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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterbrechen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvoltbatterie und einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, das als Kraftwagen ausgebildet ist. Die Verbindung ist zweipolig, indem ein erster Batterieanschluss mit einem ersten Bordnetzanschluss und ein zweiter Batterieanschluss mit einem zweiten Bordnetzanschluss gekoppelt ist. Zu der Erfindung gehört auch eine Batterieanschlussvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Schließlich ist von der Erfindung auch ein als Kraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug mit der Batterieanschlussvorrichtung umfasst.
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Heutige Batterieanschlussvorrichtungen für Hochvoltbatterien in einem Kraftfahrzeug sehen vor, beide Batterieanschlüsse jeweils über ein mechanisches Schaltelement, also beispielsweise ein Schütz, mit dem jeweiligen Bordnetzanschluss zu verschalten. Damit der Bauraum klein und die Kosten für diese Schaltelemente nicht zu hoch werden, sind diese Schaltelemente nach dem Stand der Technik über die Lebensdauer derart ausgelegt, dass das Schalten der Schaltelemente nur ohne Strombelastung erfolgen darf. Im Notfall, wenn auch bei Stromfluss geschaltet werden muss, weil noch mindestens ein Gerät des Hochvolt-Bordnetzes betrieben wird oder weil ein Kurzschluss oder ein Lichtbogen vorliegen, kann mit dem mechanischen Schaltelement zwar noch der Strom unterbrochen werden, was dann aber zu einer möglichen Beschädigung des Schaltelements führt, so dass danach ein Austausch des mechanischen Schaltelements gefordert ist. Eine Quelle für schleichenden Verschleiß der Kontakte der mechanischen Schaltelemente sind Restströme, die beim Zuschalten der Hochvoltbatterie an das Bordnetz verursacht werden, wenn nach einer Vorladung des Bordnetzes auch das zweite mechanische Schaltelement geschlossen wird.
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Ein weiterer Nachteil von mechanischen Schaltelementen ist deren verhältnismäßig lange Reaktionszeit, die durch die verwendeten Spulendrosseln verursacht wird und in der Regel im Bereich von Millisekunden liegt.
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Eine Schnellschalteinrichtung für eine Hochleistungsbatterie in einem Gleitstrominselnetz ist gemäß der
DE 10 2008 053 074 A1 deshalb mit einem Halbleiterschaltelement versehen, welches einem der beiden Schütze vorgeschaltet ist, um hierdurch einen Nennstrom zunächst mit dem Halbleiterschaltelement unterbrechen zu können, um erst anschließend das nachgeschaltete Schütz stromfrei schalten zu können. Diese Schnellschalteinrichtung weist den Nachteil auf, dass weiterhin zwei mechanische Schaltelemente zum Anschließen der Hochvoltbatterie an das Bordnetz verwendet werden, so dass sich keine Bauraum- und/oder Gewichtsreduktion ergibt.
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Im Zusammenhang mit dem Anschluss eines mobilen, portablen elektrischen Geräts, wie beispielsweise eines Smartphones, ist aus der
EP 0 766 362 A2 bekannt, eine Schnellabschaltung ausschließlich mittels eines Transistors vorzunehmen. Für einen normalen Abschaltvorgang ist zusätzlich ein Schalter vorgesehen. Diese Schalteinrichtung ist allerdings nicht für Hochvolt-Anwendungen ausgelegt.
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Aus der
EP 1 533 881 A2 ist eine Batterieschutzschaltung bekannt, die einen Batteriestrom auf der Grundlage einer Shunteinrichtung ermittelt, die aus einem in den Strompfad des Batteriestroms geschalteten Shunt-Widerstand und einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen des über dem Shunt-Widerstand abfallenden Spannungsabfalls gebildet ist. Die Schutzschaltung weist zwei in Serie geschaltete Feldeffekttransistoren (FET - Field Effect Transistor) auf, die einen der beiden Batterieanschlüsse gemeinsam von einem Anschluss eines Ladegeräts trennen können. Bei dieser Schutzschaltung ergibt sich allerdings keine vollständige galvanische Entkopplung der Batterie von dem Ladegerät. Als zweite Schutzeinrichtung ist eine Schmelzsicherung den Transistoren in Reihe geschaltet, wobei die Schmelzsicherung gezielt auslösbar ist, indem über einen weiteren Transistor ein Kurzschlussstrom durch die Schmelzsicherung geführt werden kann.
