DE102018219020B4 - Control apparatus and method for operating discharge circuitry - Google Patents

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Abstract

Steuervorrichtung (SV) zum Betreiben einer Entladeschaltungsanordnung (EA) zum Entladen eines Hochvoltstromkreises (ZK) durch Heizen eines Kühlmediums, aufweisend:- eine Empfangsschaltung (ES), die eingerichtet ist zum Empfangen,• eines ersten Signals (S1), das signalisiert, den Hochvoltstromkreis (ZK) aktiv zu entladen;• eines zweiten Signals (S2), das signalisiert, das Kühlmedium aktiv zu heizen; und• eines dritten Signals (S3), das signalisiert, dass in der Entladeschaltungsanordnung (EA) und/oder in dem Hochvoltstromkreis (ZK) ein Fehler vorliegt;- eine Steuerschaltung (SS), die eingerichtet ist,• beim Vorliegen des ersten Signals (S1) die Entladeschaltungsanordnung (EA) derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer ersten Entladeleistung entlädt;• beim Vorliegen des zweiten Signals (S2) die Entladeschaltungsanordnung (EA) derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer zweiten, gegenüber der ersten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt; und• beim Vorliegen des dritten Signals (S3) die Entladeschaltungsanordnung (EA) derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer dritten, gegenüber der zweiten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt.Control device (SV) for operating a discharge circuit arrangement (EA) for discharging a high-voltage circuit (ZK) by heating a cooling medium, comprising: - a receiving circuit (ES) which is set up to receive, • a first signal (S1) that signals the To actively discharge the high-voltage circuit (ZK) • a second signal (S2) that signals that the cooling medium is actively being heated; and • a third signal (S3) which signals that there is an error in the discharge circuit arrangement (EA) and / or in the high-voltage circuit (ZK); - a control circuit (SS) which is set up • when the first signal ( S1) to operate the discharge circuit arrangement (EA) in such a way that the discharge circuit arrangement (EA) discharges the high-voltage circuit (ZK) with a first discharge power; • when the second signal (S2) is present, to operate the discharge circuit arrangement (EA) in such a way that the discharge circuit arrangement ( EA) discharges the high-voltage circuit (ZK) with a second discharge power that is lower than the first discharge power; and • when the third signal (S3) is present, to operate the discharge circuit arrangement (EA) in such a way that the discharge circuit arrangement (EA) discharges the high-voltage circuit (ZK) with a third discharge power that is lower than the second discharge power.

Description

Technisches Gebiet:Technical area:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Entladeschaltungsanordnung zum Entladen eines Hochvoltstromkreises durch Heizen eines Kühlmediums.The present invention relates to a control device and a method for operating a discharge circuit arrangement for discharging a high-voltage circuit by heating a cooling medium.

Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung:State of the art and object of the invention:

In Hochvoltstromkreisen, bspw. von Bordnetz von Hybridelektro-/Elektrofahrzeugen, wie z. B. Zwischenkreisen, stehen unter einer Hochvoltspannung über 60 Volt und gar über 400 Volt und somit für Menschen, wie z. B. Fahrzeuginsassen, Rettungskräfte und Automechaniker, lebensgefährlich, die mit elektrisch leitfähigen Komponenten der Hochvoltstromkreise in Berührung kommen. Daher werden die Hochvoltstromkreise bzw. die Zwischenkreise in Situationen, in denen deren elektrisch leitfähigen Komponenten beabsichtigt oder unbeabsichtigt von Menschen berührt werden können, wie z. B. nach einem Unfall des Kraftfahrzeugs, mithilfe einer Entladeschaltungsanordnung aktiv entladen. Dabei wandelt die Entladeschaltungsanordnung die in dem Hochvoltstromkreis vorhandene elektrische Leistung in Wärmeleistung um und heizt damit ein Kühlmedium.In high-voltage circuits, for example from the on-board network of hybrid electric / electric vehicles, such as B. intermediate circuits are under a high voltage over 60 volts and even over 400 volts and thus for people such. B. vehicle occupants, rescue workers and auto mechanics, life-threatening who come into contact with electrically conductive components of the high-voltage circuits. Therefore, the high-voltage circuits or the intermediate circuits are used in situations in which their electrically conductive components can be intentionally or unintentionally touched by people, such as. B. after an accident of the motor vehicle, actively discharged using a discharge circuit arrangement. In this case, the discharge circuit arrangement converts the electrical power present in the high-voltage circuit into thermal power and thus heats a cooling medium.

Die Druckschrift DE 10 2016 008 057 A1 beschreibt einen elektrischen Energiespeicher für eine elektrische Anlage eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit zwei Energiespeicheranschlüssen, einer galvanischen Zelle, einem Schütz, welches für jeden der Energiespeicheranschlüsse ein Schaltelement zum gesteuerten elektrischen Verbinden der wenigstens einen galvanischen Zelle mit den Energiespeicheranschlüssen aufweist, sowie einer Steuereinheit zum Steuern des Schützes, wobei der elektrische Energiespeicher eine an die Energiespeicheranschlüsse angeschlossene und mittels der Steuereinheit steuerbare Entladeschaltung zum Verbrauchen von elektrischer Energie aufweist.The pamphlet DE 10 2016 008 057 A1 describes an electrical energy store for an electrical system of an electrically drivable motor vehicle, with two energy storage connections, a galvanic cell, a contactor, which has a switching element for each of the energy storage connections for the controlled electrical connection of the at least one galvanic cell with the energy storage connections, and a control unit for controlling of the contactor, wherein the electrical energy store has a discharge circuit connected to the energy store connections and controllable by means of the control unit for consuming electrical energy.

Wie bei allen Konsumgütern üblich, besteht für die Kraftfahrzeuge, insb. die Hybridelektro-/Elektrofahrzeuge, die allgemeine Anforderung, diese kostengünstiger herzustellen.As is usual with all consumer goods, there is a general requirement for motor vehicles, especially hybrid electric / electric vehicles, to manufacture them more cost-effectively.

Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der ein Kraftfahrzeug, insb. ein Hybridelektro-/Elektrofahrzeug, kostengünstig hergestellt werden kann.The object of the present application is therefore to provide a possibility with which a motor vehicle, in particular a hybrid electric / electric vehicle, can be manufactured inexpensively.

Beschreibung der Erfindung:

  • Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Description of the invention:
  • This object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous refinements are the subject of the subclaims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Steuervorrichtung zum Betreiben einer Entladeschaltungsanordnung zum Entladen eines Hochvoltstromkreises, insb. eines Zwischenkreises eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, speziell eines Hybridelektro-/Elektrofahrzeugs, durch Heizen eines Kühlmediums bereitgestellt.According to a first aspect of the invention, a control device is provided for operating a discharge circuit arrangement for discharging a high-voltage circuit, in particular an intermediate circuit of an on-board network of a motor vehicle, especially a hybrid electric / electric vehicle, by heating a cooling medium.

Die Steuervorrichtung weist eine Empfangsschaltung auf, die zum Empfangen eines ersten, eines zweiten und eines dritten Signals eingerichtet ist, die bspw. von einer oder mehreren verschiedenen externen Vorrichtungen oder einer oder mehreren verschiedenen internen Einheiten der Steuervorrichtung generiert und an die Empfangsschaltung ausgegeben werden. Dabei signalisiert das erste Signal, den Hochvoltstromkreis aktiv zu entladen, dass aus dem Hochvoltstromkreis bspw. eine Gefahr eines Stromanschlags ausgeht, wie z. B. nach einem Unfall des Kraftfahrzeugs. Das zweite Signal signalisiert, das Kühlmedium aktiv zu heizen, um bspw. Batteriezellen des Kraftfahrzeugs zu heizen oder eine Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs zu erwärmen. Das dritte Signal signalisiert wiederum, dass in der Entladeschaltungsanordnung und/oder in dem Hochvoltstromkreis ein (Schaltungs-)Fehler vorliegt, der bspw. zum Ausfall der Entladeschaltungsanordnung und/oder des Hochvoltstromkreises führen kann.The control device has a receiving circuit which is set up to receive a first, a second and a third signal that are generated, for example, by one or more different external devices or one or more different internal units of the control device and output to the receiving circuit. The first signal signals that the high-voltage circuit is actively discharging, that the high-voltage circuit, for example, poses a risk of an electrical shock, such as B. after an accident in the motor vehicle. The second signal signals that the cooling medium is actively being heated, for example in order to heat the battery cells of the motor vehicle or to heat a passenger cell of the motor vehicle. The third signal in turn signals that there is a (circuit) fault in the discharge circuit arrangement and / or in the high-voltage circuit, which, for example, can lead to failure of the discharge circuit arrangement and / or the high-voltage circuit.

