DE102018222454A1

DE102018222454A1 - Detektionsanordnung, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Detektion von Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102018222454A1
Application number: DE102018222454.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bittner; Matthias Lammermann; Michael Stadler; Adrian Grecu
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: DE102018222454B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Detektionsanordnung (12) zur Detektion eines durch eine Flüssigkeit (14) verursachten Isolationsfehlers (30), aufweisend eine Isolationsüberwachungseinrichtung (22), die dazu ausgelegt ist, einen jeweiligen Isolationswiderstand (R+, R-) zwischen einem jeweiligen von zwei Hochvoltpotentialen (HV+, HV-) und einer vorbestimmten elektrischen Masse (24) zu überwachen, und die dazu ausgelegt ist, den Isolationsfehler (30) zu detektieren, wenn zumindest einer der zwei Isolationswiderstände (R+, R-) einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet. Dabei weist die Detektionsanordnung (12) eine Sensoreinrichtung (28) auf, die einen elektrischen Leiter (29) umfasst, der ein erstes Ende (29a) zur Kopplung mit einem der zwei Hochvoltpotentiale (HV+, HV-) und ein zweites offenes Ende (29b) aufweist, welches eine Kontaktstelle (29b) bereitstellt, zur Anordnung in vorbestimmter Nähe (d1) zu einem elektrisch leitfähigen mit der vorbestimmten elektrischen Masse (24) elektrisch leitend verbundenen Bauteil (26a) in einem auf ein Vorhandensein von Flüssigkeit (14) zu überwachenden Bereich aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Detektionsanordnung zur Detektion eines durch eine Flüssigkeit verursachten Isolationsfehlers eines Kraftfahrzeugs, wobei die Detektionsanordnung eine Isolationsüberwachungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen ersten Isolationswiderstand zwischen einem ersten Hochvoltpotential von zwei Hochvoltpotentialen und einer vorbestimmten elektrischen Masse und einen zweiten Isolationswiderstand zwischen einem zweiten Hochvoltpotential der zwei Hochvoltpotentiale und der vorbestimmten elektrischen Masse zu überwachen, wobei die Isolationsüberwachungseinrichtung dazu ausgelegt ist, den Isolationsfehler zu detektieren, wenn zumindest eine des ersten und zweiten Isolationswiderstands einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet. Zur Erfindung gehören auch ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Detektion eines durch eine Flüssigkeit verursachten Isolationsfehlers.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, in elektrifizierten Fahrzeugen den Isolationswiderstand, das heißt den Widerstand zwischen den HV-Potentialen und der Fahrzeugkarosserie, des Hochvoltsystems zu überwachen. Diese Überwachung wird üblicherweise durch eine Isolationsüberwachungseinrichtung, auch Insolationswächter genannt, durchgeführt. Wird eine Reduzierung des Isolationswiderstands unter definierte Schwellwerte registriert, kann eine Systemreaktion ausgeführt werden.
Weiterhin kann es vorkommen, dass in Komponenten, insbesondere Hochvoltkomponenten, Feuchtigkeit eindringt oder sich Feuchtigkeit, Wasser oder andere Flüssigkeiten in einer solchen Komponente sammeln, wie zum Beispiel Kühlmittel. Auch dies kann zu kritischen Situationen führen, beispielsweise zu Kurzschlüssen. Daher ist es vorteilhaft, auch das Vorhandensein von Flüssigkeit detektieren zu können. Prinzipiell lässt sich Flüssigkeit in einer solchen Komponente durch den Isolationswächter detektieren, und zwar dann, wenn es zu einem durch die Flüssigkeit verursachten Isolationsfehler kommt. Dies ist jedoch nur in ganz speziellen Situationen möglich. Insbesondere kann ein Feuchtigkeits- beziehungsweise Flüssigkeitseintritt durch den Isolationswächter in HV-Komponenten nur erkannt werden, wenn eines der Hochvoltpotentiale direkt betroffen ist. Dabei sind Zeitpunkt und Zustand zufällig. Sammelt sich also beispielsweise Flüssigkeit am Boden einer Hochvoltkomponente und verlaufen die Hochvoltleitungen jedoch in der oberen Hälfte dieser Hochvoltkomponente, sodass die Hochvoltleitungen und damit die Hochvoltpotentiale nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit sind, so kann die Flüssigkeit entsprechend auch nicht von der Isolationsüberwachung detektiert werden. Entsprechend kann bislang also durch die Isolationsüberwachung in seltenen Fällen und generell keine zuverlässige Erkennung von Wasser, Feuchtigkeit oder Flüssigkeitseintritt in HV-Komponenten bereitgestellt werden.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik auch weitere Möglichkeiten zur Detektion von Flüssigkeiten in Komponenten bekannt, die von einer Isolationsüberwachung unabhängig sind. Beispielsweise ist in der WO 2013/027982 A2 ein solcher Flüssigkeitsdetektionssensor offenbart, der zur Detektion von Flüssigkeit in einem Batteriemodul verwendet wird, wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn die Flüssigkeitsmenge einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2014 203 919 A1 eine Vorrichtung zur Überwachung eines Batteriesystems, die zur Detektion von Flüssigkeit in einer Batterie ausgelegt ist. Zu diesem Zweck werden zwei Kontakte voneinander beabstandet an einer Batteriezelle oder Komponente angebracht, wobei die beiden Kontakte mit einer Verarbeitungseinrichtung verbunden sind, die einen elektrischen Widerstandswert zwischen den beiden Kontakten misst. Wenn dieser Widerstandswert einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, wird eine Flüssigkeit detektiert. Weiterhin beschreibt die DE 10 2016 222 763 A1 eine Batterieeinheit mit einem Gehäuse, in dem mindestens zwei Batteriemodule angeordnet sind, die Mess- und Steuereinheiten aufweisen, die wiederum jeweils ein Funkmodul umfassen, die auf oder in einem geringen Abstand über dem Gehäuseboden des Gehäuses angeordnet sind und wobei ein zentrales Steuergerät ebenfalls ein Funkmodul aufweist und dazu ausgebildet ist, aufgrund der Qualität der empfangenen Signale der Mess- und Steuereinheiten auf einen Feuchtigkeitseintritt in die Batterieeinheit zu schließen.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2017 004 296 A1 eine Hochvoltkomponente für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, wobei die Hochvoltkomponente weiterhin eine Sensoreinrichtung umfasst, die eine zum Aufnehmen einer Flüssigkeit ausgebildete Schicht aufweist und eine an eine Messeinrichtung der Sensoreinrichtung angeschlossenen elektrischen Leiter. Diese ist dabei auf der Schicht zur Flüssigkeitsaufnahme angeordnet. Die Messeinrichtung ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einem Vorhandensein von Flüssigkeit in der Schicht eine Veränderung eines elektrischen Widerstands der Schicht zu erfassen. Die Schicht zur Aufnahme der Flüssigkeit kann zum Beispiel an einem Boden des Gehäuses angeordnet sein.
