DE102022001587A1 - Switch-off device and method for switching off and/or preventing a high-voltage system from being switched on again - Google Patents

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Florian Fahrner
Norbert Chlouba
Tim Pawlak
Oliver Klawikowski-Steigüber
Peter Maier
Heiko Hachtel
Oussama Cherichi
Christian Seitz
Matthias Böhner
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    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abschaltvorrichtung (100) zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems (30) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wenigstens umfassend eine Abschalteinrichtung (20, 22) zum Verarbeiten eines analogen Ansteuersignals (10) für Hochvolt-Komponenten (32, 34, 36, 38) des Hochvolt-Systems (30), mit einem Eingang (12) für das analoge Ansteuersignal (10) und einem Ausgang (14) für das verarbeitete analoge Ansteuersignal (10) mit dem die Hochvolt-Komponenten (32, 34, 36, 38) schaltbar sind.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems (30) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einer Abschaltvorrichtung (100).The invention relates to a switch-off device (100) for switching off and/or preventing a high-voltage system (30) of an electrically operated vehicle from being switched on again, comprising at least one switch-off device (20, 22) for processing an analog control signal (10) for high-voltage components ( 32, 34, 36, 38) of the high-voltage system (30), with an input (12) for the analog control signal (10) and an output (14) for the processed analog control signal (10) with which the high-voltage components ( 32, 34, 36, 38) can be switched. The invention further relates to a method for switching off and/or preventing a high-voltage system (30) of an electrically operated vehicle from being switched on again, having a switch-off device (100).

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschaltvorrichtung und Verfahren zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.The invention relates to a shutdown device and method for switching off and/or preventing a high-voltage system of an electrically operated vehicle from being switched on again.

Die Spannung bei Hochvolt-Fahrzeugen liegt in einer Spannungslage, die beim Berühren von spannungsführenden Teilen durch den menschlichen Körper zu einer gefährlichen Körperdurchströmung mit elektrischem Strom führt. Um dies zu verhindern, gibt es verschiedene Schutzmaßnahmen, wie ein Abschalten des Hochvolt-Bordnetzes im Falle eines Unfalls und eine Zuschaltverhinderung bei einem spannungsfrei geschalteten Fahrzeug im Servicefall.The voltage in high-voltage vehicles is at a voltage level that, when the human body touches live parts, leads to a dangerous flow of electric current through the body. To prevent this, there are various protective measures, such as switching off the high-voltage electrical system in the event of an accident and preventing it from being switched on when the vehicle is de-energized in the event of a service.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Abschaltung im Falle eines Unfalls zu realisieren und eine Zuschaltverhinderung im Servicefall sicherzustellen. Die meisten Maßnahmen basieren darauf, den Strom der Hochvolt-Schütze des Hochvolt-Systems zu unterbrechen und damit eine Zuschaltung zu verhindern. Ein Nachteil besteht darin, dass der Strom für die Hochvolt-Schütze bis zur Abschaltstelle geführt werden muss, was zu großen Leitungsquerschnitten führt. Dies führt zu mehr Gewicht und auch höheren Materialkosten. Zudem führen diese Konzepte dazu, dass entweder beim Unfall große Ströme abgeschaltet werden müssen, was zu aufwändigen Schaltern führt, oder die Abschaltung nur durch Software erfolgt, was eine längere Abschaltzeit erfordert.There are various options for switching off in the event of an accident and preventing switching on in the event of a service. Most measures are based on interrupting the power of the high-voltage contactors of the high-voltage system and thus preventing connection. One disadvantage is that the current for the high-voltage contactors has to be routed to the shutdown point, which leads to large cable cross-sections. This leads to more weight and also higher material costs. In addition, these concepts mean that either large currents have to be switched off in the event of an accident, which leads to complex switches, or the switch-off is only carried out by software, which requires a longer switch-off time.

