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Die Erfindung betrifft ein System, insbesondere ein Batteriesystem, mit elektrisch miteinander verschalteten Systemkomponenten, welche zumindest teilweise spannungsführend sind, und wenigstens einer weiteren Systemkomponente, welche elektrisch leitfähig ist, wobei die wenigstens eine weitere Systemkomponente mittels wenigstens eines Potentialausgleichselementes auf Massepotential gelegt ist.
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Stand der Technik
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Eingangs genannte Systeme im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Systeme zur Bereitstellung elektrischer Energie in Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen. Hierzu zählen insbesondere Batteriesysteme, welche eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen aufweisen, insbesondere elektrisch miteinander zu Batteriemodulen verschaltete Batteriezellen. Darüber hinaus zählen hierzu aber auch andere galvanische Systeme, insbesondere auch Brennstoffzellsysteme. Derartige Systeme weisen einen Hochspannungskreis auf, welcher die elektrisch miteinander verschalteten Systemkomponenten, bei einem Batteriesystem insbesondere spannungsführende Batteriesystemkomponenten, wie Batteriezellen, Zellverbinder und Schaltelemente, umfasst. Ein solches System ist üblicherweise als komplett isoliertes und in sich geschlossenes Netz ausgebildet.
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Es ist bekannt, solche Systeme mit einer Einrichtung zur Erfassung eines Isolationsfehlers, insbesondere mit einem sogenannten Isolationswächter, auszurüsten. Ein Isolationsfehler in diesem Sinne ist eine ungewollte elektrisch leitende Verbindung zwischen einer spannungsführenden Systemkomponente des Hochvoltkreises und einer weiteren elektrisch leitfähigen Systemkomponente, beispielsweise einem Kühlkörper oder einem Gehäuseteil. Um diese weitere Systemkomponente im Fall eines Auftretens eines solchen Isolationsfehlers potentialfrei zu halten, ist es bekannt, diese Systemkomponenten über ein Potentialausgleichselement auf Massepotential zu legen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 077 306 A1 ist ein Energiesystem für ein Fahrzeug bekannt. Dabei wird offenbart, dass bei einem innerhalb des Batteriemanagementsystems des Energiesystems angeordneten Spannungsteiler, der bevorzugt hochohmig mit den jeweiligen Kontakten der Batterie verbunden ist, bei einem Isolationsfehler eine Änderung der Spannungsverteilung zu verzeichnen ist. Durch Auswertung des jeweiligen Widerstandes wird dabei ein Isolationsfehler detektiert. Aus der Druckschrift
DE 10 2010 054 413 A1 ist ferner ein Verfahren zum Lokalisieren eines Isolationsfehlers bekannt.
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Ferner ist aus der Druckschrift
DE 10 2011 015 694 A1 ein Leistungsschaltermodul und eine Batterieeinheit bekannt, mit denen die Qualität von Isolationsfehlermessungen verbessert werden soll.
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Zudem ist aus der Druckschrift
DE 44 42 825 A1 ein System zum Speichern elektrischer Energie bekannt. Das System weist eine Steuergeräteeinheit auf, welche eine Isolationsmesseinheit zur Messung der Güte der Potentialendkopplung des Speichersystems gegenüber einem Fahrzeugchassis umfasst.
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Treten Isolationsfehler im Hochvoltkreis an mindestens zwei verschiedenen Stellen auf, die ein unterschiedliches elektrisches Potential aufweisen, bildet sich ein Kurzschlussstrom aus. Je nachdem an welcher Stelle die Isolationsfehler auftreten fliest hierbei ein Kurzschlussstrom durch mehrere Potentialausgleichselemente. Herkömmliche Potentialausgleichselemente stellen hierbei den Schwachpunkt hinsichtlich der Stromtragfähigkeit des Kurzschlussstroms dar, da die Potentialausgleichselemente als einfache elektrische Leiter üblicherweise möglichst dünn realisiert sind, um Gewicht, Bauraum und Kosten einzusparen. Sobald beim Auftreten eines Kurzschlussstroms im Falle mehrerer Isolationsfehler ein Potentialausgleichselement durchbrennt, ist der Kurzschlussstrom unterbrochen. Durch diese Unterbrechung ist das Detektieren des Isolationsfehlers mit den üblicherweise eingesetzten Isolationswächtern nicht mehr ermöglicht.
