DE102015201899B4 - Method for protecting a high-voltage electrical system of a motor vehicle with a first and a second energy source, computer program product and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Absicherung eines Hochvolt-Bordnetzes (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Energiequelle (2) und einer zweiten Energiequelle (3), wobei das Hochvolt-Bordnetz (1) ein erstes Unterbrechungselement (4) zur Unterbrechung einer ersten elektrischen Verbindung zwischen der ersten Energiequelle (2) und dem Hochvolt-Bordnetz (1) sowie ein zweites Unterbrechungselement (5) zur Unterbrechung einer zweiten elektrischen Verbindung zwischen der zweiten Energiequelle (3) und dem Hochvolt-Bordnetz (1) umfasst, wobei das erste Unterbrechungselement (4) eingerichtet ist, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine Klemmenspannung (UBatt, 1) der ersten Energiequelle (2) einen Schwellenwert der Klemmenspannung (Uth) unterschreitet und wobei das erste Unterbrechungselement (4) weiter eingerichtet ist, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der ersten Energiequelle (2) ausgehende Stromstärke (IBatt, 1) einen ersten Schwellenwert (I1, th) der Stromstärke überschreitet, und wobei das zweite Unterbrechungselement (5) eingerichtet ist, die zweite elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der zweiten Energiequelle (3) ausgehende Stromstärke (IBatt, 2) einen zweiten Schwellenwert (I2, th) der Stromstärke überschreitet, mit den Schritten• Bestimmen eines Maximalwerts (Rsc, max) eines elektrischen Kurzschlusswiderstands (RSC) des Hochvolt-Bordnetzes (1),• Bestimmen des Schwellenwerts der Klemmenspannung (Uth) und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke (I1, th) derart, dass das Hochvolt-Bordnetz (1) gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts (Rsc, max) des elektrischen Kurzschlusswiderstands (Rsc) liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands (Rsc) abgesichert ist, wobei der Schritt des Bestimmens des Schwellenwerts der Klemmenspannung (Uth) und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke (I1, th) unter der Annahme erfolgt, dass die zweite Energiequelle (3) von dem Hochvolt-Bordnetz (1) getrennt ist,• Bestimmen des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke (I2, th) derart, dass das Hochvolt-Bordnetz (1) gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts (Rsc, max) des elektrischen Kurzschlusswiderstands (Rsc) liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands (RSC) abgesichert ist, wobei der Schritt des Bestimmens des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke (I2, th) unter der Annahme erfolgt, dass die zweite Energiequelle (3) mit dem Hochvolt-Bordnetz (1) verbunden ist.A method for protecting a high-voltage on-board network (1) of a motor vehicle with a first energy source (2) and a second energy source (3), the high-voltage on-board network (1) having a first interruption element (4) for interrupting a first electrical connection between the first Energy source (2) and the high-voltage on-board network (1) as well as a second interruption element (5) for interrupting a second electrical connection between the second energy source (3) and the high-voltage on-board network (1), the first interruption element (4) being set up is to interrupt the first electrical connection when a terminal voltage (UBatt, 1) of the first energy source (2) falls below a threshold value of the terminal voltage (Uth) and the first interruption element (4) is further set up to interrupt the first electrical connection, when a current strength (IBatt, 1) emanating from the first energy source (2) has a first threshold value (I1, th) of the current strength exceeds, and wherein the second interruption element (5) is set up to interrupt the second electrical connection when a current strength (IBatt, 2) emanating from the second energy source (3) exceeds a second threshold value (I2, th) of the current strength, with the steps • Determining a maximum value (Rsc, max) of an electrical short-circuit resistance (RSC) of the high-voltage vehicle electrical system (1), • Determining the threshold value of the terminal voltage (Uth) and the first threshold value of the current intensity (I1, th) in such a way that the high-voltage - On-board network (1) is protected against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all values of the electrical short-circuit resistance (Rsc) below the maximum value (Rsc, max) of the electrical short-circuit resistance (Rsc), the step of determining the threshold value of the terminal voltage ( Uth) and the first threshold value of the current intensity (I1, th) takes place under the assumption that the second En energy source (3) is separated from the high-voltage electrical system (1), • determining the second threshold value of the current strength (I2, th) in such a way that the high-voltage electrical system (1) against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all below the maximum value (Rsc, max) of the electrical short-circuit resistance (Rsc) lying values of the electrical short-circuit resistance (RSC) is secured, the step of determining the second threshold value of the current strength (I2, th) taking place on the assumption that the second energy source (3) with is connected to the high-voltage on-board electrical system (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absicherung eines Hochvolt-(HV-)Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten und einer zweiten Energiequelle.The present invention relates to a method for protecting a high-voltage (HV) electrical system of a motor vehicle with a first and a second energy source.

Herkömmliche Bordnetze von Kraftfahrzeugen verfügen üblicherweise über eine Betriebsspannung von 12 Volt (V), welche von einer Fahrzeugbatterie bereitgestellt wird. Tritt in einem solchen Niedervolt-(NV-)Bordnetz ein elektrischer Kurzschluss auf, d.h. wird in dem NV-Bordnetz unbeabsichtigt eine elektrische Verbindung mit geringem elektrischem Widerstand hergestellt, so könnte es ohne Absicherung zu einem Stromfluss mit hoher Stromstärke kommen, der Bauteile des NV-Bordnetzes, beispielsweise Kabel, überhitzen und schädigen könnte. Es werden daher elektrische Sicherungen eingesetzt, die die elektrische Verbindung unterbrechen, wenn die jeweilige Stromstärke einen bestimmten Wert (Nennstrom) überschreitet. Mit unterschiedlichen Sicherungen können einzelne Bauteile gegen unterschiedlich große Ströme abgesichert werden. Beispielsweise kann der Nennstrom der Sicherung in Abhängigkeit der Größe des Querschnitts eines Kabels gewählt werden. In der Regel weist der Wertebereich der Stromstärken, die im Normalbetrieb des NV-Bordnetzes auftreten, und der Wertebereich der Stromstärken, die im Störfall, beispielsweise im Fall eines Kurzschlusses, auftreten können, keine Überlappung auf. 1 (a) veranschaulicht diesen Sachverhalt, indem die Wertebereiche der Stromstärken im Normalbetrieb und im Störfall auf einer Skala der Stromstärke dargestellt sind. Zur Absicherung des NV-Bordnetzes ist es daher ausreichend, elektrische Sicherungen vorzusehen, deren Nennströme jeweils zwischen dem größten im Normalbetrieb des NV-Bordnetzes und dem kleinsten im Störfall des NV-Bordnetzes auftretenden Wert der Stromstärke liegen.Conventional vehicle electrical systems usually have an operating voltage of 12 volts (V), which is provided by a vehicle battery. If an electrical short-circuit occurs in such a low-voltage (LV) on-board network, i.e. if an electrical connection with low electrical resistance is inadvertently established in the LV on-board network, a current flow with high amperage could occur in the NV components without protection Vehicle electrical system, e.g. cables, could overheat and damage it. Electrical fuses are therefore used that interrupt the electrical connection when the respective current intensity exceeds a certain value (nominal current). Individual components can be protected against currents of different magnitudes with different fuses. For example, the rated current of the fuse can be selected depending on the size of the cross section of a cable. As a rule, the range of values for the currents that occur during normal operation of the LV on-board network and the range of values for the currents that can occur in the event of a fault, for example in the event of a short circuit, do not overlap. 1 (a) illustrates this fact by showing the value ranges of the current strengths in normal operation and in the event of a malfunction on a current strength scale. To protect the LV on-board network, it is therefore sufficient to provide electrical fuses whose nominal currents are between the highest value during normal operation of the LV on-board network and the smallest value of the current that occurs in the event of a fault in the LV on-board network.

Aus DE 199 61 435 A1 ist ein Überspannungsschutz in Zweispannungsbordnetzen bekannt, die ein unterschiedliches Spannungsniveau aufweisen. Dazu ist in mindestens einem Zweig des Bordnetzes auf dem höheren Spannungsniveau ein Schaltelement angeordnet, welches durch ein in einem Zweig des Bordnetzes auf dem niedrigen Spannungsniveau angeordnetes Schaltelement schaltbar ist.the end DE 199 61 435 A1 Overvoltage protection is known in two-voltage electrical systems that have different voltage levels. For this purpose, a switching element is arranged in at least one branch of the vehicle electrical system at the higher voltage level, which switching element can be switched by a switching element arranged in a branch of the vehicle electrical system at the lower voltage level.

DE 10 2013 214 726 A1 lehrt eine Anordnung zur elektrischen Absicherung eines potentiellen Kurzschlusses bzw. einer Überlast in einem Gleichstromnetz mit systembedingten, variablem Quellinnenwiderstand; diese umfasst ein Trennelement, dessen Auslösecharakteristik zur Absicherung eines ersten und zweiten Leitungsabschnitts der potentiellen Kurzschlussstrecke in einem ersten Betriebszustand des Energiespeichers unzureichend dimensioniert ist, und eine zweite Sicherungseinrichtung, welche eingerichtet ist, den ersten und zweiten Leitungsabschnitt gegen eine Belastung, welche in dem ersten Betriebszustand unterhalb der Auslösegrenze des Trennelementes auftritt, abzusichern. DE 10 2013 214 726 A1 teaches an arrangement for the electrical protection of a potential short circuit or an overload in a direct current network with system-related, variable internal source resistance; This comprises an isolating element, the tripping characteristic of which is insufficiently dimensioned to protect a first and second line section of the potential short-circuit path in a first operating state of the energy store, and a second safety device, which is set up to protect the first and second line section against a load that occurs in the first operating state occurs below the tripping limit of the isolating element.

DE 601 26 843 T2 offenbart ein Verfahren zum Schutz gegen Kurzschlüsse in elektrischen Leistungsverteilungsarchitekturen mit zwei Spannungspegeln einer ersten und zweiten Batterie, wobei beide Batterien mit automatischen Ausschaltvorrichtungen ausgestattet sind. DE 601 26 843 T2 discloses a method for protecting against short circuits in electrical power distribution architectures with two voltage levels of a first and second battery, both batteries being equipped with automatic cut-off devices.

US 2013 / 0 106 432 A1 beschreibt einen schwellenwertbasierten kapazitiven Fehlerstromdetektor zur Anwendung in Fahrzeugen.US 2013/0 106 432 A1 describes a threshold-value-based capacitive residual current detector for use in vehicles.

Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb (Elektrofahrzeuge) verfügen über ein HV-Bordnetz. Dieses zeichnet sich durch eine Betriebsspannung von mehr als 60 V, bevorzugt zwischen 200 V und 400 V, aus. Unter dem Begriff Elektrofahrzeug sind dabei alle Kraftfahrzeuge zu verstehen, die wenigstens teilweise mittels eines Elektromotors antreibbar sind. Es sind Elektrofahrzeuge ohne Verbrennungsmotor und Elektrofahrzeuge mit Verbrennungsmotor bekannt. Der Verbrennungsmotor eines Elektrofahrzeugs kann dem Antrieb und / oder der Aufladung eines Energiespeichers mittels eines Generators dienen. Elektrofahrzeuge mit einem wenigstens teilweise dem Antrieb dienenden Verbrennungsmotor sind als Hybrid-Elektrofahrzeuge bekannt. Ein HV-Bordnetz eines Elektrofahrzeugs verfügt über einen Elektromotor und einen Energiespeicher, insbesondere eine HV-Batterie, der Energie zum Betrieb des Elektromotors bereitstellt.Vehicles with an electric drive (electric vehicles) have an HV on-board network. This is characterized by an operating voltage of more than 60 V, preferably between 200 V and 400 V. The term electric vehicle is to be understood as meaning all motor vehicles that can be at least partially driven by means of an electric motor. Electric vehicles without an internal combustion engine and electric vehicles with an internal combustion engine are known. The internal combustion engine of an electric vehicle can be used to drive and / or charge an energy store by means of a generator. Electric vehicles with an internal combustion engine at least partially used for propulsion are known as hybrid electric vehicles. A HV on-board network of an electric vehicle has an electric motor and an energy store, in particular an HV battery, which provides energy for operating the electric motor.

Anders als vorab für ein NV-Bordnetz beschrieben können sich die Wertebereiche der Stromstärken des HV-Bordnetzes im Normalbetrieb und im beispielsweise durch einen Kurzschluss verursachten Störfall überlappen. 1 (b) veranschaulicht diesen Sachverhalt, indem die Wertebereiche der Stromstärken im Normalbetrieb und im Störfall auf einer Skala der Stromstärke dargestellt sind. Ein Grund für diesen Effekt liegt in der Abhängigkeit des Innenwiderstands der Batteriezellen der HV-Batterie vom Ladezustand (englisch „state of charge“, SOC) und von der Umgebungstemperatur. Treten Stromstärken in dem Überlappungsbereich der Wertebereiche von Normalbetrieb und Störungsfall auf, so kann nicht allein aufgrund der Stromstärke auf einen Störungsfall geschlossen werden. Zur Absicherung des HV-Bordnetzes gegen Überströme kann daher zusätzlich auch die Klemmenspannung der HV-Batterie überwacht werden. Der Kurzschlusswiderstand, also der durch Bauelemente des HV-Bordnetzes wie Kabel, Stecker und Zwischenwiderstände gebildete elektrische Widerstand im Falle eines Kurzschlusses im HV-Bordnetz, hat in der Regel einen so geringen Wert, dass im Falle eines Kurzschlusses die Klemmenspannung der HV-Batterie signifikant einbricht, also sinkt. Für beispielhaft gewählte Werte eines Kurzschlusswiderstands von 10 mOhm und einer Kurzschlussstromstärke von 5000 Ampere (A) ergibt sich nach dem Ohmschen Gesetz (U=R·I) eine Kurzschluss-Spannung von 50 V. Bei einer weiter beispielhaft angenommenen HV-Batterie-Spannung im Bereich von 200 V bis 400 V liegt die Kurzschluss-Spannung also deutlich unter der HV-Batterie-Spannung im Normalbetrieb, wodurch ein Kurzschluss erkannt werden kann. Zusammenfassend ist es daher bekannt, eine HV-Batterie mittels Strom- und Spannungsmessung gegen durch einen Kurzschluss verursachte Überströme abzusichern. Eine mögliche Ausgestaltung einer solchen Absicherung wird nachstehend mit Bezug zu den Figuren noch genauer erläutert.In contrast to what was previously described for a LV on-board network, the value ranges of the current strengths of the HV on-board network can overlap during normal operation and in the event of a fault caused, for example, by a short circuit. 1 (b) illustrates this fact by showing the value ranges of the current strengths in normal operation and in the event of a malfunction on a current strength scale. One reason for this effect is the dependence of the internal resistance of the battery cells in the HV battery on the state of charge (SOC) and the ambient temperature. If current intensities occur in the overlap area of the value ranges of normal operation and malfunction, it cannot be concluded that there is a malfunction solely on the basis of the current strength. To protect the HV on-board network against overcurrents, the terminal voltage of the HV battery can therefore also be monitored. The short-circuit resistance, i.e. the electrical resistance formed by components of the HV on-board network such as cables, plugs and intermediate resistors in the case of a Short circuit in the HV vehicle electrical system usually has such a low value that, in the event of a short circuit, the terminal voltage of the HV battery drops significantly, i.e. drops. For values selected as an example, a short-circuit resistance of 10 mOhm and a short-circuit current strength of 5000 amperes (A) results from Ohm's law ( U = R · I) a short-circuit voltage of 50 V. With a further exemplary assumed HV battery voltage in the range of 200 V to 400 V, the short-circuit voltage is significantly below the HV battery voltage in normal operation, which means a Short circuit can be detected. In summary, it is therefore known to protect an HV battery against overcurrents caused by a short circuit by means of current and voltage measurement. A possible embodiment of such a safeguard is explained in more detail below with reference to the figures.

Die stromführenden Leitungen eines HV-Bordnetzes können für unterschiedliche Stromstärken geeignet sein. Insbesondere können Kabel aufgrund unterschiedlicher Kabelquerschnitte eine unterschiedliche Stromtragfähigkeit aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff Kabelquerschnitt gebräuchlicherweise die Größe der Querschnittsfläche eines Kabels bezeichnet. Beispielsweise kann ein Kabel eines HV-Bordnetzes im Pfad zwischen HV-Batterie und Elektromotor, wo beispielsweise Stromstärken im Bereich von 200 A auftreten können, einen Querschnitt im Bereich von 35 (mm)2 oder mehr haben. Andere Kabel im HV-Bordnetz, die beispielsweise der Anbindung von Komponenten mit geringerem Strombedarf (beispielsweise 40 A) dienen, können einen geringeren Querschnitt aufweisen (beispielsweise im Bereich von 6 (mm)2). Die vorstehend beschriebene zweifache Absicherung des HV-Bordnetzes wird in der Regel an der größten Stromtragfähigkeit des HV-Bordnetzes ausgerichtet, beispielsweise an dem Querschnitt des Kabels zwischen HV-Batterie und Elektromotor. Kabel mit einem geringeren Querschnitt erhalten daher zusätzliche Absicherungen. Diese zusätzlichen Absicherungen können lokal an der abzusichernden Leitung angeordnete herkömmliche Sicherungen sein, die bei Erreichen einer vorbestimmten Stromstärke die elektrische Verbindung unterbrechen. Neben dieser Absicherung der maximalen Stromstärke kann es wie vorstehend erläutert notwendig sein, auch einen Spannungsabfall zu detektieren. Hierzu kann jedoch die vorab erläuterte Spannungsüberwachung der Klemmenspannung der HV-Batterie dienen, so dass die Spannung nicht lokal überwacht werden muss.The current-carrying lines of an HV vehicle electrical system can be suitable for different currents. In particular, cables can have different current-carrying capacities due to different cable cross-sections. It should be noted that the term cable cross-section commonly denotes the size of the cross-sectional area of a cable. For example, a cable of an HV vehicle electrical system in the path between the HV battery and the electric motor, where currents in the range of 200 A can occur, for example, can have a cross section in the range of 35 (mm) 2 or more. Other cables in the HV on-board network, which are used, for example, to connect components with a lower power requirement (for example 40 A), can have a smaller cross section (for example in the range of 6 (mm) 2 ). The double protection of the HV on-board network described above is usually based on the highest current-carrying capacity of the HV on-board network, for example on the cross-section of the cable between the HV battery and the electric motor. Cables with a smaller cross-section are therefore given additional protection. These additional fuses can be conventional fuses which are arranged locally on the line to be protected and which interrupt the electrical connection when a predetermined current intensity is reached. In addition to this safeguarding of the maximum current intensity, it may be necessary, as explained above, to also detect a voltage drop. For this purpose, however, the voltage monitoring of the terminal voltage of the HV battery explained above can be used, so that the voltage does not have to be monitored locally.