Die DE 10 2012 204 788 A1 offenbart eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs, welche insbesondere dem Zwecke eines Personenschutzes bei einer Berührung durch eine Person dient. Das betreffende elektrisch betreibbare Kraftfahrzeug weist neben dem Hochvolt-Bordnetz ein Niedervolt-Bordnetz auf, von dem die zum Betrieb der Steuerungsvorrichtung erforderliche elektrische Energie bereitstellbar ist. Dem Hochvolt-Bordnetz sind ein Hochvolt-Energiespeicher, eine elektrische Antriebsmaschine und mehrere Hochvolt-Komponenten zugeordnet. Die beschriebene Steuerungsvorrichtung weist auf eine Überwachungseinrichtung, welche mit einem Leitungssystem von Überwachungsleitungen koppelbar ist, zum Überwachen des Zustands von zumindest einer an das Leitungssystem angeschlossenen Hochvolt-Komponente, eine Trenneinrichtung, welche mit der Überwachungseinrichtung gekoppelt ist und welche eingerichtet ist, als Antwort auf eine Fehlererkennung der Überwachungseinrichtung den Hochvolt-Energiespeicher von dem Hochvolt-Bordnetz elektrisch zu trennen, eine Entladungseinrichtung, welche mit der Überwachungseinrichtung und/oder der Trenneinrichtung gekoppelt ist und welche eingerichtet ist, nach einem Trennen des Hochvolt-Energiespeichers von dem Hochvolt-Bordnetz elektrische Hochvolt-Komponenten, welche noch eine elektrische Ladung aufweisen, zu entladen, und eine Auslöseeinrichtung, welche mit der Trenneinrichtung und/oder mit der Entladungseinrichtung gekoppelt ist und welche eingerichtet ist, unabhängig von dem aktuellen Zustand des elektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs ein elektrisches Trennen des Hochvolt-Energiespeichers von dem Hochvolt-Bordnetz und/ oder ein Entladen der Hochvolt-Komponenten zu veranlassen.The DE 10 2012 204 788 A1 discloses a control device for controlling a high-voltage electrical system of an electrically operated motor vehicle, which serves in particular for the purpose of personal protection in the event of contact by a person. In addition to the high-voltage on-board electrical system, the electrically operable motor vehicle in question has a low-voltage on-board electrical system, from which the electrical energy required to operate the control device can be provided. The high-voltage electrical system includes a high-voltage energy storage unit, an electric drive motor and several high-voltage components. The control device described has a monitoring device, which can be coupled to a line system of monitoring lines, for monitoring the state of at least one high-voltage component connected to the line system, a disconnecting device, which is coupled to the monitoring device and which is set up in response to a Error detection of the monitoring device to electrically disconnect the high-voltage energy storage device from the high-voltage vehicle electrical system, a discharge device which is coupled to the monitoring device and/or the separation device and which is set up to provide high-voltage electrical power after the high-voltage energy storage device has been disconnected from the high-voltage vehicle electrical system. Components which still have an electrical charge are to be discharged, and a triggering device which is coupled to the separating device and/or to the discharging device and which is set up to electrically disconnect the high-voltage energy storage device regardless of the current state of the electrically operable motor vehicle the high-voltage electrical system and/or to cause the high-voltage components to discharge.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige Abschaltvorrichtung zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs im Falle eines Unfalls und/oder im Servicefall zu schaffen.One object of the invention is to create a reliable shutdown device for switching off and/or preventing a high-voltage system of an electrically operated vehicle from being switched on again in the event of an accident and/or in the event of service.

Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs im Falle eines Unfalls und/oder im Servicefall mit einer solchen zuverlässigen Abschaltvorrichtung anzugeben.A further object is to specify a method for switching off and/or preventing a high-voltage system of an electrically operated vehicle from being switched on again in the event of an accident and/or in the event of service with such a reliable switch-off device.

Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.The aforementioned tasks are solved with the features of the independent claims.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable refinements and advantages of the invention result from the further claims, the description and the drawing.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Abschaltvorrichtung zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs vorgeschlagen, wenigstens umfassend eine Abschalteinrichtung zum Verarbeiten eines analogen Ansteuersignals für Hochvolt-Komponenten des Hochvolt-Systems, mit einem Eingang für das analoge Ansteuersignal und einem Ausgang für das verarbeitete analoge Ansteuersignal, mit dem die Hochvolt-Komponenten schaltbar sind.According to one aspect of the invention, a switch-off device for switching off and/or preventing a high-voltage system of an electrically operable vehicle from being switched on again is proposed, comprising at least a switch-off device for processing an analog control signal for high-voltage components of the high-voltage system, with an input for the analog Control signal and an output for the processed analog control signal, with which the high-voltage components can be switched.