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Zudem besteht das Problem, dass bei Auftreten eines Isolationsfehler an einer internen Systemkomponente und eines weiteren Isolationsfehlers an einer externen Komponente, beispielsweise am Hochvoltkabel des Fahrzeugs, in dem das System eingesetzt ist, Schütze zur galvanischen Trennung des Systems vom Fahrzeug öffnen, bevor der systemexterne Isolationsfehler erkannt wurde. Ist eine Isolationsfehlererfassung dabei nur, wie insbesondere bei Batteriesystemen der Fall, systemintern möglich, bleibt der externe Isolationsfehler aufgrund der geöffneten Schütze unerkannt. Wenn das Batteriesystem in einem solchen Fall durch Schließen der Schütze erneut zugeschaltet wird, obwohl der externe Isolationsfehler weiter besteht oder sogar fortgeschritten ist, kann insbesondere durch sporadischen Kontakt elektrisch leitfähiger Batteriesystemkomponenten, wie insbesondere Kühlkörpern, mit elektrisch leitfähigen Batteriegehäusekomponenten weiterhin ein Kurzschlussstrom entstehen, der die Batteriesystemkomponenten weiter schädigt. Wenn zudem unterschiedliche elektrische Potentiale an unterschiedlichen Gehäuseteilen anliegen, besteht ferner die Gefahr, dass Personen durch Berühren des Fahrzeugs einen elektrischen Schlag erhalten.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein eingangs genanntes System zu verbessern, insbesondere dahingehend, dass Systemkomponenten niederohmig an ein Massepotential angebunden sind. Insbesondere soll im Falle des Auftretens eines Kurzschlussstroms infolge mehrfacher Isolationsfehler die Anbindung dieser Systemkomponenten an das Massenpotential verbessert vor einem Durchbrennen geschützt werden, und somit das Erkennen von Isolationsfehler verbessert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein System mit elektrisch miteinander verschalteten Systemkomponenten, welche zumindest teilweise spannungsführend sind, und wenigstens einer weiteren Systemkomponente, welche elektrisch leitfähig ist, wobei die wenigstens eine weitere Systemkomponente mittels wenigstens eines Potentialausgleichselementes auf Massepotential gelegt ist, vorgeschlagen, wobei das Potentialausgleichselement eine Parallelschaltung aus einem Potentialausgleichspfad und einem Kurzschlussstrombegrenzungspfad umfasst, wobei der Potentialausgleichspfad einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist als der Kurzschlussstrombegrenzungspfad, derart, dass ein von der wenigstens einen weiteren Systemkomponente über das Potentialausgleichselement abgeleiteter Potentialausgleichsstrom im Wesentlichen über den Potentialausgleichspfad fließt. Der Potentialausgleichspfad ist dabei vorteilhafterweise ferner ausgebildet zu öffnen, wenn der Strom in dem Potentialausgleichspfad einen vordefinierten Grenzwert überschreitet. Im Falle eines Öffnens des Potentialausgleichspfads fließt der Strom dann also vollständig durch den Kurzschlussstrombegrenzungspfad des Potentialausgleichselementes.
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Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass der Potentialausgleichspfad niederohmig ausgebildet ist und der Kurzschlussstrombegrenzungspfad höherohmig ausgebildet ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Potentialausgleichspfad als normaler elektrischer Leiter ausgebildet ist, insbesondere als Kupferleiter, dessen elektrischer Widerstand lediglich von dem spezifischen elektrischen Widerstand des Materials des Leiters und den entsprechenden Abmessungen des Leiters abhängt. In Bezug auf den Kurzschlussstrombegrenzungspfad ist dagegen insbesondere vorgesehen, dass Mittel eingesetzt werden, welche den elektrischen Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfads erhöhen, sodass der elektrische Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades vorzugsweise wenigstens 1 Ohm beträgt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Systems mit wenigstens einem Potentialausgleichselement, welches eine Parallelschaltung aus einem niederohmigen Potentialausgleichspfad und einem höherohmigen Kurzschlussstrombegrenzungspfad umfasst, ist insbesondere bei Auftreten eines Kurzschlussstroms in Folge von zwei Isolationsfehlern vorteilhafterweise eine Detektion des Isolationsfehlers auch dann ermöglicht, wenn der niederohmige Potentialausgleichspfad als Folge des Auftretens des Kurzschlussstroms durchbrennt. Denn der Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades des Potentialausgleichselementes begrenzt den Kurzschlussstrom und verhindert vorteilhafterweise ein Unterbrechen des Kurzschlussstromkreises.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße System ein Batteriesystem ist, insbesondere ein Hochspannungs-Batteriesystem, vorzugsweise ein für den Betrieb in Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ausgebildetes Batteriesystem. Die elektrisch miteinander verschalteten Systemkomponenten, welche zumindest teilweise spannungsführend sind, sind dabei insbesondere Batteriezellen des Batteriesystems sowie Schaltungskomponenten, wie insbesondere Zellverbinder, Schaltschütze und dergleichen Schaltungskomponenten. Weitere Systemkomponenten, welche elektrisch leitfähig sind, sind dabei insbesondere Teile des Batteriegehäuses, in welchem die Batteriezellen angeordnet sind, und/oder Kühlkörper zur Temperierung der Batteriezellen und/oder Haltebleche und/oder Verbindungselemente.