Mittels der genannten Maßnahmen kann ein HV-Bordnetz mit einer Energiequelle, insbesondere einer HV-Batterie, effektiv gegen durch Kurzschlüsse verursachte Überströme abgesichert werden.By means of the measures mentioned, an HV on-board network with an energy source, in particular an HV battery, can be effectively protected against overcurrents caused by short circuits.

HV-Bordnetze können jedoch über mehr als eine Energiequelle verfügen. Beispiele für weitere Energiequellen eines HV-Bordnetzes neben der HV-Batterie, die einen elektrischen Strom in das HV-Bordnetz einspeisen können, sind

  • - eine weitere HV-Batterie;
  • - eine Brennstoffzelle;
  • - ein elektrischer Generator zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie;
  • - eine Ladeschnittstelle zur unmittelbaren oder mittelbaren (mittels eines Ladegeräts) Verbindung einer fahrzeugexternen Energiequelle mit dem HV-Bordnetz;
  • - ein Spannungswandler (DC/DC-Wandler), welcher ein NV-Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit dem HV-Bordnetz verbindet.
HV electrical systems can, however, have more than one energy source. Examples of further energy sources of an HV on-board network in addition to the HV battery that can feed an electric current into the HV on-board network are
  • - another HV battery;
  • - a fuel cell;
  • - an electrical generator for converting mechanical energy into electrical energy;
  • - A charging interface for the direct or indirect (by means of a charger) connection of an energy source external to the vehicle with the HV on-board network;
  • - A voltage converter (DC / DC converter), which connects an LV on-board network of the motor vehicle with the HV on-board network.

Ein elektrischer Generator kann der dem Antrieb des Elektrofahrzeugs dienende Elektromotor selbst sein. Wenn das sich in Bewegung befindliche Fahrzeug nicht angetrieben wird, kann der Elektromotor als Generator die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandeln, die über das HV-Bordnetz in die HV-Batterie zurückgespeist wird. Auf diese Weise kann mittels des Elektromotors gebremst werden. Dieser Vorgang wird auch als Bremskraftrückgewinnung oder Rekuperation bezeichnet. Ein elektrischer Generator kann auch ein weiterer Elektromotor sein. Dieser weitere Elektromotor kann von einem Verbrennungsmotor erzeugte Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandeln. Da hierdurch die Reichweite des Elektrofahrzeugs verlängert wird, wird von einem Reichweitenverlängerer (englisch „range extender“) gesprochen.An electric generator can itself be the electric motor used to drive the electric vehicle. If the moving vehicle is not being driven, the electric motor can act as a generator and convert the kinetic energy of the vehicle into electrical energy, which is fed back into the HV battery via the HV on-board network. In this way, the electric motor can be used to brake. This process is also known as braking force recovery or recuperation. An electric generator can also be another electric motor. This additional electric motor can convert kinetic energy generated by an internal combustion engine into electrical energy. Since this extends the range of the electric vehicle, it is referred to as a range extender.

Die vorstehend erläuterte Absicherung des HV-Bordnetzes mittels Strom- und Spannungsüberwachung geht von dem Fall einer Energiequelle aus. Verfügt das HV-Bordnetz über zumindest eine weitere Energiequelle, so muss diese ebenfalls bei der Absicherung des HV-Bordnetzes berücksichtigt werden.The safeguarding of the HV vehicle electrical system explained above by means of current and voltage monitoring is based on the case of an energy source. If the HV on-board network has at least one additional energy source, this must also be taken into account when protecting the HV on-board network.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zur Absicherung eines Hochvolt-Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten und einer zweiten Energiequelle anzugeben. Die Aufgabe besteht darüber hinaus in der Bereitstellung eines Computerprogrammprodukts zur Ausführung des Verfahrens. Weiterhin besteht die Aufgabe in der Bereitstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem auf einfache und zuverlässige Weise gegen Kurzschlüsse abgesicherten Hochvolt-Bordnetz mit einer ersten und einer zweiten Energiequelle.The object of the present invention is therefore to specify a simple and reliable method for protecting a high-voltage electrical system of a motor vehicle with a first and a second energy source. The task also consists in providing a computer program product for executing the method. Furthermore, the object is to provide a motor vehicle with a high-voltage electrical system that is protected against short circuits in a simple and reliable manner, with a first and a second energy source.

Die Aufgabe wird gelöst bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einem Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 8 sowie einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The object is achieved in a method with the features of claim 1, according to a computer program product Claim 8 and a motor vehicle with the features of claim 9. Advantageous developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung kann für jede der vorstehend aufgezählten weiteren Energiequellen eingesetzt werden. Besonders großen Nutzen entfaltet die Erfindung jedoch bei weiteren Energiequellen mit großem Energieinhalt, da diese hohe und zeitlich lang andauernde Kurzschlussströme verursachen können. Die Erfindung ist daher besonders nützlich und geeignet, um HV-Bordnetze abzusichern, die als zweite Energiequelle eine zweite HV-Batterie oder eine Brennstoffzelle aufweisen.The present invention can be used for any of the other energy sources listed above. However, the invention is particularly useful in the case of other energy sources with a large energy content, since these can cause high and long-lasting short-circuit currents. The invention is therefore particularly useful and suitable for protecting HV vehicle electrical systems which have a second HV battery or a fuel cell as a second energy source.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt die Absicherung eines Hochvolt-Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten und einer zweiten Energiequelle, wobei das Hochvolt-Bordnetz ein erstes Unterbrechungselement zur Unterbrechung einer ersten elektrischen Verbindung zwischen der ersten Energiequelle und dem Hochvolt-Bordnetz sowie ein zweites Unterbrechungselement zur Unterbrechung einer zweiten elektrischen Verbindung zwischen der zweiten Energiequelle und dem Hochvolt-Bordnetz umfasst. Das erste Unterbrechungselement ist eingerichtet, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine Klemmenspannung der ersten Energiequelle einen Schwellenwert der Klemmenspannung unterschreitet und / oder wenn eine von der ersten Energiequelle ausgehende Stromstärke einen ersten Schwellenwert der Stromstärke überschreitet. Das erste Unterbrechungselement kann also mit anderen Worten im Falle eines Überstroms und / oder einer Unterspannung die erste Energiequelle vom HV-Bordnetz abtrennen. Das zweite Unterbrechungselement ist eingerichtet, die zweite elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der zweiten Energiequelle ausgehende Stromstärke einen zweiten Schwellenwert der Stromstärke überschreitet. Das zweite Unterbrechungselement kann also mit anderen Worten im Falle eines Überstroms die zweite Energiequelle vom HV-Bordnetz abtrennen.The method according to the invention enables a high-voltage electrical system of a motor vehicle to be protected with a first and a second energy source, the high-voltage electrical system having a first interruption element for interrupting a first electrical connection between the first energy source and the high-voltage electrical system and a second interruption element for interruption comprises a second electrical connection between the second energy source and the high-voltage electrical system. The first interruption element is set up to interrupt the first electrical connection when a terminal voltage of the first energy source falls below a threshold value of the terminal voltage and / or when a current intensity emanating from the first energy source exceeds a first threshold value of the current intensity. In other words, the first interruption element can disconnect the first energy source from the HV vehicle electrical system in the event of an overcurrent and / or an undervoltage. The second interruption element is set up to interrupt the second electrical connection if a current intensity emanating from the second energy source exceeds a second threshold value for the current intensity. In other words, the second interruption element can disconnect the second energy source from the HV vehicle electrical system in the event of an overcurrent.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in einem ersten Schritt ein Bestimmen eines Maximalwerts eines elektrischen Kurzschlusswiderstands (bezeichnet durch das Formelzeichen Rsc, max) des Hochvolt-Bordnetzes. Der Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands wird auf an sich im Stand der Technik bekannte Weise aus den Eigenschaften der im HV-Bordnetz verwendeten Bauelemente bestimmt. Dabei soll der Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands mindestens demjenigen Wert des elektrischen Kurzschlusswiderstands entsprechen, der in dem HV-Bordnetz maximal auftreten kann. Hierzu können die aus Datenblättern, Messungen und dergleichen bekannten elektrischen Eigenschaften der Bauelemente des HV-Bordnetzes wie Kabel, Stecker und Zwischenwiderstände herangezogen werden. Ergibt eine Analyse des HV-Bordnetzes also beispielsweise, dass im Falle eines Kurzschlusses in dem HV-Bordnetz der durch die stromführenden Bauelemente gebildete Kurzschlusswiderstand 10 mOhm beträgt, so wird der Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands zu mindestens 10 mOhm bestimmt, also RSC, max ≥ 10 mOhm. Vorzugsweise wird der Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands derart bestimmt, dass er den durch die stromführenden Bauelemente gebildeten Kurzschlusswiderstand wesentlich übersteigt, also z.B. Rsc, max = 100 mOhm.According to the method according to the invention, a maximum value of an electrical short-circuit resistance (denoted by the symbol Rsc, max) of the high-voltage on-board electrical system is determined in a first step. The maximum value of the electrical short-circuit resistance is determined in a manner known per se in the prior art from the properties of the components used in the HV vehicle electrical system. The maximum value of the electrical short-circuit resistance should correspond to at least that value of the electrical short-circuit resistance that can maximally occur in the HV vehicle electrical system. For this purpose, the electrical properties of the components of the HV on-board network, such as cables, plugs and intermediate resistors, known from data sheets, measurements and the like can be used. If an analysis of the HV on-board network shows, for example, that in the event of a short circuit in the HV on-board network, the short-circuit resistance formed by the current-carrying components 10 mOhm, the maximum value of the electrical short-circuit resistance is determined to be at least 10 mOhm, i.e. R SC , max ≥ 10 mOhm. The maximum value of the electrical short-circuit resistance is preferably determined in such a way that it significantly exceeds the short-circuit resistance formed by the current-carrying components, that is, for example, Rsc, max = 100 mOhm.

In einem zweiten Schritt erfolgt ein Bestimmen des Schwellenwerts der Klemmenspannung (Uth ) und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke (I1, th ) derart, dass das Hochvolt-Bordnetz gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands abgesichert ist. Dieser zweite Schritt des Bestimmens des Schwellenwerts der Klemmenspannung und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke erfolgt unter der Annahme, dass die erste Energiequelle mit dem Hochvolt-Bordnetz verbunden ist, die zweite Energiequelle hingegen von dem Hochvolt-Bordnetz getrennt ist.In a second step, the threshold value of the terminal voltage is determined ( U th ) and the first threshold value of the current intensity ( I 1, th ) in such a way that the high-voltage on-board network is protected against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all values of the electrical short-circuit resistance that are below the maximum value of the electrical short-circuit resistance. This second step of determining the threshold value of the terminal voltage and the first threshold value of the current intensity takes place on the assumption that the first energy source is connected to the high-voltage on-board network, while the second energy source is disconnected from the high-voltage on-board network.

In Ausführung des zweiten Schritts kann bevorzugt zunächst der erste Schwellenwert der Stromstärke (I1, th ) bestimmt werden, da sich dieser aus den vorbekannten Eigenschaften der Bauelemente des HV-Bordnetzes ergeben kann. Zu jedem dieser Bauelemente ist nämlich in der Regel ein maximaler Stromwert bekannt oder kann bestimmt werden, für den dieses Bauelement geeignet ist. Beispielsweise können Kabel abhängig von ihrem Querschnitt eine bestimmte maximale Stromstärke führen, ohne übermäßig erwärmt zu werden. Hierbei kann vorzugsweise auch die Zeitdauer berücksichtigt werden, für die ein Bauelement einen Strom einer bestimmten Stärke führen kann. Aus dem ersten Schwellenwert der Stromstärke sowie dem Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands kann der größtmögliche Schwellenwert der Klemmenspannung mittels des Ohmschen Gesetzes wie folgt bestimmt werden: U t h ≥ R s c , m a x ⋅ I 1, t h

Figure DE102015201899B4_0001
In the execution of the second step, the first threshold value of the current intensity ( I 1, th ), as this can result from the previously known properties of the components of the HV electrical system. For each of these components, a maximum current value is generally known or can be determined for which this component is suitable. For example, depending on their cross-section, cables can carry a certain maximum current without being excessively heated. In this case, the period of time for which a component can conduct a current of a certain strength can preferably also be taken into account. From the first threshold value of the current strength and the maximum value of the electrical short-circuit resistance, the highest possible threshold value of the terminal voltage can be determined using Ohm's law as follows: U t H ≥ R. s c , m a x ⋅ I. 1, t H
Figure DE102015201899B4_0001

In einem dritten erfindungsgemäßen Schritt erfolgt ein Bestimmen des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke (I2, th ) derart, dass das Hochvolt-Bordnetz gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands abgesichert ist. Dieser dritte Schritt des Bestimmens des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke erfolgt unter der Annahme, dass die erste und die zweite Energiequelle mit dem Hochvolt-Bordnetz verbunden sind. Mit anderen Worten wird nach dem gedanklichen Entfernen der zweiten Energiequelle aus dem Hochvolt-Bordnetz im dritten Schritt nun die zweite Energiequelle wieder dem HV-Bordnetz hinzugefügt. Zur Wiederholung sei darauf hingewiesen, dass im zweiten Verfahrensschritt die Schwellenwerte so gewählt wurden, dass jedenfalls solche Kurzschlüsse nicht abgesichert wären, deren Kurzschlusswiderstand über dem Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands läge. Anders ausgedrückt ist das HV-Bordnetz gegen alle Kurzschlüsse abgesichert, deren Kurzschlusswiderstand unterhalb des Maximalwerts des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegt. Im ersten Verfahrensschritt wurde der Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands jedoch so gewählt, dass im HV-Bordnetz tatsächlich mögliche Kurzschlüsse einen Kurzschlusswiderstand haben, der unterhalb des Maximalwerts des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegt. Indem nun eine zweite Energiequelle einen zusätzlichen Stromfluss verursachen kann, sinkt der Widerstandswert, unterhalb dessen das HV-Bordnetz gegen Kurzschlüsse abgesichert ist. Dies wird nachfolgend mit Bezug zu den Figuren noch ausführlich erläutert werden. Der zweite Schwellenwert der Stromstärke kann daher im dritten Schritt so bestimmt werden, dass der Widerstandswert, unterhalb dessen das HV-Bordnetz gegen Kurzschlüsse abgesichert ist, höchstens so klein wird, dass er immer noch mindestens so groß ist wie der größte im HV-Bordnetz tatsächlich auftretende Kurzschlusswiderstand. Es kann vorkommen, dass in dem dritten Schritt festgestellt wird, dass ein Hinzufügen der zweiten Energiequelle nicht möglich ist (d.h. es wird I2, th = 0 A bestimmt) oder nicht sinnvoll ist (d.h. es wird ein Wert I2, th bestimmt, der zwar größer ist als 0 A, der jedoch kleiner ist als der Wert der Stromstärke, die die zweite Energiequelle im ordnungsgemäßen Betrieb des HV-Bordnetzes liefern können soll). In diesem Fall kann das Verfahren abgebrochen und wieder von vorne begonnen werden, wobei die zum Zeitpunkt des Abbruchs des Verfahrens bestimmten Schwellenwerte (also Uth und / oder I1, th sowie I2,th) bei der erneuten Ausführung des Verfahrens soweit angepasst (also erhöht bzw. gesenkt) werden, dass ein Hinzufügen der zweiten Energiequelle ermöglicht wird.In a third step according to the invention, the second threshold value of the current strength is determined ( I 2, th ) in such a way that the high-voltage electrical system against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all below the maximum value of the electrical Short-circuit resistance lying values of the electrical short-circuit resistance is secured. This third step of determining the second threshold value of the current intensity takes place on the assumption that the first and the second energy source are connected to the high-voltage on-board electrical system. In other words, after the conceptual removal of the second energy source from the high-voltage vehicle electrical system, the second energy source is now added back to the HV vehicle electrical system in the third step. For repetition, it should be pointed out that in the second method step the threshold values were selected in such a way that in any case those short circuits would not be protected whose short-circuit resistance would be above the maximum value of the electrical short-circuit resistance. In other words, the HV on-board network is protected against all short-circuits whose short-circuit resistance is below the maximum value of the electrical short-circuit resistance. In the first process step, however, the maximum value of the electrical short-circuit resistance was selected in such a way that actually possible short-circuits in the HV on-board network have a short-circuit resistance that is below the maximum value of the electrical short-circuit resistance. Since a second energy source can now cause an additional flow of current, the resistance value, below which the HV on-board network is protected against short circuits, drops. This will be explained in detail below with reference to the figures. The second threshold value of the current intensity can therefore be determined in the third step in such a way that the resistance value below which the HV on-board network is protected against short circuits is at most so small that it is still at least as large as the largest in the HV on-board network actually occurring short-circuit resistance. It can happen that in the third step it is determined that adding the second energy source is not possible (ie it will I 2, th = 0 A determined) or does not make sense (ie it becomes a value I 2, th determined, which is greater than 0 A, but which is smaller than the value of the current that the second energy source should be able to deliver in the normal operation of the HV on-board network). In this case, the process can be terminated and restarted from the beginning, whereby the threshold values determined at the time the process was terminated (i.e. U th and or I 1, th and I 2, th ) are adapted (that is, increased or decreased) when the method is carried out again to such an extent that the second energy source can be added.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in vorteilhafter Weise auf mehrere Energiequellen erweitern. Das HV-Bordnetz kann eine weitere Energiequelle sowie ein weiteres Unterbrechungselement zur Unterbrechung einer weiteren elektrischen Verbindung zwischen der weiteren Energiequelle und dem HV-Bordnetz umfassen. Das weitere Unterbrechungselement ist eingerichtet, die weitere elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der weiteren Energiequelle ausgehende Stromstärke einen weiteren Schwellenwert der Stromstärke überschreitet. In einem zusätzlichen Verfahrensschritt erfolgt dann ein Bestimmen des weiteren Schwellenwerts der Stromstärke derart, dass das HV-Bordnetz gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands abgesichert ist, wobei der Schritt des Bestimmens des weiteren Schwellenwerts der Stromstärke unter der Annahme erfolgt, dass die erste, die zweite und die weitere Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden sind. Die weitere Energiequelle kann eine dritte Energiequelle des HV-Bordnetzes sein. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung kann das HV-Bordnetz aber auch für mehr als eine weitere Energiequelle abgesichert werden, indem für jede weitere Energiequelle der zusätzliche Verfahrensschritt durchgeführt wird.The method according to the invention can advantageously be expanded to include several energy sources. The HV on-board network can comprise a further energy source and a further interruption element for interrupting a further electrical connection between the further energy source and the HV on-board network. The further interruption element is set up to interrupt the further electrical connection if a current intensity emanating from the further energy source exceeds a further threshold value for the current intensity. In an additional method step, the further threshold value of the current intensity is then determined in such a way that the HV on-board network is protected against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all values of the electrical short-circuit resistance that are below the maximum value of the electrical short-circuit resistance, the step of determining the Further threshold value of the current intensity takes place on the assumption that the first, the second and the further energy source are connected to the HV on-board network. The further energy source can be a third energy source of the HV vehicle electrical system. Due to the advantageous embodiment, the HV on-board network can also be secured for more than one further energy source, in that the additional method step is carried out for each further energy source.

