrleitung oder über einen Energiespeicher mit elektri scher Energie versorgt wird. Das Fahrzeug weist weiter ein Schutzsystem auf, welches mittels eines Schaltelements zwischen zwei Schutzstufen umgeschaltet werden kann. In einer ersten Schutzstufe ist die Fahrleitung über einen Gleichspannungswandler mit dem Traktionsantrieb verbunden. In einer zweiten Schutzstufe wird dagegen der Gleichspannungswandler umgan gen, indem die Fahrleitung über einen Überbrückungsleiter mit dem Traktionsantrieb verbunden wird. Die erste Schutzstufe bietet eine höhere Sicherheit. Ein Umschalten der Schutzstufe er folgt abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Betrieb eines Elektrofahrzeugs möglichst sicher zu gestalten. In diesem Zusammenhang sollen ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Elektrofahrzeugs sowie ein entsprechendes Elektrofahrzeug angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß An spruch 1 sowie durch ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für das Elekt- rofahrzeug und umgekehrt. Sofern nachfolgend Verfahrensschritte beschrieben werden, erge ben sich vorteilhafte Ausgestaltungen für das Elektrofahrzeug insbesondere dadurch, dass die ses ausgebildet ist, einen oder mehrere dieser Verfahrensschritte auszuführen.
Das Verfahren dient zum Betrieb eines Elektrofahrzeugs, ist also ein Betriebsverfahren. Das Elektrofahrzeug ist vorzugsweise ein PKW oder ein LKW. Das Elektrofahrzeug bewegt sich im Fährbetrieb auf einer Fahrbahn und weist eine Bereifung auf, welche mit der Fahrbahn in Kon takt steht. Aufgrund der Bereifung ergibt sich zwischen dem Elektrofahrzeug und der Fahrbahn insbesondere eine Undefinierte elektrische Verbindung. Einerseits ist die Bereifung vorzugswei se isolierend, andererseits sind auch Ausgestaltungen möglich und geeignet, bei welchen die Bereifung im Wesentlichen isolierend ist und dabei eine gewisse Leitfähigkeit derart aufweist, dass eine statische Aufladung minimiert wird. Das Elektrofahrzeug ist vorzugsweise gerade nicht schienengebunden. Das Elektrofahrzeug weist ein elektrisches Antriebssystem auf, wel ches an ein Bordnetz des Elektrofahrzeugs angeschlossen ist. Das Bordnetz wird auch als Fahrzeug-HV-Netz bezeichnet. Vorliegend werden unter Elektrofahrzeug nicht nur rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge verstanden, sondern auch solche Fahrzeuge, welche zu sätzlich zum elektrischen Antriebssystem ein weiteres Antriebssystem oder zumindest eine nicht-elektrische Energiequelle aufweisen und dann beispielsweise auch verbrennungsmoto risch betreibbar sind. Das Antriebssystem ist mittels einer Versorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgbar. Die Versorgungsleitung ist vom Elektrofahrzeug getrennt und insbesondere ortsfest entlang der Fahrbahn installiert. Das Elektrofahrzeug weist einen Stromabnehmer auf, zur Kontaktierung der Versorgungsleitung und um von dieser in einem Oberleitungsbetrieb elektrische Energie zu entnehmen. Die Versorgungsleitung ist vorzugsweise eine Oberleitung. Beispiele für ein Elektrofahrzeug sind entsprechend ein Oberleitungsbus oder ein LKW, welcher über eine Oberleitung mit Strom versorgbar ist. Die Versorgungsleitung ist insbesondere eine Hochvoltleitung oder kurz HV-Leitung. Die Versorgungsleitung ist insbesondere einpolig geer det.
Das Elektrofahrzeug ist zwischen einem Normalbetrieb und einem Bypassbetrieb umschaltbar, insbesondere in einem Fährbetrieb, in welchem sich das Elektrofahrzeug entlang einer Fahr bahn fortbewegt. Der Normalbetrieb und der Bypassbetrieb schließen sich gegenseitig aus. Sowohl im Normalbetrieb als auch im Bypassbetrieb wird das Antriebssystem über die Versor gungsleitung mit Energie versorgt. Der Normalbetrieb und der Bypassbetrieb unterscheiden sich jedoch in der konkreten Anbindung des Antriebssystems an die Versorgungsleitung. lm Normalbetrieb sind das Antriebssystem und die Versorgungsleitung über eine Normalleitung elektrisch verbunden, welche die Versorgungsleitung mit dem Bordnetz verbindet. Insgesamt ergibt sich demnach ein Strompfad von der Versorgungsleitung über die Normalleitung in das Bordnetz und schließlich zum Antriebssystem.
Im Bypassbetrieb sind dagegen das Antriebssystem und die Versorgungsleitung zur Umgehung der Normalleitung über eine Bypassleitung elektrisch miteinander verbunden. Insgesamt ergibt sich demnach ein Strompfad von der Versorgungsleitung über die Bypassleitung in das Bord netz und schließlich zum Antriebssystem.
Während des Bypassbetriebs wird eine Bypassdauer bestimmt, welche angibt, wie lange der Bypassbetrieb aktiv ist. Hierzu wird in einer geeigneten Ausgestaltung beim Umschalten in den Bypassbetrieb ein Zähler aktiviert, welcher während des Bypassbetriebs wiederkehrend erhöht wird, sodass sich dem Zähler direkt die Bypassdauer entnehmen lässt. Äquivalent zu einem solchen Aufwärtszählen ist ein Abwärtszählen, bei welchem ein Zähler verringert wird. Falls die Bypassdauer einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wird vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet. Der Schwellwert gibt also selbst insbesondere eine Zeitdauer an. Mit anderen Worten: der Bypassbetrieb ist lediglich über eine begrenzte Zeitdauer aktiv, welche durch den Schwellwert vorgegeben ist. Nach Ablauf dieser Zeitdauer wird automatisch und ins besondere zwangsweise in den Normalbetrieb umgeschaltet. In einer geeigneten Ausgestaltung liegt der Schwellwert im Bereich von 5 min bis 5 h.
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt insbesondere darin, beim Umschalten zwischen dem By passbetrieb und dem Normalbetrieb die bislang verstrichene Zeit, d.h. die Bypassdauer, zu be rücksichtigen. Ausgehend vom Normalbetrieb wird demnach der Bypassbetrieb abhängig von einer zeitlichen Komponente freigegeben, d.h. es erfolgt eine zeitabhängige Freigabe des By passbetriebs. Dem liegt insbesondere die Überlegung zugrunde, dass mit fortschreitender Zeit ein Auftreten eines Isolationsfehlers wahrscheinlicher wird. Dies steht im Gegensatz zur ein gangs zitierten EP 3036 127 B1, in welcher die Überbrückungsleitung, d.h. die Bypassleitung, abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder der Stromstärke verwendet wird. Dem gegenüber wird vorliegend die Bypassleitung zeitabhängig verwendet.
Das spezielle Umschalten vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb abhängig von der Bypass dauer im Vergleich zum Schwellwert ist grundsätzlich zunächst unabhängig von der konkreten Verschaltung der diversen beteiligten Komponenten. Wesentlich ist zunächst allein, dass das Umschalten davon abhängig ist, ob die Bypassdauer den Schwellwert überschreitet oder nicht. Die Erfindung geht zunächst davon aus, dass für ein Elektrofahrzeug, welches über eine Ver sorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgbar ist, bestimmte Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Sicherheit gelten. Grundsätzlich besteht hierbei das Problem, dass ein Fahrge stell des Elektrofahrzeugs nicht geerdet ist, sondern wie bereits beschrieben lediglich über eine elektrisch isolierende oder schwach isolierende Bereifung mit dem Boden in Kontakt steht, so- dass eine Undefinierte elektrische Verbindung zur Fahrbahn besteht. Das Fahrgestell definiert ein erstes Potential. Unter Fahrgestell werden vorliegend insbesondere alle diejenigen Teile des Elektrofahrzeugs verstanden, welche elektrisch leitend sind und einer Berührung durch eine Person ohne weiteres zugänglich sind, speziell auch ein Chassis des Elektrofahrzeugs. In Kombination mit der Versorgungsleitung besteht die Gefahr, dass eine Person, welche mit dem Fahrgestell einerseits und dem Boden, z.B. der Fahrbahn, andererseits in Berührung steht, ei nem gefährlichen, elektrischen Strom ausgesetzt sein kann, falls die Versorgungsleitung mit dem Elektrofahrzeug verbunden ist und ein Isolationsfehler vorliegt, aufgrund dessen die Ver sorgungsleitung galvanisch mit dem Fahrgestell verbunden ist. Ein Isolationsfehler ist bei spielsweise der Verschleiß einer Isolierung z.B. eines Kabels, welches dann blank liegt und möglicherweise leitend mit dem Fahrgestell in Kontakt gerät. Die Isolierung in solchen Elektro fahrzeugen unterliegt daher entsprechenden Normen, z.B. der EN 50502 und der ECE-R100.