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Tritt bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Batteriesystem infolge von Isolationsfehlern ein Kurzschlussstrom auf, derart, dass der Potentialausgleichspfad des wenigstens einen Potentialausgleichselementes öffnet, entladen sich die Batteriezellen des Batteriesystems vorteilhafterweise über den Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades. Der Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades des wenigstens einen Potentialausgleichselementes ist vorteilhafterweise derart dimensioniert, dass eine Entladung der Batteriezellen erfolgt, ohne dass unzulässig hohe Ströme fließen, und ohne dass Batteriesystemkomponenten durch eine in dem Widerstand erfolgende Wärmeentwicklung beschädigt werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass der Potentialausgleichspfad des Potentialausgleichselementes ein Sicherungselement umfasst, welches ausgebildet ist, auszulösen und den Potentialausgleichspfad zu öffnen, wenn der Strom in dem Potentialausgleichspfad einen vordefinierten Grenzwert überschreitet. Das heißt, dass die Anbindung der wenigstens einen elektrisch leitfähigen Systemkomponente, die nicht zum Hochspannungskreis des Systems gehört und die insbesondere nicht zum Leiten elektrischer Ströme vorgesehen ist, vorteilhafterweise zumindest solange über den Potentialausgleichspfad des Potentialausgleichselementes niederohmig an das Massepotential angebunden ist, bis ein Kurzschlussstrom über das Potentialausgleichselement fließt. Fließt ein Kurzschlussstrom über das Potentialausgleichselement so löst vorteilhafterweise das Sicherungselement in dem Potentialausgleichspfad aus und öffnet somit den Potentialausgleichspfad. Der Kurzschlussstrom kann somit nicht weiter über den Potentialausgleichspfad fließen, sondern wird von dem Kurzschlussstrombegrenzungspfad des Potentialausgleichselementes geführt. Der elektrische Leiter des Potentialausgleichspfades ist hierdurch vorteilhafterweise vor Beschädigungen durch den Kurzschlussstrom geschützt, ebenso wie in der Nähe des Potentialausgleichspfads angeordnete Komponenten.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das Sicherungselement des Potentialausgleichspfades des wenigstens einen Potentialausgleichselementes eine Schmelzsicherung ist. Diese brennt bei einem Auftreten eines Kurzschlussstromes vorteilhafterweise durch, sodass der Potentialausgleichspfad geöffnet ist. Der Kurzschlussstrom wird dann vollständig von dem Kurzschlussstrombegrenzungspfad des Potentialausgleichselementes geführt.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass der Kurzschlussstrombegrenzungspfad einen Widerstand umfasst. Der Widerstand kann insbesondere auch eine Reihenschaltung mehrerer Widerstände sein. Ist das erfindungsgemäße System ein Batteriesystem ist insbesondere vorgesehen, dass der Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades derart ausgelegt ist, dass sich die Batteriezellen des Batteriesystems auch bei einem maximalen Ladezustand, also bei einem maximalen SOC (SOC: State of Charge), über den Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades des wenigstens einen Potentialausgleichselementes entladen, ohne dass der Widerstand thermisch versagt. Vorteilhafterweise ist auch nach der vollständigen Entladung der Batteriezellen mittels eines Isolationswächters des Systems aufgrund des weiterhin intakten Kurzschlussstrombegrenzungspfades ein Isolationsfehler detektierbar. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades derart ausgebildet ist, dass dieser deutlich unterhalb der Messschwelle der zur Detektion eines Isolationsfehlers genutzten Elektronik liegt.