Die Steuervorrichtung weist ferner eine Steuerschaltung auf, die eingerichtet ist, abhängig von dem Signal, das die Empfangsschaltung erhält, die Entladeschaltungsanordnung zu betreiben. Dabei ist die Steuervorrichtung eingerichtet, beim Vorliegen (nur) des ersten Signals die Entladeschaltungsanordnung derart zu betreiben, dass diese den Hochvoltstromkreis mit einer ersten (insb. maximalen) Entladeleistung entlädt. Ferner ist die Steuervorrichtung eingerichtet, beim Vorliegen (nur) des zweiten Signals die Entladeschaltungsanordnung derart zu betreiben, dass diese den Hochvoltstromkreis mit einer zweiten, gegenüber der ersten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt. Außerdem ist die Steuervorrichtung eingerichtet, beim Vorliegen (nur) des dritten Signals die Entladeschaltungsanordnung derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung den Hochvoltstromkreis mit einer dritten, gegenüber der zweiten Entladeleistung niedrigeren (insb. minimalen) Entladeleistung entlädt oder nicht entlädt.The control device also has a control circuit which is set up to operate the discharge circuit arrangement as a function of the signal that the receiving circuit receives. In this case, the control device is set up, when (only) the first signal is present, to operate the discharge circuit arrangement in such a way that it discharges the high-voltage circuit with a first (in particular maximum) discharge power. Furthermore, when the second signal is present, the control device is set up to operate the discharge circuit arrangement in such a way that it discharges the high-voltage circuit with a second discharge power that is lower than the first discharge power. In addition, the control device is set up to operate the discharge circuit arrangement when (only) the third signal is present in such a way that the discharge circuit arrangement discharges or does not discharge the high-voltage circuit with a third (especially minimal) discharge power that is lower than the second discharge power.

Dabei wird das erste Signal bspw. in sicherheitskritischen Situationen bei dem Kraftfahrzeug generiert und an die Empfangsschaltung abgegeben, wenn aus dem Hochvoltstromkreis bspw. eine Gefahr eines Stromanschlags ausgeht, wie z. B. nach einem Unfall des Kraftfahrzeugs. Das zweite Signal wird generiert und an die Empfangsschaltung abgegeben, wenn bspw. ein Bedarf besteht, durch Heizen des Kühlmediums Batteriezellen des Kraftfahrzeugs zu heizen oder eine Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs zu erwärmen. Das dritte Signal wird generiert und an die Empfangsschaltung abgegeben, wenn in der Entladeschaltungsanordnung und/oder in dem Hochvoltstromkreis ein (Schaltungs-)Fehler vorliegt, der bspw. zu einem unkontrollierbaren Ausfall der Entladeschaltungsanordnung und/oder des Hochvoltstromkreises führen kann.In this case, the first signal is generated, for example, in safety-critical situations in the motor vehicle, and is transmitted to the receiving circuit if, for example, a There is a risk of an electric shock, such as B. after an accident in the motor vehicle. The second signal is generated and sent to the receiving circuit if, for example, there is a need to heat the battery cells of the motor vehicle by heating the cooling medium or to heat a passenger cell of the motor vehicle. The third signal is generated and sent to the receiving circuit if there is a (circuit) fault in the discharge circuit arrangement and / or in the high-voltage circuit, which, for example, can lead to an uncontrollable failure of the discharge circuit arrangement and / or the high-voltage circuit.

Die Steuerschaltung ist eingerichtet, abhängig von den vorliegenden Signalen die Entladeschaltungsanordnung derart zu betreiben, dass diese einen Entladevorgang startet, unterbricht oder die Entladeleistung regelt. Im Allgemeinen erhöht die Steuerschaltung beim Vorliegen (nur) des ersten Signals die Entladeleistung der Entladeschaltungsanordnung auf die Höhe der ersten (insb. maximalen) Entladeleistung. Beim Vorliegen (nur) des dritten Signals reduziert die Steuerschaltung die Entladeleistung der Entladeschaltungsanordnung auf die Höhe der dritten (insb. minimalen) Entladeleistung oder bis auf 0, sodass der Entladevorgang heruntergefahren bzw. unterbrochen wird.The control circuit is set up to operate the discharge circuit arrangement as a function of the signals present in such a way that it starts or interrupts a discharge process or regulates the discharge power. In general, when (only) the first signal is present, the control circuit increases the discharge power of the discharge circuit arrangement to the level of the first (in particular maximum) discharge power. If (only) the third signal is present, the control circuit reduces the discharge power of the discharge circuit arrangement to the level of the third (especially minimal) discharge power or down to 0, so that the discharge process is shut down or interrupted.

Die Entladeschaltungsanordnung, die primär zum aktiven Entladen des Hochvoltstromkreises, insb. eines Zwischenkreises eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, speziell eines Hybridelektro-/Elektrofahrzeugs, vorgesehen ist, wird durch die oben beschriebene Lösung mit der genannten Steuervorrichtung zusätzlich zum aktiven Heizen des Kühlmediums sowie zum Schutz des Hochvoltstromkreises bzw. des Zwischenkreises vor (Schaltungs-)Fehlern verwendet. Dabei wird die durch das aktive Heizen des Kühlmediums in dem Kühlmedium gespeicherte Wärmeleistung bspw. zum Heizen von Batteriezellen bspw. eines Traktionsbatteriesystems (bei niedrigen Batteriezellentemperaturen) oder zum Erwärmen einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs verwendet. Beim Vorliegen eines (Schaltungs-)Fehlers wird die Entladeschaltungsanordnung bzw. der Hochvoltstromkreis (und somit auch der Zwischenkreis) durch die genannte Steuervorrichtung vor Folgeschäden infolge eines durch einen Entladevorgang hervorgerufenen Stromflusses in der Entladeschaltungsanordnung bzw. dem Hochvoltstromkreis geschützt.The discharge circuit arrangement, which is primarily intended for the active discharge of the high-voltage circuit, in particular an intermediate circuit of an on-board network of a motor vehicle, especially a hybrid electric / electric vehicle, is provided by the above-described solution with the control device mentioned in addition to actively heating the cooling medium and protecting the High-voltage circuit or the intermediate circuit used before (circuit) errors. The thermal power stored in the cooling medium through the active heating of the cooling medium is used, for example, for heating battery cells, for example a traction battery system (at low battery cell temperatures) or for heating a passenger cell of the motor vehicle. In the event of a (circuit) fault, the discharge circuit arrangement or the high-voltage circuit (and thus also the intermediate circuit) is protected by the aforementioned control device from consequential damage as a result of a current flow in the discharge circuit arrangement or the high-voltage circuit caused by a discharge process.

In ihrer primären Funktion dient die Entladeschaltungsanordnung weiterhin zum aktiven Entladen des Hochvoltstromkreises, insb. in sicherheitskritischen Situationen bei dem Hochvoltstromkreis, wie z. B. in einer Situation, in der aus dem Hochvoltstromkreis Gefahr eines Stromschlags für die Menschen besteht.In its primary function, the discharge circuit arrangement also serves to actively discharge the high-voltage circuit, especially in safety-critical situations in the high-voltage circuit, such as B. in a situation in which there is a risk of electric shock for people from the high-voltage circuit.

In einer sicherheitskritischen Situation kann die Entladeschaltungsanordnung entsprechend von der Steuervorrichtung gesteuert den Hochvoltstromkreis rasch entladen, sodass die oben genannte Gefahr schnellstmöglich beseitigt werden kann (aktive Entladefunktion).In a safety-critical situation, the discharge circuit arrangement can quickly discharge the high-voltage circuit under the control of the control device, so that the above-mentioned risk can be eliminated as quickly as possible (active discharge function).