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Aus der
DE 10 2015 204 028 A1 ist ein Kraftwagen bekannt, dessen Hochspannungsbatterie mit einem elektrischen Fahrzeugbus über zwei elektrische Leitungen verbunden ist, von denen eine Leitung eine pyrotechnische Sicherung und die andere ein Schaltschütz aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindung zwischen einer Hochvoltbatterie und einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs verschleißarm schalten zu können.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung und die Figuren.
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Unterbrechen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvoltbatterie und einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs bereit. Unter Hochvolt ist im Zusammenhang mit der Erfindung eine elektrische Spannung zu verstehen, die größer als 60 Volt ist. Durch die Verbindung ist ein erster Batterieanschluss mit einem ersten Bordnetzanschluss und ein zweiter Batterieanschluss mit einem zweiten Bordnetzanschluss gekoppelt. Einer der Batterieanschlüsse kann also der Plus-Pol und der zweite Batterieanschluss der Minus-Pol oder Masse-Pol der Batterie sein. Bei dem Verfahren wird durch eine Steuereinrichtung mittels einer Shunteinrichtung überprüft, ob ein über die elektrische Verbindung fließender elektrischer Strom höchstens einen Nennstromwert einschließlich einer vorbestimmten Toleranz aufweist. In diesem Fall, wenn also der Strom höchstens dem Nennstromwert plus Toleranz entspricht, wird ein den ersten Batterieanschluss mit dem ersten Bordnetzanschluss koppelndes und den Strom führendes Halbleiterschaltelement sperrend geschaltet. Die erfolgt bei einem Halbleiterschaltelement verschleißfrei. Anschließend wird ein den zweiten Batterieanschluss mit dem zweiten Bordnetzanschluss koppelndes mechanisches Schaltelement geöffnet. Durch Öffnen des mechanischen Schaltelements wird die Verbindung galvanisch unterbrochen. Zuvor wurde aber dieses mechanische Schaltelement stromfrei geschaltet, indem zunächst das Halbleiterschaltelement sperrend geschaltet wurde. Somit wird auch das mechanische Schaltelement verschleißfrei oder schonend geschaltet.
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Falls dagegen im gegenteiligen Fall der Strom größer als der Nennstromwert plus Toleranz ist, wird unmittelbar das mechanische Schaltelement und/oder ein Notabschaltelement geöffnet, d.h. in einen elektrisch sperrenden Zustand geschaltet. In diesem Fall ist davon auszugehen, dass das Halbleiterschaltelement den Strom nicht erfolgreich unterbrechen kann, so dass sofort eine galvanische Unterbrechung bewirkt oder ausgelöst wird.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Hochvoltbatterie mittels eines mechanischen Schaltelements galvanisch von dem Bordnetz getrennt werden kann und dieses mechanische Schaltelement aber schonend geschaltet wird, indem zuvor mittels des Halbleiterschaltelements der elektrische Strom unterbrochen wird, falls der elektrische Strom höchstens den Nennstromwert einschließlich Toleranz aufweist. Nur bei einer größeren oder höheren Stromstärke, wenn also ein erfolgreiches Abschalten mittels des Halbleiterschaltelements ungewiss ist, wird sofort mittels des mechanisches Schaltelements und/oder des Notabschaltelements geschaltet, das heißt die Verbindung unterbrochen, so dass es trotz des Bereitstellens eines Halbleiterschaltelements stets zu einer sicheren Abschaltung des Stromes kommt. Der besagte Nennstromwert kann beispielsweise in einem Bereich von 10 Ampere bis 200 Ampere liegen. Der Toleranzwert der Toleranz ist bevorzugt in einen Bereich von 0 Prozent (keine Toleranz) bis 40 Prozent des Nennstromwerts. Die Zuordnung von erstem Bordnetzanschluss und zweitem Bordnetzanschluss zu Plusleitung und Masseleitung des Bordnetzes ist hierbei vom Fachmann wählbar, wobei die entsprechende Zuordnung von erstem und zweitem Batterieanschluss zu den elektrischen Polen der natürlich passen muss.