Durch die Verwendung eines analogen Ansteuersignals in Verbindung mit einer Auswertung des analogen Ansteuersignals durch Hardware in den Hochvolt-Komponenten können die Vorteile aktueller Systeme ohne deren Nachteile erreicht werden. Es muss somit nur ein Logiksignal abgeschaltet werden; ein Schalten von hohen Strömen entfällt. Dabei wird ein Hardware-Signal über die Abschaltstellen bis zu den Hochvolt-Komponenten geführt. Bei Unterbrechung des Signals kann die Abschaltung in den Hochvolt-Komponenten über Hardware schnell erfolgen.By using an analog control signal in conjunction with an evaluation of the analog control signal by hardware in the high-voltage components, the advantages of current systems can be achieved without their disadvantages. This means that only one logic signal has to be switched off; There is no need to switch high currents. A hardware signal is routed via the shutdown points to the high-voltage components. If the signal is interrupted, the high-voltage components can be switched off quickly via hardware.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Abschaltvorrichtung ist es, dass nur das analoge Ansteuersignal unterbrochen werden muss. Dies führt dann über Hardware zu einer schnellen Abschaltung. Dadurch, dass keine hohen Ströme geschaltet werden müssen, können geringe Leitungsquerschnitte verwendet werden und die Schaltelemente wie eine Unfall-Abschalteinrichtung und eine Service-Abschalteinrichtung klein und kostengünstig ausgeführt sein. Dadurch können Kosten, Gewicht und Bauraum gespart werden.An advantage of the shutdown device according to the invention is that only the analog control signal has to be interrupted. This then leads to a quick shutdown via hardware. Because high currents do not have to be switched, small line cross-sections can be used and the switching elements, such as an accident shutdown device and a service shutdown device, can be designed to be small and inexpensive. This can save costs, weight and installation space.

Die Abschaltung und Zuschaltverhinderung des Hochvolt-Systems erfolgt über Hardware und Software. Dies führt vorteilhaft zu einer Redundanz der Funktion.The high-voltage system is switched off and prevented from switching on via hardware and software. This advantageously leads to redundancy of the function.

Durch den Hardwaredurchgriff bis zu den Hochvolt-Komponenten kann eine schnelle Abschaltung des Hochvolt-Systems im Falle eines Unfalls erreicht werden.Through the hardware access to the high-voltage components, the high-voltage system can be switched off quickly in the event of an accident.

Die Umsetzung führt zu einer sicheren Zuschaltverhinderung im Servicefall. Durch die Hardware-Umsetzung ist diese auch robust gegen Softwarestörungen und/oder Eingriffe von außen.The implementation leads to a safe prevention of connection in the event of service. The hardware implementation also makes it robust against software malfunctions and/or external interventions.

Die Auslegung kann unabhängig vom Spulenstrom der Hochvolt-Batterieschütze erfolgen, wodurch die Abschaltvorrichtung einheitlich umgesetzt werden kann.The design can be carried out independently of the coil current of the high-voltage battery contactors, which means that the shutdown device can be implemented uniformly.