Verfügt also beispielsweise das HV-Bordnetz insgesamt über vier Energiequellen, so werden alle benötigten Schwellenwerte nacheinander bestimmt. Zunächst erfolgt der Schritt des Bestimmens des Schwellenwerts der Klemmenspannung und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke unter der Annahme, dass die zweite Energiequelle und alle weiteren Energiequellen (also die dritte und vierte Energiequelle) von dem HV-Bordnetz getrennt sind. Danach erfolgt der Schritt des Bestimmens des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke unter der Annahme, dass die zweite Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden ist. Die Annahme schließt ein, dass auch die erste Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden ist, dass aber die dritte und vierte Energiequelle von dem HV-Bordnetz getrennt sind. Danach erfolgt der Schritt des Bestimmens des weiteren, dritten Schwellenwerts der Stromstärke unter der Annahme, dass die dritte Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden ist. Die Annahme schließt ein, dass auch die erste und zweite Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden sind, dass aber die vierte Energiequelle von dem HV-Bordnetz getrennt ist. Zuletzt erfolgt der Schritt des Bestimmens des weiteren, vierten Schwellenwerts der Stromstärke unter der Annahme, dass die vierte Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden ist. Die Annahme schließt ein, dass auch alle weiteren, also die erste, zweite und dritte, Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden sind.If, for example, the HV on-board network has a total of four energy sources, then all the required threshold values are determined one after the other. First, the step of determining the threshold value of the terminal voltage and the first threshold value of the current intensity takes place on the assumption that the second energy source and all other energy sources (i.e. the third and fourth energy sources) are disconnected from the HV on-board network. The step of determining the second threshold value of the current intensity then takes place on the assumption that the second energy source is connected to the HV vehicle electrical system. The assumption includes that the first energy source is also connected to the HV vehicle electrical system, but that the third and fourth energy sources are separated from the HV vehicle electrical system. This is followed by the step of determining the further, third threshold value for the current intensity, assuming that the third energy source is connected to the HV vehicle electrical system. The assumption includes that the first and second energy sources are also connected to the HV vehicle electrical system, but that the fourth energy source is separated from the HV vehicle electrical system. Finally, the step of determining the further, fourth threshold value of the current intensity takes place on the assumption that the fourth energy source is connected to the HV vehicle electrical system. The assumption includes that all other energy sources, i.e. the first, second and third, are also connected to the HV on-board network.

Die Schritte des Bestimmens des zweiten und aller weiteren Schwellenwerte der Stromstärke können also wie beschrieben nacheinander durchgeführt werden. Alle oder einzelne dieser Schritte können aber in einer alternativen Ausführungsform auch zusammengefasst werden. Dies soll wiederum anhand des vorgenannten Beispiels eines HV-Bordnetzes mit vier Energiequellen erläutert werden. Zunächst erfolgt wie zuvor erläutert der Schritt des Bestimmens des Schwellenwerts der Klemmenspannung und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke unter der Annahme, dass die zweite Energiequelle und alle weiteren Energiequellen (also die dritte und vierte Energiequelle) von dem HV-Bordnetz getrennt sind. Anschließend erfolgt ein Schritt des Bestimmens des zweiten Schwellenwerts und aller weiteren Schwellenwerte der Stromstärke derart, dass das HV-Bordnetz gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands abgesichert ist, wobei der Schritt des Bestimmens des zweiten Schwellenwerts und aller weiteren Schwellenwerte der Stromstärke unter der Annahme erfolgt, dass die zweite Energiequelle und alle weiteren Energiequellen mit dem HV-Bordnetz verbunden sind. In dieser Ausführungsform werden also die zweite Energiequelle und alle weiteren Energiequellen nicht nacheinander, sondern zugleich, als mit dem HV-Bordnetz verbunden angenommen.The steps of determining the second and all further threshold values of the current intensity can thus be carried out one after the other as described. However, all or some of these steps can also be combined in an alternative embodiment. This is supposed to are again explained using the aforementioned example of a HV on-board network with four energy sources. First, as explained above, the step of determining the threshold value of the terminal voltage and the first threshold value of the current intensity takes place on the assumption that the second energy source and all other energy sources (i.e. the third and fourth energy sources) are disconnected from the HV vehicle electrical system. This is followed by a step of determining the second threshold value and all further threshold values of the current intensity in such a way that the HV on-board network is protected against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all values of the electrical short-circuit resistance that are below the maximum value of the electrical short-circuit resistance, the step of The second threshold value and all further threshold values of the current intensity are determined on the assumption that the second energy source and all further energy sources are connected to the HV vehicle electrical system. In this embodiment, the second energy source and all further energy sources are assumed to be connected to the HV on-board network, not one after the other, but at the same time.

In jedem Fall müssen die Schritte des Bestimmens des zweiten und aller weiteren Schwellenwerte der Stromstärke derart erfolgen, dass im Ergebnis das HV-Bordnetz gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme aller Energiequellen zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands abgesichert ist. Mit anderen Worten muss berücksichtigt werden, dass alle Energiequellen zusammen einen Summenstrom liefern, der bei der Absicherung des HV-Bordnetzes zu berücksichtigen ist. Dies gelingt in der vorbeschriebenen Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher die Energiequellen nacheinander als mit dem HV-Bordnetz verbunden angenommen werden, indem bei jedem Schritt des Hinzufügens einer Energiequelle auch alle in den vorangegangenen Schritten als mit dem HV-Bordnetz verbunden angenommene Energiequellen weiterhin als mit dem HV-Bordnetz verbunden angenommen werden.In any case, the steps of determining the second and all further threshold values of the current intensity must be carried out in such a way that the result is that the HV on-board network is protected against overcurrents of all energy sources due to an electrical short circuit, at least for all values of the electrical short-circuit resistance that are below the maximum value of the electrical short-circuit resistance is. In other words, it must be taken into account that all energy sources together supply a total current that must be taken into account when protecting the HV on-board network. This is achieved in the above-described embodiment of the method, in which the energy sources are successively assumed to be connected to the HV on-board network, in that with each step of adding an energy source, all of the energy sources assumed to be connected to the HV on-board network in the previous steps continue as with connected to the HV on-board network.

Es sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht notwendigerweise alle Energiequellen des HV-Bordnetzes 1 berücksichtigen muss. Insbesondere ist es denkbar, dass bestimmte Energiequellen nicht gleichzeitig einen Strom liefern können. Dies gilt beispielsweise für die Rekuperation (Bremskraftrückgewinnung) und die Ladeschnittstelle (zur Anbindung einer externen Energiequelle), nicht gleichzeitig aktiv sein können, da das Fahrzeug beim Laden stillsteht. Zur Absicherung des HV-Bordnetzes ist es aber notwendig, in dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Energiequellen zu berücksichtigen, die gleichzeitig einen Strom liefern können.It should be pointed out that the method does not necessarily have to take into account all energy sources of the HV vehicle electrical system 1. In particular, it is conceivable that certain energy sources cannot deliver a current at the same time. This applies, for example, to recuperation (braking force recovery) and the charging interface (for connecting an external energy source), which cannot be active at the same time, since the vehicle is stationary during charging. In order to protect the HV on-board network, however, it is necessary in the method according to the invention to take into account all energy sources that can supply a current at the same time.

In weiterer Ausgestaltung kann berücksichtigt werden, wenn das erste Unterbrechungselement die erste elektrische Verbindung erst dann unterbricht, wenn die Klemmenspannung der ersten Energiequelle den Schwellenwert der Klemmenspannung für eine erste Zeitdauer unterschreitet und / oder wenn die von der ersten Energiequelle ausgehende Stromstärke den ersten Schwellenwert der Stromstärke für eine zweite Zeitdauer überschreitet. In diesem Fall kann das Verfahren mit besonderem Vorteil dahingehend weitergebildet werden, dass der Schritt des Bestimmen des Schwellenwerts der Klemmenspannung und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke ein Bestimmen der ersten Zeitdauer und / oder der zweiten Zeitdauer umfasst. Auf diese Weise kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die maximale Stromtragfähigkeit eines Elements, z.B. eines Kabels, auch mit einer Zeitdauer verknüpft sein kann. Für eine bestimmte Stromstärke (in A) kann also eine Zeitdauer (in Sekunden) gegeben sein, für die das Element, z.B. das Kabel, die Stromstärke höchstens leiten kann. Eine solche Zeitdauer kann bestimmt werden, indem sie einem Datenblatt eines Bauteils entnehmbar ist. Sie kann aber auch durch Messungen, beispielsweise durch Temperaturmessungen, und / oder durch Simulationen bestimmt werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt also darin, dass dann, wenn eine hohe Stromstärke nur für eine unkritisch kurze Zeit auftritt, die Energiequelle nicht vom HV-Bordnetz getrennt wird. Es kommt also nicht zu an sich unnötigen Unterbrechungen der Energieversorgung des HV-Bordnetzes.In a further embodiment, it can be taken into account if the first interruption element only interrupts the first electrical connection when the terminal voltage of the first energy source falls below the threshold value of the terminal voltage for a first period of time and / or when the current intensity from the first energy source exceeds the first threshold value of the current intensity for a second period of time. In this case, the method can be developed with particular advantage in that the step of determining the threshold value of the terminal voltage and the first threshold value of the current intensity includes determining the first time period and / or the second time period. In this way, it can be taken into account that the maximum current carrying capacity of an element, e.g. a cable, can also be linked to a period of time. For a certain amperage (in A), a period of time (in seconds) can be given for which the element, e.g. the cable, can at most conduct the amperage. Such a period of time can be determined by being able to take it from a data sheet of a component. However, it can also be determined by measurements, for example by temperature measurements, and / or by simulations. The advantage of this embodiment is that if a high current level occurs only for an uncritically short time, the energy source is not disconnected from the HV on-board network. There are therefore no unnecessary interruptions in the energy supply to the HV on-board network.

In weiterer Ausgestaltung kann berücksichtigt werden, wenn das zweite Unterbrechungselement die zweite elektrische Verbindung erst dann unterbricht, wenn die von der zweiten Energiequelle ausgehende Stromstärke den zweiten Schwellenwert der Stromstärke für eine dritte Zeitdauer überschreitet. Der Schritt des Bestimmens des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke kann dann mit Vorteil ein Bestimmen der dritten Zeitdauer umfassen.In a further embodiment, it can be taken into account if the second interruption element only interrupts the second electrical connection when the current intensity emanating from the second energy source exceeds the second threshold value of the current intensity for a third period of time. The step of determining the second threshold value of the current intensity can then advantageously include determining the third time period.

In weiterer Ausgestaltung kann berücksichtigt werden, wenn das weitere Unterbrechungselement die weitere elektrische Verbindung erst dann unterbricht, wenn die von der weiteren Energiequelle ausgehende Stromstärke den weiteren Schwellenwert der Stromstärke für eine weitere Zeitdauer überschreitet. Der Schritt des Bestimmens des weiteren Schwellenwerts der Stromstärke kann dann mit Vorteil ein Bestimmen der weiteren Zeitdauer umfassen.In a further refinement, it can be taken into account if the further interruption element only interrupts the further electrical connection when the current intensity emanating from the further energy source exceeds the further threshold value of the current intensity for a further period of time. The step of determining the further threshold value of the current intensity can then advantageously include determining the further time period.

Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der vorstehend genannten Ausführungsformen. Bei dieser Ausgestaltung sind also sowohl das erste als auch das zweite Unterbrechungselement (also auch das ggf. vorhandene weitere Unterbrechungselement) dazu eingerichtet, die jeweilige elektrische Verbindung nach Ablauf der jeweiligen Zeitdauer zu unterbrechen.A combination of the above-mentioned embodiments is particularly advantageous. In this embodiment, both the first and the second interruption element (ie also the possibly present further interruption element) set up to interrupt the respective electrical connection after the respective time period has elapsed.

Die erste Zeitdauer kann konstant sein oder als Funktion der Klemmenspannung der ersten Energiequelle gewählt werden. Ebenso kann die zweite Zeitdauer konstant sein oder als Funktion der von der ersten Energiequelle ausgehenden Stromstärke gewählt werden. Ebenso kann die dritte Zeitdauer konstant sein oder als Funktion der von der zweiten Energiequelle ausgehenden Stromstärke gewählt werden. Ebenso kann die weitere Zeitdauer konstant sein oder als Funktion der von der weiteren Energiequelle ausgehenden Stromstärke gewählt werden. Unter dem Begriff der Funktion kann jeweils eine mathematische Abbildungsvorschrift verstanden werden. Ebenso kann unter dem Begriff der Funktion eine Wertetabelle verstanden werden.The first time period can be constant or can be selected as a function of the terminal voltage of the first energy source. Likewise, the second time period can be constant or can be selected as a function of the current strength emanating from the first energy source. The third time period can also be constant or can be selected as a function of the current intensity emanating from the second energy source. The further period of time can also be constant or be selected as a function of the current strength emanating from the further energy source. The term function can be understood to mean a mathematical mapping rule. The term function can also be understood to mean a table of values.

Indem eine oder mehrere der Zeitdauern als Funktion gewählt wird oder werden, kann der vorstehend erwähnten Tatsache Rechnung getragen werden, dass die maximale Stromtragfähigkeit eines Elements eines HV-Bordnetzes häufig nicht oder nicht ausschließlich durch einen Wert in Ampere angegeben wird, sondern durch eine formelmäßig oder grafisch angegebene Funktion, die jedem Wert der Stromstärke eine Zeitdauer zuordnet. Einer solchen, beispielsweise in einem Datenblatt des Elements des HV-Bordnetzes angegebenen, Funktion kann also für einen gegebenen Wert der Stromstärke die Zeitdauer entnommen werden, für die das Element einen Strom dieser Stromstärke längstens tragen kann, ohne unzulässig erwärmt oder anderweitig beeinträchtigt zu werden.By choosing one or more of the time periods as a function, the aforementioned fact can be taken into account that the maximum current carrying capacity of an element of an HV electrical system is often not or not exclusively given by a value in amperes, but by a formula or graphically indicated function that assigns a duration to each value of the current intensity. Such a function, for example specified in a data sheet of the element of the HV on-board network, can therefore be taken for a given value of the current intensity for which the element can carry a current of this current intensity for the longest without being unacceptably heated or otherwise impaired.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite (und / oder bei Vorhandensein der weiteren Energiequelle der weitere) Schwellenwert der Stromstärke einstellbar, wobei das Verfahren bei einem Hinzufügen und / oder Inbetriebnehmen der zweiten und / oder weiteren Energiequelle zu einem bestehenden HV-Bordnetz durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst dann den weiteren Schritt des Einstellens des zweiten und / oder weiteren Schwellenwerts der Stromstärke. Das Verfahren kann so in vorteilhafter Weise genutzt werden, um ein bereits bestehendes HV-Bordnetz abzusichern, wenn dem HV-Bordnetz eine zusätzliche Energiequelle hinzugefügt wird oder wenn eine bereits vorhandene, aber bisher nicht aktive, zusätzliche Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden wird. Beispielsweise kann das Verfahren jedes Mal durchgeführt werden, wenn ein der Reichweitenverlängerung dienender Verbrennungsmotor mit Generator (ränge extender) in Betrieb genommen wird.In a further embodiment of the invention, the second (and / or, if the further energy source is present, the further) threshold value of the current intensity can be set, the method being carried out when the second and / or further energy source is added to and / or started up in an existing HV on-board network . The method then includes the further step of setting the second and / or further threshold value of the current intensity. The method can thus be used in an advantageous manner to secure an already existing HV on-board network when an additional energy source is added to the HV on-board network or when an already existing but not yet active additional energy source is connected to the HV on-board network. For example, the method can be carried out every time an internal combustion engine with a generator (rank extender) serving to extend the range is put into operation.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vielseitiger Weise eingesetzt werden. Eine Einsatzmöglichkeit bietet sich in der Entwicklung von Bordnetzen. Hierbei kann das Verfahren insbesondere in automatisierten Werkzeugen, z.B. Softwareprogrammen, zur Bordnetzentwicklung zum Einsatz kommen. Die Erfindung umfasst daher auch ein Computerprogrammprodukt, insbesondere digitales Speichermedium, umfassend einen Satz von Anweisungen, welche bei Ausführung auf einem Computer bewirken, dass der Computer die Schritte des beanspruchten Verfahrens durchführt. Ein digitales Speichermedium kann eine CD-ROM, eine DVD oder ein anderer einmalig beschreibbarer oder wiederbeschreibbarer Datenträger sein. Ein digitales Speichermedium kann auch durch einen Server gebildet werden, auf dem das Computerprogrammprodukt zum Herunterladen mittels einer Datenverbindung bereitgestellt wird. Bei dem Server kann es sich um einen Internetserver handeln.The process according to the invention can be used in many ways. One possible use is in the development of on-board networks. The method can be used in particular in automated tools, e.g. software programs, for on-board network development. The invention therefore also comprises a computer program product, in particular a digital storage medium, comprising a set of instructions which, when executed on a computer, cause the computer to carry out the steps of the claimed method. A digital storage medium can be a CD-ROM, a DVD or some other write-once or rewritable data carrier. A digital storage medium can also be formed by a server on which the computer program product is made available for downloading by means of a data connection. The server can be an internet server.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet sich beim Betrieb von Bordnetzen, also in dem Fall, dass einem HV-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs eine zusätzliche Energiequelle hinzugefügt wird oder dass eine bereits vorhandene, aber bisher nicht aktive, zusätzliche Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden wird. Die Erfindung umfasst daher auch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Das Kraftfahrzeug weist ein mit dem zweiten Unterbrechungselement verbundenes Steuergerät auf, das zur Einstellung des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke eingerichtet ist, wobei das Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 eingerichtet ist.Another possible use of the method according to the invention is the operation of on-board networks, i.e. in the event that an additional energy source is added to an HV on-board network of a motor vehicle or that an already existing, but not yet active, additional energy source is connected to the HV on-board network . The invention therefore also comprises a motor vehicle with the features of claim 9. The motor vehicle has a control device connected to the second interruption element, which is set up to set the second threshold value of the current intensity, the control device being set up to carry out the method according to claim 7.