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Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Notabschaltelement ausgelöst, falls bei sperrend geschaltetem Halbleiterschaltelement und/oder bei geöffneten mechanischem Schaltelement detektiert wird, dass der Strom immer noch fließt. Dies wird insbesondere wieder mittels der Shunteinrichtung durchgeführt. Das Notabschaltelement wird bei dieser Weiterbildung in vorteilhafter Weise also auch als letzte Rückfallebene genutzt, wenn nach Öffnen des Halbleiterschaltelements und/oder des mechanischen Schaltelements keine erfolgreiche Unterbrechung des Stromes vorliegt. Als Notabschaltelement kann beispielsweise eine pyrotechnische Sicherung vorgesehen sein.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer mittels des Halbleiterschaltelements erfolgten (und trotz eines Stromflusses) erfolgreichen Verbindungsunterbrechung das mechanische Schaltelement wieder verwendet wird und dagegen bei erfolgloser Verbindungsunterbrechung eine Austauschanforderung zum Austauschen des mechanischen Schaltelements signalisiert wird. Anders als im Stand der Technik wird also keine Wartung oder Erneuerung vorgenommen, wenn trotz Stromflusses bei einem Strom mit höchstens dem Nennstromwert einschließlich Toleranz der Strom erfolgreich mittels des Halbleiterschaltelements unterbrochen werden konnte. Somit wird also das mechanische Schaltelement nur dann ausgetauscht, falls das mechanische Schaltelement auch tatsächlich zum Unterbrechen des Stromes genutzt wurde. Dies wird durch die entsprechende Austauschanforderung angefordert oder signalisiert. Damit wird das mechanische Schaltelement also wirtschaftlicher als im Stand der Technik genutzt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach unterbrochener Verbindung ein Wiederverbinden der Hochvoltbatterie mit dem Bordnetz erfolgt, indem zunächst das mechanische Schaltelement geschlossen wird, dann der sperrend geschaltete Halbleiterschalter mittels eines zusätzlichen Halbleiterschaltelements mit Vorladewiderstandselement überbrückt wird. Hierdurch wird ein Vorladestrom, über welchen beispielsweise Kapazitäten des Bordnetzes mit einem Strom aus der Hochvoltbatterie aufgeladen werden, durch den Vorladewiderstand gedrosselt. Nach erfolgtem Vorladen des Bordnetzes wird dann das Halbleiterschaltelement leitend geschaltet. Falls es dann zu einem Rest-Vorladestrom kommt, weil noch nicht alle Kapazitäten vollständig auf die Batteriespannung der Hochvoltbatterie aufgeladen worden sind, so erfolgt beim Schalten des Halbleiterschaltelements und nicht beim Schalten des mechanischen Schaltelements, wodurch auch ein verschleißfreies Zuschalten erreicht wird.
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Zu der Erfindung gehört auch eine Batterieanschlussvorrichtung zum schaltbaren elektrischen Verbinden der Hochvoltbatterie an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs. Die Batterieanschlusseinrichtung wird zwischen das Bordnetz und die Hochvoltbatterie geschaltet und weist hierzu einen ersten Bordnetzanschluss und einen zweiten Bordnetzanschluss sowie einen ersten Batterieanschluss und einen zweiten Batterieanschluss auf. Die Batterieanschlüsse können jeweils mit einem Pol der Batterie elektrisch verbunden werden. Von den Bordnetzanschlüssen kann einer mit der Plusleitung und einer mit der Masseleitung des Bordnetzes verschaltet werden. In bekannter Weise ist ein den ersten Bordnetzanschluss und den ersten Batterieanschluss verbindendes erstes schaltbares Schaltelement und ein den zweiten Bordnetzanschluss und den zweiten Batterieanschluss verbindendes zweites Schaltelement vorgesehen. Anders als im Stand der Technik ist aber nicht jedes der Schaltelemente ein mechanisches Schaltelement, also beispielsweise ein Schütz, sondern nur eines der beiden Schaltelemente ist ein steuerbares mechanisches Schaltelement zum galvanischen Trennen und das andere der beiden Schaltelemente ist ein Halbleiterschaltelement zum steuerbaren elektrischen Trennen des jeweiligen Bordnetzanschlusses und des jeweiligen Batterieanschlusses. Bei der Batterieanschlussvorrichtung sind des Weiteren eine Shunteinrichtung zum Erfassen eines Stromwerts eines zwischen der Hochvoltbatterie und dem Bordnetz fließenden Stromes sowie eine Steuereinrichtung zum Schalten der Schaltelemente bereitgestellt. Die Steuereinrichtung ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Hierdurch wird das mechanische Schaltelement schonend und/oder verschleißarm betrieben, obwohl die Batterieanschlusseinrichtung auch bei fließendem Strom die elektrische Verbindung unterbrechen oder trennen kann. Zudem kann die Batterieanschlussvorrichtung kompakter gebaut sein als eine herkömmliche Batterieanschlussvorrichtung mit zwei mechanischen Schaltelementen. Insbesondere ist hierzu nur ein mechanisches Schaltelement bereitgestellt.