Die Abschaltvorrichtung kann universell für unterschiedliche Hochvolt-Fahrzeuge eingesetzt werden.The shutdown device can be used universally for different high-voltage vehicles.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abschaltvorrichtung kann die Abschalteinrichtung eine Unfall-Abschalteinrichtung und eine Service-Abschalteinrichtung aufweisen, wobei die Unfall-Abschalteinrichtung und die Service-Abschalteinrichtung zum Weiterleiten des analogen Ansteuersignals elektrisch in Serie geschaltet sein können. Das analoge Ansteuersignal wird über die Unfall-Abschalteinrichtung und die Service-Abschalteinrichtung geführt. Das analoge Ansteuersignal führt bis zu den Hochvolt-Komponenten, wo es über Hardware ausgewertet wird.According to an advantageous embodiment of the shutdown device, the shutdown device can have an accident shutdown device and a service shutdown device, wherein the accident shutdown device and the service shutdown device can be electrically connected in series to forward the analog control signal. The analog control signal is routed via the accident shutdown device and the service shutdown device. The analog control signal leads to the high-voltage components, where it is evaluated via hardware.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abschaltvorrichtung kann das analoge Ansteuersignal wenigstens ein Steuerungselement einer Hochvolt-Komponente, insbesondere wenigstens ein Steuerungselement eines Schützes einer Hochvolt-Batterie, ansteuern. Auf diese Weise kann die Hochvolt-Komponente günstigerweise über das Steuerungselement mit niedrigem Strom geschaltet werden.According to an advantageous embodiment of the shutdown device, the analog control signal can control at least one control element of a high-voltage component, in particular at least one control element of a contactor of a high-voltage battery. In this way, the high-voltage component can conveniently be switched with low current via the control element.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abschaltvorrichtung kann das Steuerungselement der Hochvolt-Komponente ein Ausgangssignal wenigstens eines UND-Gatters als Eingangssignal aufweisen. Das UND-Gatter kann als Eingangssignale das analoge Ansteuersignal und ein Ausgangssignal einer Schalt-Software aufweisen. Dabei kann die Schalt-Software ein digitales Eingangssignal des analogen Ansteuersignals verarbeiten. Auf diese Weise können die UND-Gatter über das analoge Ansteuersignal in Kombination mit dem Ausganssignal der Schalt-Software sicher und zuverlässig geschaltet werden, wobei durch die Verbindung von Hardware und Software vorteilhaft eine Redundanz gegeben ist.According to an advantageous embodiment of the shutdown device, the control element of the high-voltage component can have an output signal of at least one AND gate as an input signal. The AND gate can have the analog control signal and an output signal from switching software as input signals. The switching software can process a digital input signal of the analog control signal. In this way, the AND gates can be switched safely and reliably via the analog control signal in combination with the output signal of the switching software, with redundancy advantageously provided by the connection of hardware and software.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abschaltvorrichtung kann eine elektrische Spannungsversorgung des wenigstens einen Steuerungselements, insbesondere des wenigstens eines Steuerungselements des Schützes der Hochvolt-Batterie, direkt über eine Niedervolt-Spannungsversorgung des Fahrzeugs erfolgen. Der Strom für die Versorgung des Schützes kommt direkt aus der sogenannten Klemme 30 (KI.30) und damit einer Niedervolt-Batterie im Fahrzeug.According to an advantageous embodiment of the shutdown device, an electrical voltage supply to the at least one control element, in particular to the at least one control element of the contactor of the high-voltage battery, can take place directly via a low-voltage voltage supply of the vehicle. The current to supply the contactor comes directly from the so-called terminal 30 (KI.30) and thus a low-voltage battery in the vehicle.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abschaltvorrichtung kann das analoge Ansteuersignal reversibel schaltbar sein. Dadurch kann im Servicefall das Hochvolt-System flexibel abgeschaltet und bei Bedarf auch wieder zugeschaltet werden.According to an advantageous embodiment of the shutdown device, the analog control signal can be reversibly switchable. This means that the high-voltage system can be flexibly switched off in the event of a service and then switched on again if necessary.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einer Abschaltvorrichtung vorgeschlagen, wobei mittels der Abschalteinrichtung, welche ein analoges Ansteuersignal für Hochvolt-Komponenten des Hochvolt-Systems verarbeitet, die Hochvolt-Komponenten in Abhängigkeit des analogen Ansteuersignals geschaltet werden.According to a further aspect of the invention, a method for switching off and / or preventing a high-voltage system of an electrically operated vehicle with a switch-off device is proposed, wherein by means of the switch-off device, which processes an analog control signal for high-voltage components of the high-voltage system High-voltage components are switched depending on the analog control signal.

Durch die Verwendung eines analogen Ansteuersignals in Verbindung mit einer Auswertung des analogen Ansteuersignals durch Hardware in den Hochvolt-Komponenten können die Vorteile aktueller Systeme ohne deren Nachteile erreicht werden. Es muss somit nur ein Logiksignal abgeschaltet werden und keine hohen Ströme. Dabei wird ein Hardware-Signal über die Abschaltstellen bis zu den Hochvolt-Komponenten geführt. Bei Unterbrechung des Signals kann die Abschaltung in den Hochvolt-Komponenten über Hardware schnell erfolgen.By using an analog control signal in conjunction with an evaluation of the analog control signal by hardware in the high-voltage components, the advantages of current systems can be achieved without their disadvantages. This means that only one logic signal needs to be switched off and no high currents. A hardware signal is routed via the shutdown points to the high-voltage components. If the signal is interrupted, the high-voltage components can be switched off quickly via hardware.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass nur das analoge Ansteuersignal unterbrochen werden muss. Dies führt dann über Hardware zu einer schnellen Abschaltung.The advantage of the method according to the invention is that only the analog control signal must be interrupted. This then leads to a quick shutdown via hardware.

Die Abschaltung und Zuschaltverhinderung des Hochvolt-Systems erfolgt über Hardware und Software. Dies führt vorteilhaft zu einer Redundanz der Funktion.The high-voltage system is switched off and prevented from switching on via hardware and software. This advantageously leads to redundancy of the function.

Durch den Hardwaredurchgriff bis zu den Hochvolt-Komponenten kann eine schnelle Abschaltung des Hochvolt-Systems im Unfall erreicht werden.Through the hardware access to the high-voltage components, the high-voltage system can be switched off quickly in the event of an accident.