In einer Situation, in der die Wärmeleitung des Kühlmediums zum Heizen der Batteriezellen oder zum Erwärmen der Fahrgastzelle verwendet werden soll, kann die Entladeschaltungsanordnung entsprechend von der Steuervorrichtung gesteuert den Hochvoltstromkreis mit einer entsprechenden regalbaren Entladeleistung (bzw. Wärmeleistung) entladen, mit der das Kühlmedium die Batteriezellen oder die Fahrgastzelle auf gewünschte Temperatur heizen bzw. erwärmen kann (aktive Heizfunktion).In a situation in which the heat conduction of the cooling medium is to be used to heat the battery cells or to warm the passenger compartment, the discharge circuit arrangement can be controlled accordingly by the control device to discharge the high-voltage circuit with a corresponding shelf-type discharge capacity (or heat capacity) with which the cooling medium can discharge the Can heat or warm battery cells or the passenger cell to the desired temperature (active heating function).

Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung in einer Situation, in der ein Fehler bzw. eine Störung in der Entladeschaltungsanordnung bzw. in dem Hochvoltstromkreis vorliegt, die Entladeschaltungsanordnung derart zu betreiben, dass der Entladevorgang gedrosselt wird oder ganz unterbrochen wird (Schutzfunktion).In addition, in a situation in which there is a fault or a fault in the discharge circuit arrangement or in the high-voltage circuit, the control device can operate the discharge circuit arrangement in such a way that the discharge process is throttled or completely interrupted (protective function).

Dadurch, dass alle drei Signale, die die oben genannten unterschiedlichen Situationen signalisieren, von einer und derselben Empfangsschaltung empfangen werden und die Entladeschaltungsanordnung von einer und derselben Steuerschaltung abhängig von den vorliegenden Signalen mit unterschiedlich hohen Entladeleistungen betrieben wird, können alle drei oben genannten Funktionen, nämlich die aktive Entladefunktion, die aktive Heizfunktion sowie die Schutzfunktion, von einer einzigen und derselben Steuervorrichtung realisiert werden.Because all three signals, which signal the different situations mentioned above, are received by one and the same receiving circuit and the discharge circuit arrangement is operated by one and the same control circuit depending on the signals present with different discharge powers, all three functions mentioned above, namely the active discharge function, the active heating function and the protective function can be implemented by a single control device.

Die Entladeschaltungsanordnung kann auch ohne zusätzliche, teils kostenaufwendige Komponenten die drei genannten Funktionen, nämlich die aktive Entladefunktion, die aktive Heizfunktion und die Schutzfunktion, durchführen. Dadurch entfallen eine aufwendige Heizschaltung und/oder eine Schutzschaltung, die sonst zum aktiven Heizen des Kühlmediums bzw. zum Schutz des Hochvoltstromkreises erforderlich wären.The discharge circuit arrangement can also perform the three functions mentioned, namely the active discharge function, the active heating function and the protective function, without additional, sometimes expensive components. This eliminates the need for a complex heating circuit and / or a protective circuit that would otherwise be required for actively heating the cooling medium or for protecting the high-voltage circuit.

Dabei wird die Auswahl der aktuell durchzuführenden Funktion in einfacher Weise abhängig von dem oder den aktuell vorliegenden Signalen bestimmt, die jeweils eine der drei genannten Situationen signalisieren. Dabei werden die genannten Signale ohnehin für andere Funktionen, wie z. B. zur Sicherheitswarnung oder zur Klimatisierung der Fahrgastzelle, generiert, sodass keine zusätzlichen Komponenten zum Generieren der Signale erforderlich wären.The selection of the current function to be carried out is determined in a simple manner as a function of the current signal or signals which each signal one of the three situations mentioned. The signals mentioned are used for other functions anyway, such as B. for a safety warning or for air conditioning the passenger compartment, so that no additional components would be required to generate the signals.

Damit ist eine Möglichkeit bereitgestellt, mit der ein Kraftfahrzeug, insb. ein Hybridelektro-/Elektrofahrzeug, kostengünstig hergestellt werden kann.This provides a possibility with which a motor vehicle, in particular a hybrid electric / electric vehicle, can be manufactured inexpensively.

Bspw. ist der Fehler, der von dem dritten Signal signalisiert wird, ein Fehler betreffend Übertemperatur, Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Unterstrom, oder elektrischen Kurzschluss in der Entladeschaltungsanordnung und/oder in dem Hochvoltstromkreis.For example, the error that is signaled by the third signal is an error relating to overtemperature, overvoltage, undervoltage, overcurrent, undercurrent or an electrical short circuit in the discharge circuit arrangement and / or in the high-voltage circuit.

Bspw. ist die Steuerschaltung ferner eingerichtet, beim Vorliegen des dritten Signals und mindestes eines weiteren Signals, nämlich des ersten und/oder des zweiten Signals, die Entladeschaltungsanordnung derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung den Hochvoltstromkreis mit der dritten Entladeleistung entlädt (bzw. die Entladeleistung zum aktiven Entladen oder zum aktiven Heizen bis auf die Höhe der dritten Entladeleistung drosselt) oder nicht entlädt (bzw. einen eventuell bereits gestarteten Entladevorgang bzw. Heizvorgang unterbricht).For example, the control circuit is also set up to operate the discharge circuit arrangement in the presence of the third signal and at least one further signal, namely the first and / or the second signal, in such a way that the discharge circuit arrangement discharges the high-voltage circuit with the third discharge power (or the discharge power for active discharging or active heating up to the level of the third discharge power) or not discharging (or interrupting a discharging process or heating process that has already started).

Bspw. ist die Steuerschaltung ferner eingerichtet, beim Vorliegen (nur) des ersten und des zweiten Signals (also im Falle, dass das dritte Signal nicht vorliegt) die Entladeschaltungsanordnung derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung den Hochvoltstromkreis mit der ersten Entladeleistung entlädt (bzw. die Entladeleistung bis auf die Höhe der ersten Entladeleistung erhöht).For example, the control circuit is also set up to operate the discharge circuit arrangement in the presence of (only) the first and the second signal (i.e. in the event that the third signal is not present) that the discharge circuit arrangement discharges (or discharges) the high-voltage circuit with the first discharge power. the discharge capacity increased to the level of the first discharge capacity).

Bspw. weist die Steuervorrichtung Versorgungsstromanschlüsse auf und ist zur Stromversorgung über die Versorgungsstromanschlüsse an dem Hochvoltstromkreis bzw. dem Zwischenkreis elektrisch angeschlossen. Dadurch kann die Steuervorrichtung unabhängig von einer Niedervoltstromquelle und somit auch beim Ausfall eines Niedervoltstromkreises operieren. Die Entladeschaltungsanordnung bzw. deren Schaltungskomponenten, wie z. B. Gatetreiber, können ebenfalls zur Stromversorgung an dem Hochvoltstromkreis elektrisch angeschlossen sein.For example, the control device has supply current connections and is electrically connected to the high-voltage circuit or the intermediate circuit for power supply via the supply current connections. As a result, the control device can operate independently of a low-voltage power source and thus also in the event of a low-voltage circuit failure. The discharge circuit arrangement or its circuit components, such as. B. gate driver, can also be electrically connected to the power supply to the high-voltage circuit.

Optional kann die Steuervorrichtung weitere Versorgungsstromanschlüsse aufweisen und zur redundanten Stromversorgung über diese weiteren Versorgungsstromanschlüsse zusätzlich an einem Niedervoltstromkreis bzw. einer Niedervoltstromquelle elektrisch angeschlossen sein. Die Entladeschaltungsanordnung bzw. deren Schaltungskomponenten, wie z. B. Gatetreiber, können ebenfalls zur redundanten Stromversorgung zusätzlich an dem Niedervoltstromkreis bzw. der Niedervoltstromquelle elektrisch angeschlossen sein.Optionally, the control device can have further supply current connections and, for the redundant power supply, additionally be electrically connected to a low-voltage circuit or a low-voltage current source via these further supply current connections. The discharge circuit arrangement or its circuit components, such as. B. gate drivers can also be electrically connected to the low-voltage circuit or the low-voltage power source for redundant power supply.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Entladeschaltungsanordnung zum Entladen eines Hochvoltstromkreises bzw. eines Zwischenkreises durch Heizen eines Kühlmediums bereitgestellt.According to a second aspect of the invention, a method for operating a discharge circuit arrangement for discharging a high-voltage circuit or an intermediate circuit by heating a cooling medium is provided.