Allgemein unterscheiden sich der Normalbetrieb und der Bypassbetrieb insbesondere dadurch, dass im Normalbetrieb alle Komponenten, welche mit der Versorgungsleitung galvanisch ver bunden sind, gegenüber dem Fahrgestell doppelt isoliert sind, wohingegen im Bypassbetrieb das Antriebssystem mit der Versorgungsleitung galvanisch verbunden ist, dabei jedoch nicht doppelt, sondern lediglich einfach gegen das Fahrgestell isoliert ist. Der Normalbetrieb ist somit in elektrischer Hinsicht sicherer als der Bypassbetrieb. Der Bypassbetrieb ist hingegen kosten günstiger umsetzbar und konstruktiv weniger aufwendig als der Normalbetrieb und unter Um ständen auch effizienter. Die Aktivierung des Bypassbetriebs erfordert somit eine besondere Begründung, welche eine schlechtere Sicherheit hinsichtlich der Isolierung rechtfertigt. Bei einer möglichen Ausgestaltung wird auf die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs abgestellt, denn mit größerer Geschwindigkeit ist eine Berührung bei gleichzeitiger Erdung unwahrscheinlicher und wird zudem gegenüber einer zunehmenden mechanischen Gefährdung auch zunehmend irrelevant. Vorliegend wird nun alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Freigabe abhängig von der Geschwindigkeit der Bypassbetrieb abhängig von der Bypassdauer freigegeben, d.h. von der bisher verstrichenen Zeit seit Aktivierung des Bypassbetriebs. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass selbst eine einfache Isolierung über einen gewissen Zeitraum mit hinreichender Wahrscheinlichkeit unverändert oder zumindest ausreichend erhalten bleibt. Mit anderen Wor- ten: der Schwellwert gibt einen Zeitraum an, über welchen ein Isolationsfehler hinreichend un wahrscheinlich ist. Dieser Zeitraum steht demnach für einen hinreichend sicheren Bypassbe trieb zur Verfügung. Nach Ablauf des Zeitraums, also bei Erreichen des Schwellwerts, wird dann in den Normalbetrieb umgeschaltet und dadurch eine höhere Sicherheit gewährleistet. Mit anderen Worten: solange die Bypassdauer unterhalb des Schwellwerts liegt, ist ein Isolations fehler im Sinne einer Risikoabwägung hinreichend unwahrscheinlich.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht somit insbesondere darin, dass durch das zeit abhängige Umschalten eine gewisse Sicherheit gewährleistet wird, sodass entsprechend so lange, wie mit hinreichender Wahrscheinlichkeit kein Isolationsfehler zu erwarten ist, der By passbetrieb aktiviert wird. Welche Wahrscheinlichkeit als hinreichend gilt und wie groß der vor gegebene Schwellwert konkret ist, ist dabei zunächst nebensächlich. Dies lässt sich beispiels weise aus Risikoabschätzungen oder aus entsprechenden Versuchen oder Erprobungen ermit teln. Für unterschiedliche Elektrofahrzeuge, Betriebs- und Umgebungsbedingungen oder An wendungsszenarien ergeben sich unter Umständen unterschiedliche Schwellwerte. Wesentlich ist, dass mit dem Schwellwert beim Umschalten eine zeitliche Komponenten zugrunde liegt.
Das Elektrofahrzeug weist in einer zweckmäßigeren Ausgestaltung eine Batterie auf, zur alter nativen Energieversorgung des Antriebssystems, z.B. falls eine Versorgungsleitung nicht zur Verfügung steht. Die Batterie ist an das Bordnetz angeschlossen. Zweckmäßigerweise ist die Batterie mittels der Versorgungsleitung aufladbar, sofern eine Kontaktierung vorliegt. Das Elekt rofahrzeug weist dann unabhängig vom Normalbetrieb und vom Bypassbetrieb einen Oberlei tungsbetrieb und einen Batteriebetrieb auf. Im Oberleitungsbetrieb ist das Elektrofahrzeug mit der Versorgungsleitung verbunden und erhält über diese Energie. Im Batteriebetrieb ist das Elektrofahrzeug dagegen von der Versorgungsleitung getrennt und das Antriebssystem wird mittels der Batterie versorgt. Im Oberleitungsbetrieb wird dann zwischen Normalbetrieb und Bypassbetrieb unterschieden. Für den Batteriebetrieb sind der Normalbetrieb und der By passbetrieb dagegen zunächst nicht relevant.
Vorliegend wird hinsichtlich der Isolierung insbesondere zwischen drei Zonen unterschieden.
Die Versorgungsleitung ist ein Teil einer ersten Zone, welche gegenüber dem Fahrgestell dop pelt isoliert ist, vorzugsweise gemäß der Norm EN 50502. Das Bordnetz erstreckt sich über eine zweite und eine dritte Zone. Die zweite Zone umfasst vorzugsweise die Batterie des Elektro fahrzeugs oder einen oder mehrere Verbraucher des Elektrofahrzeugs oder eine Kombination hiervon. Die erste und die zweite Zone sind über die Normalleitung miteinander verbunden. Die Komponenten der zweiten Zone, d.h. das Bordnetz und die daran angeschlossenen Komponen- ten sind grundsätzlich einer Berührung zugänglich und daher vorzugsweise isoliert gemäß der Norm ECE-R100. Dies ist beispielsweise durch eine doppelte Isolierung der Komponenten der zweiten Zone realisiert oder durch eine galvanische Trennung der ersten und der zweiten Zone in Kombination mit einer einfachen Isolierung der Komponenten der ersten Zone. Die dritte Zo ne umfasst das Antriebssystem und ansonsten insbesondere keine weiteren Komponenten.
Das Antriebssystem besteht vorzugsweise lediglich aus einer oder mehreren E-Maschinen und einer oder mehreren zugehörigen Leistungselektroniken, welche insbesondere jeweils einen Wechselrichter umfassen.
Im Normalbetrieb ist zweckmäßigerweise die dritte Zone mittelbar über die zweite Zone mit der ersten Zone verbunden, sodass für die dritte Zone die Ausführungen zur zweiten Zone entspre chend gelten und für die dritte Zone eine Isolierung gegenüber dem Fahrgestell entsprechend der zweiten Zone gewährleistet ist. Im Bypassbetrieb ist dagegen zweckmäßigerweise die dritte Zone von der zweiten Zone getrennt und stattdessen über die Bypassleitung direkt mit der ers ten Zone verbunden. Das Antriebssystem und die Versorgungsleitung sind dadurch insbeson dere galvanisch miteinander verbunden. Die dritte Zone ist somit insbesondere lediglich einfach gegenüber dem Fahrgestell isoliert. Der Normalbetrieb hat nun den Vorteil, dass das Antriebs system besser isoliert ist als im Bypassbetrieb, wodurch die Sicherheit im Betrieb des Elektro fahrzeugs entsprechend besser ist. Der Bypassbetrieb hat dagegen insbesondere den Vorteil, dass dieses konstruktiv einfacher ist und dass aufgrund der direkten Anbindung des Antriebs systems an die Versorgungsleitung eine gegenüber dem Normalbetrieb verbesserte Effizienz im Fährbetrieb erzielbar ist.