Die Umsetzung des Verfahrens führt zu einer sicheren Zuschaltverhinderung im Servicefall. Durch die Hardware-Umsetzung ist diese auch robust gegen Softwarestörungen und/oder Eingriffe von außen.The implementation of the procedure leads to a safe prevention of connection in the event of service. The hardware implementation also makes it robust against software malfunctions and/or external interventions.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das analoge Ansteuersignal mittels einer Unfall-Abschalteinrichtung und/oder mittels einer Service-Abschalteinrichtung, welche in Serie geschaltet sind, geschaltet werden. Das analoge Ansteuersignal wird über die Unfall-Abschalteinrichtung und die Service-Abschalteinrichtung geführt. Das analoge Ansteuersignal wird bis zu den Hochvolt-Komponenten geführt, wo es über Hardware ausgewertet wird.According to an advantageous embodiment of the method, the analog control signal can be switched by means of an accident shutdown device and/or by means of a service shutdown device, which are connected in series. The analog control signal is routed via the accident shutdown device and the service shutdown device. The analog control signal is routed to the high-voltage components, where it is evaluated via hardware.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Steuerungselement einer Hochvolt-Komponente, insbesondere wenigstens ein Steuerungselement eines Schützes einer Hochvolt-Batterie, mittels des analogen Ansteuersignals angesteuert werden. Auf diese Weise kann die Hochvolt-Komponente günstigerweise über das Steuerungselement mit niedrigem Strom geschaltet werden. According to an advantageous embodiment of the method, at least one control element of a high-voltage component, in particular at least one control element of a contactor of a high-voltage battery, can be controlled by means of the analog control signal. In this way, the high-voltage component can conveniently be switched with low current via the control element.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Steuerungselement der Hochvolt-Komponente über wenigstens ein UND-Gatter angesteuert werden. In das UND-Gatter kann als Eingangssignale das analoge Ansteuersignal und ein Ausgangssignal einer Schalt-Software eingespeist werden. Dabei kann die Schalt-Software ein digitales Eingangssignal des analogen Ansteuersignals verarbeiten. Auf diese Weise können die UND-Gatter über das analoge Ansteuersignal in Kombination mit dem Ausganssignal der Schalt-Software sicher und zuverlässig geschaltet werden, wobei durch die Verbindung von Hardware und Software vorteilhaft eine Redundanz gegeben ist.According to an advantageous embodiment of the method, the control element of the high-voltage component can be controlled via at least one AND gate. The analog control signal and an output signal from switching software can be fed into the AND gate as input signals. The switching software can process a digital input signal of the analog control signal. In this way, the AND gates can be switched safely and reliably via the analog control signal in combination with the output signal of the switching software, with redundancy advantageously provided by the connection of hardware and software.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following drawing description. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. The drawing, description and claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further sensible combinations.

Dabei zeigt:

  • 1 ein Schaltschema einer Abschaltvorrichtung zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
This shows:
  • 1 a circuit diagram of a shutdown device for switching off and/or preventing a high-voltage system of an electrically operated vehicle from being switched on again according to an exemplary embodiment of the invention.

Die Figur zeigt lediglich ein Beispiel und ist nicht beschränkend zu verstehen.The figure merely shows an example and is not to be understood as limiting.

1 zeigt ein Schaltschema einer Abschaltvorrichtung 100 zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems 30 eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a circuit diagram of a shutdown device 100 for switching off and/or preventing a high-voltage system 30 of an electrically operated vehicle from being switched on again according to an exemplary embodiment of the invention.

Die Abschaltvorrichtung 100 umfasst zwei Abschalteinrichtungen 20, 22 zum Verarbeiten eines analogen Ansteuersignals 10 für Hochvolt-Komponenten 32, 34, 36, 38 des Hochvolt-Systems 30, mit einem Eingang 12 für das analoge Ansteuersignal 10 und einem Ausgang 14 für das verarbeitete analoge Ansteuersignal 10, mit dem die Hochvolt-Komponenten 32, 34, 36, 38 geschaltet werden.The shutdown device 100 includes two shutdown devices 20, 22 for processing an analog control signal 10 for high-voltage components 32, 34, 36, 38 of the high-voltage system 30, with an input 12 for the analog control signal 10 and an output 14 for the processed analog control signal 10, with which the high-voltage components 32, 34, 36, 38 are switched.