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Vorzugsweise weist der Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades einen ohmschen Widerstand zwischen 1 Ohm und 1 kOhm auf. Wie bereits ausgeführt, ist der Widerstand dabei vorteilhafterweise derart zu dimensionieren, dass der Kurzschlussstrombegrenzungspfad bei einem Öffnen des Potentialausgleichspfades den Kurzschlussstrom weiter führen kann, ohne dabei thermisch zu versagen. Ist das erfindungsgemäße System ein Batteriesystem, ist der Widerstand zudem vorteilhafterweise derart beschaffen, dass ein Entladen der Batteriezellen des Batteriesystems über den Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades ermöglicht ist. Bei einer Dimensionierung des Widerstandes zwischen 1 Ohm und 1 kOhm, wobei die Grenzen nicht exakt eingehalten werden müssen, ist dieser vorteilhafterweise wesentlich geringer als die Messschwelle der zur Erkennung eines Isolationsfehlers eingesetzten Elektronik. Diese liegt üblicherweise zwischen etwa 50 kOhm und 300 kOhm.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das System eine Einrichtung zur Erfassung eines Isolationsfehlers aufweist. Isolationsfehler im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere leitende Verbindungen zwischen einem Hochspannungskreis des Systems und nicht zu dem Hochspannungskreis des Systems gehörenden elektrisch leitfähigen Systemkomponenten, insbesondere zu einem Niederspannungskreis des Systems gehörenden Komponenten. Insbesondere ist vorgesehen, dass das System einen sogenannten Isolationswächter zur Erfassung eines Isolationsfehlers aufweist. Die Einrichtung zur Erfassung eines Isolationsfehlers kann insbesondere so ausgebildet sein, wie in den eingangs genannten Druckschriften offenbart. Vorzugsweise ist das System ein IT Netz, das heißt ein komplett isoliertes und in sich geschlossenes Netz, mit einem Isolationswächter zur Überwachung von Isolationsfehlern.
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Insbesondere ist bei dem erfindungsgemäßen System vorgesehen, dass die Einrichtung zur Erfassung eines Isolationsfehlers wenigstens eine Messeinrichtung zur Erfassung eines Isolationsfehlers umfasst, wobei die wenigstens eine Messeinrichtung ausgebildet ist, einen über das wenigstens eine Potentialausgleichselement fließenden Strom zu erfassen. Dadurch, dass das wenigstens eine Potentialausgleichselement des erfindungsgemäßen Systems selbst bei Auftreten eines Kurzschlussstromes diesen über den Kurzschlussstrombegrenzungspfad leitet, ist vorteilhafterweise das Erfassen eines Isolationsfehlers auch im Kurzschlussfall, also wenn zwei Isolationsfehler an unterschiedlichen Stellen des Systems mit unterschiedlichem Potential auftreten, ermöglicht, vorteilhafterweise selbst dann, wenn die Elektronik der Einrichtung zur Erfassung eines Isolationsfehlers eine geringe Abtastrate von beispielsweise etwa 10 Sekunden bis 30 Sekunden aufweist. Durch die Parallelschaltung von Potentialausgleichspfad und Kurzschlussstrombegrenzungspfad bei dem wenigstens einen Potentialausgleichselement ist somit vorteilhafterweise eine niederohmige Anbindung von elektrisch leitfähigen Systemkomponenten an das Massepotential bei zuverlässiger Detektierbarkeit eines Isolationsfehlers bereitgestellt.