Im Bordnetz ist zweckmäßigerweise ein Netzschalter angeordnet, welcher im Bypassbetrieb das Bordnetz in zwei Teilnetze unterteilt, nämlich derart, dass die Normalleitung mit einem ers ten der Teilnetze verbunden ist und das Antriebssystem mit einem anderen, zweiten der Teil netze. Dadurch ist eine Trennung des Antriebssystems von der Normalleitung realisiert. Im Normalbetrieb ist der Netzschalter dagegen geschlossen. Analog ist zweckmäßigerweise ent lang der Bypassleitung ein Bypassschalter angeordnet, welcher im Normalbetrieb die Bypasslei tung öffnet und dadurch von dem Antriebssystem trennt. Im Bypassbetrieb ist der Bypassschal ter dagegen geschlossen. Der Bypassschalter und der Netzschalter werden allgemein jeweils auch als Schalter bezeichnet. Insbesondere ist immer wenigstens einer der Schalter geöffnet, d.h. beim Umschalten vom Normalbetrieb in den Bypassbetrieb wird erst der Netzschalter ge öffnet und dann danach der Bypassschalter geschlossen und umgekehrt wird beim Umschalten vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb erst der Bypassschalter geöffnet und dann danach der Netzschalter geschlossen. Ein jeweiliger Schalter ist vorzugsweise als galvanisch trennender Schalter ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Schwellwert vorgegeben, indem dieser als Funkti on eines Isolationswiderstands zwischen dem Bordnetz und einem Fahrgestell des Elektrofahr zeugs ermittelt wird. Der Isolationswiderstand ist ein Maß für die Güte der Isolierung, welche das Bordnetz und die daran angeschlossenen Komponenten von dem Fahrgestell elektrisch trennt. Der Isolationswiderstand gibt somit auch an, wie wahrscheinlich ein Isolationsfehler zu künftig ist, sodass aus dem Isolationswiderstand eine Zeitdauer abgeleitet werden kann und auch wird, nämlich der Schwellwert. Dabei gilt insbesondere: je größer der Isolationswiderstand, desto größer der Schwellwert, d.h. desto länger kann der Bypassbetrieb aktiv bleiben.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei welcher der Schwellwert als Funktion einer Differenz des Isolationswiderstands und eines Sollwiderstands ermittelt wird. Der Sollwiderstand gibt hierbei vorzugsweise eine Untergrenze für den Isolationswiderstand an, welche wenigstens eingehalten werden soll, sodass die Differenz also ein Maß für den fortschreitenden Verschleiß der Isolierung ist. Der Sollwiderstand ist insbesondere eine Warnschwelle und die Differenz gibt dann sozusagen eine Reserve an. Anhand der Differenz zwischen dem Sollwiderstand und dem Isolationswiderstand als Istwiderstand ist somit ein Isolationsfehler besonders genau vorher sagbar und daher der Schwellwert entsprechend optimal ermittelbar. Dabei gilt insbesondere: je geringer die Differenz, desto geringer der Schwellwert. Mit größerer Differenz, also mit größe rem Abstand des Istwiderstands vom Sollwiderstand, ist ein Erreichen oder Unterschreiten des Sollwiderstands in einem bestimmten Zeitraum weniger wahrscheinlich.
Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrens der Isolationswiderstand gemessen. Dies erfolgt insbesondere mittels eines Widerstandsmessgeräts, welches an das Fahrgestell einerseits und andererseits an das Bordnetz angeschlossen ist und welches den Widerstand zwischen Fahr gestell und Bordnetz misst. Wie die Messung konkret erfolgt ist zunächst nicht relevant, wesent lich ist, dass der Isolationswiderstand gemessen wird, welcher dann als Istwiderstand speziell zur Ermittlung des Schwellwerts verwendet wird. Das Widerstandsmessgerät ist insbesondere in der zweiten Zone angeordnet und misst also den Isolationswiderstand in der zweiten Zone.
Bevorzugterweise wird nach dem Umschalten vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb eine Isolationsprüfung durchgeführt, bei welcher der Isolationswiderstand gemessen wird, insbeson dere wie vorstehend beschrieben. Die Isolationsprüfung wird vorzugsweise wiederkehrend durchgeführt, sodass regelmäßig ein aktualisierter Istwiderstand ermittelt wird. Die Isolations- prüfung benötigt typischerweise insbesondere zwischen 1 s und 10 s. Im Bypassbetrieb ist eine Messung des Isolationswiderstands unter Berücksichtigung des Antriebssystems nicht sinnvoll möglich, insbesondere da der Netzschalter geöffnet ist und das Antriebssystem und allgemein die dritte Zone vom Widerstandsmessgerät getrennt sind. Der Isolationswiderstand wird also geeigneterweise im Normalbetrieb gemessen. Dies wird nun gerade durch das zeitabhängige Umschalten aus dem Bypassbetrieb wiederkehrend ermöglicht. In einer bevorzugten Ausgestal tung wird daher im Normalbetrieb der Isolationswiderstand gemessen und anhand dessen der Schwellwert ermittelt. Dann wird in den Bypassbetrieb umgeschaltet und dieser solange beibe halten, bis die Bypassdauer den Schwellwert überschreitet. Daraufhin wird wieder in den Nor malbetrieb umgeschaltet. Zweckmäßigerweise wird dieser Vorgang fortlaufend wiederholt. Ins gesamt wird somit ausgenutzt, dass nach einer erfolgten Isolationsprüfung über einen darauf folgenden Zeitraum keine gravierende Änderung des Isolationswiderstands zu erwarten ist, so- dass dieser Zeitraum in Form des Erreichens des Schwellwerts ohne weitere Isolationsprüfung abgewartet wird und der Bypassbetrieb verwendet wird.
Die Isolationsprüfung ist an sich unabhängig davon, dass der Schwellwert vorgegeben wird, indem dieser als Funktion eines Isolationswiderstands zwischen dem Bordnetz und einem Fahrgestell des Elektrofahrzeugs ermittelt wird. Vielmehr ist auch eine Ausgestaltung geeignet, bei welcher der Schwellwert fest vorgegeben ist, sodass in regelmäßigen Abständen eine Isola tionsprüfung durchgeführt wird, ohne den Schwellwert zu beeinflussen oder zu ändern.
Falls die Isolationsprüfung einen unzureichenden Isolationswiderstand ergibt, wird zweckmäßi gerweise ein Umschalten in den Bypassbetrieb verhindert, um kein Sicherheitsrisiko zu erzeu gen. Geeigneterweise wird alternativ oder zusätzlich ein Warnsignal ausgegeben.
Nach der Isolationsprüfung wird zweckmäßigerweise die Bypassdauer auf einen Startwert zu rückgesetzt, z.B. auf 0, sodass in einem neuen Zyklus mit aktiviertem Bypassbetrieb erneut das Erreichen des Schwellwerts abgewartet werden kann. Logischerweise sind auch andere Start werte als 0 grundsätzlich geeignet, speziell beim Abwärtszählen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Schwellwert vorgegeben, indem dieser als Funkti on einer Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs ermittelt wird. Dadurch ist der Schwellwert ge schwindigkeitsabhängig vorgegeben. Der Bypassbetrieb wird somit geschwindigkeitsabhängig freigegeben. Dies ist alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung als Funktion des Isolationswider stands möglich und auch vorteilhaft. In jedem Fall wird durch das regelmäßige Umschalten in den Normalbetrieb nach Erreichen des Schwellwerts eine Isolationsprüfung ermöglicht und vor- zugsweise auch durchgeführt. Es wird also nicht einfach bloß geschwindigkeitsabhängig oder direkt oder indirekt leistungsbezogen zwischen dem Normalbetrieb und dem Bypassbetrieb um geschaltet, sondern das Umschalten erfolgt zeitabhängig, wobei die Zeitdauer bis zum Um schalten, d.h. der Schwellwert, von der Geschwindigkeit abhängt. Selbst bei durchgehend ho her Geschwindigkeit wird dann regelmäßig der Bypassbetrieb unterbrochen, vorzugsweise um eine Isolationsprüfung durchzuführen. Andersherum ist der Bypassbetrieb durch das zeitabhän gige Umschalten auch bei geringen Geschwindigkeiten ersetzbar, z.B. bei Fahrten innerhalb einer Ortschaft.
