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Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für ein elektrisches Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.
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In einem Hochvoltbordnetz von einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, welche auch als Hybride bezeichnet werden können, insbesondere bei einem vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, ist es erforderlich im Falle eines Unfalls die Energieversorgung sicher und schnell abzuschalten. Hierzu verfügen einspeisende Komponenten, insbesondere ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, über eine spezielle Steuerleitung, die auch als Klemme 30C (KL30C) bezeichnet wird. Über diese Leitung werden unter anderem die Hauptschütze der elektrischen Energiespeichers mit Energie versorgt, sodass ein Abschalten, wie es im Service vorkommt, oder ein Auftrennen dieser Leitung, wie es durch die Auslösung einer von einem Airbag-Steuergerät gezündeten Pyrofuse entsteht, zwangsläufig zum Abschalten des elektrischen Bordnetzes, insbesondere der Hochvolt-Komponenten, führt. Auch weitere Komponenten, wie zum Beispiel die Antriebsinverter oder eine eventuell vorhandene Brennstoffzelle haben hardwareseitig und/oder softwareseitige Vorkehrungen zum Einleiten sicherheitsgerichteter Maßnahmen, sobald die Spannung an der KL30C abfällt.
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Kommt es nun aufgrund eines Fehlers (zum Beispiel durch aufgescheuerte Kabel) zu einer Verbindung mit einer anderen parallellaufenden, spannungsführenden Leitung, so wäre eine sichere Abschaltung im Crash- oder auch Servicefall nicht mehr gewährleistet, da die Energieversorgung der Schütze über den Leitungsschluss weiterhin aufrechterhalten werden könnte und auch die anderen Sicherheitsreaktionen unterdrückt werden würden.
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Weiterhin ist es aktuell üblich, alle Schütze in einem System sowie Sicherheitsleitungen der anderen Komponenten über ein einziges KL30C Signal zu führen. Dies ist jedoch insbesondere im Servicefall ungünstig, da es dort erwünscht sein kann, Schütze - insbesondere solche, die eventuelle Teilnetze vom Hauptnetz abtrennen - zu schließen, ohne dabei die Gefahr einzugehen, dass es zu einem ungewollten Zuschalten von Quellen kommt, da dies bedeuten würde, dass im System Spannungen oberhalb der Sicherheitsschwelle von beispielsweise 60 Volt Gleichstrom auftreten könnten.
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Die
DE 10 2009 036 672 A1 offenbart eine Abschaltprozedur eines Hochvoltsystems in einem Kraftfahrzeug. Hierzu wird eine Schaltvorrichtung mit einem ersten Schalter zum Trennen eines ersten Anschlusses von einem zweiten Anschluss und einem zweiten Schalter zum Trennen eines dritten Anschlusses von einem vierten Anschluss bereitgestellt. Außerdem verfügt die Schaltvorrichtung über ein Betätigungselement zum Auslösen des ersten Schalters. Ferner ist eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen, um den zweiten Schalter nach einen vorgegebenen Zeitraum nach einem Auslösen des ersten Schalters automatisch auszulösen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Überwachungsvorrichtung sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen ein sicherer Betrieb eines elektrischen Bordnetzes für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Überwachungsvorrichtung sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für ein elektrisches Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einer Schalteinrichtung, welche zum Schalten eines Hochvolt-Pluspfads und eines Hochvolt-Minuspfads eines elektrischen Energiespeichers des elektrischen Bordnetzes ausgebildet ist, wobei die Schalteinrichtung eine Steuerleitung aufweist, welche mit einer pyrotechnischen Sicherungseinrichtung gekoppelt ist, wobei bei einer Unterbrechung der Steuerleitung die Schalteinrichtung den Hochvolt-Pluspfad und den Hochvolt-Minuspfad öffnet. Eine solche Schalteinrichtung können beispielsweise die Schütze einer Hochvolt-Batterie sein, die über eine Steuerleitung der sogenannten Klemme 30C im Bedarfsfall geöffnet werden können, so dass die Hochvolt-Batterie vom Bordnetz und dem System abgetrennt ist.
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Es ist vorgesehen, dass seriell zu der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung eine Steuerleitung-Schalteinrichtung in die Steuerleitung gekoppelt ist, wobei die Steuerleitung-Schalteinrichtung in Abhängigkeit von einem Steuersignal einer elektronischen Recheneinrichtung der Überwachungsvorrichtung die Steuerleitung unterbrechen kann.