Derartige Flüssigkeits- beziehungsweise Feuchtigkeitssensoren benötigen daher vielzählige zusätzliche Komponenten, was die Flüssigkeitsüberwachung sehr aufwendig und teuer macht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Detektionsanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Detektion von Flüssigkeit bereitzustellen, die eine Detektion von Flüssigkeit auf möglichst einfache und kostengünstige Weise erlauben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Detektionsanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Eine erfindungsgemäße Detektionsanordnung zur Detektion eines durch eine Flüssigkeit verursachten Isolationsfehlers eines Kraftfahrzeugs weist eine Isolationsüberwachungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, einen ersten Isolationswiderstand zwischen einem ersten Hochvoltpotential von zwei Hochvoltpotentialen und einer vorbestimmten elektrischen Masse und einen zweiten Isolationswiderstand zwischen einem zweiten Hochvoltpotential der zwei Hochvoltpotentiale und der vorbestimmten elektrischen Masse zu überwachen, wobei die Isolationsüberwachungseinrichtung dazu ausgelegt ist, den Isolationsfehler zu detektieren, wenn zumindest einer des ersten und zweiten Isolationswiderstands einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet. Dabei weist die Detektionsanordnung eine Sensoreinrichtung auf, die einen elektrischen Leiter umfasst, wobei der elektrische Leiter ein erstes Ende zur Kopplung mit einem der beiden Hochvoltpotentiale aufweist und wobei der elektrische Leiter ein zweites offenes Ende, welches eine Kontaktstelle bereitstellt, zur Anordnung in vorbestimmter Nähe zu einem elektrisch leitfähigen, mit der vorbestimmten elektrischen Masse elektrisch leitend verbundenem Bauteil in einem auf ein Vorhandensein von Flüssigkeit zu überwachenden Bereich aufweist.
Mit anderen Worten kann eine Flüssigkeitsüberwachung auf einfache Weise dadurch bewerkstelligt werden, indem ein elektrischer Leiter mit einem Ende mit einem Hochvoltpotential gekoppelt wird und mit seinem anderen Ende in einem zu überwachenden Bereich angeordnet wird, und zwar in der Nähe eines elektrisch leitenden und blanken Bauteils, welches mit der elektrischen Masse, zum Beispiel der Karosserie des Kraftfahrzeugs, elektrisch leitend gekoppelt ist. Sammelt sich nun in diesem zu überwachenden Bereich Flüssigkeit und wird dann die Kontaktstelle des Leiters über diese Flüssigkeit mit dem Bauteil elektrisch leitend gekoppelt, so fällt dadurch der Isolationswiderstand signifikant ab, was dann vorteilhafterweise durch die Isolationsüberwachungseinrichtung detektiert werden kann. Die einzige Komponente, die eine solche Flüssigkeitsüberwachung zusätzlich erfordert, stellt damit der elektrische Leiter dar, was somit eine besonders einfache, kostengünstige und effiziente Flüssigkeitsüberwachung erlaubt. Zusätzlich wird durch diese Flüssigkeitsüberwachung ein besonders hohes Maß an Flexibilität bereitgestellt, da so auf besonders kostengünstige Weise jeder beliebige Bereich, zum Beispiel innerhalb einer Komponente, insbesondere einer Hochvoltkomponente, überwacht werden kann. Dazu ist lediglich das zweite, offene Ende des Leiters an der betreffenden zu überwachenden Stelle, zum Beispiel in der Nähe eines Bodens eines Gehäuses, zu positionieren, jedoch mit vorbestimmten Abstand zu blanken, elektrisch leitenden Bauteilen. Eine solche Flüssigkeitsüberwachung kann entsprechend auch besonders einfach in bereits bestehenden Hochvoltkomponenten ohne irgendwelche notwendigen Layoutänderungen nachgerüstet werden. Auch die Isolationsüberwachung selbst, das heißt die Isolationsüberwachungseinrichtung, muss hierfür nicht notwendigerweise in Bezug auf ihre Software modifiziert werden. Sobald die Kontaktstelle des elektrischen Leiters mit dem elektrisch leitfähigen und der Masse verbundenen Bauteil über eine Flüssigkeit elektrisch leitend verbunden wird, wird dies als Isolationsfehler von der Isolationsüberwachungseinrichtung erkannt, da hierdurch abrupt, wie bereits beschrieben, der Isolationswiderstand zwischen dem Hochvoltpotential, mit welchem das erste Ende des elektrischen Leiters gekoppelt ist, und der vorbestimmten Masse abfällt. Insgesamt lässt sich so eine besonders kostengünstige, effiziente und flexibei einsetzbare Detektionsanordnung zur Detektion von Flüssigkeit bereitstellen.
Die Isolationsüberwachungseinrichtung wird, wie eingangs bereits beschrieben, üblicherweise auch als Isolationswächter bezeichnet. Weiterhin stellt die vorbestimmte elektrische Masse vorzugsweise die Karosserie des Kraftfahrzeugs dar. Üblicherweise sind alle Gehäuse von Hochvoltkomponenten elektrisch leitend miteinander und mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden. Das elektrisch leitende Bauteil, in dessen Nähe die Kontaktstellen des elektrischen Leiters anzuordnen ist, stellt dabei vorzugsweise einen Teil eines Gehäuses einer solchen Hochvoltkomponente dar oder zumindest ein elektrisch leitendes Bauteil, welches mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbunden ist. Wird ein elektrisch leitender Kontakt zwischen der Kontaktstelle und diesem Bauteil durch eine Flüssigkeit hergestellt, so besteht also entsprechend auch ein Kontakt zwischen einem der Hochvoltpotentiale und der Masse, beziehungsweise der Kraftfahrzeugkarosserie, was den betreffenden Isolationswiderstand abfallen lässt. Dabei kann insbesondere für den ersten und zweiten Isolationswiderstand der gleiche vorgebbare Grenzwert vorgegeben sein, bei dessen Unterschreiten ein Isolationsfehler detektiert wird, es können aber auch unterschiedliche Grenzwerte für den ersten und zweiten Isolationswiderstand vorgegeben werden, je nach Ausgestaltung des Hochvoltbordnetzes des Kraftfahrzeugs.