Das Steuergerät kann dauerhaft in dem Kraftfahrzeug angeordnet und mit dem zweiten (und / oder mit dem weiteren) Unterbrechungselement verbunden sein. Das Steuergerät kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden, wenn die zweite Energiequelle mit dem HV-Bordnetz verbunden wird.The control device can be arranged permanently in the motor vehicle and connected to the second (and / or to the further) interruption element. The control unit can be used to carry out the method according to the invention when the second energy source is connected to the HV on-board network.

Das Steuergerät kann auch nur zeitweilig mit dem Kraftfahrzeug verbindbar und insbesondere nur zeitweilig mit dem zweiten (und / oder weiteren) Unterbrechungselement verbindbar sein. Das Steuergerät kann in diesem Fall zum Einsatz kommen, wenn einem HV-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs eine bisher nicht vorhandene zweite (oder weitere) Energiequelle hinzugefügt wird. Dies könnte beispielsweise der Fall sein, wenn ein Kraftfahrzeug mit einer weiteren HV-Batterie, einem Range Extender oder einer Brennstoffzelle nachgerüstet wird. Mit besonderem Vorteil ist das Kraftfahrzeug eingerichtet, eine Datenverbindung zwischen dem Steuergerät und dem zweiten Unterbrechungselement mittels einer Datenbusverbindung des Kraftfahrzeugs herzustellen. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn das Kraftfahrzeug eine Diagnoseschnittstelle umfasst, wobei die Diagnoseschnittstelle zur Verbindung des Steuergeräts mit dem Datenbus des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Bei dem Steuergerät kann es sich um ein in für die Arbeit an HV-Bordnetzen qualifizierten KFZ-Werkstätten genutztes Gerät handeln. Wird in einer solchen Werkstatt das HV-Bordnetz um eine Energiequelle erweitert, so kann mittels des Steuergeräts der zweite und / oder weitere Schwellenwert der Stromstärke eingestellt werden. Das um die zusätzliche Energiequelle erweiterte HV-Bordnetz ist dann abgesichert. In vorteilhafter Weiterbildung können die Schwellenwerte weiterer oder aller Unterbrechungselemente des HV-Bordnetzes mittels des Steuergeräts einstellbar sein. Beim Hinzufügen einer zweiten oder weiteren Energiequelle kann dann mit Vorteil das gesamte Verfahren durchgeführt werden, also z.B. auch das Bestimmen und Einstellen der Schwellenwerte des ersten Unterbrechungselements.The control device can also only temporarily be connectable to the motor vehicle and in particular only temporarily connectable to the second (and / or further) interruption element. In this case, the control device can be used when a previously non-existent second (or further) energy source is added to a high-voltage electrical system of a motor vehicle. This could be the case, for example, if a motor vehicle is retrofitted with an additional HV battery, a range extender or a fuel cell. The motor vehicle is particularly advantageously set up to establish a data connection between the control unit and the second interruption element by means of a data bus connection of the motor vehicle. from It is particularly advantageous if the motor vehicle comprises a diagnostic interface, the diagnostic interface being set up to connect the control device to the data bus of the motor vehicle. The control device can be a device used in vehicle workshops that are qualified to work on HV on-board networks. If the HV on-board network is expanded by an energy source in such a workshop, the second and / or further threshold value for the current intensity can be set by means of the control device. The HV on-board network, which has been expanded to include the additional energy source, is then secured. In an advantageous development, the threshold values of further or all interruption elements of the HV on-board network can be set by means of the control device. When adding a second or further energy source, the entire method can then advantageously be carried out, for example also determining and setting the threshold values of the first interruption element.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen

  • 1 (a) eine schematische Darstellung der Wertebereiche der Stromstärken in einem beispielhaften NV-Bordnetz,
  • 1 (b) eine schematische Darstellung der Wertebereiche der Stromstärken in einem beispielhaften HV-Bordnetz,
  • 2 eine schematische Darstellung der Elemente eines beispielhaften HV-Bordnetzes,
  • 3 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Unterbrechungselements,
  • 4 ein erstes Prinzip-Schaltbild eines HV-Bordnetzes mit einem ersten Energiespeicher im Kurzschlussfall,
  • 5 ein zweites Prinzip-Schaltbild eines HV-Bordnetzes mit einem ersten Energiespeicher im Kurzschlussfall,
  • 6 eine Darstellung der in einem HV-Bordnetz mit einem ersten Energiespeicher abgesicherten beispielhaften Wertebereiche,
  • 7 ein erstes Prinzip-Schaltbild eines HV-Bordnetzes mit einem ersten und einem zweiten Energiespeicher im Kurzschlussfall,
  • 8 ein zweites Prinzip-Schaltbild eines HV-Bordnetzes mit einem ersten und einem zweiten Energiespeicher im Kurzschlussfall,
  • 9 eine Darstellung der in einem HV-Bordnetz mit einem ersten und einem zweiten Energiespeicher abgesicherten beispielhaften Wertebereiche,
  • 10 eine beispielhafte Darstellung des größten noch abgesicherten Wertes des Kurzschlusswiderstands als Funktion der Stromstärke eines zweiten Energiespeichers,
  • 11 eine beispielhafte Darstellung der Zeitdauer der Stromtragfähigkeit beispielhafter Elemente eines HV-Bordnetzes sowie der Zeitdauer beispielhafter Unterbrechungselemente als Funktion der Stromstärke.
Further details, features and advantages of the invention emerge from the following description and the figures. Show it
  • 1 (a) a schematic representation of the value ranges of the current strengths in an exemplary LV on-board network,
  • 1 (b) a schematic representation of the value ranges of the current strengths in an exemplary HV vehicle electrical system,
  • 2 a schematic representation of the elements of an exemplary HV on-board network,
  • 3 a schematic representation of an exemplary interruption element,
  • 4th a first principle circuit diagram of a HV on-board network with a first energy store in the event of a short circuit,
  • 5 a second principle circuit diagram of an HV on-board network with a first energy store in the event of a short circuit,
  • 6th a representation of the exemplary value ranges secured in a HV on-board network with a first energy store,
  • 7th a first principle circuit diagram of a HV on-board network with a first and a second energy store in the event of a short circuit,
  • 8th a second principle circuit diagram of a HV on-board network with a first and a second energy store in the event of a short circuit,
  • 9 a representation of the exemplary value ranges secured in a HV on-board network with a first and a second energy store,
  • 10 an exemplary representation of the greatest value of the short-circuit resistance that is still secured as a function of the current strength of a second energy store,
  • 11 an exemplary representation of the duration of the current carrying capacity of exemplary elements of an HV vehicle electrical system and the duration of exemplary interruption elements as a function of the current strength.

Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in den Figuren gleiche Merkmale der dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den dargestellten Figuren sowie der zugehörigen Beschreibung lediglich um Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt. Insbesondere sind Darstellungen von Merkmalskombinationen in den Figuren und / oder der Figurenbeschreibung nicht dahingehend auszulegen, dass die Erfindung zwingend die Verwirklichung aller genannten Merkmale erfordert. Andere Ausführungsformen der Erfindung können weniger, mehr und / oder andere Merkmale enthalten. Der Schutzbereich und die Offenbarung der Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Patentansprüchen und der vollständigen Beschreibung.In the figures, the same reference symbols denote the same features of the illustrated embodiments of the invention. It should be noted that the figures shown and the associated description are merely exemplary embodiments of the invention. In particular, representations of combinations of features in the figures and / or the description of the figures are not to be interpreted in such a way that the invention necessarily requires the implementation of all of the features mentioned. Other embodiments of the invention may include fewer, more, and / or different features. The scope of protection and the disclosure of the invention result from the accompanying patent claims and the complete description.

1 (a) veranschaulicht, wie bereits eingangs erwähnt, die Wertebereiche der Stromstärken in einem NV-Bordnetz im Normalbetrieb und im Störfall auf einer Skala der Stromstärke. Es zeigt sich, dass die beiden Bereiche voneinander getrennt sind. Das NV-Bordnetz lässt sich daher in verhältnismäßig einfacher Weise gegen elektrische Kurzschlüsse durch den Einsatz elektrischer Sicherungen absichern, deren Nennströme jeweils zwischen dem größten im Normalbetrieb des NV-Bordnetzes und dem kleinsten im Störfall des NV-Bordnetzes auftretenden Wert der Stromstärke liegen. 1 (a) illustrates, as already mentioned, the value ranges of the current strengths in an LV on-board network in normal operation and in the event of a malfunction on a current strength scale. It turns out that the two areas are separated from each other. The LV on-board network can therefore be secured in a relatively simple manner against electrical short circuits by using electrical fuses, the nominal currents of which are between the highest value during normal operation of the LV on-board network and the lowest value of the current that occurs in the event of a fault in the LV on-board network.

Anhand der für HV-Bordnetze in 1 (b) dargestellten Wertebereiche wird deutlich, dass HV-Bordnetz in der Regel nicht ausschließlich mittels einfacher elektrischer Sicherungen abgesichert werden können. Die Wertebereiche überlappen. Stromstärken in diesem Überlappungsbereich können zwar durch einen elektrischen Kurzschluss verursacht worden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Stromstärken im Überlappungsbereich bei ordnungsgemäßem Betrieb des HV-Bordnetzes auftreten. Ein Grund für diesen Effekt liegt darin, dass der Innenwiderstand der Batteriezellen der HV-Batterie nicht konstant ist, sondern mit sinkendem Ladezustand (englisch „state of charge“, SOC) und / oder sinkender Umgebungstemperatur steigt.Using the for HV on-board networks in 1 (b) The ranges of values shown make it clear that HV on-board electrical systems cannot usually be protected using simple electrical fuses. The value ranges overlap. Current strengths in this overlap area may have been caused by an electrical short circuit. However, it is also possible that the currents occur in the overlapping area when the HV on-board network is operating properly. One reason for this effect is that the internal resistance of the battery cells of the HV battery is not constant, but increases as the state of charge (SOC) and / or the ambient temperature falls.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Elemente eines beispielhaften HV-Bordnetzes 1 eines Kraftfahrzeugs. Das HV-Bordnetz 1 umfasst eine HV-Batterie 2 als ersten Energiespeicher. Einzelne Komponenten der Leistungselektronik des HV-Bordnetzes 1 sind im vorliegenden Beispiel in einem Leistungselektronik-Modul 16 angeordnet. Stromleitungen innerhalb des Leistungselektronik-Moduls 16 könnten als Stromschienen ausgebildet sein, während die außerhalb des Leistungselektronik-Moduls 16 angeordneten Komponenten mittels Kabelverbindungen mit diesem 16 verbunden sein können. Die Kabelverbindungen können Kabel, Stecker, Schraubverbindungen und weitere Verbindungselemente umfassen. Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellte Anordnung des HV-Bordnetzes nur beispielhaft und keinesfalls einschränkend zu verstehen ist. Die HV-Batterie 2 ist über eine zweipolige Gleichstrom-(DC-)Kabelverbindung 14 elektrisch mit dem Leistungselektronik-Modul 16 und somit mit den weiteren DC-Komponenten des HV-Bordnetzes verbunden. Die elektrische Verbindung der HV-Batterie 2 mit dem weiteren HV-Bordnetz kann mittels des ersten Unterbrechungselements 4 unterbrochen werden. Dieses 4 wird mit Bezug zu 3 nachfolgend noch detaillierter erläutert. Ebenfalls dargestellt ist eine zweite Energiequelle 3 sowie ein zweites Unterbrechungselement 5. Die zweite Energiequelle 3 und das zweite Unterbrechungselement 5 sind gestrichelt eingezeichnet. Dies soll veranschaulichen, dass diese zweite Energiequelle 3 im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gedanklich aus dem HV-Bordnetz 1 entfernt wird. Die zweite Energiequelle 3 könnte im dargestellten Beispiel eine weitere HV-Batterie oder eine Brennstoffzelle sein. Ein Elektromotor 6, welcher dem Antrieb des Kraftfahrzeugs dienen kann, wieder durch Wechselstrom (AC) angetrieben. Er 6 ist daher über eine dreipolige AC-Kabelverbindung 15 mit einem im Leistungselektronik-Modul 16 angeordneten Inverter 9 verbunden, welcher wiederum DC-seitig mit der DC-Kabelverbindung 14 verbunden ist. Eine NV-Batterie 7, die z.B. eine Spannung von 12 V, 14 V oder 48 V haben kann, ist mittels eines Gleichstromwandlers (DC/DC-Wandler) 8 mit dem HV-Bordnetz 1 verbunden. Selbstverständlich kann das NV-Bordnetz weitere, nicht dargestellte, Komponenten umfassen. Über eine AC-Ladeschnittstelle 10, welche mittels eines Ladegeräts 11 mit dem HV-Bordnetz 1 verbunden ist, kann die HV-Batterie 1 geladen werden. Die dargestellte Kabelverbindung zwischen AC-Ladeschnittstelle 10 und dem im Leistungselektronik-Modul angeordneten Ladegerät 11 ist zweipolig, ermöglicht also einphasiges Laden. Ebenso könnte es sich um eine dreiphasige AC-Ladeschnittstelle handeln. Weiter dargestellt sind diverse HV-Komponenten 12 des HV-Bordnetzes 1. Hierbei 12 könnte es sich um ein elektrisches Heizgerät, einen Klimakompressor, einen range extender und / oder eine DC-Ladeschnittstelle handeln. Entsprechend dem Strombedarf einer jeweiligen HV-Komponente 12 und dem Kabelquerschnitt, der zur Anbindung der jeweiligen HV-Komponente 12 an das HV-Bordnetz 1 genutzt wird, kann eine Sicherung 13 im jeweiligen Strompfad vorgesehen sein, die jeweils lokal das Element des HV-Bordnetzes (z.B. das Kabel), mit dem sie verbunden ist, vor Überströmen schützt. Nicht alle DC-Kabelverbindungen 14 des HV-Bordnetzes 1 haben notwendigerweise den gleichen Kabelquerschnitt. Beispielsweise können die DC-Kabelverbindungen 14, in denen hohe Stromstärken auftreten, einen Querschnitt im Bereich von 35 (mm)2 oder mehr haben. Beispiele hierfür können sein: die DC-Kabelverbindung 14 im Pfad zwischen HV-Batterie 1 und Inverter 9, die DC-Kabelverbindung 14 im Pfad zwischen HV-Batterie 3 und Inverter 9, die AC-Kabelverbindung 15 zwischen Elektromotor 6 und Inverter 9. Andere DC-Kabelverbindungen wie z.B. die DC-Kabelverbindung zu einer HV-Komponente 12 mit geringerem Strombedarf können einen geringeren Querschnitt aufweisen, beispielsweise im Bereich von 6 (mm)2. 2 shows a schematic representation of the elements of an exemplary HV vehicle electrical system 1 of a motor vehicle. The HV on-board network 1 includes an HV battery 2 as the first energy store. Individual components of the power electronics of the HV on-board network 1 are in the present example in one Power electronics module 16 arranged. Power lines within the power electronics module 16 could be designed as busbars, while the outside of the power electronics module 16 arranged components by means of cable connections with this 16 can be connected. The cable connections can include cables, plugs, screw connections and other connecting elements. It should be noted that the illustrated arrangement of the HV vehicle electrical system is only to be understood as an example and in no way restrictive. The HV battery 2 is via a two-pin direct current (DC) cable connection 14th electrically with the power electronics module 16 and thus connected to the other DC components of the HV on-board network. The electrical connection of the HV battery 2 with the further HV on-board network can by means of the first interruption element 4th to be interrupted. This 4th is related to 3 explained in more detail below. A second energy source is also shown 3 and a second interruption element 5 . The second source of energy 3 and the second interruption element 5 are shown in dashed lines. This is to illustrate that this second source of energy 3 in the course of the method according to the invention, conceptually from the HV on-board network 1 Will get removed. The second source of energy 3 could be another HV battery or a fuel cell in the example shown. An electric motor 6th , which can be used to drive the motor vehicle, is again driven by alternating current (AC). He 6th is therefore via a three-pin AC cable connection 15th with one in the power electronics module 16 arranged inverter 9 which in turn is connected to the DC cable connection on the DC side 14th connected is. An NV battery 7th , which can have a voltage of 12 V, 14 V or 48 V, for example, is by means of a direct current converter (DC / DC converter) 8th with the HV on-board network 1 tied together. Of course, the LV on-board network can include further components, not shown. Via an AC charging interface 10 , which by means of a charger 11 with the HV on-board network 1 connected, the HV battery can 1 Loading. The shown cable connection between the AC charging interface 10 and the charger arranged in the power electronics module 11 is two-pole, so enables single-phase charging. It could also be a three-phase AC charging interface. Various HV components are also shown 12th of the HV on-board network 1 . Here 12th it could be an electric heater, an air conditioning compressor, a range extender and / or a DC charging interface. According to the power requirement of a respective HV component 12th and the cable cross-section that is used to connect the respective HV component 12th to the HV on-board network 1 is used, a backup 13th be provided in the respective current path, each locally protecting the element of the HV on-board network (eg the cable) to which it is connected from overcurrents. Not all DC cable connections 14th of the HV on-board network 1 necessarily have the same cable cross-section. For example, the DC cable connections 14th , in which high currents occur, have a cross section in the range of 35 (mm) 2 or more. Examples of this could be: the DC cable connection 14th in the path between the HV battery 1 and inverter 9 who have favourited DC cable connection 14th in the path between the HV battery 3 and inverter 9 who have favourited AC cable connection 15th between electric motor 6th and inverter 9 . Other DC cable connections such as the DC cable connection to a HV component 12th with a lower power requirement can have a smaller cross section, for example in the range of 6 (mm) 2 .