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Insbesondere ist somit vorgesehen, dass ein so genanntes Relais als eine Steuerleitung-Schalteinrichtung seriell mit der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung verschaltet ist. Die Sicherungsleitung wird insbesondere auch als KL30C-Leitung bezeichnet. Dieses Relais wird vom Steuergerät, also der elektronischen Recheneinrichtung, angesteuert. Dies ermöglicht insbesondere auch eine Überprüfung des Potentials innerhalb der KL30C-Leitung beispielsweise vor einem Zuschalten der Spannung, das heißt insbesondere im Rahmen einer so genannten Hochfahrsequenz des elektrischen Bordnetzes. Liegt auf der KL30C-Leitung bereits bei einem offenen Relais eine Spannung an, so kann dies von den Komponenten, die an der KL30C-Leitung angeschlossen sind, erkannt werden. Da alle Komponenten beziehungsweise Steuergeräte über eine entsprechende BUS-Komponente verbunden sind, insbesondere über eine CAN-BUS-Komponente, kann das Ergebnis dieser Überprüfung an das zentrale Steuergerät übermittelt und dort mit dem Sollwert verglichen werden. Ist das Resultat nicht korrekt, wird ein Zuschalten des Energiespeichers zum elektrischen Bordnetz verhindert. Ist bei dem geöffneten Relais keine Spannung auf der Leitung vorhanden, so wird das Relais geschlossen und die Verbraucher mit einer entsprechend Spannung auf der Steuerleitung versorgt und eine Positivprüfung durchgeführt. Liegt an den KL30C-Eingängen aller betroffenen Komponenten dann die gewünschte Spannung an, so ist das System in Ordnung und das Hochfahren des elektrischen Energiespeichers kann gefahrlos erfolgen.
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Mit anderen Worten ist vorgeschlagen, zu der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung, welche auch als Pyrofuse bezeichnet werden kann, an der Klemme 30C zur Sicherheitsabschaltung des Spannungsanschlusses zusätzlich noch die Steuerleitung-Schalteinrichtung in Reihe zu schalten um hier Sicherheitsbedingungen noch besser zu garantieren und zu erweitern. Vorteilhaft kann hierzu die Steuerleitung-Schalteinrichtung seriell vor der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung angeordnet sein, um auch gleich eine Überprüfung diesen Bereiches der Steuerleitung mit zu ermöglichen.
Das seriell vorgeschaltete Relais als Steuerleitung-Schalteinrichtung kann somit auch im Fehlerfall des Bereiches der Steuerleitung bis zur Pyrofuse hin, ein Auftrennen ermöglichen. Zudem kann mit dem Relais auch im Crash-Fall ohne eine Airbagauslösung, bei der die Pyrofuse die Steuerleitung normalerweise auftrennt, dennoch die Spannung in der Steuerleitung aufgetrennt werden.
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Zudem sind noch weitere Zustände des Kraftfahrzeugs denkbar, bei dem eine reversibel Auftrennung der Steuerleitung und damit ein Abschalten der Hochvolt-Komponenten Sinn machen kann und mit der vorliegenden Erfindung ermöglicht wird, ohne wegen Sicherheitsbedenken auf eine irreversible Auftrennung durch die Pyrofuse zurückzugreifen zu müssen.