Das offene zweite Ende des elektrischen Leiters, welches die Kontaktstelle bereitstellt, ist dabei so zu verstehen, dass der elektrische Leiter an diesem zweiten Ende elektrisch leitfähig ist und direkt von Flüssigkeit kontaktierbar ist, also zum Beispiel nicht von einer elektrischen Isolierung ummantelt ist. Der restliche elektrische Leiter der Sensoreinrichtung kann dagegen von einer elektrischen Isolierung ummantelt sein. Ähnliches gilt auch für das elektrisch leitfähige Bauteil. Auch dieses weist zumindest eine Stelle auf, an welcher eine direkte Kontaktierungsmöglichkeit des elektrisch leitfähigen Materials durch eine Flüssigkeit gegeben ist. Zudem hin soll unter dem Begriff Flüssigkeit auch Feuchtigkeit verstanden werden können.
Prinzipiell können auch mehrere Sensoreinrichtungen vorgesehen sein. Das erste Ende einer jeweiligen Sensoreinrichtung kann dann beliebig entweder mit dem ersten Hochvoltpotential oder dem zweiten Hochvoltpotential gekoppelt sein. Es ist also auch möglich, dass jeweils eine Messstelle, d.h. eine Sensoreinrichtung, an das erste Hochvoltpotential und an das zweite Hochvoltpotential angebracht ist. Es ist auch ein Aufbau möglich, welcher gleichzeitig beide Isolationswerte, d.h. die Werte der beiden Isolationswiderstände, verändert.
Weiterhin können die beiden Hochvoltpotentiale durch eine korrespondierende Hochvoltbatterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Eines der beiden Hochvoltpotentiale stellt entsprechend ein positives Hochvoltpotential und das andere ein negatives Hochvoltpotential dar. Das Massepotential liegt typischerweise zwischen den beiden Hochvoltpotentialen.
Bei Detektion eines durch eine Flüssigkeit verursachten Isolationsfehlers kann ein entsprechendes Signal ausgebeben werden. Insbesondere können fehlerabhängig bei erkannten Fehlern definierte Systemreaktionen und/oder Warnkonzept abgeleitet werden. Beispielsweise kann eine Warnmeldung an einen Fahrer ausgegeben werden, die zudem fehlerspezifisch ausgestaltet sein kann, und zum Beispiel spezifiziert, dass es sich bei dem detektierten Isolationsfehler um einen durch eine Flüssigkeit verursachten Isolationsfehler handelt. Zudem kann zum Beispiel auch die vom Fehler betroffene Hochvoltkomponente festgestellt werden, wie dies später erklärt ist, und ebenfalls die betroffene Hochvoltkomponente durch die Warnmeldung spezifiziert werden. Auch kann als Reaktion auf einen detektierten Fehler eine Abschaltung des Hochvoltsystems erfolgen und/oder auch nur der betroffenen Hochvoltkomponente. Zudem kann ein entsprechender Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher erfolgen. Solcher Fehlereintrag kann, wie bereits zur Warnmeldung erläutert, fehlerspezifisch ausgestaltet sein und die Art des Fehlers und/oder die betroffene Hochvoltkomponente spezifizieren.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Detektionsanordnung eine Hochvoltkomponente auf, die das Bauteil umfasst, wobei die Sensoreinrichtung in der Hochvoltkomponente angeordnet ist. Dabei kann es sich im Allgemeinen um jede beliebige Hochvoltkomponente eines Hochvoltbordnetzes des Kraftfahrzeugs handeln. Die Sensoreinrichtung kann zum Beispiel in einer Hochvoltbatterie als Hochvoltkomponente angeordnet sein, die Sensoreinrichtung kann aber auch in einer von der Hochvoltbatterie verschiedenen Hochvoltkomponente angeordnet sein. Beispiele für solche von der Hochvoltbatterie verschiedenen Hochvoltkomponenten sind eine Leistungselektronik zur Ansteuerung eines Elektromotors des Kraftfahrzeugs, eine Hochvoltheizeinrichtung, ein elektrischer Klimakompressor, eine Wandlereinrichtung, welche ein Niedervoltbordnetz des Kraftfahrzeugs aus dem Hochvoltbordnetz speist, ein Ladegerät, über welches bei Kopplung mit einer kraftfahrzeugexternen Energiequelle die Hochvoltbatterie geladen werden kann. Insbesondere kann in all diesen Hochvoltkomponenten nun vorteilhafterweise eine oder auch mehrere Sensoreinrichtungen zur Überwachung dieser Hochvoltkomponenten auf das Vorhandensein von Flüssigkeit angeordnet sein.
Die Kontaktstelle des elektrischen Leiters kann dabei gezielt an kritischen Stellen in einer Hochvoltkomponente angeordnet werden, insbesondere mit vorbestimmtem Abstand zu dem Bauteil. Dabei ist es also weiterhin vorteilhaft, wenn die Hochvoltkomponente eine erste elektrische Leitung zur Kopplung mit dem ersten Hochvoltpotential und eine zweite elektrische Leitung zur Kopplung mit dem zweiten Hochvoltpotential aufweist, wobei das erste Ende des Leiters der Sensoreinrichtung mit der ersten und der zweiten elektrischen Leitung elektrisch leitend verbunden ist und die Kontaktstelle der Sensoreinrichtung in vorbestimmter Nähe zum Bauteil angeordnet ist, sodass in einem mit den beiden Hochvoltpotentialen gekoppelten Zustand der Hochvoltkomponente und im Fall, dass die Kontaktstelle mit dem Bauteil über eine zwischen dem Bauteil und der Kontaktstelle befindlichen Flüssigkeit elektrisch gekoppelt ist, eine der beiden Isolationswiderstände verringert wird. Dabei ist es zudem vorteilhaft, wenn die Kontaktstelle möglichst nah an dem betreffenden Bauteil angeordnet wird. Vorzugsweise beträgt dieser Abstand gerade so viel, dass die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken unter Normalbedingungen eingehalten werden. Zum Beispiel kann dieser Abstand mindestens zwei Millimeter betragen. Somit können gezielt Veränderungen des Isolationswiderstands aufgrund von Flüssigkeits- beziehungsweise Feuchtigkeitseintritt an kritischen Stellen in einer Hochvoltkomponente erkannt werden. Vorzugsweise wird also die Kontaktstelle der Sensoreinrichtung an einer Stelle positioniert, an welcher frühzeitig eine Ansammlung von Flüssigkeit zu erwarten ist.