Gemäß dem Verfahren wird zuerst ein oder mehrere Signale empfangen, das bzw. die sich um ein erstes, ein zweites und/oder ein drittes Signal handeln. Dabei signalisiert das ersten Signal, den Hochvoltstromkreis aktiv zu entladen. Das zweite Signal signalisiert, das Kühlmedium aktiv zu heizen. Das dritte Signal signalisiert, dass in der Entladeschaltungsanordnung bzw. in dem Hochvoltstromkreis ein (Schaltungs-)Fehler vorliegt.According to the method, one or more signals are first received which are a first, a second and / or a third signal. The first signal signals that the high-voltage circuit is actively being discharged. The second signal signals that the cooling medium is actively being heated. The third signal signals that there is a (circuit) fault in the discharge circuit arrangement or in the high-voltage circuit.

Gemäß dem Verfahren wird die Entladeschaltungsanordnung abhängig von dem oder den empfangenen Signalen wie nachfolgend betrieben:

  • - beim Vorliegen (nur) des ersten Signals entlädt die Entladeschaltungsanordnung den Hochvoltstromkreis mit einer ersten (insb. maximalen) Entladeleistung;
  • - beim Vorliegen (nur) des zweiten Signals entlädt die Entladeschaltungsanordnung den Hochvoltstromkreis mit einer zweiten, gegenüber der ersten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung;
  • - beim Vorliegen (nur) des dritten Signals entlädt die Entladeschaltungsanordnung den Hochvoltstromkreis mit einer dritten, gegenüber der zweiten Entladeleistung niedrigeren (insb. minimalen) Entladeleistung oder entlädt den Hochvoltstromkreis nicht.
According to the method, the discharge circuit arrangement is operated as follows depending on the signal or signals received:
  • - If (only) the first signal is present, the discharge circuit arrangement discharges the high-voltage circuit with a first (especially maximum) discharge power;
  • - If (only) the second signal is present, the discharge circuit arrangement discharges the high-voltage circuit with a second discharge power that is lower than the first discharge power;
  • - When (only) the third signal is present, the discharge circuit arrangement discharges the high-voltage circuit with a third, lower (especially minimal) discharge power than the second discharge power, or does not discharge the high-voltage circuit.

Bspw. sieht der Schritt des Betreibens ferner vor, dass die Entladeschaltungsanordnung beim Vorliegen des dritten Signals und mindestes eines weiteren von dem zweiten und dem dritten Signal den Hochvoltstromkreis mit der dritten Entladeleistung entlädt (bzw. die Entladeleistung zum aktiven Entladen oder zum aktiven Heizen drosselt) oder nicht entlädt (bzw. einen eventuell bereits gestarteten Entlade- bzw. Heizvorgang unterbricht).For example, the step of operating further provides that the discharge circuit arrangement discharges the high-voltage circuit with the third discharge power when the third signal and at least one further of the second and third signals are present (or throttles the discharge power for active discharging or active heating) or not discharging (or interrupting a discharging or heating process that has already started).

Bspw. sieht der Schritt des Betreibens ferner vor, dass die Entladeschaltungsanordnung beim Vorliegen (nur) des ersten und des zweiten Signals (also im Falle, dass das dritte Signal nicht vorliegt) den Hochvoltstromkreis mit der ersten Entladeleistung entlädt (bzw. die Entladeleistung auf die Höhe der ersten Entladeleistung erhöht).For example, the step of operating further provides that the discharge circuit arrangement discharges the high-voltage circuit with the first discharge power (or the discharge power to the) when the first and second signals are present (i.e. in the event that the third signal is not present) Level of the first discharge power increased).

Vorteilhafte Ausgestaltungen der oben beschriebenen Steuervorrichtung sind, soweit im Übrigen, auf das oben genannte Verfahren übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens anzusehen.Advantageous configurations of the control device described above, insofar as they can otherwise be transferred to the above-mentioned method, are also to be regarded as advantageous configurations of the method.

Beschreibung der Zeichnung:

  • Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur in einer schematischen Schaltungstopologie ein Bordnetz BN (bzw. ein Teil davon) eines Hybridelektro-/Elektrofahrzeugs mit einer Steuervorrichtung SV gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Description of the drawing:
  • In the following, an exemplary embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. The single figure shows an on-board network in a schematic circuit topology BN (or a part thereof) of a hybrid electric / electric vehicle with a control device SV according to the exemplary embodiment of the invention.

Das Bordnetz BN weist einen Hochvoltbordnetzzweig (Hochvoltstromkreis) mit einem Zwischenkreis ZK auf, der unter einer Hochvoltspannung steht und unter anderem einen Zwischenkreiskondensator CZ aufweist.The on-board network BN has a high-voltage on-board network branch (high-voltage circuit) with an intermediate circuit ZK on, which is under a high voltage and, among other things, an intermediate circuit capacitor CZ having.

Das Bordnetz BN weist ferner eine übergeordnete zentrale Hauptsteuervorrichtung HS zum Regeln der Spannung bzw. des Stromes in dem Hochvoltbordnetzzweig bzw. in dem Zwischenkreis ZK auf, die von dem Hochvoltbordnetzzweig bzw. dem Zwischenkreis ZK galvanisch getrennt ist. Hierzu ist die Hauptsteuervorrichtung HS signaleingangsseitig unter anderem mit einer Unfallerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Unfalls des Kraftfahrzeugs und einer Klimaanlage zur Klimatisierung der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs signaltechnisch verbunden.The on-board network BN also has a superordinate central main control device HS for regulating the voltage or the current in the high-voltage electrical system branch or in the intermediate circuit ZK from the high-voltage electrical system branch or the intermediate circuit ZK is galvanically isolated. This is the main control device HS Signal input side, inter alia, with an accident detection device for detecting an accident of the motor vehicle and an air conditioning system for air conditioning the passenger compartment of the motor vehicle.

Das Bordnetz BN weist zudem eine Entladeschaltungsanordnung EA zum Entladen des Hochvoltbordnetzzweigs bzw. des Zwischenkreises ZK auf.The on-board network BN also has discharge circuitry EA for discharging the high-voltage electrical system branch or the intermediate circuit ZK on.

Die Entladeschaltungsanordnung EA weist einen Entladestrompfad SP auf, der über zwei Hochvoltstromanschlüsse HV+, HV- an dem Hochvoltbordnetzzweig bzw. dem Zwischenkreise ZK elektrisch angeschlossen ist. Die Entladeschaltungsanordnung EA weist ferner zwei steuerbare Halbleiterschalter HS1, HS2, eine Spule L, einen Strommesser A sowie einen Heizwiderstand RH auf, die zueinander seriell in dem Strompfad SP elektrisch angeschlossen sind. Dabei sind die beiden Halbleiterschalter HS1, HS2, die Spule L, der Strommesser A und der Heizwiderstand RH in der Stromflussrichtung von dem positivspannungsseitigen Hochvoltstromanschluss HV+ zu dem negativspannungsseitigen Hochvoltstromanschluss HV- hin betrachtet hintereinander elektrisch angeschlossen.The discharge circuitry EA has a discharge current path SP via two high-voltage power connections HV +, HV- on the high-voltage on-board network branch or the intermediate circuits ZK is electrically connected. The discharge circuitry EA furthermore has two controllable semiconductor switches HS1, HS2, a coil L, an ammeter A and a heating resistor RH, which are connected in series with one another in the current path SP are electrically connected. The two semiconductor switches HS1, HS2, the coil L, the ammeter A and the heating resistor RH are electrically connected one behind the other in the current flow direction from the positive-voltage side high-voltage power connection HV + to the negative-voltage side high-voltage power connection HV-.