3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Unterbrechungselements 4 der HV-Batterie 2. Das Unterbrechungselement 4 ist zwischen den Batteriezellen 20 der HV-Batterie 2 und den nach außen geführten Anschlüssen (nicht dargestellt) der HV-Batterie 2 angeordnet, so dass es 4 im Bedarfsfall die HV-Batterie 2 vom restlichen HV-Bordnetz 1 abtrennen kann. Das gezeigte Unterbrechungselement weist drei unterschiedliche Unterbrechungsmechanismen auf. Dies kann für eine umfassende Absicherung sinnvoll sein, da jeder der Unterbrechungsmechanismen in einem anderen Wertebereich der Stromstärke wirksam sein kann. Dies wird nachfolgend noch mit Bezug zu 11 erläutert werden. Unterbrechungselemente müssen jedoch keineswegs alle drei Unterbrechungsmechanismen aufweisen. Vielmehr können sie auch nur einen der Unterbrechungsmechanismen oder eine beliebige Kombination zweier Unterbrechungsmechanismen aufweisen. Der erste dargestellte Unterbrechungsmechanismus besteht in einem Sicherungselement 41, das die elektrische Verbindung unterbricht, wenn eine bestimmte Stromstärke überschritten wird. Es sei darauf hingewiesen, dass auch für jede der beiden Leitungen 14 eine eigene Sicherung vorgesehen sein könnte. Es kann sich bei dem Sicherungselement 41 beispielsweise um eine Schmelzsicherung handeln. Das Sicherungselement 41 kann beispielsweise den Bereich sehr hoher Stromstärken (z.B. größer als 1000 A) absichern. Die beiden weiteren dargestellten Unterbrechungsmechanismen sind eingerichtet, die elektrische Verbindung in Abhängigkeit einer gemessenen Spannung und / oder eines gemessenen Stroms zu unterbrechen. Hierzu sind ein Spannungssensor 42 und ein Stromsensor 43 vorgesehen. Beide Sensoren 42, 43 sind mit einer Auswerteschaltung 44 verbunden. Diese 44 wertet die von den Sensoren 42, 43 übermittelten Messwerte aus und vergleicht die Messwerte mit gespeicherten Schwellenwerten. Überschreitet oder unterschreitet einer der Messwerte den zugehörigen Schwellenwert, so steuert die Auswerteschaltung einen steuerbaren Schalter 45 an, worauf dieser 45 die elektrische Verbindung unterbricht. Die Auswerteschaltung 44 ist für die Ausführung der vorliegenden Erfindung so eingerichtet, dass sie die Verbindung unterbricht, wenn die gemessene Stromstärke einen Schwellenwert der Stromstärke übersteigt und / oder wenn die gemessene Spannung einen Schwellenwert der Spannung unterschreitet. Mit anderen Worten besteht also ein zweiter Unterbrechungsmechanismus in der geschilderten Stromüberwachung und ein dritter Unterbrechungsmechanismus in der geschilderten Spannungsüberwachung. Der zweite Unterbrechungsmechanismus (Stromüberwachung) kann beispielsweise den Bereich mittlerer Stromstärken (z.B. größer als 400 A) absichern. Der dritte Unterbrechungsmechanismus (Spannungsüberwachung) kann beispielsweise den Bereich kleiner Stromstärken (z.B. kleiner als 400 A) absichern. Die Spannungsüberwachung ist der wesentliche Unterbrechungsmechanismus bei der Überwindung des mit Bezug zu 1 (b) geschilderten Problems. In dem in 1 (b) gezeigten Überlappungsbereich kann ein stromstärkenbasierter Unterbrechungsmechanismus nicht wirksam eingesetzt werden. Hingegen kann in diesem Bereich eine Spannungsüberwachung wirksam zur Erkennung eines Kurzschlusses eingesetzt werden, da im Falle eines Kurzschlusses die Spannung aufgrund des geringen Kurzschlusswiderstands signifikant einbricht. Die Spannungsüberwachung ist daher ein wichtiger Bestandteil der Absicherung eines HV-Bordnetzes 1. Wie nachfolgend nach ausführlicher erläutert wird, kann die vorliegende Erfindung dahingehend verstanden werden, dass sie die Wirksamkeit der Spannungsüberwachung bei Vorhandensein einer zweiten Energiequelle 3 im HV-Bordnetz 1 sicherstellt. 3 shows a schematic representation of an exemplary interruption element 4th the HV battery 2 . The break element 4th is between the battery cells 20th the HV battery 2 and the external connections (not shown) of the HV battery 2 arranged so that there is 4 if necessary the HV battery 2 from the rest of the HV on-board network 1 can detach. The interruption element shown has three different interruption mechanisms. This can be useful for comprehensive protection, since each of the interruption mechanisms can be effective in a different range of values for the current intensity. This will be discussed below with reference to 11 explained. However, interrupt elements need by no means have all three interrupt mechanisms. Rather, they can also have only one of the interruption mechanisms or any combination of two interruption mechanisms. The first illustrated interruption mechanism consists of a safety element 41 that interrupts the electrical connection when a certain current level is exceeded. It should be noted that also for each of the two lines 14th a separate fuse could be provided. It can be with the fuse element 41 for example a fuse. The security element 41 can, for example, protect the area of very high currents (e.g. greater than 1000 A). The two other interruption mechanisms shown are set up to interrupt the electrical connection as a function of a measured voltage and / or a measured current. A voltage sensor is used for this 42 and a current sensor 43 intended. Both sensors 42 , 43 are with an evaluation circuit 44 tied together. These 44 evaluates the from the sensors 42 , 43 transmitted measured values and compares the measured values with stored threshold values. If one of the measured values exceeds or falls below the associated threshold value, the evaluation circuit controls a controllable switch 45 at what this 45 interrupts the electrical connection. The evaluation circuit 44 is set up for the execution of the present invention in such a way that it interrupts the connection when the measured current intensity exceeds a threshold value of the current intensity and / or when the measured voltage falls below a threshold value of the voltage. In other words, there is a second interruption mechanism in the described current monitoring and a third interruption mechanism in the described voltage monitoring. The second interruption mechanism (current monitoring) can protect the range of medium currents (eg greater than 400 A), for example. The third interruption mechanism (voltage monitoring) can protect the range of low currents (eg less than 400 A), for example. The voltage monitoring is the essential interruption mechanism in overcoming the related to 1 (b) described problem. In the in 1 (b) In the overlap area shown, a current-based interrupt mechanism cannot be used effectively. On the other hand, voltage monitoring can be used effectively in this area to detect a short circuit, since in the event of a short circuit the voltage drops significantly due to the low short circuit resistance. Voltage monitoring is therefore an important part of safeguarding an HV on-board network 1 . As will be explained in more detail below, the present invention can be understood to include the effectiveness of voltage monitoring in the presence of a second energy source 3 in the HV on-board network 1 ensures.

Das zweite Unterbrechungselement 5 kann genauso aufgebaut sein wie das in 3 dargestellte Unterbrechungselement 4. Dies ist jedoch zur Ausführung der Erfindung nicht nötig. Insbesondere muss das zweite Unterbrechungselement 5 erfindungsgemäß keinen spannungsbasierten Unterbrechungsmechanismus aufweisen, sondern nur einen strombasierten Unterbrechungsmechanismus. Das zweite Unterbrechungselement 5 kann also nur eine Sicherung 41 und / oder eine Stromüberwachung 43, 44, 45 umfassen.The second interruption element 5 can be structured in the same way as the one in 3 shown interruption element 4th . However, this is not necessary to carry out the invention. In particular, the second interruption element must 5 according to the invention do not have a voltage-based interruption mechanism, but only a current-based interruption mechanism. The second interruption element 5 so can only be a backup 41 and / or current monitoring 43 , 44 , 45 include.

4 zeigt ein erstes Prinzip-Schaltbild eines HV-Bordnetzes 1 mit einem ersten Energiespeicher 2 im Kurzschlussfall. Der Kurzschluss wird durch Elemente des HV-Bordnetzes 1 gebildet, die miteinander in unbeabsichtigter Weise elektrisch leitend verbunden sind. Die Verbindung muss nicht notwendigerweise galvanisch sein. Ein Kurzschluss kann auch durch Lichtbögen entstehen. Die Kurzschlussverbindung weist insgesamt einen elektrischen Widerstandswert Rsc (Einheit Ohm) auf. Es sei darauf hingewiesen, dass der in 4 eingezeichnete Widerstand kein Bauteil darstellt, sondern den gesamten Widerstand der Kurzschlussverbindung symbolisiert. Die HV-Batterie 2, deren Unterbrechungselement 4 in 4 nicht dargestellt ist, liefert eine Klemmenspannung UBatt, 1 und einen über die Kurzschlussverbindung fließenden Strom IBatt, 1 . 4th shows a first principle circuit diagram of a HV on-board network 1 with a first energy store 2 in the event of a short circuit. The short circuit is caused by elements of the HV on-board network 1 formed, which are inadvertently connected to each other in an electrically conductive manner. The connection does not necessarily have to be galvanic. A short circuit can also be caused by arcing. The short-circuit connection has an overall electrical resistance value Rsc (unit ohm). It should be noted that the in 4th The resistance shown does not represent a component, but rather symbolizes the entire resistance of the short-circuit connection. The HV battery 2 , their interruption element 4th in 4th is not shown, provides a terminal voltage U Batt, 1 and a current flowing through the short-circuit connection I Batt, 1 .

5 zeigt ein zweites Prinzip-Schaltbild eines HV-Bordnetzes 1 mit einem ersten Energiespeicher 2 im Kurzschlussfall. Die 5 zeigt den gleichen Sachverhalt wie die 4. Zusätzlich dargestellt sind die in Reihe geschalteten Batteriezellen 20 der HV-Batterie 2. Die Batteriezellen sind als ideale Spannungsquellen dargestellt, die jeweils eine Spannung Ui, i=1,... ,n, bereitstellen. Zusätzlich ist jeweils der Innenwiderstand Ri , i=1,...,n, einer jeden Batteriezelle dargestellt. Dessen Wert muss nicht konstant sein, sondern kann von der Umgebungstemperatur, dem Ladezustand der Batteriezelle und / oder weiteren Parametern abhängig sein. Zur besseren Verständlichkeit wird vorliegend davon ausgegangen, dass die HV-Batterie 2 nur die dargestellten in Reihe geschalteten identischen Batteriezellen 20 aufweist. Es sei darauf hingewiesen, dass dies Erklärungszwecken dient und nicht einschränkend zu verstehen ist. In der Regel können HV-Batterien seriell und / oder parallel miteinander verschaltete Batteriezellen umfassen. Diese Batteriezellen können unterschiedlich sein und insbesondere eine unterschiedliche Spannung liefern. 5 shows a second principle circuit diagram of a HV on-board network 1 with a first energy store 2 in the event of a short circuit. the 5 shows the same fact as that 4th . The battery cells connected in series are also shown 20th the HV battery 2 . The battery cells are shown as ideal voltage sources that each provide a voltage U i, i = 1, ..., n. In addition, the internal resistance is in each case R i , i = 1, ..., n, of each battery cell. Its value does not have to be constant, but can depend on the ambient temperature, the state of charge of the battery cell and / or other parameters. For the sake of clarity, it is assumed here that the HV battery 2 only the identical battery cells shown connected in series 20th having. It should be noted that this is for explanatory purposes and is not to be understood as restrictive. As a rule, HV batteries can comprise battery cells connected to one another in series and / or in parallel. These battery cells can be different and in particular deliver a different voltage.

Es soll nun zunächst anhand der 5 dargestellt werden, wie die ersten beiden erfindungsgemäßen Verfahrensschritte durchgeführt werden können.It should now be based on the 5 shows how the first two method steps according to the invention can be carried out.

Im ersten Schritt wird der Maximalwert Rsc, max des elektrischen Kurzschlusswiderstands Rsc bestimmt. Hierzu ist eine genaue Kenntnis des Aufbaus des HV-Bordnetzes, also der Elemente und deren Anordnung und Verschaltung, notwendig. Aus dieser Kenntnis sowie aus Erfahrungswerten und ggf. Messungen und Versuchen kann für unterschiedliche denkbare Kurzschlussfälle der jeweilige Kurzschlusswiderstand Rsc bestimmt werden. Der Maximalwert Rsc, max des elektrischen Kurzschlusswiderstands ist dann so zu wählen, dass er jeden der derart bestimmten Kurzschlusswiderstände Rsc übersteigt. Mit anderen Worten soll der Maximalwert Rsc, max so bestimmt werden, dass er größer ist als jeder Kurzschlusswiderstand, der im HV-Bordnetz tatsächlich auftreten könnte. Im vorliegenden Beispiel soll von ausgegangen werden, dass der Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands Rsc, max = 150 mOhm ist.In the first step, the maximum value Rsc, max of the electrical short-circuit resistance Rsc is determined. For this purpose, precise knowledge of the structure of the HV on-board network, i.e. the elements and their arrangement and interconnection, is necessary. From this knowledge as well as from empirical values and, if necessary, measurements and tests, the respective short-circuit resistance Rsc can be determined for different conceivable short-circuit cases. The maximum value Rsc, max of the electrical short-circuit resistance is then to be selected such that it exceeds each of the short-circuit resistances Rsc determined in this way. In other words, the maximum value Rsc, max should be determined in such a way that it is greater than any short-circuit resistance that could actually occur in the HV vehicle electrical system. In the present example it should be assumed that the maximum value of the electrical short-circuit resistance Rsc, max = 150 mOhm.

Im zweiten Schritt werden der Schwellenwert Uth der Klemmenspannung UBatt, 1 und der erste Schwellenwert I1, th der Stromstärke IBatt, 1 derart bestimmt, dass das Hochvolt-Bordnetz 1 gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts Rsc, max des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands abgesichert ist. Hierzu wird angenommen, dass die zweite Energiequelle 3 vom HV-Bordnetz 1 getrennt ist.The second step is the threshold U th the terminal voltage U Batt, 1 and the first threshold I 1, th the amperage I Batt, 1 determined in such a way that the high-voltage electrical system 1 against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all below the Maximum value Rsc, max of the electrical short-circuit resistance lying values of the electrical short-circuit resistance is secured. For this it is assumed that the second energy source 3 from the HV on-board network 1 is separated.

Gemäß der Kirchhoffschen Gesetze berechnet sich der Batteriestrom IBatt, 1 im Kurzschlussfall zu I B a t t ,1 = n ⋅ U i n ⋅ R i + R s c

Figure DE102015201899B4_0002
und der Wert der Klemmenspannung UBatt, 1 im Kurzschlussfall zu U B a t t ,1 = n ⋅ U i R s c n ⋅ R i + R s c .
Figure DE102015201899B4_0003
 The battery current is calculated according to Kirchhoff's laws I Batt, 1 in the event of a short circuit I. B. a t t ,1 = n ⋅ U i n ⋅ R. i + R. s c
Figure DE102015201899B4_0002
 and the value of the terminal voltage U Batt, 1 in the event of a short circuit U B. a t t ,1 = n ⋅ U i R. s c n ⋅ R. i + R. s c .
Figure DE102015201899B4_0003

Der Wert IBatt, 1 kann den ersten Schwellenwert I1, th der Stromstärke nicht überschreiten, da das erste Unterbrechungselement 4 eingerichtet ist, in diesem Fall die elektrische Verbindung zwischen der HV-Batterie 2 und dem restlichen HV-Bordnetz 1 zu unterbrechen. Es gilt also I B a t t ,1 ≤ I 1, t h .

Figure DE102015201899B4_0004
The value I Batt, 1 can be the first threshold I 1, th Do not exceed the current strength, as the first interruption element 4th is set up, in this case the electrical connection between the HV battery 2 and the rest of the HV on-board network 1 to interrupt. So it applies I. B. a t t ,1 ≤ I. 1, t H .
Figure DE102015201899B4_0004

Weiterhin kann der Wert UBatt, 1 den Schwellenwert Uth der Klemmenspannung nicht unterschreiten, da das erste Unterbrechungselement 4 eingerichtet ist, in diesem Fall die elektrische Verbindung zwischen der HV-Batterie 2 und dem restlichen HV-Bordnetz 1 zu unterbrechen. Es gilt also U B a t t ,1 ≥ U t h .