Die zwei Abschalteinrichtungen 20, 22, nämlich eine Unfall-Abschalteinrichtung 20 und eine Service-Abschalteinrichtung 22 sind zum Weiterleiten des analogen Ansteuersignals 10 elektrisch in Serie geschaltet, sodass das Ansprechen einer Abschalteinrichtung 20, 22 reicht, um das analoge Ansteuersignal 10 abzuschalten bzw. das Wiedereinschalten zu verhindern.The two shutdown devices 20, 22, namely an accident shutdown device 20 and a service shutdown device 22, are electrically connected in series to forward the analog control signal 10, so that the response of a shutdown device 20, 22 is sufficient to switch off the analog control signal 10 or that to prevent switching on again.

Das analoge Ansteuersignal 10 wird über den Ausgang 14 zu Ansteuerung verschiedener Hochvolt-Komponenten 32, 34, 36, 38 bereitgestellt. Die Hochvolt-Komponenten 32, 34, 36, 38 können beispielsweise ein Onboard-Lader 34, eine DC-Schützbox 36, eine Leistungselektronik 38 des E-Motors des Fahrzeugs und ein Batteriemanagementsystem 32 einer Hochvolt-Batterie sein.The analog control signal 10 is provided via the output 14 for controlling various high-voltage components 32, 34, 36, 38. The high-voltage components 32, 34, 36, 38 can be, for example, an onboard charger 34, a DC contactor box 36, power electronics 38 of the vehicle's electric motor and a battery management system 32 of a high-voltage battery.

In dem Batteriemanagementsystem kann das analoge Ansteuersignal 10 beispielsweise, wie bei dem Ausführungsbeispiel in 1 dargestellt, zwei Steuerungselemente 42, 44, beispielsweise Transistoren, ein oder mehrere Schütze 33 der Hochvolt-Batterie ansteuern, welches die Spannung der Hochvolt-Batterie an das Hochvolt-System 30 schaltet.In the battery management system, the analog control signal 10 can, for example, as in the exemplary embodiment in 1 shown, two control elements 42, 44, for example transistors, control one or more contactors 33 of the high-voltage battery, which switches the voltage of the high-voltage battery to the high-voltage system 30.

Dabei werden die Steuerungselemente 42, 44 über zwei UND-Gatter 46, 48 angesteuert, welche als Eingangssignale das analoge Ansteuersignal 10 und ein Ausgangssignal 54, 56 einer Schalt-Software 50 aufweisen. Dabei verarbeitet die Schalt-Software 50 ein digitales Eingangssignal 52 des analogen Ansteuersignals 10, welches über einen Analog-Digital-Konverter 40 bereitgestellt wird.The control elements 42, 44 are controlled via two AND gates 46, 48, which receive as input signals the analog control signal 10 and an output signal 54, 56 of a switching software 50. The switching software 50 processes a digital input signal 52 of the analog control signal 10, which is provided via an analog-digital converter 40.

Die elektrische Spannungsversorgung der zwei Steuerungselemente 42, 44 der ein oder mehreren Schütze 33 der Hochvolt-Batterie erfolgt direkt über eine Niedervolt-Spannungsversorgung 16 des Fahrzeugs.The electrical voltage supply to the two control elements 42, 44 of the one or more contactors 33 of the high-voltage battery takes place directly via a low-voltage voltage supply 16 of the vehicle.

Das analoge Ansteuersignal 10 kann vorteilhaft reversibel geschaltet werden.The analog control signal 10 can advantageously be switched reversibly.

Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das analoge Ansteuersignal 10 über die Unfall-Abschalteinrichtung 20 und die Service-Abschalteinrichtung 22 geführt. Dieses Ansteuersignal führt bis zu den Hochvolt-Komponenten 32, 34, 36, 38, wo es über Hardware ausgewertet wird.According to the in 1 In the exemplary embodiment shown, the analog control signal 10 is routed via the accident shutdown device 20 and the service shutdown device 22. This control signal leads to the high-voltage components 32, 34, 36, 38, where it is evaluated via hardware.

Im Beispiel der Hochvolt-Batterie führt das Anliegen des analogen Ansteuersignals 10 dazu, dass die UND-Gatter 42, 44 freigegeben werden und somit die Hochvolt-Batterieschütze 33 geschlossen werden können. Der Strom für die Versorgung des Schützes kommt direkt aus der Kl.30 und damit der Niedervolt-Batterie im Fahrzeug. In the example of the high-voltage battery, the presence of the analog control signal 10 results in the AND gates 42, 44 being released and thus the high-voltage battery contactors 33 can be closed. The current to supply the contactor comes directly from terminal 30 and thus the low-voltage battery in the vehicle.