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Insbesondere ist somit vorgeschlagen, dass das Relais in Reihe zur Pyrofuse geschaltet ist, wobei dies somit als weitere Sicherheitsauslösung auch in einem Fehlerfall der Pyrofuse an sich dient, und/oder separat angesteuert werden kann um hier die Spannung in der Steuerleitung aufzutrennen und damit durch die nachgeschaltete Schalteinrichtung auch die Hochvolt-Komponenten spannungsfrei zu schalten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet, vor einem Zuschalten des elektrischen Energiespeichers zum elektrischen Bordnetz ein Spannungspotential in der Steuerleitung über die Steuerleitung-Schalteinrichtung zu überprüfen.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn eine mittels der elektronischen Recheneinrichtung ausgewerteter Ist-Spannung innerhalb der Steuerleitung bei einer geöffneten weiteren Schalteinrichtung mit einer Soll-Spannung verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Vergleich das Steuersignal erzeugt wird.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuerleitung eine Service-Schnittstelle aufweist, wobei die Service-Schnittstelle dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Betätigung die Steuerleitung zu unterbrechen. Dies wird auch oft als „Service-Disconnect“ bezeichnet, da über eine manuelle Betätigung der Service-Schnittstelle, insbesondere bei Arbeiten am Kraftfahrzeug in einer Werkstatt, eben durch Auftrennen der Steuerleitung die Hochvolt-Komponenten gesichert spannungsfrei geschaltet werden können und damit ein gefahrloses Arbeiten am Kraftfahrzeug ermöglicht ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Überwachungsvorrichtung eine weitere Sicherheitseinrichtung innerhalb der Steuerleitung auf, wobei die weitere Sicherheitseinrichtung mit zumindest einem elektronischen Nebenabtrieb gekoppelt ist. Vorteilhaft weist die weitere Sicherheitseinrichtung eine Diode auf, die als Rückspeiseschutz vom elektronischen Nebenabtrieb zurück in die Steuerleitung dient. Damit soll verhindert werden, dass vom elektronischen Nebenabtrieb eine Spannung zurück auf die Steuerleitung beaufschlagt wird und damit die Steuerleitung nicht mehr richtig funktionieren kann.
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Auch vorteilhaft kann die weitere Sicherheitseinrichtung eine Sicherung aufweisen, um einen Kurzschlussschutz für die Steuerleitung darzustellen. Somit kann verhindert werden, dass das gesamte elektrische Bordnetz durch einen Kurzschluss im elektronischen Nebenabtrieb zwangsabgeschaltet werden muss.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz mit einer Überwachungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt. Ferner betrifft ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung für ein elektrisches Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Schalteinrichtung ein Hochvolt-Pluspfad und ein Hochvolt-Minuspfad eines elektrischen Energiespeichers des elektrischen Bordnetzes geschaltet werden, wobei die Schalteinrichtung eine Steuerleitung aufweist, welche mit einer pyrotechnischen Sicherungseinrichtung gekoppelt ist, wobei bei einer Unterbrechung der Steuerleitung die Schalteinrichtung geöffnet wird und der Hochvolt-Pluspfad und der Hochvolt-Minuspfad geöffnet werden.
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Es ist vorgesehen, dass seriell zu der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung eine Steuerleitung-Schalteinrichtung in der Steuerleitung gekoppelt ist, wobei die Steuerleitung mittels der Steuerleitung-Schalteinrichtung in Abhängigkeit von einem Steuersignal einer elektronischen Recheneinrichtung der Überwachungsvorrichtung unterbrochen wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Überwachungsvorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Bordnetzes, des Kraftfahrzeugs sowie des Verfahrens anzusehen. Die Überwachungsvorrichtung, das elektrische Bordnetz sowie das Kraftfahrzeug weisen dazu gegenständliche Merkmale, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Fig. ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines elektrischen Bordnetzes mit einer Ausführungsform einer Überwachungsvorrichtung.
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In der Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die einzige Fig. zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 ist vorliegend rein schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 ist zumindest teilweise elektrisch betrieben. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug 10 vollelektrisch betrieben. Das Kraftfahrzeug 10 weist ein elektrisches Bordnetz 12 auf. Das elektrische Bordnetz 12 weist insbesondere eine Überwachungsvorrichtung 14 auf. Die Überwachungsvorrichtung 14 weist eine Schalteinrichtung 16 auf, welche zum Schalten eines Hochvolt-Pluspfads 18 und eines Hochvolt-Minuspfads 20 eines elektrischen Energiespeichers 22 des elektrischen Bordnetzes 12 ausgebildet ist, wobei die Schalteinrichtung 16 eine Steuerleitung 24, 24a, 24b, 24c aufweist, welche mit einer pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 gekoppelt ist, wobei bei Unterbrechung der Steuerleitung 24, 24a, 24b, 24c die Schalteinrichtung 16 den Hochvolt-Pluspfad 18 und den Hochvolt-Minuspfad 20 öffnet.