Die beiden Halbleiterschalter HS1, HS2 sind in dieser Ausführungsform als Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistoren (MOSFETs) ausgebildet und jeweils über ihre jeweiligen Laststromstrecken in dem Strompfad SP elektrisch angeschlossen. Ein erster der beiden Halbleiterschalter HS1 dient zur Regelung des durch den Strompfad SP fließenden Stromes bzw. dessen Stromstärke. Damit dient der erste Halbleiterschalter HS1 zur Regelung der Entladeleistung in einem aktiven Entladevorgang bzw. der Heizleistung in einem aktiven Heizvorgang der Entladeschaltungsanordnung EA. Darüber hinaus dient der erste Halbleiterschalter HS1 durch entsprechende Ansteuerung zur Drosselung der Stromstärke in dem Strompfad SP. Ein zweiter der beiden Halbleiterschalter HS2 ist eingerichtet, durch eine entsprechende Steuerung den Stromfluss durch den Strompfad SP herzustellen oder gänzlich zu unterbrechen.In this embodiment, the two semiconductor switches HS1, HS2 are designed as metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFETs) and each have their respective load current paths in the current path SP electrically connected. A first of the two semiconductor switches HS1 is used to regulate the flow through the current path SP flowing current or its amperage. The first semiconductor switch HS1 thus serves to regulate the discharge power in an active discharge process or the heating power in an active heating process of the discharge circuit arrangement EA . In addition, the first semiconductor switch HS1 serves to throttle the current intensity in the current path by means of appropriate control SP . A second of the two semiconductor switches HS2 is set up to control the current flow through the current path by means of a corresponding control SP to establish or to interrupt completely.

Die Spule L ist eingerichtet, Strom- bzw. Spannungsspitze in dem Strompfad SP zu begrenzen. Der Strommesser A ist eingerichtet, die Stromstärke des durch den Strompfad SP fließenden Stromes zu messen und die gemessene Stromstärke über eine galvanisch getrennte Signalverbindung an die zentrale Hauptsteuervorrichtung HS weiterzuleiten. Der Heizwiderstand RH ist eingerichtet, die elektrische Leistung, die auf den Heizwiderstand RH auffällt, in eine Wärmeleistung umzuwandeln.The coil L is set up, current or voltage peak in the current path SP to limit. The ammeter A is set up to measure the amperage through the current path SP to measure the flowing current and the measured current strength via a galvanically separated signal connection to the central main control device HS forward. The heating resistor RH is set up to convert the electrical power that falls on the heating resistor RH into a thermal power.

Die Entladeschaltungsanordnung EA weist außerdem einen Spannungsmesser V auf, der zwischen den beiden Hochvoltstromanschlüssen HV+, HV- und parallel zu dem Hochvoltbordnetzzweig bzw. dem Zwischenkreis ZK sowie dem Strompfad SP elektrisch angeschlossen ist. Der Spannungsmesser V ist eingerichtet, die in dem Zwischenkreis ZK bzw. zwischen den beiden Hochvoltstromanschlüssen HV+, HVabfallende Hochvoltspannung zu messen und den gemessenen Spannungswert über eine weitere galvanisch getrennte Signalverbindung an die zentrale Hauptsteuervorrichtung HS weiterzuleiten.The discharge circuitry EA also has a voltmeter V, which is between the two high-voltage power connections HV +, HV- and parallel to the high-voltage on-board network branch or the intermediate circuit ZK as well as the current path SP is electrically connected. The voltmeter V is set up in the intermediate circuit ZK or to measure the high-voltage voltage dropping between the two high-voltage power connections HV +, HV and the measured voltage value to the central main control device via a further galvanically separated signal connection HS forward.

Darüber hinaus weist die Entladeschaltungsanordnung EA eine Diode D auf, die über ihre Anode an dem negativspannungsseitigen Hochvoltstromanschluss HV- und über ihre Kathode an einem Stromverbindungspunkt zwischen einem der beiden Hableiterschalter HS1, HS2 und der Spule L elektrisch angeschlossen ist. Die Diode D ist eingerichtet, Stromrückfluss durch Entladestrompfad SP zu verhindern.In addition, the discharge circuit arrangement EA a diode D, which is electrically connected via its anode to the high-voltage current connection HV- on the negative voltage side and via its cathode to a current connection point between one of the two semiconductor switches HS1, HS2 and the coil L. The diode D is set up to allow current to flow back through the discharge current path SP to prevent.

Die Entladeschaltungsanordnung EA weist ferner zwei Gatetreiber GT1, GT2 auf, die über ihren jeweiligen Steuersignalausgangsanschluss an dem Gate-Anschluss der jeweiligen Halbleiterschalter HS1, HS2 signaltechnisch angeschlossen sind.The discharge circuitry EA also has two gate drivers GT1 , GT2 which are connected for signaling purposes via their respective control signal output connection to the gate connection of the respective semiconductor switches HS1, HS2.

Die Entladeschaltungsanordnung EA weist zudem einen Kühlkörper KK auf, der mit dem Heizwiderstand RH thermisch verbunden ist und Kühlkanäle zum Durchleiten eines Kühlmediums, wie z. B. des Kühlwassers, aufweist. Der Kühlkörper KK ist eingerichtet, mit der von dem Heizwiderstand RH in Abwärme umgewandelten Wärmeleistung das Kühlmedium zu heizen. Die dadurch in dem Kühlmedium gespeicherte Wärmeleistung wird dann von dem Kühlmedium zu einem Traktionsbatteriesystem des Kraftfahrzeugs bzw. der Klimaanlage der Fahrgastzelle geführt, wo sie zum Heizen der Batteriezellen des Traktionsbatteriesystems bzw. zum Erwärmen der Fahrgastzelle verwendet wird.The discharge circuitry EA also has a heat sink KK on, which is thermally connected to the heating resistor RH and cooling channels for passing a cooling medium, such as. B. of the cooling water. The heat sink KK is set up to heat the cooling medium with the heat output converted into waste heat by the heating resistor RH. The thermal power thus stored in the cooling medium is then transferred from the cooling medium to a traction battery system of the motor vehicle or the air conditioning system of the passenger compartment out, where it is used to heat the battery cells of the traction battery system or to warm the passenger cell.

Die Entladeschaltungsanordnung EA weist außerdem einen Temperatursensor T auf, der mit dem Heizwiderstand RH und dem Kühlkörper KK thermisch verbunden ist. Der Temperatursensor T ist eingerichtet, die Temperatur an dem Heizwiderstand RH und dem Kühlkörper KK zu messen und den gemessenen Temperaturwert über eine weitere galvanisch getrennte Signalverbindung an die zentrale Hauptsteuervorrichtung HS weiterzuleiten.The discharge circuitry EA also has a temperature sensor T on, the one with the heating resistor RH and the heat sink KK is thermally connected. The temperature sensor T is set up, the temperature at the heating resistor RH and the heat sink KK to measure and the measured temperature value via a further galvanically isolated signal connection to the central main control device HS forward.

Das Bordnetz BN weist außerdem eine Steuervorrichtung SV zum Betreiben der Entladeschaltungsanordnung auf.The on-board network BN also has a control device SV to operate the discharge circuitry.

Die Steuervorrichtung SV weist unter anderem eine Empfangsschaltung ES auf, die signaleingangsseitig über weitere galvanisch getrennte Signalverbindungen mit der zentralen Hauptsteuervorrichtung HS signaltechnisch verbunden ist. Über die Signalverbindungen erhält die Empfangsschaltung ES von der Hauptsteuervorrichtung HS unter anderem ein erstes, ein zweites und ein drittes Signal S1, S2 und S3.The control device SV has, among other things, a receiving circuit IT on the signal input side via further galvanically isolated signal connections to the central main control device HS is connected in terms of signaling. The receiving circuit receives the signal connections IT from the main control device HS including a first, a second and a third signal S1 , S2 and S3 .

Das erste Signal S1 signalisiert eine sicherheitskritische Situation bei dem Hochvoltstromkreis bzw. dem Zwischenkreis ZK, nämlich, dass aus dem Zwischenkreis ZK eine Gefahr eines Stromschlags ausgeht, und veranlasst somit, den Zwischenkreis ZK aktiv zu entladen. Das erste Signal S1 wird von der Hauptsteuervorrichtung HS unter anderem basierend auf Signaldaten der Unfallerfassungsvorrichtung generiert.The first signal S1 signals a safety-critical situation in the high-voltage circuit or the intermediate circuit ZK , namely that from the intermediate circuit ZK poses a risk of electric shock and thus causes the intermediate circuit ZK actively discharging. The first signal S1 is from the main control device HS among other things generated based on signal data of the accident detection device.