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Das Halbleiterschaltelement umfasst gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zumindest einen Transistor. Insbesondere ist zumindest ein Feldeffekttransistor FET oder ein IGBT (insulated gate bipolar transistor) vorgesehen, wodurch auch eine galvanische Trennung der Steueranschlüsse, also der Gates, von dem Hochvoltschaltkreis vorliegt. Bei dem mechanischen Schaltelement handelt es sich bevorzugt um einen Schütz. Hierdurch kann zuverlässig die gewünschte galvanische Trennung eines Pols der Batterie vom Bordnetz ermöglicht oder bereitgestellt werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zusätzlich dem Halbleiterschaltelement zumindest ein steuerbares zusätzliches Halbleiterschaltelement mit Vorladewiderstandselement zum Vorladen des Bordnetzes parallel geschaltet ist. Dann kann das Bordnetz in der beschriebenen Weise über das zusätzliche Halbleiterschaltelement und das Vorladewiderstandselement vorgeladen werden. Anschließend kann dann selbst bei einer Rest-Spannungsdifferenz zwischen Bordnetz und Hochvoltbatterie dennoch verschleißfrei die Hochvoltbatterie über das Halbleiterschaltelement zugeschaltet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich ein mit der Steuereinrichtung gekoppeltes steuerbares Notabschaltelement bereitgestellt, das beispielsweise einem der Schaltelemente in Serie geschaltet sein kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Notabschaltelement um die besagte Pyrosicherung, die durch ein Auflösesignal der Steuereinrichtung gezündet werden kann. Durch die so erfolgte mechanische Zerstörung der elektrischen Verbindung kann auch bei einem Strom mit einer Stromstärke größer als der beschriebene Nennstromwert plus Toleranz dennoch eine sichere Trennung der Batterie vom Bordnetz erreicht werden.