Die Kontaktstelle kann also beispielsweise in vorbestimmter Nähe zu einem Gehäuseboden der betreffenden Hochvoltkomponente angeordnet sein oder im Bereich einer zumindest lokalen oder auch globalen Senke des Gehäuses der Hochvoltkomponente.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Sensoreinrichtung einen elektrischen Widerstand mit vorbestimmtem Widerstandswert aufweist, welcher zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet ist, wobei der Widerstand einen vorbestimmten Mindestabstand zum zweiten Ende aufweist. Dieser Widerstand weist vorzugsweise einen spannungsbezogenen Widerstandswert von mindestens 100 Ohm pro Volt auf. Dieser Widerstand wird also vorzugsweise in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz zwischen dem betreffenden Hochvoltpotential, an welchem das erste Ende des elektrischen Leiters angeordnet ist, und dem Massepotential ausgelegt. Durch einen solchen zusätzlichen Widerstand kann vorteilhafterweise ein zusätzlicher Komponenten- und Personenschutz bereitgestellt werden. Kommt es zu einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Kontaktstelle der Sensoreinrichtung und dem Massepotential aufgrund einer Flüssigkeitsansammlung, so verhindert ein solcher Widerstand beispielsweise einen sogenannten harten Kurzschluss, bei welchem also praktisch kein Übergangswiderstand und/oder keine Übergangsinduktivität auftritt, insbesondere bei einem doppelten Isolationsfehler. Bei einem solchen doppelten Isolationsfehler, bei welchem beide Hochvoltpotentiale mit der Masse gekoppelt sind, wird durch den Widerstand ein zu hoher Stromfluss verhindert.
Alternativ oder zusätzlich könnte die Sensoreinrichtung auch eine Schmelzsicherung oder einen dünnen Schmelzdraht aufweisen, der in einem solchen Doppelfehlerfall schmilzt und dadurch das betreffende Hochvoltpotential wieder von der Masse trennt. Der Verbau eines solchen Widerstands hat jedoch den großen Vorteil, dass sich dies zum einen besonders kostengünstig realisieren lässt und zum anderen ermöglicht ein Widerstand vorbestimmter Größe, das heißt mit vorbestimmtem Widerstandswert, zudem eine genaue Lokalisation des Fehlerfalls, wie dies nachfolgend näher erläutert wird.
Der Abstand zwischen der Kontaktstelle und dem Widerstand sollte so bemessen sein, dass dieser nach Möglichkeit nicht mit Flüssigkeit oder Feuchtigkeit in Kontakt tritt, da so der Widerstand zum Beispiel durch einen sehr hohen Flüssigkeitspegel und bei zu geringem Abstand zur Kontaktstelle der Sensoreinrichtung durch die Flüssigkeit überbrückt werden kann, was die Wirkung des Widerstands aufhebt. Ansonsten ist die Positionierung des Widerstands zwischen dem ersten und zweiten Ende des elektrischen Leiters prinzipiell beliebig wählbar. Dabei soll noch angemerkt werden, dass, sollte der Widerstand dennoch überbrückt werden oder die Sensoreinrichtung ohne Widerstand ausgeführt sein, so führt ein einfacher Isolationsfehlerfall noch nicht zu einer Gefährdung, wenngleich auch dies eine unerwünschte Situation darstellt. Eine besonders große Gefahr besteht erst dann, wenn beide Hochvoltpotentiale mit Masse gekoppelt sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Detektionsanordnung mehrere der Sensoreinrichtungen auf. Diese können alle wie zur einen Sensoreinrichtung bereits beschrieben ausgebildet sein. Die den jeweiligen Sensoreinrichtungen zugeordneten Kontaktstellen sind vorzugseise in unterschiedlichen auf das Vorhandensein von Flüssigkeit zu überwachenden Bereichen und/oder unterschiedlichen Hochvoltkomponenten angeordnet, wobei jede der Sensoreinrichtungen einen zugeordneten elektrischen Widerstand zwischen dem ersten und zweiten Ende aufweist, und wobei sich die Widerstände in ihren Widerstandswerten unterscheiden bzw. unterscheiden können. Zum einen können durch die mehreren Sensoreinrichtungen vorteilhafterweise beliebig viele Bereiche, insbesondere kritische Bereiche, auf die Ansammlung von Flüssigkeit hin überwacht werden. Die mehreren Sensoreinrichtungen können dabei auf mehrere Hochvoltkomponenten verteilt sein. Es können aber auch mehrere Sensoreinrichtungen innerhalb ein und derselben Hochvoltkomponente angeordnet sein. Im Allgemeinen kann also jede der Hochvoltkomponenten des Kraftfahrzeugs eine oder mehrere Sensoreinrichtungen aufweisen. Prinzipiell können diese Sensoreinrichtungen auch wieder ohne den besagten Widerstand ausgeführt sein, was eine besonders kostengünstige Ausgestaltung der Sensoreinrichtungen erlaubt. Weisen die Sensoreinrichtungen einen Widerstand auf, wie dies vorliegend bevorzugt ist, so können diese Widerstände prinzipiell auch alle gleichartig ausgebildet sein, das heißt zum Beispiel einen gleichen Widerstandswert aufweisen. Die Wahl unterschiedlicher Widerstandswerte hat jedoch den großen Vorteil, dass sich hierdurch eine Fehlerlokalisation bereitstellen lässt.
Daher stellt es eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Isolationsüberwachungseinrichtung dazu ausgelegt ist, im Falle eines detektierten, durch eine Flüssigkeit verursachten, Isolationsfehlers in Abhängigkeit von dem Wert des Isolationswiderstands, insbesondere desjenigen, welcher den Grenzwert unterschreitet, und auf Basis der den jeweiligen Sensoreinrichtungen zugeordneten Widerstandswerten zu bestimmen, in welchem der auf das Vorhandensein von Flüssigkeit zu überwachenden Bereiche Flüssigkeit vorhanden ist.