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Gemäß eine weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist der Widerstandswert des Kurzschlussstrombegrenzungspfades des wenigstens einen Potentialausgleichselementes in Bezug auf den ohmschen Widerstand wenigstens 50-fach kleiner, als die Messschwelle der wenigstens einen Messeinrichtung. Hierdurch ist vorteilhafterweise die Zuverlässigkeit, mit der ein Isolationsfehler zutreffend erkannt wird, weiter erhöht.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Potentialausgleichselement eines erfindungsgemäßen Systems;
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2 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes System bei Auftreten eines einfachen Isolationsfehlers;
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3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System bei Auftreten von zwei Isolationsfehlern; und
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4 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes System bei Auftreten eines internen und eines externen Isolationsfehlers.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Potentialausgleichselement 6 dargestellt, welches zur Nutzung in einem erfindungsgemäßen System vorgesehen ist. Das Potentialausgleichselement 6 umfasst eine Parallelschaltung aus einem Potentialausgleichspfad 7 und einem Kurzschlussstrombegrenzungspfad 8. Der Potentialausgleichspfad 7 umfasst dabei ein Sicherungselement 9, welches in dem Ausführungsbeispiel als Schmelzsicherung ausgebildet ist. Insbesondere ist das Sicherungselement 9 ausgebildet, auszulösen und den Potentialausgleichspfad 7 zu öffnen, wenn ein Strom in dem Potentialausgleichspfad 7 einen vordefinierten Grenzwert überschreitet. Der Potentialausgleichspfad 7 ist zudem niederohmig ausgebildet, das heißt dass der Potentialausgleichspfad 7 insbesondere keine Widerstände als Bauelemente aufweist, sondern der Widerstand nur durch den spezifischen Widerstand des Materials und durch die Abmessungen des Potentialausgleichspfads 7 bestimmt ist. Insbesondere kann der Potentialausgleichspfad 7 als Kupferleiter ausgebildet sein.
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Der Kurzschlussstrombegrenzungspfad 8 des Potentialausgleichselementes 6 umfasst einen Widerstand 10. Der Widerstand 10 weist vorzugsweise einen ohmschen Widerstand zwischen 1 Ohm und 1 kOhm auf. Insbesondere ist der Widerstand 10 derart dimensioniert, dass sich bei Verwendung des Potentialausgleichselementes 6 in einem Batteriesystem die Batteriezellen des Batteriesystems bei einem Auftreten von Isolationsfehlern über den Widerstand 10 entladen können, ohne dass der Widerstand 10 thermisch beschädigt wird. Insbesondere kann der Widerstand 10 einen ohmschen Widerstand von 100 Ohm aufweisen.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung des Potentialausgleichselementes 6 als Parallelschaltung eines niederohmigen Potentialausgleichspfades 7 und eines höherohmigen Kurzschlussstrombegrenzungspfades 8 wird ein Strom aufgrund des im Vergleich zu dem Potentialausgleichspfad 7 deutlich höherohmigen Kurzschlussstrombegrenzungspfades 8 nahezu vollständig über den Potentialausgleichsstrom 7 fließen. Erst wenn das Sicherungselement 9 des Potentialausgleichspfades 7 auslöst und der Potentialausgleichspfad 7 hierdurch unterbrochen wird, fließt der Strom ausschließlich über den Kurzschlussstrombegrenzungspfad 8 und den darin angeordneten Widerstand 10. Durch den Widerstand 10 wird der Kurzschlussstrom dabei vorteilhafterweise begrenzt.
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In 2, 3 und 4 sind vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Systems 1 dargestellt, wobei das System in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils ein Batteriesystem ist. Die dargestellten Systeme 1 weisen dabei jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen 2 auf, welche elektrisch miteinander verschaltet sind. Als weitere Systemkomponenten, welche elektrisch leitfähig sind, weist das System 1 insbesondere Gehäuseteile 4, 5 und Kühlkörper 3 auf. Diese sind im fehlerfreien Fall nicht stromführend und sind nicht zum Spannungskreis gehörend. Diese weiteren nicht zum Spannungskreis gehörenden Systemkomponenten, in den in 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen also die Kühlkörper 3 sowie die Gehäuseteile 4, 5, sind jeweils über Potentialausgleichselemente 6 auf Massepotential 11 gelegt. Insbesondere kann das Massepotential 11 das Massepotential eines Fahrzeugs sein. Die Potentialausgleichselemente 6 sind dabei zumindest dem Prinzip nach wie in 1 dargestellt ausgebildet.