Das zweite Signal S2 signalisiert, das Kühlmedium aktiv zu heizen, um mit der Wärme des Kühlmediums die Batteriezellen zu heizen oder die Fahrgastzelle zu erwärmen. Das zweite Signal S2 wird von der Hauptsteuervorrichtung HS unter anderem basierend auf Signaldaten der Klimaanlage der Fahrgastzelle generiert.The second signal S2 signals to actively heat the cooling medium in order to use the heat of the cooling medium to heat the battery cells or to warm the passenger cell. The second signal S2 is from the main control device HS among other things, it is generated based on signal data from the passenger compartment's air conditioning system.

Das dritte Signal S3 signalisiert, dass in der Entladeschaltungsanordnung EA ein Schaltungsfehler betreffend Übertemperatur, Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Unterstrom, oder elektrischen Kurzschluss in der Entladeschaltungsanordnung EA vorliegt. Das dritte Signal S3 wird von der Hauptsteuervorrichtung HS basierend auf Messerwerte des Strommessers A, des Spannungsmessers V und/oder des Temperatursensors T generiert.The third signal S3 signals that in the discharge circuitry EA a circuit fault relating to overtemperature, overvoltage, undervoltage, overcurrent, undercurrent, or electrical short circuit in the discharge circuit arrangement EA is present. The third signal S3 is from the main control device HS based on measured values of the ammeter A, the voltmeter V and / or the temperature sensor T generated.

Die Steuervorrichtung SV weist ferner eine Steuerschaltung SS auf, die über einen Signaleingang signaleingangsseitig mit einem Signalausgang der Empfangsschaltung ES signaltechnisch verbunden ist. Die Steuerschaltung SS ist eingerichtet, abhängig von den Signalen, welche die Empfangsschaltung ES von der Hauptsteuervorrichtung erhält, die Entladeschaltungsanordnung EA zu betreiben. Hierzu ist die Steuerschaltung SS über zwei Signalausgänge signalausgangsseitig mit Steuersignaleingangsanschlüssen der beiden Gatetreiber GT1, GT2 signaltechnisch verbunden. Über die beiden Gatetreiber GT1, GT2 steuert die Steuerschaltung SS bzw. die Steuervorrichtung SV die beiden Halbleiterschalter HS1, HS2 mit pulsweitenmodulierten Steuersignalen und steuert bzw. regelt somit den Stromfluss durch den Strompfad SP und die Entlade- bzw. Heizleistung des Heizwiderstands RH.The control device SV further comprises a control circuit SS on the signal input side via a signal input with a signal output of the receiving circuit IT is connected in terms of signaling. The control circuit SS is set up, depending on the signals sent by the receiving circuit IT from the main control device, the discharge circuitry EA to operate. The control circuit is for this purpose SS Via two signal outputs on the signal output side with control signal input connections of the two gate drivers GT1 , GT2 connected in terms of signaling. Via the two gate drivers GT1 , GT2 controls the control circuit SS or the control device SV the two semiconductor switches HS1, HS2 with pulse-width modulated control signals and thus controls or regulates the flow of current through the current path SP and the discharge or heating power of the heating resistor RH.

Erhält die Empfangsschaltung ES nur das erste Signal S1, so betreibt die Steuerschaltung SS die Entladeschaltungsanordnung EA bzw. deren beiden Halbleiterschalter HS1, HS2 derart, dass die Entladeschaltungsanordnung EA den Zwischenkreis ZK und somit den Hochvoltbordnetzzweig mit einer ersten, insb. maximal möglichen, Entladeleistung entlädt, sodass der Zwischenkreis ZK bzw. der Hochvoltbordnetzzweig rasch entladen wird.Receives the receive circuit IT only the first signal S1 so the control circuit operates SS the discharge circuitry EA or their two semiconductor switches HS1, HS2 in such a way that the discharge circuit arrangement EA the intermediate circuit ZK and thus discharges the high-voltage on-board network branch with a first, especially the maximum possible, discharge power, so that the intermediate circuit ZK or the high-voltage electrical system branch is quickly discharged.

Erhält die Empfangsschaltung ES nur das zweite Signal S2, so betreibt die Steuerschaltung SS die Entladeschaltungsanordnung EA derart, dass die Entladeschaltungsanordnung EA den Hochvoltstromkreis ZK mit einer zweiten, gegenüber der ersten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt, die ausreicht, um das Kühlmedium auf eine bspw. zum Heizen der Batteriezellen oder zum Erwärmen der Fahrgastzelle gewünschte Temperatur zu heizen.Receives the receive circuit IT only the second signal S2 so the control circuit operates SS the discharge circuitry EA such that the discharge circuitry EA the high-voltage circuit ZK discharges with a second discharge power which is lower than the first discharge power and which is sufficient to heat the cooling medium to a temperature desired, for example, for heating the battery cells or for heating the passenger cell.

Erhält die Empfangsschaltung ES nur das dritte Signal S3, so betreibt die Steuerschaltung SS die Entladeschaltungsanordnung EA derart, dass die Entladeschaltungsanordnung EA den Hochvoltstromkreis ZK mit einer dritten, gegenüber der zweiten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt oder auch nicht entlädt. Beim Erhalten nur des dritten Signals S3 wird somit ein bereits eingeleiteter Entladevorgang gedrosselt bzw. gänzlich unterbrochen.Receives the receive circuit IT only the third signal S3 so the control circuit operates SS the discharge circuitry EA such that the discharge circuitry EA the high-voltage circuit ZK discharges or does not discharge with a third discharge power that is lower than the second discharge power. While getting the third signal only S3 a discharge process that has already been initiated is thus throttled or completely interrupted.

Erhält die Empfangsschaltung ES zwei oder alle drei Signale S1, S2, S3 gleichzeitig, so führt die Steuerschaltung SS bzw. die Steuervorrichtung SV eine Priorisierung der Signale S1, S2, S3 durch und betreibt die Entladeschaltungsanordnung EA wie nachfolgend beschrieben:

  • Erhält die Empfangsschaltung ES das dritte Signal S3 und mindestes ein weiteres Signal S1 und/oder S2 gleichzeitig, so priorisiert die Steuerschaltung SS das dritte Signal S3 hoch und betreibt die Entladeschaltungsanordnung EA derart, dass diese den Hochvoltstromkreis ZK mit der dritten Entladeleistung entlädt oder nicht entlädt bzw. ein bereits eingeleiteter Entlade- bzw. Heizvorgang drosselt bzw. gänzlich unterbricht. Die Unterbrechung erfolgt bspw. durch Ausschalten des zweiten Halbleiterschalters HS2. Die Drosselung des Entlade- bzw. Heizvorgangs erfolgt bspw. durch eine entsprechende Reduzierung des Tastgrades des pulsweitenmodulierten Steuersignals des ersten Halbleiterschalters HS1.
Receives the receive circuit IT two or all three signals S1 , S2 , S3 at the same time, the control circuit performs SS or the control device SV a prioritization of the signals S1 , S2 , S3 and operates the discharge circuitry EA as described below:
  • Receives the receive circuit IT the third signal S3 and at least one more signal S1 and or S2 at the same time, the control circuit prioritizes SS the third signal S3 high and operates the discharge circuitry EA such that this is the high-voltage circuit ZK discharges with the third discharge power or not discharges or an already initiated discharge or heating process throttles or completely interrupts. The interruption takes place, for example, by switching off the second semiconductor switch HS2. The discharge or heating process is throttled, for example, by a corresponding reduction in the duty cycle of the pulse-width-modulated control signal of the first semiconductor switch HS1.