Ist also beispielsweise ein bestimmter zu überwachender Bereich von einer Flüssigkeitsansammlung betroffen, sodass die dort angeordnete Kontaktstelle einer Sensoreinrichtung über diese Flüssigkeit mit dem blanken, mit der Karosserie leitfähig verbundenen Bauteil elektrisch leitend gekoppelt ist, so reduziert sich der betreffende Isolationswiderstand auf in etwa den Widerstand der betreffenden Sensoreinrichtung. Auch die Flüssigkeit selbst weist einen bestimmten Leitungswiderstand auf. Dieser kann jedoch entweder, wenn der Widerstandswert der betreffenden Sensoreinrichtung groß genug gewählt wird, als vernachlässigbar angesehen werden, oder aber kann dieser Widerstandswert auch abgeschätzt werden, insbesondere vorab, sodass dieser Schätzwert vorgegeben ist, und dann bei der Berechnung berücksichtigt werden. Dieser Schätzwert kann zum Beispiel als Mittelwert der Widerstandswerte verschiedener Flüssigkeiten, die in ein solches Hochvoltgehäuse typischerweise eindringen oder vorhanden sein können, bereitgestellt werden. Durch die unterschiedlichen Widerstandswerte der jeweiligen Sensoreinrichtungen lässt sich damit vorteilhafterweise, zumindest im einfachen Isolationsfehlerfall, wenn nur eine einzelne Sensoreinrichtung betroffen ist, vorteilhafterweise auch bestimmen, welche der Sensoreinrichtungen nun betroffen ist und entsprechend kann der zugeordnete, zu überwachende Bereich bestimmt werden, in welchem nun Flüssigkeit vorhanden ist. So kann also vorteilhafterweise eine Widerstandscodierung zur Lokalisierung des Isolationsfehlers verwendet werden. Dies erleichtert die Suche nach der defekten Komponente enorm und es können deutlich schneller und effizienter Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Beispielsweise kann die betroffene Hochvoltkomponente temporär deaktiviert werden, bis die Flüssigkeit aus der Hochvoltkomponente entfernt wurde. Alle übrigen Hochvoltkomponenten, die von der Flüssigkeit nicht betroffen sind, können dann zum Beispiel ungehindert weiterbetrieben werden.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensoreinrichtung ein Gehäuse zum Bereitstellen eines Berührschutzes auf, welches zumindest die Kontaktstelle einschließt, und welches durchlässig für Flüssigkeiten ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Gehäuse als ein nach IPXXB geschütztes Gehäuse ausgebildet sein. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, zum Beispiel Kunststoff, gefertigt. Das Gehäuse kann dann zum Beispiel entsprechend Löcher aufweisen, damit Flüssigkeit und/oder Feuchtigkeit eindringen kann. Beispielsweise kann das Gehäuse als Kunststoffgitter um zumindest die Kontaktstelle ausgebildet sein. Das Gehäuse kann aber auch einen größeren Teil der Sensoreinrichtung einschließen, zum Beispiel auch einen Großteil des elektrischen Leiters, sowie insbesondere auch den optionalen zusätzlichen Widerstand. Durch ein solches Gehäuse, welches einen Berührschutz bereitstellt, kann die Montage der Sensoreinrichtung deutlich vereinfacht werden. Insbesondere ist dann zur Montage der Sensoreinrichtung keine spezielle Schutzkleidung, wie zum Beispiel isolierende Schutzhandschuhe, erforderlich, was vor allem die Montage für solch filigrane Elemente deutlich vereinfacht. Ein weiterer großer Vorteil des Gehäuses wird anhand des nachfolgenden Beispiels deutlich.
Dabei weist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Kontaktstelle einen vorbestimmten Abstand zu einer ersten Seite des Gehäuses auf, wobei das Gehäuse mit der ersten Seite an dem Bauteil angeordnet wird. Um also diese Kontaktstelle in vorbestimmter Nähe zum Bauteil anzuordnen, kann also einfach ein entsprechender Abstand zwischen der Kontaktstelle und zum Beispiel der Unterseite des Gehäuses vorgesehen werden und dann ganz einfach das Gehäuse mit der darin befindlichen Kontaktstelle an der Unterseite an das betreffende Bauteil angeklebt oder anderweitig befestigt werden. Denkbar wäre es auch, dass die Kontaktstelle von der ersten Seite des Gehäuses gar keinen Abstand aufweist, sondern zum Beispiel direkt an dieser ersten Seite angeordnet ist, zum Beispiel zwischen zwei oder mehreren Löchern, die die Flüssigkeitsdurchlässigkeit des Gehäuses, vor allem an dieser ersten Seite, gewährleisten, und dann das Gehäuse mit der ersten Seite am betreffenden elektrisch leitfähigen Bauteil, insbesondere direkt am elektrisch leitfähigen Material dieses Bauteils, angeordnet wird. Durch das elektrisch isolierende Gehäuse können dann entsprechend durch die Dicke dieser ersten Seite die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken unter Normalbedingungen eingehalten werden. Über das Gehäuse lässt sich also die Sensoreinrichtung, vor allem die in dem Gehäuse befindliche Kontaktstelle, auf besonders einfache Weise an der gewünschten Position am elektrisch leitfähigen Bauteil positionieren und befestigen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Detektionsanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Detektionsanordnung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten damit in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist dabei vorzugsweise als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Detektion eines durch eine Flüssigkeit verursachen Isolationsfehlers, wobei eine Isolationsüberwachungseinrichtung einen ersten Isolationswiderstand zwischen einem ersten Hochvoltpotential von zwei Hochvoltpotentialen und einer vorbestimmten elektrischen Masse und einen zweiten Isolationswiderstand zwischen einem zweiten Hochvoltpotential der zwei Hochvoltpotentiale und der vorbestimmten elektrischen Masse überwacht, und die Isolationsüberwachungseinrichtung den Isolationsfehler detektiert, wenn zumindest einer des ersten und zweiten Isolationswiderstands einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet. Dabei ist ein elektrischer Leiter einer Sensoreinrichtung mit einem ersten Ende mit einem der beiden Hochvoltpotentiale gekoppelt und mit einem zweiten, offenen, eine Kontaktstelle bereitstellenden Ende in vorbestimmter Nähe zu einem elektrisch leitfähigen, mit der vorbestimmten elektrischen Masse elektrisch leitend verbundenem Bauteil in einem auf ein Vorhandensein von Flüssigkeit zu überwachenden Bereich angeordnet ist, wobei im Fall, dass die Kontaktstelle mit dem Bauteil über eine zwischen dem Bauteil und der Kontaktstelle befindlichen Flüssigkeit elektrisch gekoppelt ist, der erste oder der zweite Isolationswiderstand den vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.
Auch hier gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Detektionsanordnung und ihren Ausgestaltungen genannten Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Detektionsanordnung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer als Hochvoltbatterie ausgebildeten Hochvoltkomponente mit einer Detektionsanordnung zur Detektion von Flüssigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung der Hochvoltbatterie aus 1 in einem zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Zustand und der Detektionsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer als Hochvoltbatterie 10 ausgebildeten Hochvoltkomponente mit einer Detektionsanordnung 12 zur Detektion von Flüssigkeit 14 (vergleiche 2), gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei kann die Hochvoltkomponente, das heißt in diesem Beispiel die Hochvoltbatterie 10, auch Teil der Detektionsanordnung 12 sein.