Der geschwindigkeitsabhängigen Ermittlung liegt die Überlegung zugrunde, dass bei höheren Geschwindigkeiten aufgrund der zunehmenden, rein mechanischen Gefährdung eine elektri sche Sicherung zunehmend irrelevant ist, sodass daher bei entsprechend hohen Geschwindig keiten der Bypassbetrieb aktiviert wird. Die Geschwindigkeit wird mittels eines entsprechenden Sensors gemessen. Der Schwellwert ist in einer geeigneten Ausgestaltung eine lineare Funkti on der Geschwindigkeit. In einer ebenfalls geeigneten Ausgestaltung ist der Schwellwert eine quadratische Funktion der Geschwindigkeit. Die quadratische Abhängigkeit ist dadurch moti viert, dass mit höherer Geschwindigkeit sowohl die Wahrscheinlichkeit einer Berührung verrin gert wird als auch der Widerstand einer berührenden Person zum Boden erhöht wird. Auch Kombinationen hiervon sowie andere Abhängigkeiten sind grundsätzlich möglich und geeignet.
Insgesamt ist das Verfahren vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Bypassbetrieb regel mäßig unterbrochen wird und hierzu in den Normalbetrieb umgeschaltet wird, um eine Isolation sprüfung durchzuführen, d.h. um den Isolationswiderstand zu messen, und somit insbesondere eine Qualifizierung des Elektrofahrzeugs hinsichtlich dessen Elektrosicherheit durchzuführen. Das regelmäßige Umschalten ist insbesondere durch das zeitabhängige Umschalten abhängig vom Schwellwert realisiert. Der Schwellwert gibt insbesondere die maximal zulässige Zeitspan ne zur letzten Isolationsprüfung an, vorzugsweise zur letzten erfolgreichen Isolationsprüfung. Umgekehrt formuliert gibt der Schwellwert insbesondere die Zeitspanne bis zur nächsten Isola tionsprüfung an. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das zeitabhängige Umschal ten zwischen Bypassbetrieb und Normalbetrieb kombiniert mit der bereits beschriebenen Ermitt lung des Schwellwerts sowohl als Funktion der Geschwindigkeit als auch als Funktion des Isola tionswiderstands, speziell insbesondere dessen Differenz zu einem Sollwiderstand. Das Um schalten zwischen Normalbetrieb und Bypassbetrieb ist somit insgesamt durch drei Paramater bestimmt, nämlich Zeit, Geschwindigkeit und Isolationswiderstand. ln einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Geschwindigkeit oder der Isolationswiderstand oder beide als dimensionslose Parameter ermittelt. Zweckmäßigerweise wird alternativ oder zusätzlich der Schwellwert mittels eines maximalen Schwellwerts begrenzt, sodass sich insbe sondere eine Obergrenze für den Schwellwert und somit auch für die Dauer des Bypassbetriebs ergibt. Der maximale Schwellwert beträgt in einer geeigneten Ausgestaltung 0,5 h. In einer an deren geeigneten Ausgestaltung liegt der maximale Schwellwert im Bereich von 0,5 h bis 5 h .
Nachfolgend werden einige Beispiele zur Berechnung des Schwellwerts angegeben. Die Bei spiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, daneben existieren aber noch weitere geeig nete Ausführungsformen, welche hier nicht explizit wiedergegeben sind.
In einer beispielhaften Ausgestaltung wird ein Widerstandskennwert r_val als Funktion der Diffe renz aus dem Isolationswiderstand rjso als Istwiderstand und einem Sollwiderstand r_soll er mittelt: r_val = f(r_iso - r_soll)
Weiter wird beispielsweise der Wderstandskennwert r_val als dimensionslose Größe ermittelt, indem die Differenz hinsichtlich eines Maximalwiderstands r_max normiert wird: r_val = (rjso - r_soll) / r_max
Zweckmäßigerweise wird ein dimensionsloser Geschwindigkeitskennwert v_val abhängig von der tatsächlichen, aktuellen Geschwindigkeit v_fzg des Elektrofahrzeugs ermittelt: v_val = f(v_fzg)
Zwei konkrete Beispiele, bei welchen die Geschwindigkeit v_fzg zusätzlich mittels einer Maxi malgeschwindigkeit v_max normiert wird, sind wie folgt: v_val = (v_fzg/v_max)A2 v_val = v_fzg/v_max
Im ersten Beispiel hängt v_val quadratisch von v_fzg ab, im zweiten Beispiel lediglich linear.
Der Schwellwert t_dist wird beispielsweise als Funktion beider dimensionsloser Parameter wie folgt bestimmt: t_dist = f(v_val, r_val)
Zwei konkrete Beispiele, bei welchen der Schwellwert zusätzlich hinsichtlich eines maximalen Schwellwerts t_max normiert ist, sind wie folgt: t_dist = (v_val * r_val) * t_max t_dist = (v_val + r_val) * 0,5 * t_max Im ersten Beispiel sind v_val und r_val multiplikativ verknüpft, im zweiten Beispiel dagegen ad ditiv. Sofern v_max in jedem Fall größer ist als v_fzg ist wegen r_val < 1 der Schwellwert t_dist dann auf den maximalen Schwellwert t_max begrenzt.
Aus den bisherigen Ausführungen wird deutlich, dass auch andere Berechnungsformeln mög lich und geeignet sind, um die dargelegten Funktionsprinzipien zu realisieren. Insbesondere sind auch Ausgestaltungen geeignet, bei welchen die Funktion zur Ermittlung des Schwellwerts durch eine oder mehrere Kennlinien oder Kennfelder abgebildet ist. Die Kennlinien oder Kenn felder werden beispielsweise in entsprechenden Versuchen oder Erprobungen ermittelt.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird ein Umschalten in den Bypassbetrieb verhindert, falls der Schwellwert geringer ist als eine Mindestdauer, welche wenigstens angibt, wie lange eine Aktivierung des Bypassbetriebs benötigt. Dadurch ist sichergestellt, dass beim Umschalten in den Bypassbetrieb auch genügend Zeit für die notwendigen Schaltvorgänge zur Verfügung steht, insbesondere zum Umschalten der beiden bereits erwähnten Schalter. Vorzugsweise umfasst die Mindestdauer auch eine Zeitspanne, während welcher der Bypassbetrieb nach dem Umschalten wenigstens aktiv ist, d.h. eine Mindest-Aktivzeitspanne, sodass vorteilhaft nur dann umgeschaltet wird, wenn dies auch sinnvoll ist. Die Mindestdauer liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 s bis 10 s. Sofern der Schwellwert z.B. aufgrund einer besonders geringen Geschwin digkeit oder eines besonders niedrigen Isolationswiderstands geringer als eine Umschaltzeit ist, welche zum Umschalten in den Bypassbetrieb nötig ist, wird auf dessen Aktivierung gänzlich verzichtet. Vorzugsweise erfolgt die Prüfung, ob die Bypassdauer den Schwellwert überschrei tet, vor der Prüfung, ob der Schwellwert die Mindestdauer überschreitet.
Für die Verschaltung des Bordnetzes und dessen Anbindung an die Versorgungsleitung existie ren eine Vielzahl an geeigneten Möglichkeiten. Grundsätzlich sind die konkrete Verschaltung und Anbindung zunächst unabhängig vom Konzept des zeitabhängigen Umschaltens.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher entlang der Normalleitung ein Gleich spannungswandler angeordnet ist, zur Umwandlung einer Versorgungsspannung der Versor gungsleitung in eine Bordnetzspannung des Bordnetzes. Der Gleichspannungswandler verbin det demnach im Normalbetrieb die Versorgungsleitung mit dem Bordnetz und ist daher im Nor malbetrieb auch zwischen die Versorgungsleitung und das Antriebssystem geschaltet. In Ver bindung mit dem Gleichspannungswandler ist der Bypassbetrieb vorteilhaft, da der Gleichspan nungswandler geringer dimensioniert werden kann. Denn vorzugsweise wird gerade bei hohen Leistungen der Bypassbetrieb aktiviert und der Gleichspannungswandler dann mittels der By- passleitung umgangen. Der Gleichspannungswandler ist vorzugsweise in der ersten Zone an geordnet und insbesondere doppelt isoliert gegenüber dem Fahrgestell. Entlang der Bypasslei tung ist dagegen vorzugsweise kein Gleichspannungswandler angeordnet.