Figure DE102015201899B4_0005
Furthermore, the value U Batt, 1 the threshold U th Do not fall below the terminal voltage, as the first interruption element 4th is set up, in this case the electrical connection between the HV battery 2 and the rest of the HV on-board network 1 to interrupt. So it applies U B. a t t ,1 ≥ U t H .
Figure DE102015201899B4_0005

In Ausführung des zweiten Schritts ist es vorteilhaft, zunächst den ersten Schwellenwert I1, th der Stromstärke zu bestimmen, da sich dieser aus den vorbekannten Eigenschaften der Bauelemente des HV-Bordnetzes ergeben kann. Zu jedem dieser Bauelemente ist nämlich in der Regel ein maximaler Stromwert bekannt oder kann bestimmt werden, für den dieses Bauelement geeignet ist. Beispielsweise können Kabel abhängig von ihrem Querschnitt eine bestimmte maximale Stromstärke führen, ohne übermäßig erwärmt zu werden. Im vorliegenden Beispiel wird angenommen, dass aus den bekannten Eigenschaften der Bauelemente des HV-Bordnetzes ein Schwellenwert von I1, th = 500 A bestimmt wird. Vorteilhafterweise kann auch die erste und zweite Zeitdauer bestimmt werden. Es sei aber darauf hingewiesen, dass das erste Unterbrechungselement aufgrund seiner technischen Eigenschaften (Hardware-Eigenschaften, z.B. Reaktionszeiten bzw. Schaltzeiten der Bauelemente 41, 45, sowie Software-Eigenschaften, z.B. Rechenvorgänge in der Auswerteschaltung 44) ohnehin eine gewisse Zeitdauer bis zur Unterbrechung der ersten elektrischen Verbindung 14 benötigt. Diese Zeitdauer ist dem Fachmann bekannt oder für den Fachmann bestimmbar. Falls diese Zeitdauer einen für die Absicherung des HV-Bordnetzes geeigneten Wert hat, so muss die erste und zweite Zeitdauer nicht gesondert bestimmt und eingestellt werden.When performing the second step, it is advantageous to first set the first threshold value I 1, th to determine the current strength, as this can result from the previously known properties of the components of the HV on-board network. For each of these components, a maximum current value is generally known or can be determined for which this component is suitable. For example, depending on their cross-section, cables can carry a certain maximum current without being excessively heated. In the present example it is assumed that a threshold value of I 1, th = 500 A is determined from the known properties of the components of the HV vehicle electrical system. The first and second time periods can advantageously also be determined. It should be noted, however, that the first interruption element due to its technical properties (hardware properties, for example reaction times or switching times of the components 41 , 45 , as well as software properties, e.g. arithmetic processes in the evaluation circuit 44 ) anyway a certain period of time until the first electrical connection is interrupted 14th needed. This period of time is known to the person skilled in the art or can be determined by the person skilled in the art. If this period has a value suitable for protecting the HV on-board network, the first and second periods do not have to be determined and set separately.

Aus dem ersten Schwellenwert I1, th der Stromstärke und dem Maximalwert Rsc, max des elektrischen Kurzschlusswiderstands lässt sich der minimale Schwellenwert Uth der Klemmenspannung mittels des Ohmschen Gesetzes berechnen: U t h ≥ R s c , m a x ⋅ I 1, t h .

Figure DE102015201899B4_0006
From the first threshold I 1, th the current intensity and the maximum value Rsc, max of the electrical short-circuit resistance can be the minimum threshold value U th calculate the terminal voltage using Ohm's law: U t H ≥ R. s c , m a x ⋅ I. 1, t H .
Figure DE102015201899B4_0006

Im vorliegenden Zahlenbeispiel ergäbe sich also U t h ≥ R s c , m a x ⋅ I 1, t h = 150 m Ω ⋅ 500 A = 75  V .

Figure DE102015201899B4_0007
In the present numerical example, the result would be U t H ≥ R. s c , m a x ⋅ I. 1, t H = 150 m Ω ⋅ 500 A. = 75 V .
Figure DE102015201899B4_0007

Der so berechnete minimale Wert (Uth = 75 V) stellt den niedrigsten Wert dar, den der Schwellenwert der Klemmenspannung annehmen darf. Es sollte aber im Hinblick auf die später dem HV-Bordnetz 1 hinzuzufügende zweite Energiequelle 3 ein höherer Wert gewählt werden, so dass die Unterbrechung der elektrischen Verbindung durch das Unterbrechungselement 4 bereits bei einem entsprechend geringeren Einbruch der Klemmenspannung UBatt, 1 erfolgt. Der so entstehende zusätzliche Sicherheitsbereich kann für das Hinzufügen der zweiten Energiequelle 3 genutzt werden. Dies wird nachfolgend noch mit Bezug zu dem dritten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt erörtert werden. Für das vorliegende Beispiel wird ein Wert Uth = 137,5 V bestimmt.The minimum value calculated in this way (U th = 75 V) represents the lowest value that the threshold value of the terminal voltage may assume. It should, however, with regard to the later on the HV on-board network 1 Second energy source to be added 3 a higher value can be selected so that the electrical connection is interrupted by the interruption element 4th even with a correspondingly smaller drop in the terminal voltage U Batt, 1 he follows. The resulting additional safety area can be used for adding the second energy source 3 be used. This will be discussed below with reference to the third method step according to the invention. A value U th = 137.5 V is determined for the present example.

Alternativ könnte der zweite erfindungsgemäße Verfahrensschritt auch ausgeführt werden, indem zunächst der Schwellenwert Uth der Klemmenspannung bestimmt wird und danach mittels des Ohmschen Gesetzes der erste Schwellenwert I1, th der Stromstärke berechnet wird.Alternatively, the second method step according to the invention could also be carried out by first setting the threshold value U th the terminal voltage is determined and then the first threshold value by means of Ohm's law I 1, th the amperage is calculated.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Schwellenwert Uth der Klemmenspannung und der erste Schwellenwert I1, th der Stromstärke auch auf andere Weise als vorstehend beschrieben bestimmt werden können. Insbesondere ist jede dem mit der Absicherung von HV-Bordnetzen vertrauten Fachmann bekannte Möglichkeit geeignet, diese Schwellenwerte für ein HV-Bordnetz mit einer einzigen Energiequelle zu bestimmen.It should be noted that the threshold U th the terminal voltage and the first threshold value I 1, th the current intensity can also be determined in other ways than described above. In particular, any possibility known to those skilled in the art of protecting HV on-board networks is suitable for determining these threshold values for a HV on-board network with a single energy source.

Aus den vorstehend dargelegten Zusammenhängen ergeben sich die Wertebereiche, in denen das beispielhafte HV-Bordnetz 1 abgesichert ist. Diese Wertebereiche sind in der 6 dargestellt. Ergänzend zu den genannten beispielhaften Zahlenwerten sind dabei folgende weitere beispielhafte Zahlwerte zugrunde gelegt:

  • • Anzahl der Batteriezellen n = 96,
  • • Spannung jeder der Batteriezellen Ui = 4 V.
The value ranges in which the exemplary HV on-board network 1 is secured. These value ranges are in the 6th shown. In addition to the above-mentioned exemplary numerical values, the following additional exemplary numerical values are used as a basis:
  • • Number of battery cells n = 96,
  • • Voltage of each of the battery cells U i = 4 V.

Auf der Abszisse des dargestellten Koordinatensystems sind Werte Ri des Innenwiderstands jeder Batteriezelle aufgetragen. Auf der Ordinate des dargestellten Koordinatensystems sind Werte Rsc des elektrischen Kurzschlusswiderstands aufgetragen.On the abscissa of the coordinate system shown are values R i the internal resistance of each battery cell is plotted. Values Rsc of the electrical short-circuit resistance are plotted on the ordinate of the coordinate system shown.

In dem Koordinatensystem sind drei Ortskurven der Klemmenspannung UBatt, 1 aufgetragen, wobei die drei Ortskurven den Werten UBatt, 1 = 96 V, UBatt, 1 = 137,5 V sowie UBatt, 1 = 192 V entsprechen. Die mittlere der genannten Ortskurven der Klemmenspannung UBatt ist somit zugleich die Ortskurve 61 des Schwellenwerts Uth der Klemmenspannung.There are three locus curves of the terminal voltage in the coordinate system U Batt, 1 plotted, with the three locus curves corresponding to the values U Batt, 1 = 96 V, U Batt, 1 = 137.5 V and U Batt, 1 = 192 V. The middle of the named locus curves of the terminal voltage U Batt is thus at the same time the locus curve 61 of the threshold U th the terminal voltage.

In dem Koordinatensystem sind weiterhin acht Ortskurven des Batteriestroms IBatt, 1 aufgetragen, wobei die acht Ortskurven den Werten IBatt, 1 = 1000 A, IBatt, 1 = 900 A, IBatt, 1 = 800 A, IBatt, 1 = 700 A, IBatt, 1 = 600 A, IBatt, 1 = 500 A, IBatt, 1 = 400 A sowie IBatt, 1 = 300 A entsprechen. Die durch IBatt, 1 = 400 A festgelegte Ortskurve des Batteriestroms IBatt, 1 ist somit zugleich die Ortskurve 62 des ersten Schwellenwerts I1, th der Stromstärke.There are also eight locus curves of the battery current in the coordinate system I Batt, 1 plotted, the eight locus curves having the values I Batt, 1 = 1000 A, I Batt, 1 = 900 A, I Batt, 1 = 800 A, I Batt, 1 = 700 A, I Batt, 1 = 600 A, I Batt , 1 = 500 A, I Batt, 1 = 400 A and I Batt, 1 = 300 A. The locus of the battery current determined by I Batt, 1 = 400 A I Batt, 1 is thus the locus at the same time 62 of the first threshold I 1, th the amperage.

Wie vorstehend beschrieben ist das erste Unterbrechungselement 4 eingerichtet, die elektrische Verbindung bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts der Stromstärke sowie bei Unterschreiten des Schwellenwerts der Klemmenspannung zu unterbrechen. Somit sind alle in 6 dargestellten Wertebereiche links der Ortskurve 62 und rechts der Ortskurve 61 abgesichert. Es verbleibt ein nicht abgesicherter Wertebereich 60, dessen niedrigster Ordinatenwert Rsc = 275 mOhm ist.The first interruption element is as described above 4th set up to interrupt the electrical connection when the first threshold value of the current strength is exceeded and when the voltage drops below the threshold value of the terminal voltage. So everyone is in 6th shown value ranges on the left of the locus 62 and to the right of the locus 61 secured. An unsecured value range remains 60 whose lowest ordinate value is Rsc = 275 mOhm.

Es wird also mithilfe der Darstellung der 6 ersichtlich, dass das zugrunde liegende HV-Bordnetz 1 mit einer einzigen Energiequelle 2 ausreichend abgesichert ist.So it is made using the representation of the 6th it can be seen that the underlying HV on-board network 1 with a single source of energy 2 is adequately secured.

Es soll nachfolgend der Fall eines HV-Bordnetzes 1 mit zwei Energiequellen 2, 3 betrachtet werden. 7 zeigt ein erstes Prinzip-Schaltbild eines solchen HV-Bordnetzes 1 mit einem ersten 2 und einem zweiten Energiespeicher 3 im Kurzschlussfall. Das in 7 dargestellte HV-Bordnetz 1 entspricht somit dem in 4 dargestellten HV-Bordnetz, welches um eine zweite Energiequelle 3 erweitert wurde. Die zweite Energiequelle 3 erzeugt einen Strom IBatt, 2 , welcher zusammen mit dem von der ersten Energiequelle 2 erzeugten Strom IBatt, 1 über die Kurzschlussverbindung fließt. Das zur Unterbrechung der elektrischen Verbindung der zweiten Energiequelle 3 mit dem restlichen HV-Bordnetz 1 eingerichtete zweite Unterbrechungselement 5 ist in der 7 nicht dargestellt.The following is intended to be the case of a HV on-board network 1 with two energy sources 2 , 3 to be viewed as. 7th shows a first principle circuit diagram of such an HV vehicle electrical system 1 with a first 2 and a second energy store 3 in the event of a short circuit. This in 7th HV on-board network shown 1 thus corresponds to the in 4th illustrated HV on-board network, which is a second energy source 3 was expanded. The second source of energy 3 creates a stream I Batt, 2 which together with that of the first energy source 2 generated electricity I Batt, 1 flows over the short-circuit connection. That to interrupt the electrical connection of the second energy source 3 with the rest of the HV on-board network 1 established second interruption element 5 is in the 7th not shown.

8 zeigt ein zweites Prinzip-Schaltbild eines HV-Bordnetzes 1 mit einem ersten 2 und einem zweiten Energiespeicher 3 im Kurzschlussfall. Die Darstellung entspricht wiederum jener der 5, erweitert um eine zusätzliche Energiequelle 3, welche in der 8 als ideale Stromquelle 3 dargestellt ist. 8th shows a second principle circuit diagram of a HV on-board network 1 with a first 2 and a second energy store 3 in the event of a short circuit. The representation again corresponds to that of 5 , expanded to include an additional energy source 3 , which in the 8th as an ideal power source 3 is shown.

Im Vergleich zum vorstehend erörterten Fall eines HV-Bordnetzes 1 mit nur einer ersten Energiequelle 2 fließt nun ein zusätzlicher Strom IBatt, 2 über die Kurzschlussverbindung. Dies hat Auswirkungen auf die vorstehend erläuterte Absicherung. Zunächst kann aber festgestellt werden, dass die strombasierte Absicherung (nämlich dass das erste Unterbrechungselement 4 eingerichtet ist, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der ersten Energiequelle 2 ausgehende Stromstärke IBatt, 1 einen ersten Schwellenwert I1, th der Stromstärke überschreitet) durch die Erweiterung des HV-Bordnetzes 1 um eine zweite Energiequelle nicht beeinträchtigt wird. Hingegen wird die spannungsbasierte Absicherung (nämlich dass das erste Unterbrechungselement 4 eingerichtet ist, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine Klemmenspannung UBatt, 1 der ersten Energiequelle 2 einen Schwellenwert Uth der Klemmenspannung unterschreitet) durch den zusätzlichen Strom IBatt, 2 beeinträchtigt. Der der spannungsbasierten Absicherung zugrunde liegende Vorgang besteht darin, dass im Fall eines Kurzschlusses die Batteriespannung UBatt, 1 aufgrund des geringen Kurzschlusswiderstands Rsc einbricht. Dieser Einbruch kann detektiert und so ein Kurzschluss festgestellt werden. Durch das Hinzufügen der zweiten Energiequelle 3 und durch den von ihr 3 gelieferten Strom IBatt, 2 wird der von dem Spannungssensor 42 des ersten Unterbrechungselements 4 detektierte Spannungseinbruch verringert. Unterschreitet die Klemmenspannung UBatt, 1 der ersten Energiequelle 2 daraufhin nicht den Schwellenwert Uth der Klemmenspannung, so kommt es nicht zu einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung. Aus diesem Grund kann dem für den Fall einer einzigen Energiequelle 2 ordnungsgemäß abgesicherten HV-Bordnetz 1 nicht ohne weitere Absicherungs-Maßnahmen eine zweite Energiequelle 3 hinzugefügt werden.Compared to the above-discussed case of an HV on-board network 1 with only one first energy source 2 An additional current now flows I Batt, 2 via the short-circuit connection. This has an impact on the hedging explained above. First, however, it can be determined that the current-based protection (namely that the first interruption element 4th is configured to interrupt the first electrical connection when one of the first energy source 2 outgoing amperage I Batt, 1 a first threshold I 1, th the current strength) by expanding the HV on-board network 1 a second energy source is not impaired. In contrast, the voltage-based protection (namely that the first interruption element 4th is set up to interrupt the first electrical connection when a terminal voltage U Batt, 1 the first source of energy 2 a threshold U th the terminal voltage) due to the additional current I Batt, 2 impaired. The process on which voltage-based protection is based is that in the event of a short circuit, the battery voltage U Batt, 1 collapses due to the low short-circuit resistance Rsc. This break-in can be detected and a short circuit can be established. By adding the second source of energy 3 and by the electricity it supplies 3 I Batt, 2 becomes that of the voltage sensor 42 of the first interruption element 4th Detected voltage dip is reduced. If the terminal voltage falls below U Batt, 1 the first source of energy 2 then not the threshold U th the terminal voltage, there is no interruption of the electrical connection. Because of this, it can do so in the case of a single source of energy 2 properly secured HV on-board network 1 not a second source of energy without further safeguarding measures 3 to be added.