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In 2 ist beispielhaft das Auftreten eines Isolationsfehlers 12 in dem System 1 dargestellt. Dieser Isolationsfehler 12 führt dazu, dass sich ein Ausgleichsstrom 13 (in 2 symbolisch als gestrichelte Linie dargestellt) von den Batteriezellen 2 über den Kühlkörper 3, ein erstes Potentialausgleichselement 6, das untere Gehäuseteil 4 und ein zweites Potentialausgleichselement 6 bis zum Massepotential 11 ausbildet. Durch die Ausbildung der Potentialausgleichselemente 6 mit einer Parallelschaltung aus einem niederohmigen Potentialausgleichspfad und einem höherohmigen Kurzschlussstrombegrenzungspfad sind die Potentialausgleichselemente 6 insgesamt niederohmig. Somit ist eine niederohmige Anbindung der Systemkomponenten 3, 4, 5 an das Massepotential 11 gegeben.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist beispielhaft das Auftreten von zwei Isolationsfehlern 12 dargestellt. Da die Isolationsfehler 12 an Stellen in dem System 1 auftreten, die jeweils ein unterschiedliches elektrisches Potential aufweisen, bildet sich über die Batteriezellen 2, die Kühlkörper 3, die Potentialausgleichselemente 6 und den unteren Gehäuseteil 4 ein Kurzschlussstrom 14 aus (in 3 symbolisch als gestrichelte Linie dargestellt). Durch den Kurzschlussstrom 14 lösen die Sicherungselemente in den Potentialausgleichspfaden der von dem Kurzschlussstrom 14 durchflossenen Potentialausgleichselemente 6 aus. Hierdurch öffnet der jeweilige Potentialausgleichspfad, sodass die betroffenen Potentialausgleichselemente 6 höherohmig werden, wobei der Widerstand der betroffenen Potentialausgleichselemente 6 dann durch den Widerstand der jeweiligen Kurzschlussstrombegrenzungspfade der Potentialausgleichselemente 6 bestimmt werden. Da nach dem Öffnen der Potentialausgleichspfade der Kurzschlussstrom 14 über den Kurzschlussstrombegrenzungspfad des jeweiligen Potentialausgleichselementes 6 und den in dem Kurzschlussstrombegrenzungspfad angeordneten Widerstand fließt, wird der Kurzschlussstrom durch den Widerstand in dem jeweiligen Kurzschlussstrombegrenzungspfad vorteilhafterweise begrenzt. Die Batteriezellen 2 können sich dabei vorteilhafterweise über die Widerstände des jeweiligen Kurzschlussstrombegrenzungspfades der betroffenen Potentialausgleichselemente 6 entladen. Dadurch, dass die durch die Potentialausgleichselemente 6 bereitgestellte elektrische Verbindung im Falle eines Kurzschlusses nicht zerstört wird, sondern höherohmig wird, ist vorteilhafterweise ein Erkennen der Isolationsfehler 12 ermöglicht. Das Erkennen der Isolationsfehler 12 erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines elektronischen Isolationswächters (in 2, 3 und 4 nicht explizit dargestellt) des Systems 1.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein als Batteriesystem ausgebildetes erfindungsgemäßes System 1 dargestellt. Hier treten ebenfalls zwei Isolationsfehler 12 auf. Der eine Isolationsfehler 12 tritt dabei innerhalb des Systems 1 auf (Übergang von Batteriezellen 2 zu Kühlkörper 3). Der zweite Isolationsfehler 12 tritt außerhalb des Systems 1 auf (Übergang von Anbindung an einen elektrischen Verbraucher, insbesondere an ein Fahrzeug, zu Massepotential 11). Durch die Isolationsfehler 12 bildet sich wiederum ein Kurzschlussstrom 14 (in 4 symbolisch als gestrichelte Linie dargestellt) über die Batteriezellen 2, den Kühlkörper 3, die Potentialausgleichselemente 6, das untere Gehäuseteil 4 und das Massepotential 11 (beispielsweise die Fahrzeugmasse) aus. Durch den Kurzschlussstrom 14 öffnen jeweils die Potentialausgleichspfade der Potentialausgleichselemente 6, sodass der Strom jeweils über den Kurzschlussstrombegrenzungspfad des jeweiligen Potentialausgleichselementes fließt. Durch den Widerstand des Kurzschlussstrombegrenzungspfades wird der Kurzschlussstrom 14 begrenzt.
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Die Potentialausgleichselemente 6 bleiben somit elektrisch leitfähig. Eine Detektion der Isolationsfehler 12 ist somit vorteilhafterweise weiterhin ermöglicht, insbesondere mittels eine Einrichtung zur Erfassung eines Isolationsfehlers (in 4 nicht explizit dargestellt) des Systems 1.
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Die in den Figuren dargestellten und im Zusammen mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiel dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011077306 A1 [0004]
- DE 102010054413 A1 [0004]
- DE 102011015694 A1 [0005]
- DE 4442825 A1 [0006]