Erhält die Empfangsschaltung ES nur das erste und das zweite Signal S1, S2 gleichzeitig (wobei kein drittes Signal S3 vorliegt), so priorisiert die Steuerschaltung SS das erste Signal S1 hoch und betreibt die Entladeschaltungsanordnung EA bzw. deren beiden Halbleiterschalter HS1, HS2 derart, dass diese den Hochvoltstromkreis ZK mit der ersten maximalen Entladeleistung entlädt bzw. die Entladeleistung bis auf die Höhe der ersten Entladeleistung steigert. Die Erhöhung der Entladeleistung erfolgt bspw. durch eine entsprechende Erhöhung des Tastgrades des pulsweitenmodulierten Steuersignals des ersten Halbleiterschalters HS1.Receives the receive circuit IT only the first and the second signal S1 , S2 simultaneously (with no third signal S3 is present), the control circuit prioritizes SS the first signal S1 high and operates the discharge circuitry EA or their two semiconductor switches HS1, HS2 in such a way that they connect the high-voltage circuit ZK discharges with the first maximum discharge power or increases the discharge power up to the level of the first discharge power. The discharge power is increased, for example, by a corresponding increase in the duty cycle of the pulse-width-modulated control signal of the first semiconductor switch HS1.

Die Steuervorrichtung SV weist ferner Versorgungsstromanschlüsse HV auf, über welche die Steuervorrichtung SV und somit auch die Empfangsschaltung ES und die Steuerschaltung SS zur Stromversorgung an dem Hochvoltstromkreis ZK elektrisch angeschlossen ist. Die Entladeschaltungsanordnung EA bzw. die Gatetreiber GT1, GT2 der Entladeschaltungsanordnung EA weisen weitere Versorgungsstromanschlüsse HV auf, über welche die Entladeschaltungsanordnung EA bzw. die Gatetreiber GT1, GT2 zur Stromversorgung ebenfalls an dem Hochvoltstromkreis ZK elektrisch angeschlossen sind. Dank der Stromversorgung durch den Hochvoltstromkreis ZK können die oben beschriebenen Entladevorgänge, insb. in der oben erwähnten sicherheitskritischen Situation, auch bei einem Ausfall einer Niedervoltstromquelle bzw. eines Niedervoltstromkreises des Bordnetzes BN von der Steuervorrichtung SV und der Entladeschaltungsanordnung EA zuverlässig durchgeführt werden.The control device SV also has power supply connections HV on which the control device SV and thus also the receiving circuit IT and the control circuit SS for power supply to the high-voltage circuit ZK is electrically connected. The discharge circuitry EA or the gate drivers GT1 , GT2 the discharge circuitry EA have further supply connections HV on which the discharge circuitry EA or the gate drivers GT1 , GT2 for power supply also on the high-voltage circuit ZK are electrically connected. Thanks to the power supply from the high-voltage circuit ZK the above-described discharging processes, especially in the above-mentioned safety-critical situation, even in the event of failure of a low-voltage power source or a low-voltage circuit of the vehicle electrical system BN from the control device SV and the discharge circuitry EA can be performed reliably.

Optional können die Steuervorrichtung SV und die Entladeschaltungsanordnung EA über weitere Versorgungsstromanschlüsse zur redundanten Stromversorgung an einer Niedervoltstromquelle bzw. einem Niedervoltbordnetzzweig des Bordnetzes BN elektrisch angeschlossen sein.Optionally, the control device SV and the discharge circuitry EA Via additional power supply connections for redundant power supply to a low-voltage power source or a low-voltage on-board network branch of the on-board network BN be electrically connected.

Mit einer einzigen Entladeschaltungsanordnung EA und einer einzigen Steuervorrichtung SV werden somit zwei Hauptfunktionen realisiert, nämlich das aktive Entladen des Hochvoltstromkreises bzw. des Zwischenkreises ZK des Bordnetzes BN in einer sicherheitskritischen Situation (also eine aktive Entladefunktion) und das aktive Heizen des Kühlmediums zum Heizen des Traktionsbatteriesystems oder zum Erwärmen der Fahrgastzelle (also eine aktive Heizfunktion). Darüber hinaus wird mit derselben Steuervorrichtung SV eine wichtige Schutzfunktion zum Schutz der Entladeschaltungsanordnung EA sowie des Hochvoltstromkreises bzw. des Zwischenkreises ZK vor Störungen durch Übertemperatur, Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Unterstrom, oder elektrischen Kurzschluss realisiert (also eine Schutzfunktion).With a single discharge circuitry EA and a single control device SV thus two main functions are implemented, namely the active discharge of the high-voltage circuit or the intermediate circuit ZK of the electrical system BN in a safety-critical situation (i.e. an active discharge function) and the active heating of the cooling medium to heat the traction battery system or to warm the passenger compartment (i.e. an active heating function). In addition, the same control device is used SV an important protective function for protecting the discharge circuit arrangement EA as well as the high-voltage circuit or the intermediate circuit ZK Realized against malfunctions due to overtemperature, overvoltage, undervoltage, overcurrent, undercurrent or electrical short circuit (i.e. a protective function).

Da der in der Entladeschaltungsanordnung EA vorhandene Heizwiderstand RH mit einer hohen Leistungsaufnahmefähigkeit für alle drei genannten Funktionen ausreichend dimensioniert ist und zudem sehr gut an dem Kühlkörper KK und somit mit dem Kühlmedium thermisch verbunden ist, bedarf es keine zusätzliche Heizwiderstände oder sonstige Entladeschaltungen.Since the one in the discharge circuitry EA existing heating resistor RH with a high power consumption is sufficiently dimensioned for all three functions mentioned and also very well on the heat sink KK and is thus thermally connected to the cooling medium, no additional heating resistors or other discharge circuits are required.

Das aktive Entladen in einer sicherheitskritischen Situation kann durch entsprechende Dimensionierung des Heizwiderstands RH und gute thermische Anbindung des Heizwiderstands RH an dem entsprechend dimensionierten Kühlkörper KK innerhalb von 500 Millisekunden erfolgen.Active discharging in a safety-critical situation can be achieved through appropriate dimensioning of the heating resistor RH and a good thermal connection of the heating resistor RH to the correspondingly dimensioned heat sink KK within 500 milliseconds.

Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung SV mit einfachen Schaltungskomponenten kostengünstig gebaut werden und die Entladeschaltungsanordnung EA aus einer bereits bestehenden Entladeschaltungsanordnung EA zum aktiven Entladen des Hochvoltstromkreises ZK durch eine geringfügige Modifikation für die oben genannten Funktionen realisiert werden. Einer der beiden Halbleiterschalter HS1, HS2 kann auch als ein Sicherheitsschalter (auf Englisch „Safety Switch“) betrieben werden, der bei einer Störung durch Übertemperatur, Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Unterstrom, oder elektrischen Kurzschluss in der Entladeschaltungsanordnung EA oder in dem Hochvoltstromkreis bzw. dem Zwischenkreis ZK ausgeschaltet wird, wodurch der Stromfluss durch die Entladeschaltungsanordnung EA einfach unterbrochen werden kann.In addition, the control device SV can be built inexpensively with simple circuit components and the discharge circuit arrangement EA from an already existing discharge circuit arrangement EA for actively discharging the high-voltage circuit ZK can be implemented by a slight modification for the functions mentioned above. One of the two semiconductor switches HS1, HS2 can also be operated as a safety switch (in English "Safety Switch"), which in the event of a fault caused by overtemperature, overvoltage, undervoltage, overcurrent, undercurrent, or electrical short circuit in the discharge circuit arrangement EA or in the high-voltage circuit or the intermediate circuit ZK is turned off, causing current to flow through the discharge circuitry EA can simply be interrupted.

Die Regelung der Entladeleistung bzw. der Heizleistung des Heizwiderstands RH kann mithilfe von einem pulsweitenmodulierten Steuersignal erfolgen, das von der Steuerschaltung entsprechend den durchzuführenden Funktionen mit einem entsprechenden Tastgrad generiert wird und mit dem der erste Halbleiterschalter HS1 betrieben wird.The discharge power or the heating power of the heating resistor RH can be regulated with the aid of a pulse-width-modulated control signal that is generated by the control circuit with a corresponding duty cycle according to the functions to be performed and with which the first semiconductor switch HS1 is operated.