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Die Steuerleitung 24, 24a, 24b, 24c kann insbesondere auch als KL30C-Leitung bezeichnet werden, wobei zur besseren Beschreibung der Steuerleitung 24 die unterschiedlichen Bereiche der Steuerleitung 24a, 24b, 24c mit eigenen Bezugszeichen versehen sind aber sich immer auf die gleiche Steuerleitung beziehen, so dass im Folgenden mit dem Bezugszeichen der Steuerleitung 24 die Gesamtheit der Steuerleitung 24, 24a, 24b, 24c bezeichnet ist.
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Es ist vorgesehen, dass seriell zu der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 eine Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 in die Steuerleitung 24 gekoppelt ist, wobei die Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 in Abhängigkeit von einem Steuersignal 30 einer elektronischen Recheneinrichtung 32 der Überwachungsvorrichtung 14 die Steuerleitung 24 unterbrechen kann. Insbesondere ist die Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 als Relais ausgeführt. Ist durch die Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 die Steuerleitung 24 unterbrochen, sind die Bereiche der Steuerleitung 24a, 24b, 24c nach der Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 ohne Fehlerfall spannungsfrei geschaltet.
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Im Folgenden wird die Steuerleitung 24 immer im Bezug zur Steuerung über eine Spannung beziehungsweise über deren Spannungsfreiheit beschrieben. Hierbei fließen bei geschlossenen Verbindungen aber natürlich auch Ströme die nicht unerwähnt und auch nicht unbeachtete bleiben sollen und abhängig von den zu schaltenden Schalteinrichtungen 16, 38a, 46 auch groß sein können. Entsprechend der durch die zu steuernden und schaltende Schalteinrichtungen, die an der Steuerleitung 24 angeschlossen sind, muss der Strom hierbei natürlich auch eine Mindeststärke aufweisen, was aber in Bezug zur Steuerung einem Fachmann klar ersichtlich und bekannt ist. Daher wird auf diesen Aspekt im Folgenden nicht näher eingegangen und es der Auslegung des Systems überlassen, hier die entsprechenden Größen und Dimensionen vorzusehen.
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Auch ist hierbei unter Spannungsfreiheit in der Steuerleitung zu verstehen, dass die Spannung in der Steuerleitung derart abgefallen ist, dass eine Schaltung beziehungsweise ein Schließen der Schalteinrichtungen 16, 38a, 46 nicht möglich ist und damit nicht die notwenige Spannungsschwelle zur Schaltung übersteigt.
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Die pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 kann beispielsweise von einem nicht dargestellten Airbag-Steuergerät oder anderen Steuergeräten ausgelöst werden, um im Schadensfall beziehungsweise Fehlerfall eine schnelle und sichere Abschaltung des Bordnetzes12 oder zumindest Teile des Bordnetzes zu ermöglichen. Solche pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 werden auch als Pyrofuse bezeichnet und stellen eine irreversible Auftrennung der Steuerleitung 24 dar. Die Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 ist hierbei als reversible Schalteinrichtung ausgeführt, so dass dadurch immer wieder die Steuerleitung 24 elektrisch verbunden und auch wieder aufgetrennt werden kann. Hierzu ist die in Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 in der dargestellten Ausführung seriell vor der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 angeordnet, so dass der Bereich der Steuerleitung 24a zwischen der Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 und der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 von der Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 spannungsfrei geschaltet werden kann und nicht von der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26. Hierbei ist damit auch eine Überprüfung des Bereichs der Steuerleitung 24a durch die Überwachungsvorrichtung 14 möglich. Der Bereich der Steuerleitung 24b nach der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 kann dann sowohl von der Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 reversibel als auch von der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 irreversible spannungsfrei geschaltet werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die elektronische Recheneinrichtung 32 dazu ausgebildet ist, vor einem Zuschalten des elektrischen Energiespeichers 22 zum elektrischen Bordnetz 12 ein Spannungspotential in der Steuerleitung 24 anhand der Funktion der Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 zu überprüfen. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass eine mittels der elektronischen Recheneinrichtung 32 ausgewertete Ist-Spannung innerhalb der Steuerleitung 24 bei einer geöffneten Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 mit einer Soll-Spannung verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Vergleich das Steuersignal 30 erzeugt wird oder ein Zuschalten des elektrischen Energiespeichers 22 zu verhindern.