Der Gleichspannungswandler dient vorteilhafterweise auch dazu, eine Batterie, welche an das Bordnetz angeschlossen ist, in einem Ladebetrieb zu laden. Die Batterie ist dann über die Nor malleitung und über den Gleichspannungswandler mit der Versorgungsleitung verbunden, zur Aufnahme von elektrischer Energie.
Bevorzugterweise ist der Gleichspannungswandler isolierend ausgebildet, zur galvanischen Trennung des Antriebssystems und der Versorgungsleitung im Normalbetrieb. Dadurch ist im Normalbetrieb vorteilhaft auf einfache Weise eine doppelte Isolierung des Fahrgestells gegen über der Versorgungsleitung bei lediglich einfacher Isolierung des Antriebssystems gegenüber dem Fahrgestell realisiert. Ein isolierender Gleichspannungswandler zeichnet sich dadurch aus, dass dieser eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite aufweist, welche voneinander galva nisch getrennt sind. Insbesondere ist durch den Gleichspannungswandler im Normalbetrieb auch eine galvanische Trennung der Versorgungsleitung einerseits und andererseits des Bord netzes sowie sämtlicher daran angeschlossener Komponenten realisiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Gleichspannungswandler vorhanden, welcher an das Bordnetz angeschlossen ist, nämlich parallel zum Netzschalter, zur Umgehung ebenjenes Netzschalters. Dieser Gleichspannungswandler ist insbesondere zusätzlich zum bereits er wähnten, ersten Gleichspannungswandler vorhanden und wird daher auch als weiterer oder zweiter Gleichspannungswandler bezeichnet. Die beiden Gleichspannungswandler sind insbe sondere im Bypassbetrieb zueinander parallel geschaltet. Im Normalbetrieb ist der zweite Gleichspannungswandler inaktiv, im Bypassbetrieb dagegen ist der zweite Gleichspannungs wandler in einem Ladebetrieb aktiv, um die Batterie zu laden. Der zweite Gleichspannungs wandler ist entweder isolierend oder nicht-isolierend ausgebildet. In der nicht-isolierenden Aus gestaltung ist die Batterie dann über die Bypassleitung und den zweiten Gleichspannungswand ler galvanisch mit der Versorgungsleitung verbindbar. Dies hat zwar den Nachteil, dass die doppelte Isolierung aufgegeben wird, zugleich aber auch den Vorteil, dass die Batterie deutlich effizienter geladen wird.
Aufgrund der doppelten Isolierung der Komponenten der ersten Zone ergibt sich dort insbeson dere ein Zwischenpotential. In einer geeigneten Ausgestaltung wird ein Isolationswiderstand zwischen diesem Zwischenpotential und dem Fahrgestell gemessen. Dies ist jedoch unabhän- gig von der Isolationsprüfung und der Messung des Isolationswiderstands zwischen Bordnetz und Fahrgestell und ist für das hier beschriebene Verfahren nicht relevant. Die Messung wird zweckmäßigerweise analog ausgeführt, insbesondere mittels eines zusätzlichen, separaten Widerstandsmessgeräts.
In einer weiteren geeigneten Ausgestaltung wird alternativ oder zusätzlich ein Isolationswider stand zwischen dem Zwischenpotential einerseits und der Bypassleitung andererseits gemes sen. Dies ist ebenfalls unabhängig von der Isolationsprüfung und der Messung des Isolations widerstands zwischen Bordnetz und Fahrgestell und ist für das hier beschriebene Verfahren ebenso nicht relevant. Die Messung wird zweckmäßigerweise analog ausgeführt, insbesondere mittels eines zusätzlichen, separaten Wderstandsmessgeräts. Dieses ist beispielsweise an das Zwischenpotential einerseits angeschlossen und andererseits an die Bypassleitung.
Ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug weist eine Steuereinheit auf, welche ausgebildet ist zur Durchführung eines Verfahrens wie vorstehend beschrieben. Dadurch ist auch das Elektrofahr zeug an sich zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet. Die Steuereinheit ist beispielsweise eine elektrische Schaltung, welche schaltungstechnisch und/oder programmtechnisch das Ver fahren realisiert. Beispielsweise ist die Steuereinheit ein Computer, ein Mikrokontroller oder ein ASIC oder eine Kombination hiervon. Die Steuereinheit ist insbesondere mit geeigneten Senso ren und/oder Aktoren des Elektrofahrzeugs verbunden, um das Verfahren durchzuführen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläu tert. Darin zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Elektrofahrzeug und eine Versorgungsleitung,
Fig. 2 ein Schaltbild des Elektrofahrzeugs und dessen Anbindung an die Versorgungsleitung, Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung eines Verfahrens zum Betrieb des Elektrofahr zeugs.
In Fig. 1 ist ein Elektrofahrzeug 2 gezeigt, welches hier ein LKW ist. In einer nicht gezeigten Variante ist das Elektrofahrzeug 2 ein Oberleitungsbus. Das Elektrofahrzeug 2 ist in einem Fährbetrieb und bewegt sich entlang einer Fahrbahn 4 sowie entlang einer Versorgungsleitung 6, welche hier eine Oberleitung ist und welche das Elektrofahrzeug 2 mit Strom versorgt. Die Versorgungsleitung 6 ist vom Elektrofahrzeug 2 getrennt und ortsfest entlang der Fahrbahn 4 installiert. Die Versorgungsleitung 6 ist zudem geerdet. Das Elektrofahrzeug 2 weist eine Berei fung auf, welche mit der Fahrbahn 4 in Kontakt steht und durch welche sich zwischen dem Elektrofahrzeug 2 und der Fahrbahn 4 eine Undefinierte elektrische Verbindung ergibt. Die Be reifung ist beispielsweise im Wesentlichen isolierend und weist dabei eine gewisse Leitfähigkeit derart auf, dass eine statische Aufladung minimiert wird. Das Elektrofahrzeug 2 weist ein Fahr gestell 10 auf, welches nicht geerdet ist, sondern lediglich über die Bereifung mit dem Boden, d.h. der Fahrbahn 4 in Kontakt steht. Unter Fahrgestell 10 werden vorliegend alle diejenigen Teile des Elektrofahrzeugs 2 verstanden, welche elektrisch leitend sind und einer Berührung durch eine Person ohne weiteres zugänglich sind, speziell auch ein Chassis des Elektrofahr zeugs 2. Das Elektrofahrzeug 2 weist weiter zur Fortbewegung ein elektrisches Antriebssystem 8 auf, welches an ein Bordnetz 12 des Elektrofahrzeugs 2 angeschlossen ist.