Die Hochvoltbatterie 10 umfasst mehrere Batteriemodule 16, zum Beispiel in einer Reihenschaltung, wie hier dargestellt, die am Ausgang 18 eine entsprechende Gesamtspannung bereitstellen. Insbesondere wird hierdurch am Ausgang 18 ein erstes positives Hochvoltpotential HV+ und ein zweites negatives Hochvoltpotential HV- bereitgestellt. An diese Anschlüsse bzw. den Ausgang 18 können entsprechend weitere Hochvoltkomponenten angeschlossen werden. Die Hochvoltbatterie 10 kann durch eine Schalteinrichtung, insbesondere durch Hochvoltschütze 20, vom restlichen Kraftfahrzeughochvoltbordnetz abgekoppelt werden.
Die Detektionsanordnung umfasst nun zum einen eine Isolationsüberwachungseinrichtung 22, die dazu ausgelegt ist, einen ersten Isolationswiderstand R+ zwischen dem ersten Hochvoltpotential HV+ und einer vorbestimmten elektrischen Masse 24, die durch die Kraftfahrzeugkarosserie bereitgestellt ist, mit welcher das Gehäuse 26 der Hochvoltbatterie 10 elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin ist die Isolationsüberwachungseinrichtung 22 auch dazu ausgelegt, einen Isolationswiderstand R- zwischen dem negativen Hochvoltpotential HV- und der Masse 24 zu überwachen. Diese Isolationswiderstände R+, R- sind hier exemplarisch durch einen einzelnen Widerstand veranschaulicht, können sich aber aus diversen Widerstandskomponenten zusammensetzen.
Befindet sich nun Flüssigkeit 14 im Gehäuse 26, welche sich zum Beispiel am Boden 26a des Gehäuses 26 sammelt, wie dies exemplarisch in 2 dargestellt ist, so wäre in diesem Beispiel keines der Hochvoltpotentiale HV+, HV- beziehungsweise die Leitungen, die dieses Potential HV+, HV- tragen, von dieser Flüssigkeitsansammlung betroffen und entsprechend könnten herkömmliche Isolationswächter diese Flüssigkeitsansammlung nicht detektieren, da die Isolationswiderstände R+, R- davon unberührt blieben und sich entsprechend nicht verändern würden.
Die Erfindung dagegen ermöglicht nun die Detektion einer solchen Flüssigkeitsansammlung oder im Allgemeinen dem Vorhandensein von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit innerhalb des Gehäuses 26 durch besonders einfache Weise durch das Vorsehen einer Sensoreinrichtung 28, welche einen elektrischen Leiter 29 umfasst, der mit einem ersten Ende 29a mit einer der beiden Hochvoltleitungen beziehungsweise einem der beiden Hochvoltpotentiale HV+, HV- gekoppelt ist. In diesem Beispiel ist das erste Ende 29a dieses elektrischen Leiters 29 mit dem positiven Hochvoltpotential HV+ elektrisch leitend verbunden, könnte alternativ aber auch mit dem negativen Hochvoltpotential HV- verbunden sein. Theoretisch denkbar ist es ebenfalls, dass jeweils eine Messstelle, d.h. eine Sensoreinrichtung 28 an das positive Hochvoltpotential HV+ und an das negative Hochvoltpotential HV- angebracht ist, oder auch ein Aufbau, welcher gleichzeitig beide Isolationswerte R+ und R- verändert.
Das zweite Ende 29b dieses elektrischen Leiters 29 liegt offen und stellt dadurch eine Kontaktstelle 29b bereit. Dies bedeutet, dass das elektrisch leitende Material des elektrischen Leiters 29 an dieser Kontaktstelle 29b für Flüssigkeit zugänglich ist. Diese Kontaktstelle 29b kann nun an einer beliebigen zu überwachenden Position, zum Beispiel in der Nähe des Bodenbereichs 26a des Gehäuses 26, angeordnet werden, welcher auf das Vorhandensein von Flüssigkeit 14 zu überwachen ist. Weiterhin ist diese Kontaktstelle 29b in vorbestimmter Nähe zu einem blanken, mit der Karosserie oder im Allgemeinen der Masse 24 elektrisch leitfähig verbundenen Element beziehungsweise Bauteil, welches in diesem Beispiel durch den Boden 26a des Batteriegehäuses 26 bereitgestellt ist, angeordnet. Sammelt sich nun Flüssigkeit am Boden 26a des Gehäuses 26, so entsteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktstelle 29b und dem Gehäuseboden 26a und entsprechend eine Verbindung zwischen einem der Hochvoltpotentiale HV+, HV- und der Masse 24. Diese Verbindung ist in 2 durch den Blitz 30 veranschaulicht. Diese Verbindung bewirkt, dass in diesem Beispiel der Isolationswiderstand R+ zwischen dem positiven Hochvoltpotential HV+ und der Masse 24 drastisch absinkt. Dies kann vorteilhafterweise durch die Isolationsüberwachungseinrichtung 22 detektiert werden.
Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, kann diese Sensoreinrichtung 28 zusätzlich einen elektrischen Widerstand 32 aufweisen. Dieser ist vorzugsweise größer als 100 Ohm pro Volt und verhindert damit einen harten Kurzschluss im Falle von Flüssigkeit 14 zwischen der Kontaktstelle 29b und dem Gehäuseboden 26a, insbesondere im Falle eines doppelten Isolationsfehlers. Weiterhin kann die Sensoreinrichtung 28 auch ein flüssigkeits- und feuchtigkeitsdurchlässiges Gehäuse 34 aufweisen, welches zum Beispiel als Kunststoffgitter oder Kunststoffummantelung mit Löchern ausgebildet sein kann. Dadurch wird vorteilhafterweise ein Berührschutz bereitgestellt, welcher die Montage der Sensoreinrichtung deutlich vereinfacht.
Durch diese Sensoreinrichtung kann also vorteilhafterweise die bestehende Messeinrichtung, nämlich die Isolationsüberwachungseinrichtung 22, zur Überwachung des Isolationswiderstandes R+, R- um eine Möglichkeit, gezielt Veränderungen des Isolationswiderstands aufgrund Flüssigkeits- und Feuchtigkeitseintritt an kritischen Stellen in einer Hochvoltkomponente, wie hier der Hochvoltbatterie 10, erkennen zu können, erweitert werden.