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Ferner zeigt die Fig., dass die Steuerleitung 24 eine Service-Schnittstelle 34 aufweist, welche auch als Service Disconnect bezeichnet wird, wobei die Service-Schnittstelle 34 dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Betätigung die Steuerleitung 24 zu unterbrechen. Somit ist insbesondere durch eine manuelle Betätigung der Service-Schnittstelle 34, insbesondere bei Arbeiten am Kraftfahrzeug 10 in einer Werkstatt, ein Auftrennen der Steuerleitung 24 möglich, so dass die Hochvolt-Komponenten 48 gesichert spannungsfrei geschaltet werden können und damit ein gefahrloses Arbeiten am Kraftfahrzeug 10 ermöglicht ist.
Durch die Betätigung der Service-Schnittstelle 34 wird die Steuerleitung 24 derart aufgetrennt, so dass der Bereich der Steuerleitung 24c spannungsfrei ist und damit die Schalteinrichtung 16 den Hochvolt-Pluspfad 18 und den Hochvolt-Minuspfad 20 öffnet. Somit ist bei betätigter Service-Schnittstelle 34 der Bereich der Steuerleitung 24c spannungsfrei und damit die Schütze des elektrischen Energiespeichers 22 geöffnet, was auch die Hochvolt-Komponenten 48 spannungsfrei schaltet. Auch andere Schalteinrichtungen, die mit dem Bereich der Steuerleitung 24c verbunden sind und darüber gesteuert werden, werden bei der Betätigung der Service-Schnittstelle 34 geöffnet und die dadurch verschalteten Bereiche und/oder Komponenten aufgetrennt. Andere Komponenten des elektrischen Bordnetzes 12, insbesondere Teilnetze oder Ladedosen, welche mit dem Bereich der Steuerleitung 24b verbunden sind und dessen Schalteinrichtungen und/oder Schütze durch den Bereich der Steuerleitung 24b angesteuert werden, sind von der Abschaltung über die Service-Schnittstelle 34 nicht betroffen.
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Die Service-Schnittstelle 34 ist hierbei in der dargestellten Ausführung seriell im Bereich der Steuerleitung 24b nach der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 angeordnet, so dass der Bereich der Steuerleitung 24b von der Service-Schnittstelle 34 unbeeinflusst ist und nur der der Bereich der Steuerleitung 24c davon spannungsfrei geschaltet werden kann. Entsprechend schalten die Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 reversibel als auch die pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 irrversibel mit dem Bereich der Steuerleitung 24b auch den Bereich der Steuerleitung 24c spannungsfrei.
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In alternativen Ausführungsformen kann sich bei Spannungsfreiheit oder Minderspannung in der Steuerleitung 24 beziehungsweise in den Bereichen der Steuerleitung 24a, 24b, 24c die daran angeschlossene Schalteinrichtung anstatt zu öffnen auch schließen, was eben von der Funktion und Anwendung des durch die Schalteinrichtung geschalteten Bereichs des elektrischen Bordnetzes 12 beziehungsweise der entsprechenden Komponenten abhängt.
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Des Weiteren zeigt die Fig., dass die Überwachungsvorrichtung 14 eine weitere Sicherheitseinrichtung 36 innerhalb des Bereichs der Steuerleitung 24b aufweisen kann, wobei die weitere Sicherheitseinrichtung 36 mit zumindest einem elektronischen Nebenabtrieb 38, welcher auch als so genannter electric power take-off (ePTO) bezeichnet werden kann, gekoppelt ist. Mit dem elektrischen Nebenabtrieb sind weitere Verbraucher gemeint, die nicht zwingend Teil des eigentlichen elektrischen Bordnetzes 12 des Kraftfahrzeugs 10 sein müssen und daran nur angeschlossen sein können. Durch den Anschluss an die Energieversorgung des Kraftfahrzeugs 10 mit meistens einer Funktion eines Antriebs einer Zusatzkomponente hat sich analog zum mechanischen Abtrieb eines Antriebstrangs von Kraftfahrzeugen auch der Begriff des elektrischen Nebenabtriebs für den „electric power take-off“ (ePTO) gebildet.