Das analoge Ansteuersignal 10 kann durch das Unterbrechen der Unfall-Abschalteinrichtung 20 oder der Service-Abschalteinrichtung 22 unterbrochen werden. Sobald das analoge Ansteuersignal 10 unterbrochen wird, wird dies von den Hochvolt-Komponenten 32, 34, 36, 38 über Hardware erkannt und das Hochvolt-Bordnetz 30 wird abgeschaltet.The analog control signal 10 can be interrupted by interrupting the accident shutdown device 20 or the service shutdown device 22. As soon as the analog control signal 10 is interrupted, this is recognized by the high-voltage components 32, 34, 36, 38 via hardware and the high-voltage vehicle electrical system 30 is switched off.

In diesem Fall würden die Eingänge der UND-Gatter 42, 44 auf einem low-Potential (beispielsweise kleiner 0,8 V) liegen. Dies führt dazu, dass die Hochvolt-Batterieschütze 33 über die Hardwareschaltung geöffnet werden.In this case, the inputs of the AND gates 42, 44 would be at a low potential (for example less than 0.8 V). This results in the high-voltage battery contactors 33 being opened via the hardware circuit.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
AnsteuersignalControl signal
1212
EingangEntrance
1414
AusgangExit
1616
Niedervolt-SpannungsversorgungLow voltage power supply
2020
Unfall-AbschalteinrichtungAccident shutdown device
2222
Service-AbschalteinrichtungService shutdown device
3030
Hochvolt-SystemHigh-voltage system
3232
BatteriemanagementsystemBattery management system
3333
SchützSagittarius
3434
Onboard-LaderOnboard charger
3636
DC-SchützboxDC contactor box
3838
LeistungselektronikPower electronics
4040
ADCADC
4242
Steuerelementcontrol
4444
Steuerelementcontrol
4646
UND-GatterAND gate
4848
UND-GatterAND gate
5050
Schalt-SoftwareSwitching software
5252
EingangssignalInput signal
5454
AusgangssignalOutput signal
100100
AbschaltvorrichtungShutdown device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012204788 A1 [0004]DE 102012204788 A1 [0004]

Claims (10)