Zur weiteren Erläuterung der Auswirkung des Hinzufügens der zweiten Energiequelle 3 werden nachfolgend die vorstehend hergeleiteten Formeln für den Fall eines um die einen Strom IBatt, 2 liefernde zweite Energiequelle 3 ergänzten HV-Bordnetzes 1 angegeben: I B a t t ,1 = n ⋅ U i n ⋅ R i + R s c ,

Figure DE102015201899B4_0008
U B a t t ,1 = R s c ⋅ ( n ⋅ U i n ⋅ R i + R s c + I B a t t ,2 ) ,
Figure DE102015201899B4_0009
 U t h ≥ R s c , m a x ⋅ ( I 1, t h + I B a t t ,2 ) .
Figure DE102015201899B4_0010
 To further explain the effect of adding the second energy source 3 below are the formulas derived above for the case of one around the one current I Batt, 2 supplying second energy source 3 supplemented HV on-board network 1 specified: I. B. a t t ,1 = n ⋅ U i n ⋅ R. i + R. s c ,
Figure DE102015201899B4_0008
 U B. a t t ,1 = R. s c ⋅ ( n ⋅ U i n ⋅ R. i + R. s c + I. B. a t t , 2 ) ,
Figure DE102015201899B4_0009
 U t H ≥ R. s c , m a x ⋅ ( I. 1, t H + I. B. a t t , 2 ) .
Figure DE102015201899B4_0010

9 zeigt eine Darstellung der in einem HV-Bordnetz 1 mit einem ersten 2 und einem zweiten Energiespeicher 3 abgesicherten beispielhaften Wertebereiche. Dabei entspricht die 9 der 6. Der einzige Unterschied besteht in der in den 7 und 8 dargestellten zusätzlichen zweiten Energiequelle 3. Für die 9 wurde eine Stromstärke IBatt, 2 = 400 A angenommen. Im Vergleich der 6 und 9 ist zu erkennen, dass sich durch das Hinzufügen der zweiten Energiequelle 3 der nicht abgesicherte Wertebereich 60, der wie vorstehend mit Bezug zu 6 beschrieben durch die beiden Ortskurven 61, 62 begrenzt wird, deutlich vergrößert. Der niedrigste Ordinatenwert des nicht abgesicherten Wertebereichs 60 beträgt nunmehr Rsc = 153 mOhm. 9 shows an illustration of the in a HV vehicle electrical system 1 with a first 2 and a second energy store 3 secured exemplary value ranges. The 9 the 6th . The only difference is that in the 7th and 8th illustrated additional second energy source 3 . For the 9 became an amperage I Batt, 2 = 400 A assumed. In comparison of the 6th and 9 can be seen that by adding the second energy source 3 the unsecured value range 60 , as described above with reference to 6th described by the two loci 61 , 62 is limited, significantly enlarged. The lowest ordinate value of the unsecured value range 60 is now Rsc = 153 mOhm.

10 zeigte eine beispielhafte Darstellung des größten noch abgesicherten Wertes Rsc des Kurzschlusswiderstands als Funktion 100 der Stromstärke IBatt, 2 des zweiten Energiespeichers 3. Aus dem Ohmschen Gesetz folgt als Rechenvorschrift für die Funktion 100: R s c = U t h I 1, t h + I B a t t ,2 .

Figure DE102015201899B4_0011
10 shows an exemplary representation of the largest value Rsc of the short-circuit resistance that is still valid as a function 100 the amperage I Batt, 2 of the second energy store 3 . The calculation rule for the function follows from Ohm's law 100 : R. s c = U t H I. 1, t H + I. B. a t t , 2 .
Figure DE102015201899B4_0011

Dabei sind die weiteren Zahlenwerte gleich den vorstehend genannten. Wie mit Bezug zu 9 erläutert beträgt für eine Stromstärke IBatt, 2 = 400 A der größte noch abgesicherte Wertes des Kurzschlusswiderstands Rsc = 153 mOhm. Anhand der Funktionskurve 100 wird deutlich, dass der größte noch abgesicherte Wertes Rsc des Kurzschlusswiderstands mit steigender Stromstärke IBatt, 2 rasch abnimmt. Somit ist ab einem bestimmten Wert die für die wirksame Absicherung des HV-Bordnetzes 1 geforderte Bedingung, dass der Maximalwert des elektrischen Kurzschlusswiderstands mindestens demjenigen Wert des elektrischen Kurzschlusswiderstands entspricht, der in dem HV-Bordnetz maximal auftreten kann, nicht mehr erfüllt.The other numerical values are the same as those mentioned above. How related to 9 explained, for a current intensity I Batt, 2 = 400 A, the greatest value of the short-circuit resistance that is still secured is Rsc = 153 mOhm. Using the function curve 100 it becomes clear that the largest value Rsc of the short-circuit resistance that is still secured with increasing current intensity I Batt, 2 decreases rapidly. From a certain value onwards, this is the one for the effective protection of the HV on-board network 1 Required condition that the maximum value of the electrical short-circuit resistance corresponds at least to that value of the electrical short-circuit resistance that can maximally occur in the HV vehicle electrical system is no longer met.

Im dritten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird daher der zweite Schwellenwert I2, th der Stromstärke derart bestimmt, dass das Hochvolt-Bordnetz 1 gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts Rsc, max des elektrischen Kurzschlusswiderstands liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands Rsc abgesichert ist. Dies kann erfolgen, indem die vorstehende Formel wie folgt umgeschrieben wird: I 2, t h = U t h R s c , m a x − I 1, t h = 137,5  V 150  m Ω − 500  A ≈ 400 A .

Figure DE102015201899B4_0012
In the third method step according to the invention, the second threshold value I 2, th of the current intensity is therefore determined in such a way that the high-voltage vehicle electrical system 1 is protected against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all values of the electrical short circuit resistance Rsc which are below the maximum value Rsc, max of the electrical short circuit resistance. This can be done by rewriting the formula above as follows: I. 2, t H = U t H R. s c , m a x - I. 1, t H = 137.5 V 150 m Ω - 500 A. ≈ 400 A .
Figure DE102015201899B4_0012

Der sich aus dieser Rechnung eigentlich ergebende Wert I2, th = 416,7 A wurde vorstehend leicht auf 400 A abgerundet. Dies ist vorteilhaft, um die Absicherung des HV-Bordnetzes 1 um einen sich durch das Abrunden ergebenden Sicherheitsabstand zu ergänzen. Jedoch darf das Ergebnis der oben stehenden Formel nicht aufgerundet werden, da sich nach der vorstehenden Rechenvorschrift der größte Schwellenwert I2, th der Stromstärke ergibt, bei dem das HV-Bordnetz 1 für alle unterhalb des Maximalwerts Rsc, max des elektrischen Kurzschlusswiderstands Rsc liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands Rsc abgesichert ist.The value actually resulting from this calculation I 2, th = 416.7 A was rounded off slightly to 400 A above. This is advantageous in order to protect the HV on-board network 1 to add a safety margin resulting from the rounding off. However, the result of the above formula must not be rounded up, as the above calculation rule is the highest threshold value I 2, th the amperage at which the HV on-board network 1 for all values of the electrical short-circuit resistance Rsc lying below the maximum value Rsc, max of the electrical short-circuit resistance Rsc.

Der zweite Schwellenwert I2, th der Stromstärke kann auch grafisch anhand der Darstellung der 10 bestimmt werden, indem der Maximalwert Rsc, max des elektrischen Kurzschlusswiderstands an der Ordinate angetragen und der entsprechend der Funktionskennlinie 100 zugehörige Abszissenwert abgelesen wird. Im vorliegenden Beispiel beträgt Rsc, max = 150 mOhm. Man liest somit aus 10 den Wert I2, th = 400 A ab. Falls also der zweite Schwellenwert I2, th einen Wert von 400 A überschreitet, so wird die zweite Energiequelle mittels des zweiten Unterbrechungselements 5 vom HV-Bordnetz 1 abgetrennt. Das HV-Bordnetz 1 ist somit auch bei Vorhandensein zweier Energiequellen 2, 3 gegen durch Kurzschlüsse verursachte Überströme abgesichert.The second threshold I 2, th the amperage can also be graphed using the representation of the 10 can be determined by plotting the maximum value Rsc, max of the electrical short-circuit resistance on the ordinate and corresponding to the functional characteristic 100 associated abscissa value is read off. In the present example, Rsc, max = 150 mOhm. So one reads out 10 the value I 2, th = 400 A. So if the second threshold I 2, th exceeds a value of 400 A, the second energy source by means of the second interruption element 5 from the HV on-board network 1 severed. The HV on-board network 1 is therefore also in the presence of two energy sources 2 , 3 Protected against overcurrents caused by short circuits.

Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Zahlenbeispiele Rundungen enthalten. Eine exakte Bestimmung der Zahlenwerte ist durch die Verwendung der vorstehend aufgeführten Rechenvorschriften möglich.It should be noted that these numerical examples contain roundings. An exact determination of the numerical values is possible by using the calculation rules listed above.

Es sei mit Bezug zu 10 noch darauf hingewiesen, dass sich der im zweiten Verfahrensschritt gewählte Abstand des Schwellenwerts Uth der Klemmenspannung UBatt, 1 von seinem niedrigsten möglichen Wert (im obigen Zahlenbeispiel Uth = 75 V) auf den zweiten Schwellenwert I2, th der Stromstärke auswirkt. Wäre im Extremfall Uth = 75 V gewählt worden, so hätte im dritten Verfahrensschritt ein Wert von I2, th = 0 A bestimmt werden müssen. Ein Hinzufügen der zweiten Energiequelle 3 zum HV-Bordnetz 1 wäre somit nicht möglich gewesen. In diesem Fall kann das Verfahren abgebrochen und wieder von vorne begonnen werden, wobei die zum Zeitpunkt des Abbruchs des Verfahrens bestimmten Schwellenwerte bei der erneuten Ausführung des Verfahrens soweit angepasst (also erhöht bzw. gesenkt) werden, dass ein Hinzufügen des zweiten bzw. ggf. aller weiteren Energiequellen ermöglicht wird.It is related to 10 it should also be noted that the distance of the threshold value selected in the second method step U th the terminal voltage U Batt, 1 from its lowest possible value (in the numerical example above U th = 75 V) to the second threshold value I 2, th the current strength. If in the extreme case U th = 75 V had been chosen, a value of I 2, th = 0 A would have had to be determined in the third process step. An addition of the second energy source 3 to the HV on-board network 1 would therefore not have been possible. In this case, the process can be terminated and started again from the beginning, using the threshold values determined at the time the process was terminated When the method is carried out again, they are adapted (that is, increased or decreased) to such an extent that the second or, if applicable, all further energy sources can be added.

Würde das HV-Bordnetz noch eine weitere (dritte) Energiequelle umfassen, so würde deren Batteriestrom IBatt, 3 bei dem nachfolgenden Schritt des Bestimmens des weiteren Schwellenwerts der Stromstärke wie folgt Berücksichtigung finden: I B a t t ,1 = n ⋅ U i n ⋅ R i + R s c ,

Figure DE102015201899B4_0013
U B a t t ,1 = R s c ( n ⋅ U i n ⋅ R i + R s c + I 2, t h + I B a t t ,3 ) ,
Figure DE102015201899B4_0014
 U t h ≥ R s c , m a x ⋅ ( I 1, t h + I 2, t h + I B a t t ,3 ) .
Figure DE102015201899B4_0015
 If the HV on-board network were to include a further (third) energy source, its battery power would be I Batt, 3 are taken into account in the following step of determining the further threshold value of the current strength as follows: I. B. a t t ,1 = n ⋅ U i n ⋅ R. i + R. s c ,
Figure DE102015201899B4_0013
 U B. a t t ,1 = R. s c ( n ⋅ U i n ⋅ R. i + R. s c + I. 2, t H + I. B. a t t , 3 ) ,
Figure DE102015201899B4_0014
 U t H ≥ R. s c , m a x ⋅ ( I. 1, t H + I. 2, t H + I. B. a t t , 3 ) .
Figure DE102015201899B4_0015

Die der Funktion 100 entsprechende Funktion des größten noch abgesicherten Wertes Rsc des Kurzschlusswiderstands als Funktion der Stromstärke IBatt, 3 des weiteren Energiespeichers würde wie folgt lauten: R s c = U t h I 1, t h + I 2, t h + I B a t t ,3 .

Figure DE102015201899B4_0016
The function 100 Corresponding function of the greatest value Rsc of the short-circuit resistance that is still secured as a function of the current strength I Batt, 3 of the further energy storage would be as follows: R. s c = U t H I. 1, t H + I. 2, t H + I. B. a t t , 3 .
Figure DE102015201899B4_0016

Es sei darauf hingewiesen, dass die 9 und 10 jeweils von einem HV-Bordnetz 1 mit genau zwei Energiequellen 2, 3 ausgehen. Bei Hinzufügen einer weiteren (dritten) Energiequelle könnten diese Figuren entsprechend der vorstehenden Rechenvorschriften angepasst bzw. neu erstellt werden.It should be noted that the 9 and 10 each from a HV on-board network 1 with exactly two energy sources 2 , 3 go out. When adding a further (third) energy source, these figures could be adapted or newly created in accordance with the above calculation rules.

11 zeigt eine beispielhafte Darstellung der Zeitdauer T (in Sekunden) der Stromtragfähigkeit beispielhafter Elemente eines HV-Bordnetzes 1 mit einer einzigen Energiequelle 2 sowie der Zeitdauer beispielhafter Unterbrechungselemente 41, 42, 43, 44 als Funktion der Stromstärke I (in Ampere). Die Wertekurve 113 gibt die die Stromtragfähigkeit einer beispielhaften Kabelverbindung 14, 15 mit großem Kabelquerschnitt an, wie sie beispielsweise im Strompfad zwischen HV-Batterie 2 und Elektromotor 6 verwendet werden könnte. Für einen bestimmten Stromwert I auf der Abszisse lässt sich mittels der Kurve 113 auf der Ordinate ablesen, für welche maximale Zeitdauer T (in Sekunden) die Kabelverbindung den Strom führen kann, ohne unzulässig belastet zu werden. In gleicher Weise gibt die Wertekurve 114 die Stromtragfähigkeit einer beispielhaften Kabelverbindung mit geringem Kabelquerschnitt an, wie sie beispielsweise für die Anbindung einer der HV-Komponenten 12 an das Leistungselektronik-Modul 16 verwendet werden könnte. Sollen bei der Ausführung der Erfindung die Zeitdauern berücksichtigt werden, so müssen die jeweiligen Unterbrechungselemente in Abhängigkeit der Stromstärke die elektrische Verbindung innerhalb einer höchstens so langen Zeitdauer wie durch die Kurven 113, 114 vorgegeben unterbrechen. Bevorzugt können die mit Bezug zu 3 dargestellten Unterbrechungsmechanismen in unterschiedlichen Wertebereichen der Stromstärke I wirken. Die Wertekurve 115 gibt für ein beispielhaftes Sicherungselement 13 die Zeitdauer in Sekunden bis zur Unterbrechung der elektrischen Verbindung an. Aus dem Verlauf der Kurven 115, 114 ergibt sich, dass das Sicherungselement 13 insbesondere in den Wertebereichen 111, 112 der Stromstärke wirksam ist. In diesen Bereichen 111, 112 liegt die Kurve 115 unterhalb der Kurve 114. Die Kurve 116 gibt einen beispielhaften Werteverlauf eines durch die Sicherungselemente 41, 42, 43, 44, 45 gebildeten Unterbrechungselements wieder. Das Sicherungselement 41 bestimmt den Verlauf der Kurve 116 in dem Wertebereich 112, also bei sehr hohen Stromstärken. Die strombasierte Absicherung 43, 44, 45 kann in einem mittleren Wertebereich 111 der Stromstärke besonders wirksam sein. Die spannungsbasierte Absicherung 42, 44, 45 kann in einem unteren Wertebereich 110 der Stromstärke besonders wirksam sein. Man erkennt daran, dass die Kurve 116 insgesamt unterhalb der Kurve 113 liegt, dass durch das Wirken der Sicherungselemente 41, 42, 43, 44, 45 die Kabelverbindung 14, 15 (mit großem Kabelquerschnitt) des HV-Bordnetzes 1 gegen Überströme abgesichert ist. Da zugleich die jeweils unteren Abschnitte der Kurven 115, 116 unterhalb der Kurve 114 liegen, sind auch die Verbindungen mit geringem Kabelquerschnitt abgesichert, so dass im vorliegenden Beispiel durch die Gesamtheit der Absicherungsmaßnahmen das gesamte HV-Bordnetz 1 gegen Überströme abgesichert ist. Die in 11 dargestellten Zeitdauern T der Sicherungselemente 41, 42, 43, 44, 45 können einstellbar sein. Sie können aber auch die technischen Eigenschaften der Sicherungselemente 41, 42, 43, 44, 45 vorgegeben sein. Beispielsweise können die dargestellten Zeitdauern durch Hardware-Eigenschaften und Software-Eigenschaften bedingte Mindestzeitdauern der Sicherungselemente 41, 42, 43, 44, 45 bis zur Unterbrechung der elektrischen Verbindung sein. Sind diese Zeitdauern für die Absicherung des HV-Bordnetzes 1 geeignet, wie dies in dem in 11 gezeigten Beispiel der Fall ist, so müssen die Zeitdauern nicht gesondert eingestellt werden. 11 shows an exemplary representation of the duration T (in seconds) the current carrying capacity of exemplary elements of a HV on-board network 1 with a single source of energy 2 as well as the duration of exemplary interruption elements 41 , 42 , 43 , 44 as a function of the current strength I. (in amps). The value curve 113 gives the current carrying capacity of an exemplary cable connection 14th , 15th with a large cable cross-section, for example in the current path between the HV battery 2 and electric motor 6th could be used. For a certain current value I. on the abscissa can be determined by means of the curve 113 read off the ordinate for what maximum period of time T (in seconds) the cable connection can carry the current without being unduly stressed. In the same way there is the value curve 114 the current-carrying capacity of an exemplary cable connection with a small cable cross-section, such as that used for connecting one of the HV components 12th to the power electronics module 16 could be used. If the periods of time are to be taken into account when carrying out the invention, the respective interruption elements, depending on the current intensity, must establish the electrical connection within a period of time that is at most as long as that indicated by the curves 113 , 114 interrupt specified. Preferred can be those related to 3 interruption mechanisms shown in different value ranges of the current intensity I. works. The value curve 115 gives for an exemplary fuse element 13th the time in seconds until the electrical connection is interrupted. From the course of the curves 115 , 114 it results that the securing element 13th especially in the value areas 111 , 112 the current is effective. in these areas 111 , 112 lies the curve 115 below the curve 114 . The curve 116 gives an exemplary value curve for a through the fuse elements 41 , 42 , 43 , 44 , 45 formed interruption element again. The security element 41 determines the course of the curve 116 in the range of values 112 , i.e. at very high currents. The electricity-based protection 43 , 44 , 45 can be in a medium range of values 111 the amperage be particularly effective. The voltage-based protection 42 , 44 , 45 can be particularly effective in a lower value range 110 of the current intensity. You can tell that the curve 116 overall below the curve 113 that lies through the action of the securing elements 41 , 42 , 43 , 44 , 45 the cable connection 14th , 15th (with large cable cross-section) of the HV on-board network 1 is protected against overcurrents. Since at the same time the lower sections of the curves 115 , 116 below the curve 114 the connections with a small cable cross-section are also secured, so that in the present example the entire HV on-board network is covered by the entirety of the safeguarding measures 1 is protected against overcurrents. In the 11 periods shown T the securing elements 41 , 42 , 43 , 44 , 45 can be adjustable. But you can also check the technical properties of the fuse elements 41 , 42 , 43 , 44 , 45 be given. For example, the illustrated periods of time can be determined by hardware properties and software properties of the security elements 41 , 42 , 43 , 44 , 45 until the electrical connection is interrupted. Are these periods of time for securing the HV on-board network 1 suitable, as in the in 11 If the example shown is the case, the time periods do not have to be set separately.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