Dennoch ermöglicht die Kopplung des Bereichs der Steuerleitung 24b, genauer der weiteren Sicherheitseinrichtung 36, mit einer Nebenabtrieb-Schalteinrichtung 38a des elektronischen Nebenabtrieb 38 auch eine Steuerung und entsprechende Zuschaltung und Abtrennung des elektronischen Nebenabtriebs 38 vom restlichen Bordnetzes über die Nebenabtrieb-Schalteinrichtung 38a und damit durch die Steuerleitung 24. An einen solchen electric power take-off können weitere elektrische Verbraucher angeschlossen sein, zum Beispiel Aufbauten von Kraftfahrzeugen wie ein Kühlaufbau, ein Kran, eine Müllpresse, eine Hydraulikpumpe usw.
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Die Sicherheitseinrichtung 36 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Diode 40 sowie eine Sicherung 42 auf, die sowohl den Stromfluss in der Steuerleitung 24b begrenzen soll, als auch ein Energierückfluss verhindern soll. Insbesondere kann die Diode 40 alternativ oder ergänzend zur Sicherung 42 ausgebildet sein. Um eventuelle Fehler im fremdfabrizierten Fahrzeugaufbau, insbesondere im elektrischen Nebenabtrieb 38, zu verhindern beziehungsweise im Fehlerfall ungewollte Rückwirkungen oder Einspeisungen in das KL30C-Fahrzeugsystem zu verhindern und somit zumindest den Fahrbetrieb aufrecht halten zu können, kann die zusätzliche Diode 40 und/oder die Sicherung 42 in dieser Abzweigung des KL30C-Netzes vorgesehen werden. Hierbei dient die Diode 40 als Rückspeiseschutz und die zusätzliche Sicherung 42 dem Kurzschlussschutz und verhindert wie vorstehend erwähnt, dass das gesamte elektrische Bordnetz 12 vom Aufbau durch einen Kurzschluss zwangsabgeschaltet werden muss oder kann.
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Ferner ist gezeigt, dass der elektrische Energiespeicher 22 mit dem Hochvolt-Pluspfad 18 und dem Hochvolt-Minuspfad 20 mit weiteren Verbrauchern 44 des Kraftfahrzeugs 10 gekoppelt sein kann. Die weiteren Verbraucher 44 sind lediglich schematisch dargestellt. Diese Verbraucher 44 an den Hochvoltpfaden 18, 20 können auch allgemein als Hochvolt-Komponenten 48 bezeichnet werden und beispielsweise neben der Batterie als elektrischer Energiespeicher 22 auch einen Hochvoltinverter beziehungsweise DC/AC-Wandler, einen DC/DC-Wandler, Hochvolt-Ladesystem, Hochvoltzusatzheizer oder sonstige Komponenten umfassen, die durch die Hochvolt-Spannung des Bordnetzes 12 versorgt werden oder daran angeschlossen sind.
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Es ist somit vorgeschlagen, dass die Steuerleitung-Schalteinrichtung 28, welche auch als Relais bezeichnet werden kann, wobei dieses Relais insbesondere als KL30C-Relais bezeichnet werden kann, in die Steuerleitung 24 hinzugefügt wird, wobei das Relais von der elektronischen Recheneinrichtung 32, welche auch als zentrale Recheneinrichtung ausgebildet werden kann, angesteuert werden kann. Dies ermöglicht die Überprüfung des Potentials der KL30C-Leitung vor dem Zuschalten der Spannung, das heißt insbesondere im Rahmen der „Hochfahrsequenz“ des elektrischen Energiespeichers 22. Liegt auf der KL30C-Leitung, genauer auf den Bereichen der Steuerleitung 24a, 24b, 24c bereits bei offenem Relais eine Spannung an, so kann dies von den Komponenten, die an der KL30C-Leitung angeschlossen sind, erkannt werden. Da alle Komponenten beziehungsweise Steuergeräte über einen CAN-BUS verbunden sind, kann das Ergebnis dieser Überprüfung an die elektronische Recheneinrichtung 32 übermittelt und dort mit dem Sollwert verglichen werden. Ist das Resultat nicht korrekt deutet das auf einen Fehler in der Steuerleitung 24, insbesondere in den Bereichen der Steuerleitung 24a, 24b, 24c hin und ein Zuschalten des elektrischen Energiespeichers 22 wird verhindert. Ist bei geöffnetem Relais keine Spannung auf der Steuerleitung 24 vorhanden, so wird das Relais geschlossen und eine Positivprüfung durchgeführt. Liegt nun an den KL30C-Eingängen aller betroffenen Komponenten dann die gewünschte Spannung an, so ist das elektrische Bordnetz 12 in Ordnung und das Hochfahren des elektrischen Energiespeichers 22 kann gefahrlos erfolgen. Entsprechend verhindert die Steuerung über die Steuerleitung 24 die Schalteinrichtungen, insbesondere die Schalteinrichtung 16, nicht daran geschlossen zu werden, damit die Verbraucher 44 entsprechend mit Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 22 versorgt werden können.