Abschaltvorrichtung (100) zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems (30) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wenigstens umfassend eine Abschalteinrichtung (20, 22) zum Verarbeiten eines analogen Ansteuersignals (10) für Hochvolt-Komponenten (32, 34, 36, 38) des Hochvolt-Systems (30), mit einem Eingang (12) für das analoge Ansteuersignal (10) und einem Ausgang (14) für das verarbeitete analoge Ansteuersignal (10), mit dem die Hochvolt-Komponenten (32, 34, 36, 38) schaltbar sind.Switch-off device (100) for switching off and/or preventing a high-voltage system (30) of an electrically operable vehicle from being switched on again, comprising at least one switch-off device (20, 22) for processing an analog control signal (10) for high-voltage components (32, 34, 36, 38) of the high-voltage system (30), with an input (12) for the analog control signal (10) and an output (14) for the processed analog control signal (10), with which the high-voltage components (32, 34 , 36, 38) can be switched. Abschaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abschalteinrichtung (20, 22) eine Unfall-Abschalteinrichtung (20) und eine Service-Abschalteinrichtung (22) aufweist, wobei die Unfall-Abschalteinrichtung (20) und die Service-Abschalteinrichtung (22) zum Weiterleiten des analogen Ansteuersignals (10) elektrisch in Serie geschaltet sind.Switch-off device after Claim 1 , wherein the shutdown device (20, 22) has an accident shutdown device (20) and a service shutdown device (22), wherein the accident shutdown device (20) and the service shutdown device (22) for forwarding the analog control signal (10) are electrically connected in series. Abschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das analoge Ansteuersignal (10) wenigstens ein Steuerungselement (42, 44) einer Hochvolt-Komponente (32, 34, 36, 38), insbesondere wenigstens ein Steuerungselement (42, 44) eines Schützes (33) einer Hochvolt-Batterie, ansteuert.Switch-off device after Claim 1 or 2 , wherein the analog control signal (10) controls at least one control element (42, 44) of a high-voltage component (32, 34, 36, 38), in particular at least one control element (42, 44) of a contactor (33) of a high-voltage battery . Abschaltvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Steuerungselement (42, 44) der Hochvolt-Komponente (32, 34, 36, 38) ein Ausgangssignal wenigstens eines UND-Gatters (46, 48) als Eingangssignal aufweist, wobei das UND-Gatter (46, 48) als Eingangssignale das analoge Ansteuersignal (10) und ein Ausgangssignal (54, 56) einer Schalt-Software (50) aufweist, wobei die Schalt-Software (50) ein digitales Eingangssignal (52) des analogen Ansteuersignals (10) verarbeitet.Switch-off device after Claim 3 , wherein the control element (42, 44) of the high-voltage component (32, 34, 36, 38) has an output signal of at least one AND gate (46, 48) as an input signal, the AND gate (46, 48) as input signals the analog control signal (10) and an output signal (54, 56) of a switching software (50), the switching software (50) processing a digital input signal (52) of the analog control signal (10). Abschaltvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine elektrische Spannungsversorgung des wenigstens einen Steuerungselements (42, 44), insbesondere des wenigstens eines Steuerungselements (42, 44) des Schützes (33) der Hochvolt-Batterie, direkt über eine Niedervolt-Spannungsversorgung (16) des Fahrzeugs erfolgt.Switch-off device after Claim 3 or 4 , wherein an electrical voltage supply to the at least one control element (42, 44), in particular the at least one control element (42, 44) of the contactor (33) of the high-voltage battery, takes place directly via a low-voltage voltage supply (16) of the vehicle. Abschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das analoge Ansteuersignal (10) reversibel schaltbar ist.Shutdown device according to one of the preceding claims, wherein the analog control signal (10) can be reversibly switched. Verfahren zum Abschalten und/oder Verhindern eines Wiedereinschaltens eines Hochvolt-Systems (30) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einer Abschaltvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Abschalteinrichtung (20, 22), welche ein analoges Ansteuersignal (10) für Hochvolt-Komponenten (32, 34, 36, 38) des Hochvolt-Systems (30) verarbeitet, die Hochvolt-Komponenten (32, 34, 36, 38) in Abhängigkeit des analogen Ansteuersignals (10) geschaltet werden.Method for switching off and/or preventing a high-voltage system (30) of an electrically operated vehicle from being switched on again with a switch-off device (100) according to one of the preceding claims, wherein by means of the switch-off device (20, 22), which provides an analog control signal (10) for High-voltage components (32, 34, 36, 38) of the high-voltage system (30) are processed, the high-voltage components (32, 34, 36, 38) are switched depending on the analog control signal (10). Verfahren nach Anspruch 7, wobei das analoge Ansteuersignal (10) mittels einer Unfall-Abschalteinrichtung (20) und/oder mittels einer Service-Abschalteinrichtung (22), welche in Serie geschaltet sind, geschaltet wird.Procedure according to Claim 7 , wherein the analog control signal (10) is switched by means of an accident shutdown device (20) and / or by means of a service shutdown device (22), which are connected in series. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei wenigstens ein Steuerungselement (42, 44) einer Hochvolt-Komponente (32, 34, 36, 38), insbesondere wenigstens ein Steuerungselement (42, 44) eines Schützes (33) einer Hochvolt-Batterie, mittels des analogen Ansteuersignals (10) angesteuert wird.Procedure according to Claim 7 or 8th , wherein at least one control element (42, 44) of a high-voltage component (32, 34, 36, 38), in particular at least one control element (42, 44) of a contactor (33) of a high-voltage battery, by means of the analog control signal (10) is controlled. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Steuerungselement (42, 44) der Hochvolt-Komponente (32, 34, 36, 38) über wenigstens ein UND-Gatter (46, 48) angesteuert wird, wobei in das UND-Gatter (46, 48) als Eingangssignale das analoge Ansteuersignal (10) und ein Ausgangssignal (54, 56) einer Schalt-Software (50) eingespeist werden, wobei die Schalt-Software (50) ein digitales Eingangssignal (52) des analogen Ansteuersignals (10) verarbeitet.Procedure according to one of the Claims 7 until 9 , wherein the control element (42, 44) of the high-voltage component (32, 34, 36, 38) is controlled via at least one AND gate (46, 48), with the AND gate (46, 48) as input signals analog control signal (10) and an output signal (54, 56) of a switching software (50) are fed, the switching software (50) processing a digital input signal (52) of the analog control signal (10).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012204788A1 (en) 2012-03-26 2013-09-26 Continental Automotive Gmbh Control apparatus for controlling high-voltage electrical system of mobile electric motor vehicle, has triggering device arranged independently of vehicle current state, to cause electrical disconnection of energy storage device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012204788A1 (en) 2012-03-26 2013-09-26 Continental Automotive Gmbh Control apparatus for controlling high-voltage electrical system of mobile electric motor vehicle, has triggering device arranged independently of vehicle current state, to cause electrical disconnection of energy storage device

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