In Fig. 2 ist eine Verschaltung des Elektrofahrzeugs 2 und dessen Anbindung an die Versor gungsleitung 6 als ein Schaltbild dargestellt. Die gezeigte Ausführungsform stellt eine von meh reren geeigneten Ausführungsformen dar. Das hier gezeigte Elektrofahrzeug 2 weist eine Batte rie 14 auf, zur alternativen Energieversorgung des Antriebssystems 8. Die Batterie 14 ist an das Bordnetz 12 angeschlossen und in einem Ladebetrieb mittels der Versorgungsleitung 6 auflad bar. Das Elektrofahrzeug 2 weist einen Oberleitungsbetrieb auf, in welchem das Elektrofahr zeug 2 über einen nicht explizit bezeichneten Stromabnehmer mit der Versorgungsleitung 6 verbunden ist und über diese Energie erhält, und einen Batteriebetrieb, in welchem das Elektro fahrzeug 2 von der Versorgungsleitung 6 getrennt ist und das Antriebssystem 8 mittels der Bat terie 14 versorgt wird. Im Oberleitungsbetrieb wird weiter zwischen einem Normalbetrieb und einem Bypassbetrieb unterschieden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird hinsichtlich der Isolierung zwischen drei Zonen Z1, Z2, Z3 unterschieden. Die Versorgungsleitung 6 ist ein Teil einer ersten Zone Z1, welche gegen über dem Fahrgestell 10 doppelt isoliert ist, vorliegend gemäß der Norm EN 50502. Das Fahr gestell 10 definiert ein erstes Potential P1. Das Bordnetz 12 erstreckt sich über eine zweite Zo ne Z2 und eine dritte Zone Z3. Die zweite Zone Z2 umfasst die Batterie 14 sowie hier zumindest einen Verbraucher 16. Die erste Zone Z1 und die zweite Zone Z2 sind über eine Normalleitung 18 miteinander verbunden. Die Komponenten der zweiten Zone Z2 sind grundsätzlich einer Berührung zugänglich und daher vorliegend isoliert gemäß der Norm ECE-R100. Die dritte Zo ne Z3 umfasst speziell das Antriebssystem 8 und ansonsten keine weiteren Komponenten. Das Antriebssystem 8 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer E-Maschine 20 und einer zugehörigen Leistungselektronik 22, welche hier einen Wechselrichter umfasst.
Das Elektrofahrzeug 2 ist zwischen einem Normalbetrieb und einem Bypassbetrieb umschalt- bar, welche sich gegenseitig ausschließen. Sowohl im Normalbetrieb als auch im Bypassbetrieb wird das Antriebssystem 8 über die Versorgungsleitung 6 mit Energie versorgt. Der Normalbe trieb und der Bypassbetrieb unterscheiden sich jedoch in der konkreten Anbindung des An triebssystems 8 an die Versorgungsleitung 6. Im Normalbetrieb sind das Antriebssystem 8 und die Versorgungsleitung 6 über die bereits erwähnte Normalleitung 18 elektrisch verbunden, so- dass sich ein Strompfad von der Versorgungsleitung 8 über die Normalleitung 18 in das Bord netz 12 und schließlich zum Antriebssystem 8 ergibt. Im Bypassbetrieb sind dagegen das An triebssystem 8 und die Versorgungsleitung 6 zur Umgehung der Normalleitung 18 über eine Bypassleitung 24 elektrisch miteinander verbunden, sodass sich ein abweichender Strompfad von der Versorgungsleitung 6 über die Bypassleitung 22 in das Bordnetz 12 und schließlich zum Antriebssystem 8 ergibt.
Wie sich speziell aus Fig. 2 ergibt, ist im Normalbetrieb die dritte Zone Z3 mittelbar über die zweite Zone Z2 mit der ersten Zone Z1 verbunden, sodass für die dritte Zone Z3 eine Isolierung gegenüber dem Fahrgestell 10 entsprechend der zweiten Zone Z2 gewährleistet ist. Im By passbetrieb ist dagegen die dritte Zone Z3 von der zweiten Zone Z2 getrennt und stattdessen über die Bypassleitung 24 direkt mit der ersten Zone Z1 verbunden. Das Antriebssystem 8 und die Versorgungsleitung 6 sind dadurch galvanisch miteinander verbunden und die dritte Zone Z3 ist somit lediglich einfach gegenüber dem Fahrgestell 10 isoliert.
Im gezeigten Bordnetz 12 ist zudem ein Netzschalter 26 angeordnet, welcher im Bypassbetrieb das Bordnetz 12 in zwei Teilnetze unterteilt, nämlich derart, dass die Normalleitung 18 mit ei nem ersten der Teilnetze verbunden ist und das Antriebssystem 8 mit einem anderen, zweiten der Teilnetze. Dadurch ist eine Trennung des Antriebssystems 8 von der Normalleitung 18 rea lisiert. Im Normalbetrieb ist der Netzschalter 26 geschlossen, wodurch die beiden Teilnetze ver bunden sind. Analog ist entlang der Bypassleitung 24 ein Bypassschalter 28 angeordnet, wel cher im Normalbetrieb die Bypassleitung 24 öffnet und dadurch vom Antriebssystem 8 trennt.
Im Bypassbetrieb ist der Bypassschalter 28 geschlossen. Der Bypassschalter 28 und der Netz schalter 26 werden allgemein jeweils auch als Schalter 26, 28 bezeichnet. In Fig. 2 sind beide Schalter 26, 28 geöffnet. Beim Umschalten vom Normalbetrieb in den Bypassbetrieb wird erst der Netzschalter 26 geöffnet und dann danach der Bypassschalter 28 geschlossen und umge kehrt wird beim Umschalten vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb erst der Bypassschalter 28 geöffnet und dann danach der Netzschalter 26 geschlossen.
In der vorliegend gezeigten Ausgestaltung ist entlang der Normalleitung 18 zusätzlich ein Gleichspannungswandler 30 angeordnet, zur Umwandlung einer Versorgungsspannung der Versorgungsleitung 6 in eine Bordnetzspannung des Bordnetzes 12. Entlang der Bypassleitung 24 ist dagegen kein Gleichspannungswandler angeordnet. Der Gleichspannungswandler 30 ist hier in der ersten Zone Z1 angeordnet. Der Gleichspannungswandler 30 dient vorliegend auch dazu, die Batterie 14 im Ladebetrieb zu laden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gleich spannungswandler 30 zudem isolierend ausgebildet, zur galvanischen Trennung des Antriebs systems 8 und der Versorgungsleitung 6 im Normalbetrieb. Dadurch ist im Normalbetrieb eine doppelte Isolierung des Fahrgestells 10 gegenüber der Versorgungsleitung 6 bei lediglich einfa cher Isolierung des Antriebssystems 8 gegenüber dem Fahrgestell 10 realisiert.
In einer nicht gezeigten Weiterbildung ist zusätzlich zum Gleichspannungswandler 30 ein zwei ter Gleichspannungswandler vorhanden, welcher an das Bordnetz 12 angeschlossen ist, näm lich parallel zum Netzschalter 26, zur Umgehung desselben. Im Normalbetrieb ist der zweite Gleichspannungswandler inaktiv, im Bypassbetrieb dagegen ist der zweite Gleichspannungs wandler in einem Ladebetrieb aktiv, um die Batterie 14 zu laden.
Mit Bezug zu Fig. 3 wird nun ein Verfahren zum Betrieb des Elektrofahrzeugs 2 beschrieben. Fig. 3 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm mit neun aufeinanderfolgenden Schritten S1 bis S9 zur Verdeutlichung des Verfahrens. Vor dem Schritt S1 ist in Fig. 3 ein nicht explizit be- zeichneter Startpunkt angegeben. Die gezeigte Ausführungsform stellt eine von mehreren ge eigneten Möglichkeiten dar. In Varianten können unter Umständen einzelne oder mehrere der Schritte S1 bis S9 ausgelassen werden oder gegebenenfalls weitere Schritte hinzukommen oder beides. Auch sind Varianten möglich und geeignet, bei welchen die Reihenfolge der Schrit te S1 bis S9 geändert ist oder bei welcher mehrere Schritte zusammengefasst werden oder einzelne Schritte auf mehrere Schritte aufgeteilt werden. Zur Durchführung des Verfahrens weist das Elektrofahrzeug 2 eine Steuereinheit C auf, welche explizit in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
Bei dem Verfahren wird während des Bypassbetriebs im Schritt S6 eine Bypassdauer t_act be stimmt, welche angibt, wie lange der Bypassbetrieb aktiv ist. Hierzu wird vorliegend beim Um schalten in den Bypassbetrieb im Schritt S8 ein nicht explizit gezeigter Zähler aktiviert, welcher während des Bypassbetriebs im Schritt S9 wiederkehrend um einen Betrag TJnc erhöht oder verringert wird, sodass sich dem Zähler direkt die Bypassdauer t_act entnehmen lässt. Im Schritt S6 wird weiter geprüft, ob die Bypassdauer t_act einen vorgegebenen Schwellwert t_dist überschreitet, und falls dies so ist, wird der Schritt S1 ausgeführt, in welchem der Normalbetrieb aktiviert wird und speziell vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet wird. Der Schwellwert t_dist gibt also selbst eine Zeitdauer an. Nach Ablauf dieser Zeitdauer, d.h. nach Erreichen des Schwellwerts t_dist wird automatisch in den Normalbetrieb umgeschaltet. Ein Kerngedanke des Verfahrens ist, beim Umschalten zwischen dem Bypassbetrieb und dem Normalbetrieb die bislang verstrichene Zeit, d.h. die Bypassdauer t_act, zu berücksichtigen. Ausgehend vom Normalbetrieb wird der Bypassbetrieb demnach abhängig von einer zeitlichen Komponente freigegeben, d.h. es erfolgt eine zeitabhängige Freigabe des Bypassbetriebs. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass mit fortschreitender Zeit ein Auftreten eines Isolationsfeh lers wahrscheinlicher wird. Dieses spezielle Umschalten vom Bypassbetrieb in den Normalbe trieb abhängig von der Bypassdauer t_act im Vergleich zum Schwellwert t_dist ist grundsätzlich zunächst unabhängig von der konkreten Verschaltung der diversen beteiligten Komponenten. Relevant ist zunächst allein die Prüfung im Schritt S6 und das Umschalten abhängig davon, ob die Bypassdauer t_act den Schwellwert t_dist überschreitet oder nicht.