Hierzu kann einfach ein zusätzliches Sensorelement in Form der beschriebenen Sensoreinrichtung 28 an eine relevante Stelle, die überwacht werden soll, innerhalb der Hochvoltkomponente integriert werden. Die Begriffe Sensoreinrichtung 28 und Sensorelement werden im Folgenden Synonym verwendet. Diese Sensoreinrichtung 28 kann aus dem optionalen Widerstand 32 und einer Kontaktstelle 29b bestehen, welche abisoliert ist, das heißt offenliegt, und welche optional mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Ummantelung in Form des Gehäuses 34 versehen ist. Dieses Sensorelement 28 wird mit einem der beiden Hochvoltpotentiale HV+, HV- verbunden. Die Positionierung des Sensorelements 28 wird bevorzugt wie folgt ausgeführt: Es erfolgt eine Positionierung an einer Stelle in der Hochvoltkomponente, an welcher frühzeitig eine Ansammlung von Flüssigkeit 14 zu erwarten ist. Es ist vorteilhaft, wenn sich diese Position unmittelbar in der Nähe eines blanken, mit der Karosserie leitfähig verbundenen Elements, wie hier zum Beispiel dem Gehäuseboden 26a, befindet. Um einen Berührschutz an diesem Sensorelement 28 sicherzustellen, kann, wie erwähnt, das Sensorelement als Beispiel mit einem mindestens nach IPXXB qualifizierten, nicht leitenden, vom Hochvoltsystem isolierten, flüssigkeitsdurchlässigen Gehäuse 34 ummantelt werden. Das Sensorelement 28, insbesondere dessen Kontaktstelle 29b, wird innerhalb der Hochvoltkomponente an einer Stelle positioniert, an der im Falle einer Feuchtigkeitsansammlung mit einer entsprechenden Feuchtigkeitsansammlung zu rechnen ist. Bei Feuchtigkeitseintritt wird über die Kontaktstelle 29b eine leitfähige Verbindung des betreffenden Hochvoltpotentials HV+, HV- über den verbauten Widerstand 32 zur Fahrzeugkarosserie, das heißt der Masse 24, hergestellt. Der Isolationswiderstand R+ oder R- des Hochvoltsystems verändert sich und wird durch die Isolationsüberwachungseinrichtung 22 detektiert.
Durch den Widerstand 32 wird es zusätzlich auch möglich, insbesondere wenn mehrere solche Sensoreinrichtungen 28 innerhalb einer Hochvoltkomponente oder in verschiedenen Hochvoltkomponenten verbaut sind, dass auch eine Lokalisation des Fehlers erfolgen kann, wie dies später näher beschrieben wird. Grundsätzlich wird der Widerstandswert des Widerstands 32 so gewählt, dass auf Fahrzeugebene unter Berücksichtigung der sich aus dem System ergebenden Parallelwiderstände eine eindeutige Erkennung des Fehlers sowie optional der jeweilig betroffenen Komponente sichergestellt werden kann.
Bei Verbau des Sensorelements 28 in mehreren Komponenten kann durch eine Varianz des gewählten Widerstandswerts, das heißt wenn die verschiedenen Sensoreinrichtungen 28 Widerstände 32 mit unterschiedlichen Widerstandswerten aufweisen, in unterschiedlichen Hochvoltkomponenten eine Diagnose realisiert werden, die feststellt, welche der Komponenten von dem Feuchtigkeitseintritt betroffen ist. Als Beispiel könnte der Widerstandswert in der Hochvoltbatterie 10 so ausgelegt werden, dass sich bei Feuchtigkeitseintritt ein Isolationswiderstand, in diesem Beispiel der Isolationswiderstand R+, von 300 kOhm einstellt, bei Feuchtigkeitseintritt in das Ladegerät dagegen ein Widerstandswert von 200 KOhm, und so weiter. Werden dann die entsprechenden Isolationswiderstände erfasst, so kann diagnostiziert werden, welche Komponente vom Feuchtigkeitseintritt betroffen ist. Beträgt der Isolationswiderstand, der von der Isolationsüberwachungseinrichtung 22 gemessen wird, dann zum Beispiel 200 KOhm, so kann ausgesagt werden, dass sich Flüssigkeit im Ladegerät und nicht in der Hochvoltbatterie 10 befindet.
Weiterhin ist der Widerstandswert vorzugsweise unter Berücksichtigung der aktuellen Normen und Gesetzeslage auszulegen, die aber von Land zu Land und von Zeit zu Zeit unterschiedlich sein können. Die Sensoreinrichtung 28 kann darüber hinaus ohne weitere hardwaremäßige Änderung der bestehenden Hardware in Hochvoltkomponenten integriert und auch nachgerüstet werden. Um eine Reaktion auf die gemessenen Widerstandswerte, insbesondere wenn eine Lokalisation eines Fehlers umgesetzt werden soll, sicherzustellen, sind Softwareanpassungen nötig, im Allgemeinen kann aber auch ohne Softwareanpassungen ein Isolationsfehler bedingt durch Flüssigkeit 14 von der Isolationsüberwachungseinrichtung 22 detektiert werden.
Die Sensoreinrichtung 28 ist weiterhin so zu positionieren, dass die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken unter normalen Bedingungen eingehalten werden. Mit anderen Worten weist die Kontaktstelle 29b einen entsprechend dimensionierten Abstand d1 zur nächstgelegenen elektrisch leitfähigen Komponente, hier dem Boden 26a des Gehäuses 26, auf. Aus Sicherheitsgründen kann auch der Abstand zwischen dem Widerstand 32 und der Kontaktstelle 29b, der hier als d2 bezeichnet ist, entsprechend groß gewählt werden, um sicherzustellen, dass der Widerstand 32 selbst nicht ebenfalls vom Flüssigkeitseintritt betroffen ist und überbrückt werden kann. Darüber hinaus kann die Art der Positionierung beliebig gewählt werden. Ein Beispiel hierbei ist ein Anbringen der Kontaktstelle 29b, insbesondere des Gehäuses 34, zum Beispiel mit einer Gehäuseunterseite über eine Klebung an ein leitfähiges, mit der Karosserie verbundenes Gehäuseteil der Hochvoltkomponente, wie zum Beispiel hier den Boden 26a des Gehäuses 26. Auch hier ist eine sinnvolle Auslegung des zweiten Abstands d2 vorzugsweise zu berücksichtigen.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Erweiterung der Funktion zur Isolationsüberwachung bereitgestellt werden kann, um die sichere Erkennung von Flüssigkeit in Hochvoltkomponenten zu ermöglichen. Durch die beschriebene Sensoreinrichtung in Kombination mit dem Isolationswächter kann hierdurch eine Flüssigkeitsdetektion auf besonders einfache und kostengünstige Weise bereitgestellt werden, die zudem einfach nachrüstbar ist und einfach in bereits bestehende Hochvoltkomponenten ohne Layoutänderung integriert werden kann und den Funktionsumfang der Isolationsüberwachung erweitert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/027982 A2 [0004]
DE 102014203919 A1 [0005]
DE 102016222763 A1 [0005]
DE 102017004296 A1 [0006]

Claims

Detektionsanordnung (12) zur Detektion eines durch eine Flüssigkeit (14) verursachten Isolationsfehlers (30) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Detektionsanordnung (12) aufweist: - eine Isolationsüberwachungseinrichtung (22), die dazu ausgelegt ist, einen ersten Isolationswiderstand (R+) zwischen einem ersten Hochvoltpotential (HV+) von zwei Hochvoltpotentialen (HV+, HV-) und einer vorbestimmten elektrischen Masse (24) und einen zweiten Isolationswiderstand (R-) zwischen einem zweiten Hochvoltpotential (HV-) der zwei Hochvoltpotentiale (HV+, HV-) und der vorbestimmten elektrischen Masse (24) zu überwachen, - wobei die Isolationsüberwachungseinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, den Isolationsfehler (30) zu detektieren, wenn zumindest einer des ersten und zweiten Isolationswiderstands (R+, R-) einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet; dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsanordnung (12) eine Sensoreinrichtung (28) aufweist, die einen elektrischen Leiter (29) umfasst, wobei der elektrische Leiter (29) ein erstes Ende (29a) zur Kopplung mit einem der zwei Hochvoltpotentiale (HV+, HV-) aufweist und wobei der elektrische Leiter (29) ein zweites offenes Ende (29b), welches eine Kontaktstelle (29b) bereitstellt, zur Anordnung in vorbestimmter Nähe (d1) zu einem elektrisch leitfähigen mit der vorbestimmten elektrischen Masse (24) elektrisch leitend verbundenen Bauteil (26a) in einem auf ein Vorhandensein von Flüssigkeit (14) zu überwachenden Bereich aufweist.