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Schließlich gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz und einer Hochvoltbatterie, die über eine Batterieanschlussvorrichtung an das Bordnetz angeschlossen ist. Die Batterieanschlussvorrichtung stellt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterieanschlussvorrichtung dar. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der Figur ist ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt, bei welchem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Dargestellt sind eine Hochvoltbatterie 2 und ein Bordnetz 3 des Kraftfahrzeugs 1. Elektrische Verbraucher 4, die an das Bordnetz 3 angeschlossen sein können, sind in der Figur der Übersichtlichkeit halber lediglich durch ein einziges Element repräsentiert. Die Hochvoltbatterie 2 ist mit dem Bordnetz 3 über eine Anschlussvorrichtung 5 verschaltet, d.h. an das Bordnetz 3 angeschlossen. Die Anschlussvorrichtung 5 weist hierzu einen ersten Batterieanschluss 6 und einen zweiten Batterieanschluss 7 zum elektrischen Verbinden mit einem jeweiligen Batteriepol der Hochvoltbatterie 2 auf. Für den Anschluss an das Bordnetz 3 weist die Anschlussvorrichtung 5 einen ersten Bordnetzanschluss 8 und einen zweiten Bordnetzanschluss 9 auf. Durch die Anschlussvorrichtung 5 ist der erste Batterieanschluss 6 mit dem ersten Bordnetzanschluss 8 in dem gezeigten Beispiel über eine Parallelschaltung 10 aus einem ersten Halbleiterschaltelement 11 und einer Vorladeschaltung 12 sowie ein der Parallelschaltung 10 in Serie geschaltetes Notabschaltelement 13 verbunden. Die Vorladeschaltung 12 kann ein weiteres Halbleiterschaltelement 14 und einen Vorladewiderstand oder ein Vorladewiderstandselement 15 umfassen. Bei dem Halbleiterschaltelement 11 und dem weiteren Halbleiterschaltelement 14 kann es sich jeweils beispielsweise um einen Transistor oder um eine Parallelschaltung mehrerer Transistoren handeln. Das Halbleiterschaltelement 14 für die Vorladeschaltung 12 kann Feldeffekttransistor beispielsweise ein MOS-FET (MOS - Metal Oxide Semiconductor) mit Potential getrennter Gate-Ansteuerung vorgehen sein. Als Halbleiterschaltelement 11 kann ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder ebenfalls ein MOS-FET mit vorgesehen sein, jeweils mit Potential getrennter Gate-Ansteuerung. Bei dem Notabschaltelement 13 kann es sich beispielsweise um eine Pyrosicherung oder einen Sprengsatz oder die beschriebene Schmelzsicherung mit Kurzschlusstransistor handeln. Als nichtschaltbares Notabschaltelement 13 kann eine einfache Schmelzsicherung vorgesehen sein.
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Der zweite Batterieanschluss 7 kann mit dem zweiten Bordnetzanschluss 9 durch ein mechanisches Schaltelement 16 und eine diesem in Reihe geschaltete Shunteinrichtung 17 verbunden sein. Die genannten Verbindungselemente können auch in einer anderen als der beschriebenen Anordnung zwischen die Anschlüsse 6, 7, 8, 9 geschaltet sein, mit der Maßgabe das das Halbleiterschaltelement 11 und das mechanische Schaltelement 16 unterschiedliche der Anschlusspaare 6, 8 und 7, 9 verbinden. Eine Steuereinrichtung 18 kann aus einer Batteriemanagementeinrichtung (nicht dargestellt) der Hochvoltbatterie 2 und/oder aus der Shunteinrichtung 17 Signale empfangen. Beispielsweise kann mittels der Shunteinrichtung 17 eine Stromstärke eines über die Anschlussvorrichtung 5 fließenden elektrischen Stromes I aus der Hochvoltbatterie 2 ermittelt werden. Die Shunteinrichtung 17 kann in an sich bekannter Weise auf der Grundlage eines Shunt-Widerstands realisiert sein. Aus der Hochvoltbatterie 2 selbst können als Informationssignale beispielsweise eine Temperatur der Hochvoltbatterie 2 und/oder ein weiterer Stromstärkewert ermittelt werden.
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Durch die Steuereinrichtung 18 können das Halbleiterschaltelement 11, die Vorladeschaltung 12, das Notabschaltelement 13, das mechanische Schaltelement 16 geschaltet werden. Die Steuereinrichtung 18 kann hierzu auf der Grundlage eines ASICs (Application Specific Integrated Circuit) oder eines FPGAs (Field Programmable Gate Array) realisiert sein, wodurch eine echtzeitfähige Überwachung und Notabschaltung der Hochvoltbatterie 2 vom Bordnetz 3 beispielsweise in Abhängigkeit von einem externen Schaltsignal 19 und/oder einer Abschaltanforderung durch die Hochvoltbatterie 2 und/oder einer Überstromüberwachung auf Grundlage der Shunteinrichtung 17 ermöglicht sein kann.
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Durch die Batterieanschlussvorrichtung 5 ist nur ein Pol der Hochvoltbatterie 2 mechanisch per mechanischem Schaltelement 16, beispielsweise einem Schütz, geschaltet, um eine sichere, halbleiterunabhängige galvanische Trennung zu erreichen.