Im Normalbetrieb sind alle Komponenten, welche mit der Versorgungsleitung 6 galvanisch ver bunden sind, gegenüber dem Fahrgestell 10 doppelt isoliert, wohingegen im Bypassbetrieb das Antriebssystem 8 mit der Versorgungsleitung 6 galvanisch verbunden ist, dabei jedoch nicht doppelt, sondern lediglich einfach isoliert ist. Vorliegend wird nun der Bypassbetrieb abhängig von der Bypassdauer t_act im Schritt S6 freigegeben und dann im Schritt S8 aktiviert, sofern der Bypassbetrieb nicht ohnehin bereits aktiv ist. Der Schwellwert t_dist gibt einen Zeitraum an, über welchen ein Isolationsfehler hinreichend unwahrscheinlich ist. Bei Erreichen des Schwell werts t_distwird dann in den Normalbetrieb umgeschaltet und dadurch eine höhere Sicherheit gewährleistet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert t_dist im Schritt S5 vorgegeben, indem dieser als Funktion eines Isolationswiderstands rjso zwischen dem Bordnetz 12 und dem Fahrgestell 10 ermittelt wird. Genauer gesagt ist in Fig. 3 der Schwellwert t_dist eine Funktion eines Widerstandskennwerts r_val, welcher wiederum eine Funktion des Isolationswiderstands rjso ist. Der Isolationswiderstand rjso ist ein Maß für die Güte der Isolierung, welche das Bordnetz 12 und die daran angeschlossenen Komponenten vom Fahrgestell 10 elektrisch trennt. Der Isolationswiderstand rjso gibt somit auch an, wie wahrscheinlich ein Isolationsfehler zukünftig ist. Dabei gilt vorliegend: je größer der Isolationswiderstand rjso, desto größer der Schwellwert t_dist, d.h. desto länger kann der Bypassbetrieb aktiv bleiben.
Vorliegend wird der Schwellwert t_dist speziell sogar als Funktion einer Differenz des Isolati onswiderstands rjso und eines Sollwiderstands r_soll ermittelt. Dies geschieht vorliegend im Schritt S3 bei der Ermittlung des Wderstandskennwerts r_val. Der Sollwiderstand r_soll gibt dabei eine Untergrenze für den Isolationswiderstand rjso an, welche wenigstens eingehalten werden soll, sodass die Differenz also ein Maß für den fortschreitenden Verschleiß der Isolie rung ist. Dabei gilt vorliegend: je geringer die Differenz, desto geringer der Schwellwert t_dist.
Der Isolationswiderstand rjso wird gemessen, vorliegend mittels eines ersten Widerstands messgeräts 32, welches wie in Fig. 2 erkennbar ist an das Fahrgestell 10 und somit an das ers te Potential P1 einerseits und andererseits an das Bordnetz 12 angeschlossen ist. Das Wider standsmessgerät 32 ist hier in der zweiten Zone Z2 angeordnet und misst demnach den Isolati onswiderstand rjso in der zweiten Zone Z2. Der gemessene Isolationswiderstand rjso wird dann als Istwiderstand zur Ermittlung des Schwellwerts t_dist verwendet.
Vorliegend wird beispielhaft der Wderstandskennwert r_val als Funktion der Differenz aus dem Istwiderstand rjso und einem Sollwiderstand r_soll ermittelt und hinsichtlich eines Maximalwi derstands r_max normiert, sodass sich ein dimensionsloser Parameter wie folgt ergibt: r_val = (rjso - r_soll) / r_max
Nach dem Umschalten vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb im Schritt S1 wird vorliegend ebenfalls im Schritt S1 eine Isolationsprüfung durchgeführt, bei welcher der Isolationswider stand rjso gemessen wird. Die Isolationsprüfung wird vorliegend sogar wiederkehrend durch geführt, sodass regelmäßig ein aktualisierter Istwiderstand ermittelt wird. Im Bypassbetrieb ist eine Messung des Isolationswiderstands rjso unter Berücksichtigung des Antriebssystems 8 nicht sinnvoll möglich, da das Antriebssystem 8 vom ersten Wderstandsmessgerät 32 getrennt ist. Der Isolationswiderstand rjso wird daher im Normalbetrieb gemessen. Dies wird nun gera de durch das zeitabhängige Umschalten aus dem Bypassbetrieb wiederkehrend ermöglicht. Auch die Ermittlung des Schwellwerts t_dist anhand des gemessenen Isolationswiderstands rjso erfolgt im Normalbetrieb, vorliegend im Schritt S5. Nach einem Umschalten in den By passbetrieb wird dieser solange beibehalten, bis die Bypassdauer t_act den Schwellwert t_dist überschreitet, woraufhin wieder der Schritt S1 ausgeführt wird und in den Normalbetrieb umge schaltet wird. Dieser Vorgang wird fortlaufend wiederholt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird nach der Isolationsprüfung im Schritt S1 die Bypassdauer t_act auf einen Startwert zurück gesetzt, hier auf 0, sodass in einem neuen Zyklus mit aktiviertem Bypassbetrieb erneut das Er reichen des Schwellwerts t_dist abgewartet werden kann.
Vorliegend wird zusätzlich der Schwellwert t_dist vorgegeben, indem dieser als Funktion einer Geschwindigkeit v zg des Elektrofahrzeugs 2 ermittelt wird. Genauer gesagt ist in Fig. 3 der Schwellwert t_dist eine Funktion eines Geschwindigkeitskennwerts v_val, welcher wiederum eine Funktion der Geschwindigkeit v zg ist und im Schritt S4 ermittelt wird. Dadurch ist der Schwellwert t_dist zusätzlich geschwindigkeitsabhängig vorgegeben. Die Zeitdauer bis zum Umschalten hängt somit auch von der Geschwindigkeit v_fzg ab. Der Schwellwert t_dist ist bei spielsweise eine lineare oder eine quadratische Funktion der Geschwindigkeit v_fzg.
Nachfolgend sind zwei beispielhafte Ausgestaltungen angegeben, gemäß welcher ein dimensi onsloser Geschwindigkeitskennwert v_val abhängig von der tatsächlichen, aktuellen Geschwin digkeit v_fzg des Elektrofahrzeugs 2 ermittelt wird und hinsichtlich einer Maximalgeschwindig keit v_max normiert wird: v_val = (v_fzg/v_max)A2 v_val = v_fzg/v_max
Im ersten Beispiel hängt v_val quadratisch von v_fzg ab, im zweiten Beispiel lediglich linear.