Detektionsanordnung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsanordnung (12) eine Hochvoltkomponente (10) aufweist, die das Bauteil (26a) umfasst, wobei die Sensoreinrichtung (28) in der Hochvoltkomponente (10) angeordnet ist.
Detektionsanordnung (12) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltkomponente (10) eine erste elektrische Leitung zur Kopplung mit dem ersten Hochvoltpotential (HV+) und eine zweite elektrische Leitung zur Kopplung mit dem zweiten Hochvoltpotential (HV-) aufweist, wobei das erste Ende (29a) des Leiters (29) der Sensoreinrichtung (28) mit der ersten oder zweiten elektrischen Leitung elektrisch leitend verbunden ist und die Kontaktstelle (29b) der Sensoreinrichtung (28) in vorbestimmter Nähe (d1) zum Bauteil (26a) angeordnet ist, so dass in einem mit den beiden Hochvoltpotentialen (HV+, HV-) gekoppelten Zustand der Hochvoltkomponente (10) und im Fall, dass die Kontaktstelle (29b) mit dem Bauteil (26a) über eine zwischen dem Bauteil (26a) und der Kontaktstelle (29b) befindlichen Flüssigkeit (14) elektrisch gekoppelt ist, einer der beiden Isolationswiderstände (R+, R-) verringert wird.
Detektionsanordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (28) einen elektrischen Widerstand (32) mit vorbestimmtem Widerstandswert aufweist, welcher zwischen dem ersten Ende (29a) und dem zweiten Ende (29b) angeordnet ist, wobei der Widerstand (32) einen vorbestimmten Mindestabstand (d2) zum zweiten Ende (29b) aufweist.
Detektionsanordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsanordnung (12) mehrere der Sensoreinrichtungen (28) aufweist, deren zugeordnete Kontaktstellen (29b) in unterschiedlichen auf das Vorhandensein von Flüssigkeit (14) zu überwachenden Bereichen oder unterschiedlichen Hochvoltkomponenten (10) angeordnet sind, wobei jede der Sensoreinrichtungen (28) einen zugeordneten elektrischen Widerstand (32) zwischen dem ersten und zweiten Ende (29a, 29b) aufweist, wobei sich die Widerstände (32) in ihren Widerstandswerten unterscheiden können.
Detektionsanordnung (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsüberwachungseinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, in Falle eines detektierten durch eine Flüssigkeit (14) verursachten Isolationsfehlers (30) in Abhängigkeit von dem Wert des Isolationswiderstands (R+, R-) und auf Basis der den jeweiligen Sensoreinrichtungen (28) zugeordneten Widerstandswerten zu bestimmen, in welchem der auf das Vorhandensein von Flüssigkeit (14) zu überwachenden Bereiche Flüssigkeit (14) vorhanden ist.
Detektionsanordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (28) ein Gehäuse (34) zum Bereitstellen eines Berührschutzes aufweist, welches zumindest die Kontaktstelle (29b) einschließt, und welches durchlässig für Flüssigkeiten (14) ausgebildet ist.
Detektionsanordnung (12) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle (29b) einen vorbestimmten Abstand zu einer ersten Seite des Gehäuses (34) aufweist, wobei das Gehäuse (34) mit der ersten Seite an dem Bauteil (26a) angeordnet wird.
Kraftfahrzeug mit einer Detektionsanordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Detektion eines durch eine Flüssigkeit (14) verursachten Isolationsfehlers (30), - wobei eine Isolationsüberwachungseinrichtung (22) einen ersten Isolationswiderstand (R+) zwischen einem ersten Hochvoltpotential (HV+) von zwei Hochvoltpotentialen (HV+, HV-) und einer vorbestimmten elektrischen Masse (24) und einen zweiten Isolationswiderstand (R-) zwischen einem zweiten Hochvoltpotential (HV-) der zwei Hochvoltpotentiale (HV+, HV-) und der vorbestimmten elektrischen Masse (24) überwacht, und - die Isolationsüberwachungseinrichtung (22) den Isolationsfehler (30) detektiert, wenn zumindest einer des ersten und zweiten Isolationswiderstands (R+, R-) einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet; dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Leiter (29) einer Sensoreinrichtung (28) mit einem ersten Ende (29a) mit einem der beiden Hochvoltpotentiale (HV+, HV-) gekoppelt ist und mit einem zweiten, offenen, eine Kontaktstelle (29b) bereitstellenden Ende (29b) in vorbestimmter Nähe (d1) zu einem elektrisch leitfähigen mit der vorbestimmten elektrischen Masse (24) elektrisch leitend verbundenem Bauteil (26a) in einem auf ein Vorhandensein von Flüssigkeit (14) zu überwachenden Bereich angeordnet ist, wobei im Fall, dass die Kontaktstelle (29b) mit dem Bauteil (26a) über eine zwischen dem Bauteil (26a) und der Kontaktstelle (29b) befindlichen Flüssigkeit (14) elektrisch gekoppelt ist, der erste oder der zweite Isolationswiderstand (R+, R-) den vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.