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Die Vorladeschaltung 12 sowie der zweite Hauptschalter, das heißt das Halbleiterschaltelement 11, sind als Halbleiterelemente ausgelegt. Dabei ist das Halbleiterschaltelement 11 derart ausgelegt, dass eine Notabschaltung im Sinne eines Trennens bei Nennstrom, verschleißfrei durch das Halbleiterschaltelement 11 erfolgen kann.
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Für eine solche Abschaltprozedur wird durch die Steuereinrichtung 18 folgendes Verfahren durchgeführt, wobei von dem Schaltzustand ausgegangen wird, dass sowohl das Halbleiterschaltelement 11 als aus das mechanische Schaltelement 16 elektrisch leitend geschaltet sind und das weitere Halbleiterschaltelement 14 elektrisch sperrt:
- 1. Öffnen des Halbleiterschaltelements 11 durch Ansteuern des Halbleiterschaltelements 11 durch die Steuereinrichtung 18.
- 2. Kontrolle über die Shunteinrichtung 17, ob der Stromfluss des Stromes I erfolgreiche unterbrochen wurde, und in diesem Fall:
- 3. Öffnen des mechanischen Schaltelements 16, wodurch ein galvanisch sicherer Abschaltzustand ohne Verschleiß der mechanischen Schalteinrichtung 16 erreicht wird.
- 4. Falls nach dem Öffnen des Halbleiterschaltelements 16 immer noch ein Stromfluss des Stromes I detektiert wird oder falls durch die Shunteinrichtung 17 von vornherein größerer Stromwert des Stromes I detektiert wurde, so dass das Halbleiterschaltelement 11 nicht mehr verschleißfrei Öffnen kann, erfolgt ein sofortiges Auslösen des mechanischen Schaltelements 11 oder aller Schaltelemente, insbesondere kann auch das Notabschaltelement 13 ausgelöst werden. Hierdurch wird ein galvanisch sicherer Abschaltzustand erreicht, allerdings mit Geräteverschleiß, so dass ein Austausch im Feld oder in einer Werkstatt erfolgen muss.
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Bei einem Notaus, beispielsweise bei Empfangen des Abschaltsignals 19, das entweder beispielsweise durch den Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 oder durch eine an sich bekannte Fehlerdetektionsschaltung ausgelöst werden kann, können somit Nennströme sofort mittels des Halbleiterschaltelements 11 verschleißfrei getrennt werden. Dies ist in der Praxis der häufigst auftretende Fall, so dass die Batterieanschlussvorrichtung 5 in einem solchen Fall dennoch nicht ausgetauscht werden muss. Zudem besteht in vorteilhafter Weise die physikalisch realisierbare Abschaltzeit, die kleiner ist als beim Schalten eines mechanischen Schaltelements. Die Abschaltzeit kann insbesondere bei weniger als einer Millisekunde liegen. Durch Bereitstellen nur eines mechanischen Schaltelements und Verwenden eines Halbleiterschaltelements 11 als zweitem Hauptschalter, können auch Bauraum und Kosten gespart werden. Das Halbleiterschaltelement 11 kann auf dem Hochvoltbereich als eine vorhandene Leiterplatte oder als eigenes Leistungsmodul integriert sein.
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Um bei getrennter Hochvoltbatterie 2 diese wieder an das Bordnetz 3 zu schalten, wird zunächst das Halbleiterschaltelement 11 im nicht-leitenden Zustand beibehalten und über die Vorladeschaltung 12 durch Schließen oder Leitend-Schalten des Halbleiterschaltelements 14 eine Vorladung des Bordnetzes 3 aus der Hochvoltbatterie 2 bewirkt. Bei Beenden der Vorladung fließen immer noch kleine Restströme und es gibt eine Spannungsdifferenz zwischen dem Bordnetz 3 und der Hochvoltbatterie 2, die durch Schließen des Halbleiterschaltelements 11 getragen werden müssen, was aber durch Verwendung des Halbleiterschaltelements 11 anstelle eines mechanischen Schaltelements verschleißfrei erfolgen kann.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine verschleißfreie Batterieanschlussvorrichtung für eine Hochvolt-Architektur durch Einsatz einer geeigneten Abschaltsteuerelektronik und Halbleiterschalter bereitgestellt werden kann.