Insgesamt ist das Verfahren somit derart ausgebildet, dass der Bypassbetrieb regelmäßig un terbrochen wird und hierzu in den Normalbetrieb umgeschaltet wird, um eine Isolationsprüfung durchzuführen, d.h. um den Isolationswiderstand rjso zu messen, und somit eine Qualifizie rung des Elektrofahrzeugs 2 hinsichtlich dessen Elektrosicherheit durchzuführen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Umschalten zwischen Normalbetrieb und Bypassbetrieb insgesamt durch drei Paramater bestimmt, nämlich Zeit, genauer den Schwellwert t_dist, Geschwindigkeit v_fzg und Isolationswiderstand rjso.
Der Schwellwert t_dist wird vorliegend im Schritt S5 als Funktion der beiden dimensionslosen Parameter v_val, r_val bestimmt, beispielsweise gemäß einer der beiden nachfolgenden Aus gestaltungen, bei welchen der Schwellwert t_dist zusätzlich noch hinsichtlich eines maximalen Schwellwerts t_max skaliert ist: t_dist = (v_val * r_val) * t_max t_dist = (v_val + r_val) * 0,5 * t_max
Im ersten Beispiel sind v_val und r_val demnach multiplikativ verknüpft, im zweiten Beispiel additiv. Sofern v_max in jedem Fall größer ist als v_fzg, ist wegen r_val < 1 der Schwellwert t_dist dann auf den maximalen Schwellwert t_max begrenzt.
In weiteren, nicht gezeigten Varianten werden andere Berechnungsformeln verwendet, um die dargelegten Funktionsprinzipien zu realisieren. Beispielsweises ist die Funktion zur Ermittlung des Schwellwerts t_dist durch eine oder mehrere Kennlinien oder Kennfelder abgebildet, wel che beispielsweise in entsprechenden Versuchen oder Erprobungen ermittelt werden. lm Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird zusätzlich im Schritt S7 ein Umschalten in den By passbetrieb verhindert, falls der Schwellwert t_dist geringer ist als eine Mindestdauer t_min, welche wenigstens angibt, wie lange eine Aktivierung des Bypassbetriebs benötigt. Dadurch ist sichergestellt, dass beim Umschalten in den Bypassbetrieb auch genügend Zeit für die notwen digen Schaltvorgänge zur Verfügung steht. Die Mindestdauer t_min umfasst vorliegend auch eine Zeitspanne, während welcher der Bypassbetrieb nach dem Umschalten wenigstens aktiv ist, d.h. eine Mindest-Aktivzeitspanne, sodass vorteilhaft nur dann umgeschaltet wird, wenn dies auch sinnvoll ist. Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, erfolgt vorliegend die Prüfung, ob die Bypass dauer t_act den Schwellwert t_dist überschreitet, vor der Prüfung, ob der Schwellwert t_dist die Mindestdauer t_min überschreitet. Im Schritt S7 wird vorliegend zusätzlich zudem geprüft, ob die Bypassdauer t_act dem Startwert entspricht und nur, falls dies der Fall ist, der Bypassbe trieb aktiviert. Andernfalls ist klar, dass der Bypassbetrieb bereits aktiv ist und der Schritt S9 wird umgangen.
Zurückkommend auf Fig. 2 ergibt sich vorliegend aufgrund der doppelten Isolierung der Kom ponenten der ersten Zone Z1 dort ein Zwischenpotential P2, auch als zweites Potential P2 be zeichnet. Vorliegend wird auch ein Isolationswiderstand zwischen diesem Zwischenpotential P2 und dem Fahrgestell 10, also dem ersten Potential P1 gemessen. Diese Messung ist unabhän gig von der Isolationsprüfung und der Messung des Isolationswiderstands rjso zwischen Bord netz 12 und Fahrgestell 10 und ist für das hier beschriebene Verfahren nicht relevant. Alternativ oder zusätzlich wird ein Isolationswiderstand zwischen dem Zwischenpotential P2 einerseits und der Bypassleitung 24 andererseits gemessen. Dies ist ebenfalls unabhängig von der Isola tionsprüfung und der Messung des Isolationswiderstands zwischen Bordnetz 12 und Fahrgestell 10 und ist für das hier beschriebene Verfahren ebenso nicht relevant. Eine solche Messung ist in Fig. 2 nicht explizit gezeigt, wird aber in einer möglichen Ausgestaltung mittels eines zusätzli chen, separaten Wderstandsmessgeräts ausgeführt, welches einerseits an das Zwischenpoten tial P2 angeschlossen ist und andererseits an die Bypassleitung 24, beispielsweise an den bei den nicht näher bezeichneten Verzweigungspunkten, an welchen in Fig. 2 oberhalb des Gleich spannungswandlers 30 die Bypassleitung 24 und die Normalleitung 18 zusammenlaufen. Bezugszeichenliste
2 Elektrofahrzeug
4 Fahrbahn
6 Versorgungsleitung
8 Antriebssystem
10 Fahrgestell
12 Bordnetz
14 Batterie
16 Verbraucher
18 Normalleitung
20 E-Maschine
22 Leistungselektronik
24 Bypassleitung
26 Netzschalter
28 Bypassschalter
30 Gleichspannungswandler
32 erstes Widerstandsmessgerät
C Steuereinheit
P1 erstes Potential
P2 zweites Potential, Zwischenpotential
S1 - S9 Schritt rjso Isolationswiderstand r soll Sollwiderstand r val Wderstandskennwert t_act Bypassdauer t_dist Schwellwert
TJnc Betrag t_min Mindestdauer v_fzg Geschwindigkeit v_val Geschwindigkeitskennwert

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Elektrofahrzeugs (2), wobei das Elektrofahrzeug (2) ein elektrisches Antriebssystem (8) aufweist, wel ches an ein Bordnetz (12) des Elektrofahrzeugs (2) angeschlossen ist, wobei das Antriebssystem (8) mittels einer Versorgungsleitung (6) mit elektri scher Energie versorgbar ist, wobei das Elektrofahrzeug (2) zwischen einem Normalbetrieb und einem By passbetrieb umschaltbar ist, wobei im Normalbetrieb das Antriebssystem (8) und die Versorgungsleitung (6) über eine Normalleitung (18) elektrisch verbunden sind, welche die Versorgungs leitung (6) mit dem Bordnetz (12) verbindet, wobei im Bypassbetrieb das Antriebssystem (8) und die Versorgungsleitung (6) zur Umgehung der Normalleitung (18) über eine Bypassleitung (24) elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bypassbetriebs eine Bypassdauer (t_act) bestimmt wird, wel che angibt, wie lange der Bypassbetrieb aktiv ist, dass vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet wird, falls die By passdauer (t_act) einen vorgegebenen Schwellwert (t_dist) überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Schwellwert (t_dist) vorgegeben wird, indem dieser als Funktion eines Isolati onswiderstands (rjso) zwischen dem Bordnetz (12) und einem Fahrgestell (10) des Elektrofahrzeugs (2) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schwellwert (t_dist) als Funktion einer Differenz des Isolationswiderstands (rjso) und eines Sollwiderstands (r_soll) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei nach dem Umschalten vom Bypassbetrieb in den Normalbetrieb eine Isolations prüfung durchgeführt wird, bei welcher der Isolationswiderstand (rjso) gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei nach der Isolationsprüfung die Bypassdauer (t_act) auf einen Startwert zurückge setzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schwellwert (t_dist) vorgegeben wird, indem dieser als Funktion einer Ge schwindigkeit (v_fzg) des Elektrofahrzeugs (2) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Umschalten in den Bypassbetrieb verhindert wird, falls der Schwellwert (t_dist) geringer ist als eine Mindestdauer (t_min), welche wenigstens angibt, wie lange eine Ak tivierung des Bypassbetriebs benötigt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei entlang der Normalleitung (18) ein Gleichspannungswandler (30) angeordnet ist, zur Umwandlung einer Versorgungsspannung der Versorgungsleitung (6) in eine Bord netzspannung des Bordnetzes (12).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Gleichspannungswandler (30) isolierend ausgebildet ist, zur galvanischen Trennung des Antriebssystems (8) und der Versorgungsleitung (6) im Normalbetrieb.
10. Elektrofahrzeug (2), welches eine Steuereinheit (C) aufweist, welche ausgebildet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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