U (V)U (V)
Spannung (Volt)Voltage (volts)
R (Ohm)R (ohms)
Elektrischer Widerstand (Ohm)Electrical resistance (ohms)
I (A)I (A)
Strom (Ampere)Current (ampere)
T (s)T (s)
Zeitdauer (Sekunden)Duration (seconds)
Rsc, maxRsc, max
Maximalwert des elektrischen KurzschlusswiderstandsMaximum value of the electrical short-circuit resistance
RscRsc
Wert des elektrischen KurzschlusswiderstandsValue of the electrical short-circuit resistance
UthUth
Schwellenwert der KlemmenspannungTerminal voltage threshold
I1, thI1, th
Erster Schwellenwert der StromstärkeFirst threshold value of the current intensity
I2, thI2, th
Zweiter Schwellenwert der StromstärkeSecond threshold value of the current intensity
UBatt, 1UBatt, 1
KlemmenspannungTerminal voltage
IBatt, 1IBatt, 1
Batteriestrom der ersten EnergiequelleBattery power from the first energy source
IBatt, 2IBatt, 2
Batteriestrom der zweiten EnergiequelleBattery power of the second energy source
IBatt, 3IBatt, 3
Batteriestrom der dritten EnergiequelleBattery power of the third energy source
UiUi
Spannung der i-ten BatteriezelleVoltage of the i-th battery cell
RiRi
Innenwiderstand der i-ten BatteriezelleInternal resistance of the i-th battery cell
nn
Anzahl der BatteriezellenNumber of battery cells

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
HV-BordnetzHV on-board network
22
Erste EnergiequelleFirst source of energy
33
Zweite EnergiequelleSecond source of energy
44th
Erstes UnterbrechungselementFirst interruption element
55
Zweites UnterbrechungselementSecond interruption element
66th
ElektromotorElectric motor
77th
NV-BatterieNV battery
88th
DC/DC-WandlerDC / DC converter
99
InverterInverter
1010
LadeschnittstelleCharging interface
1111
LadeelektronikCharging electronics
1212th
Hochvolt-KomponentenHigh-voltage components
1313th
Elektrische SicherungenElectrical fuses
1414th
DC-KabelverbindungDC cable connection
1515th
AC-KabelverbindungAC cable connection
1616
LeistungselektronikPower electronics
2020th
Batteriezellen der HV-BatterieBattery cells of the HV battery
4141
SicherungselementFuse element
4242
SpannungssensorVoltage sensor
4343
StromsensorCurrent sensor
4444
AuswerteschaltungEvaluation circuit
4545
Steuerbarer SchalterControllable switch
6060
Nicht abgesicherter WertebereichUnsecured value range
6161
Ortskurve des Schwellenwerts der KlemmenspannungLocus of the threshold value of the terminal voltage
6262
Ortskurve des ersten Schwellenwerts der StromstärkeLocus of the first threshold value of the current intensity
100100
FunktionskurveFunction curve
110 - 112110-112
Bereiche der StromstärkeRanges of amperage
113 - 116113-116
WertekurvenValue curves

Claims (12)

Verfahren zur Absicherung eines Hochvolt-Bordnetzes (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Energiequelle (2) und einer zweiten Energiequelle (3), wobei das Hochvolt-Bordnetz (1) ein erstes Unterbrechungselement (4) zur Unterbrechung einer ersten elektrischen Verbindung zwischen der ersten Energiequelle (2) und dem Hochvolt-Bordnetz (1) sowie ein zweites Unterbrechungselement (5) zur Unterbrechung einer zweiten elektrischen Verbindung zwischen der zweiten Energiequelle (3) und dem Hochvolt-Bordnetz (1) umfasst, wobei das erste Unterbrechungselement (4) eingerichtet ist, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine Klemmenspannung (UBatt, 1) der ersten Energiequelle (2) einen Schwellenwert der Klemmenspannung (Uth) unterschreitet und wobei das erste Unterbrechungselement (4) weiter eingerichtet ist, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der ersten Energiequelle (2) ausgehende Stromstärke (IBatt, 1) einen ersten Schwellenwert (I1, th) der Stromstärke überschreitet, und wobei das zweite Unterbrechungselement (5) eingerichtet ist, die zweite elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der zweiten Energiequelle (3) ausgehende Stromstärke (IBatt, 2) einen zweiten Schwellenwert (I2, th) der Stromstärke überschreitet, mit den Schritten • Bestimmen eines Maximalwerts (Rsc, max) eines elektrischen Kurzschlusswiderstands (RSC) des Hochvolt-Bordnetzes (1), • Bestimmen des Schwellenwerts der Klemmenspannung (Uth) und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke (I1, th) derart, dass das Hochvolt-Bordnetz (1) gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts (Rsc, max) des elektrischen Kurzschlusswiderstands (Rsc) liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands (Rsc) abgesichert ist, wobei der Schritt des Bestimmens des Schwellenwerts der Klemmenspannung (Uth) und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke (I1, th) unter der Annahme erfolgt, dass die zweite Energiequelle (3) von dem Hochvolt-Bordnetz (1) getrennt ist, • Bestimmen des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke (I2, th) derart, dass das Hochvolt-Bordnetz (1) gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts (Rsc, max) des elektrischen Kurzschlusswiderstands (Rsc) liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands (RSC) abgesichert ist, wobei der Schritt des Bestimmens des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke (I2, th) unter der Annahme erfolgt, dass die zweite Energiequelle (3) mit dem Hochvolt-Bordnetz (1) verbunden ist.A method for protecting a high-voltage electrical system (1) of a motor vehicle with a first energy source (2) and a second energy source (3), the high-voltage electrical system (1) having a first interruption element (4) for interrupting a first electrical connection between the first Energy source (2) and the high-voltage on-board network (1) as well as a second interruption element (5) for interrupting a second electrical connection between the second energy source (3) and the high-voltage on-board network (1), the first interruption element (4) being set up is to interrupt the first electrical connection when a terminal voltage (U Batt, 1 ) of the first energy source (2) falls below a threshold value of the terminal voltage (U th) and the first interruption element (4) is further set up to close the first electrical connection interrupt when a current strength (I Batt, 1 ) emanating from the first energy source (2) has a first threshold value (I 1, th ) de r current strength exceeds, and wherein the second interruption element (5) is set up to interrupt the second electrical connection when a current strength (I Batt, 2 ) emanating from the second energy source (3) exceeds a second threshold value (I 2, th ) of the current strength exceeds, with the following steps • Determination of a maximum value (Rsc, max) of an electrical short-circuit resistance (R SC ) of the high-voltage vehicle electrical system (1), • Determination of the threshold value of the terminal voltage (U th ) and the first threshold value of the current strength (I 1, th ) such that the high-voltage electrical system (1) against due to an electrical short circuit occurring overcurrents at least (sc R, max) for all below the maximum value of the electrical short circuit resistance (R SC) lying values of the electrical short circuit resistance (R SC) is secured, wherein the step of determining the threshold value of the terminal voltage (U th) and the first threshold value , the current intensity (I 1, th) made on the assumption that the second power source (3) is separated from the high-voltage electrical system (1), • determining the second threshold value of the current intensity (I 2, th) such that the high-voltage On-board network (1) is secured against overcurrents occurring due to an electrical short circuit at least for all values of the electrical short-circuit resistance (R SC ) below the maximum value (Rsc, max) of the electrical short-circuit resistance (Rsc), the step of determining the second threshold value of the current intensity (I 2, th ) takes place on the assumption that the second energy source (3) is connected to the high-voltage on-board electrical system (1) is. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Unterbrechungselement (4) die erste elektrische Verbindung erst dann unterbricht, wenn die Klemmenspannung (UBatt, 1) der ersten Energiequelle (2) den Schwellenwert der Klemmenspannung (Uth) für eine erste Zeitdauer unterschreitet und / oder wenn die von der ersten Energiequelle (2) ausgehende Stromstärke (IBatt, 1) den ersten Schwellenwert der Stromstärke (I1, th) für eine zweite Zeitdauer überschreitet, wobei der Schritt des Bestimmen des Schwellenwerts der Klemmenspannung (Uth) und des ersten Schwellenwerts der Stromstärke (I1, th) ein Bestimmen der ersten Zeitdauer und / oder der zweiten Zeitdauer umfasst.Procedure according to Claim 1 , the first interruption element (4) only interrupting the first electrical connection when the terminal voltage (U Batt, 1 ) of the first energy source (2) falls below the threshold value of the terminal voltage (U th ) for a first period of time and / or when that of the current intensity (I Batt, 1 ) emanating from the first energy source (2) exceeds the first threshold value of the current intensity (I 1, th ) for a second period of time, the step of determining the threshold value of the terminal voltage (U th ) and the first threshold value of the current intensity (I 1, th ) comprises determining the first time period and / or the second time period. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste Zeitdauer eine Funktion der Klemmenspannung (UBatt, 1) der ersten Energiequelle (2) ist und / oder wobei die zweite Zeitdauer eine Funktion der von der ersten Energiequelle (2) ausgehenden Stromstärke (IBatt, 1) ist.Procedure according to Claim 2 , wherein the first time period is a function of the terminal voltage (U Batt, 1 ) of the first energy source (2) and / or wherein the second time period is a function of the current strength (I Batt, 1 ) emanating from the first energy source (2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Unterbrechungselement (5) die zweite elektrische Verbindung erst dann unterbricht, wenn die von der zweiten Energiequelle (3) ausgehende Stromstärke (IBatt, 2) den zweiten Schwellenwert der Stromstärke (I2, th) für eine dritte Zeitdauer überschreitet, wobei der Schritt des Bestimmens des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke (I2, th) ein Bestimmen der dritten Zeitdauer umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the second interruption element (5) only interrupts the second electrical connection when the current intensity (I Batt, 2 ) emanating from the second energy source (3) exceeds the second threshold value of the current intensity (I 2, th ) for a third period of time, wherein the step of determining the second threshold value of the current intensity (I 2, th ) comprises determining the third period of time. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die dritte Zeitdauer eine Funktion der von der zweiten Energiequelle (3) ausgehenden Stromstärke (IBatt, 2) ist.Procedure according to Claim 4 , the third period of time being a function of the current strength (I Batt, 2 ) emanating from the second energy source (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite (I2, th) Schwellenwert der Stromstärke einstellbar ist, wobei das Verfahren bei einem Hinzufügen und / oder Inbetriebnehmen der zweiten Energiequelle (3) zu einem bestehenden Hochvolt-Bordnetz (1) durchgeführt wird, mit dem weiteren Schritt • Einstellen des zweiten Schwellenwerts (I2, th) der Stromstärke.Method according to one of the preceding claims, wherein the second (I 2, th ) threshold value of the current intensity is adjustable, the method being carried out when adding and / or starting up the second energy source (3) to an existing high-voltage vehicle electrical system (1), with the next step • Setting the second threshold value (I 2, th ) of the current intensity. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hochvolt-Bordnetz (1) eine weitere Energiequelle sowie ein weiteres Unterbrechungselement zur Unterbrechung einer weiteren elektrischen Verbindung zwischen der weiteren Energiequelle und dem Hochvolt-Bordnetz (1) umfasst, wobei das weitere Unterbrechungselement eingerichtet ist, die weitere elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der weiteren Energiequelle ausgehende Stromstärke einen weiteren Schwellenwert der Stromstärke überschreitet, mit dem zusätzlichen Schritt • Bestimmen des weiteren Schwellenwerts der Stromstärke derart, dass das Hochvolt-Bordnetz (1) gegen aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses (RSC) auftretende Überströme zumindest für alle unterhalb des Maximalwerts (Rsc, max) des elektrischen Kurzschlusswiderstands (Rsc) liegenden Werte des elektrischen Kurzschlusswiderstands (RSC) abgesichert ist, wobei der Schritt des Bestimmens des weiteren Schwellenwerts der Stromstärke unter der Annahme erfolgt, dass die weitere Energiequelle mit dem Hochvolt-Bordnetz (1) verbunden ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the high-voltage on-board network (1) comprises a further energy source and a further interruption element for interrupting a further electrical connection between the further energy source and the high-voltage on-board network (1), wherein the further interruption element is set up which interrupt further electrical connection if a current from the further energy source exceeds a further threshold value of the current intensity, with the additional step • Determining the further threshold value of the current intensity in such a way that the high-voltage vehicle electrical system (1) against due to an electrical short circuit (R SC ) occurring overcurrents are secured at least for all values of the electrical short-circuit resistance (R SC ) below the maximum value (Rsc, max) of the electrical short-circuit resistance (Rsc), the step of determining the further threshold value of the current strength assuming e This ensures that the other energy source is connected to the high-voltage on-board electrical system (1). Verfahren nach Anspruch 7, wobei das weitere Unterbrechungselement die weitere elektrische Verbindung erst dann unterbricht, wenn die von der weiteren Energiequelle ausgehende Stromstärke den weiteren Schwellenwert der Stromstärke für eine weitere Zeitdauer überschreitet, wobei der Schritt des Bestimmens des weiteren Schwellenwerts der Stromstärke jeweils ein Bestimmen der weiteren Zeitdauer umfasst.Procedure according to Claim 7 , the further interruption element only interrupting the further electrical connection when the current intensity emanating from the further energy source exceeds the further threshold value of the current intensity for a further period of time, the step of determining the further threshold value of the current intensity in each case comprising determining the further time period. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die weitere Zeitdauer eine Funktion der von der weiteren Energiequelle ausgehenden Stromstärke ist.Procedure according to Claim 8 , the further period of time being a function of the current strength emanating from the further energy source. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der weitere Schwellenwert der Stromstärke einstellbar ist, wobei das Verfahren bei einem Hinzufügen und / oder Inbetriebnehmen der weiteren Energiequelle zu einem bestehenden Hochvolt-Bordnetz (1) durchgeführt wird, mit dem weiteren Schritt • Einstellen des weiteren Schwellenwerts der Stromstärke.Method according to one of the Claims 7 until 9 , the further threshold value of the current intensity being adjustable, the method being carried out when adding and / or starting up the further energy source to an existing high-voltage electrical system (1), with the further step of setting the further threshold value of the current intensity. Computerprogrammprodukt, insbesondere digitales Speichermedium, umfassend einen Satz von Anweisungen, welche bei Ausführung auf einem Computer bewirken, dass der Computer die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchführt.Computer program product, in particular digital storage medium, comprising a set of instructions which, when executed on a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to one of the Claims 1 until 10 performs. Kraftfahrzeug mit einem Hochvolt-Bordnetz (1) mit einer ersten Energiequelle (2) und einer zweiten Energiequelle (3), einem ersten Unterbrechungselement (4) zur Unterbrechung einer ersten elektrischen Verbindung zwischen der ersten Energiequelle (2) und dem Hochvolt-Bordnetz (1) sowie einem zweiten Unterbrechungselement (5) zur Unterbrechung einer zweiten elektrischen Verbindung zwischen der zweiten Energiequelle (3) und dem Hochvolt-Bordnetz (1), wobei das erste Unterbrechungselement (4) eingerichtet ist, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine Klemmenspannung (UBatt, 1) der ersten Energiequelle (2) einen Schwellenwert der Klemmenspannung (Uth) unterschreitet und wobei das erste Unterbrechungselement (4) weiter eingerichtet ist, die erste elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der ersten Energiequelle (2) ausgehende Stromstärke (IBatt, 1) einen ersten Schwellenwert der Stromstärke (I1, th) überschreitet, und wobei das zweite Unterbrechungselement (5) eingerichtet ist, die zweite elektrische Verbindung zu unterbrechen, wenn eine von der zweiten Energiequelle (3) ausgehende Stromstärke (IBatt, 2) einen zweiten Schwellenwert der Stromstärke (I2, th) überschreitet, wobei der zweite Schwellenwert der Stromstärke (I2, th) einstellbar ist, das Hochvolt-Bordnetz (1) weiter umfassend ein mit dem zweiten Unterbrechungselement (5) verbundenes Steuergerät, das zur Einstellung des zweiten Schwellenwerts der Stromstärke (I2, th) eingerichtet ist, wobei das Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 eingerichtet ist.Motor vehicle with a high-voltage on-board network (1) with a first energy source (2) and a second energy source (3), a first interruption element (4) for interrupting a first electrical connection between the first energy source (2) and the high-voltage on-board network (1 ) and a second interruption element (5) for interrupting a second electrical connection between the second energy source (3) and the high-voltage on-board electrical system (1), the first interruption element (4) being set up to close the first electrical connection interrupt when a terminal voltage (U Batt, 1 ) of the first energy source (2) falls below a threshold value of the terminal voltage (U th) and wherein the first interruption element (4) is further set up to interrupt the first electrical connection when one of the first Energy source (2) outgoing current strength (I Batt, 1 ) exceeds a first threshold value of the current strength (I 1, th ), and wherein the second interruption element (5) is set up to interrupt the second electrical connection when one of the second energy source ( 3) outgoing current strength (I Batt, 2 ) exceeds a second threshold value of the current strength (I 2, th ), the second threshold value of the current strength (I 2, th ) being adjustable, the high-voltage on-board electrical system (1) further comprising a with the control device connected to the second interruption element (5), which control device is set up to set the second threshold value of the current intensity (I 2, th ), the control device for implementation of the procedure Claim 6 is set up.
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