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Weiterhin kann die Steuerleitung-Schalteinrichtung 28 auch dazu genutzt werden, das elektrische Bordnetz 12 im Falle eines leichten Crashs, bei dem die pyrotechnische Sicherungseinrichtung 26 nicht über ein Airbag-Steuergerät ausgelöst wird, reversibel abzuschalten. Hierzu kann ein entsprechendes Signal verwendet werden. Weiterhin ist es auch möglich, bei erkannter Unvermeidbarkeit des Eintritts eines Unfalls (zum Beispiel über Assistenzsysteme, die die entsprechenden Pre-Crash-Erkennungssignale erzeugen) das KL30C-Relais bereits kurz vor dem Eintritt des Crashs, das heißt insbesondere vor einer Kaltverformung des Kraftfahrzeugs 10, zu öffnen und somit eine Erreichung des sicheren Systemzustands noch früher als aus dem Stand der Technik bekannt ist einzuleiten.
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Um vorstehend beschriebene Probleme einer Notwendigkeit Teilnetze zusammenschalten zu können aber gleichzeitig jedoch maximale Sicherheit durch die Aufrechterhaltung der Abschaltung von Quellen sicherzustellen, ist weiterhin ein Abzweig in der Steuerleitung 24 zwischen der pyrotechnischen Sicherungseinrichtung 26 und der Service-Schnittstelle 34, also im Bereich der Steuerleitung 24b vorgesehen, an den Komponenten, insbesondere deren Schütze, angeschlossen werden können, die keine Energiequellen darstellen oder besitzen, wie zum Beispiel Ladesteckdosen. Dies erlaubt im Service-Fall, bei dem der Service Disconnect die Funktion einer Zuschaltsperre übernimmt, bestimmte Schütze, zum Beispiel Ladeschütze, zum Zwecke der Systemdiagnose trotz abgeschaltetem elektrischen Bordnetz 12 beziehungsweise abgeschalteter Hochvolt-Komponenten 48 zu betätigen, während alle anderen an KL30C im Bereich der Steuerleitung 24c angeschlossen Komponenten bei elektrisch geöffnetem Service-Disconnect sicher abgeschaltet bleiben. Ferner kann durch Überwachung der Spannungen der Steuerleitung 24, vor allem durch den Vergleich der Spannungen zwischen den Bereichen der Steuerleitung 24b und 24c, beim Einschalten der Zündung sofort erkannt werden, ob der Service Disconnect noch betätigt ist und gegebenenfalls eine Warnmeldung auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 angezeigt werden.
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Insgesamt zeigt die Erfindung eine Erzeugung einer Überwachung der Sicherheitsleitung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- elektrisches Bordnetz
- 14
- Überwachungsvorrichtung
- 16
- Schalteinrichtung
- 18
- Hochvolt-Pluspfad
- 20
- Hochvolt-Minuspfad
- 22
- elektrischer Energiespeicher
- 24
- Steuerleitung
- 24a
- Bereich der Steuerleitung
- 24b
- Bereich der Steuerleitung
- 24c
- Bereich der Steuerleitung
- 26
- pyrotechnische Sicherungseinrichtung
- 28
- Steuerleitung-Schalteinrichtung
- 30
- Steuersignalleitung
- 32
- elektronische Recheneinrichtung
- 34
- Service-Schnittstelle
- 36
- weitere Sicherheitseinrichtung
- 38
- elektrischer Nebenabtrieb
- 38a
- Nebenabtrieb-Schalteinrichtung
- 40
- Diode
- 42
- Sicherung
- 44
- Verbraucher
- 46
- weitere Schalteinrichtung
- 48
- Hochvolt-Komponenten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009036672 A1 [0005]