Durch die Priorisierung zwischen den oben genannten Funktionen kann der Hochvoltstromkreis bzw. der Zwischenkreis ZK in einer sicherheitskritischen Situation stets rasch und zuverlässig entladen werden. Darüber hinaus können der Hochvoltstromkreis bzw. der Zwischenkreis ZK und die Entladeschaltungsanordnung EA vor möglicher Überlast bzw. Störung durch einen Fehler (Übertemperatur, Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Unterstrom, elektrischen Kurzschluss) in dem Hochvoltstromkreis ZK oder in der Entladeschaltungsanordnung EA stets zuverlässig geschützt werden.By prioritizing between the functions mentioned above, the high-voltage circuit or the intermediate circuit ZK can always be discharged quickly and reliably in a safety-critical situation. In addition, the high-voltage circuit or the intermediate circuit ZK and the discharge circuitry EA against possible overload or malfunction due to an error (overtemperature, overvoltage, undervoltage, overcurrent, undercurrent, electrical short circuit) in the high-voltage circuit ZK or in the discharge circuitry EA always be reliably protected.

Claims (8)

Steuervorrichtung (SV) zum Betreiben einer Entladeschaltungsanordnung (EA) zum Entladen eines Hochvoltstromkreises (ZK) durch Heizen eines Kühlmediums, aufweisend: - eine Empfangsschaltung (ES), die eingerichtet ist zum Empfangen, • eines ersten Signals (S1), das signalisiert, den Hochvoltstromkreis (ZK) aktiv zu entladen; • eines zweiten Signals (S2), das signalisiert, das Kühlmedium aktiv zu heizen; und • eines dritten Signals (S3), das signalisiert, dass in der Entladeschaltungsanordnung (EA) und/oder in dem Hochvoltstromkreis (ZK) ein Fehler vorliegt; - eine Steuerschaltung (SS), die eingerichtet ist, • beim Vorliegen des ersten Signals (S1) die Entladeschaltungsanordnung (EA) derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer ersten Entladeleistung entlädt; • beim Vorliegen des zweiten Signals (S2) die Entladeschaltungsanordnung (EA) derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer zweiten, gegenüber der ersten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt; und • beim Vorliegen des dritten Signals (S3) die Entladeschaltungsanordnung (EA) derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer dritten, gegenüber der zweiten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt.Control device (SV) for operating a discharge circuit arrangement (EA) for discharging a high-voltage circuit (ZK) by heating a cooling medium, comprising: - a receiving circuit (ES) which is set up to receive, • a first signal (S1), which signals that the high-voltage circuit (ZK) is actively discharged; • a second signal (S2), which signals that the cooling medium is actively being heated; and • a third signal (S3), which signals that there is an error in the discharge circuit arrangement (EA) and / or in the high-voltage circuit (ZK); - a control circuit (SS) which is set up • when the first signal (S1) is present, to operate the discharge circuit arrangement (EA) in such a way that the discharge circuit arrangement (EA) discharges the high-voltage circuit (ZK) with a first discharge power; • when the second signal (S2) is present, to operate the discharge circuit arrangement (EA) in such a way that the discharge circuit arrangement (EA) discharges the high-voltage circuit (ZK) with a second discharge power that is lower than the first discharge power; and • when the third signal (S3) is present, operate the discharge circuit arrangement (EA) in such a way that the discharge circuit arrangement (EA) discharges the high-voltage circuit (ZK) with a third discharge power that is lower than the second discharge power. Steuervorrichtung (SV) nach Anspruch 1, wobei der Fehler, der von dem dritten Signal (S3) signalisiert wird, ein Fehler betreffend Übertemperatur, Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Unterstrom, oder elektrischen Kurzschluss in der Entladeschaltungsanordnung (EA) und/oder in dem Hochvoltstromkreis (ZK) ist.Control device (SV) after Claim 1 , the error signaled by the third signal (S3) being an error relating to overtemperature, overvoltage, undervoltage, overcurrent, undercurrent or electrical short circuit in the discharge circuit arrangement (EA) and / or in the high-voltage circuit (ZK). Steuervorrichtung (SV) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerschaltung (SS) ferner eingerichtet ist, beim Vorliegen des dritten Signals (S3) und mindestes eines weiteren Signals (S1 und/oder S2) die Entladeschaltungsanordnung (EA) derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit der dritten Entladeleistung entlädt.Control device (SV) after Claim 1 or 2 , wherein the control circuit (SS) is further set up to operate the discharge circuit arrangement (EA) in the presence of the third signal (S3) and at least one further signal (S1 and / or S2) in such a way that the discharge circuit arrangement (EA) controls the high-voltage circuit (ZK ) discharges with the third discharge power. Steuervorrichtung (SV) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (SS) ferner eingerichtet ist, beim Vorliegen des ersten (S1) und des zweiten (S2) Signals die Entladeschaltungsanordnung (EA) derart zu betreiben, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit der ersten Entladeleistung entlädt.Control device (SV) according to one of the preceding claims, wherein the control circuit (SS) is further set up, when the first (S1) and the second (S2) signal is present, to operate the discharge circuit arrangement (EA) in such a way that the discharge circuit arrangement (EA) the High-voltage circuit (ZK) discharges with the first discharge power. Steuervorrichtung (SV) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (SV) Versorgungsstromanschlüsse (HV) aufweist und zur Stromversorgung über die Versorgungsstromanschlüsse (HV) an dem Hochvoltstromkreis (ZK) elektrisch angeschlossen ist.Control device (SV) according to one of the preceding claims, wherein the control device (SV) has supply current connections (HV) and is electrically connected to the high-voltage circuit (ZK) for power supply via the supply current connections (HV). Verfahren zum Betreiben einer Entladeschaltungsanordnung (EA) zum Entladen eines Hochvoltstromkreises (ZK) durch Heizen eines Kühlmediums, mit Schritten: - Empfangen, • eines ersten Signals (S1), das signalisiert, den Hochvoltstromkreis (ZK) aktiv zu entladen; • eines zweiten Signals (S2), das signalisiert, das Kühlmedium aktiv zu heizen; und/oder • eines dritten Signals (S3), das signalisiert, dass in der Entladeschaltungsanordnung (EA) und/oder in dem Hochvoltstromkreis (ZK) ein Fehler vorliegt; - Betreiben der Entladeschaltungsanordnung (EA) derart, dass die Entladeschaltungsanordnung (EA), • beim Vorliegen des ersten Signals (S1) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer ersten Entladeleistung entlädt; • beim Vorliegen des zweiten Signals (S2) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer zweiten, gegenüber der ersten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt; und/oder • beim Vorliegen des dritten Signals (S3) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit einer dritten, gegenüber der zweiten Entladeleistung niedrigeren Entladeleistung entlädt.Method for operating a discharge circuit arrangement (EA) for discharging a high-voltage circuit (ZK) by heating a cooling medium, with steps: - receiving, • a first signal (S1), which signals that the high-voltage circuit (ZK) is actively discharged; • a second signal (S2), which signals that the cooling medium is actively being heated; and or • a third signal (S3), which signals that there is an error in the discharge circuit arrangement (EA) and / or in the high-voltage circuit (ZK); - Operating the discharge circuit arrangement (EA) in such a way that the discharge circuit arrangement (EA), • when the first signal (S1) is present, discharges the high-voltage circuit (ZK) with a first discharge power; • when the second signal (S2) is present, discharges the high-voltage circuit (ZK) with a second discharge power that is lower than the first discharge power; and or • when the third signal (S3) is present, discharges the high-voltage circuit (ZK) with a third discharge power that is lower than the second discharge power. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Betreibens ferner vorsieht, dass beim Vorliegen des dritten Signals (S3) und mindestes eines weiteren Signals (S1 und/oder S2) die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit der dritten Entladeleistung entlädt.Procedure according to Claim 6 , wherein the step of operating further provides that when the third signal (S3) and at least one further signal (S1 and / or S2) are present, the discharge circuit arrangement (EA) discharges the high-voltage circuit (ZK) with the third discharge power. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Schritt des Betreibens ferner vorsieht, dass beim Vorliegen des ersten (S1) und des zweiten (S2) Signals die Entladeschaltungsanordnung (EA) den Hochvoltstromkreis (ZK) mit der ersten Entladeleistung entlädt.Procedure according to Claim 6 or 7th , wherein the step of operating further provides that when the first (S1) and the second (S2) signal are present, the discharge circuit arrangement (EA) discharges the high-voltage circuit (ZK) with the first discharge power.
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