DE102022113963A1 - Interlock circuit for a high-voltage electrical system with thermal fuse - Google Patents

Interlock circuit for a high-voltage electrical system with thermal fuse Download PDF

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Thomas Kronenberger
Simon SCHOENLEBER
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Interlockschaltung (HVIL) für ein Hochvoltbordnetz (1) eines Kraftfahrzeugs zum Überwachen von zumindest einer Steckverbindung (SV) des Hochvoltbordnetzes (1) aufweisend- eine Pilotlinie (10) mit zumindest einem, in die zumindest eine Steckverbindung (SV) integrierbaren Pilotkontakt (11), welcher im korrekt gesteckten Zustand der Steckverbindung (SV) zum Durchschleifen der Pilotlinie (10) durch die zumindest eine Steckverbindung (SV) verbunden ist und im gelösten Zustand der Steckverbindung (SV) zum Unterbrechen der Pilotlinie (10) getrennt ist,- eine mit der Pilotlinie (10) verbundene Interlocklogik (HVIL), welche dazu ausgelegt ist, den unterbrochenen Zustand der Pilotlinie (10) zu erkennen, und- zumindest eine Thermosicherung (16), welche in die Pilotlinie (10) integriert ist und dazu ausgelegt ist, die Pilotlinie (10) auch bei einer Überhitzung der zumindest einen Steckverbindung (SV) zu unterbrechen.The invention relates to an interlock circuit (HVIL) for a high-voltage on-board electrical system (1) of a motor vehicle for monitoring at least one plug connection (SV) of the high-voltage on-board electrical system (1), having a pilot line (10) with at least one plug connection (SV) that can be integrated into the at least one plug connection (SV). Pilot contact (11), which is connected in the correctly inserted state of the plug connection (SV) for looping through the pilot line (10) through the at least one plug connection (SV) and is separated in the released state of the plug connection (SV) in order to interrupt the pilot line (10). , - an interlock logic (HVIL) connected to the pilot line (10), which is designed to detect the interrupted state of the pilot line (10), and - at least one thermal fuse (16), which is integrated into the pilot line (10) and is designed to interrupt the pilot line (10) even if the at least one plug connection (SV) overheats.

Description

Die Erfindung betrifft eine Interlockschaltung für ein Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs zum Überwachen von zumindest einer Steckverbindung des Hochvoltbordnetzes. Die Interlockschaltung weist eine Pilotlinie mit zumindest einem, in die zumindest eine Steckverbindung integrierbaren Pilotkontakt auf, welcher im korrekt gesteckten Zustand der Steckverbindung zum Durchschleifen der Pilotlinie durch die zumindest eine Steckverbindung verbunden ist und im gelösten Zustand der Steckverbindung zum Unterbrechen der Pilotlinie getrennt ist. Außerdem weist die Interlockschaltung eine mit der Pilotlinie verbundene Interlocklogik auf, welche dazu ausgelegt ist, den unterbrochenen Zustand der Pilotlinie zu erkennen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Hochvoltbordnetz sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz.The invention relates to an interlock circuit for a high-voltage electrical system of a motor vehicle for monitoring at least one plug connection of the high-voltage electrical system. The interlock circuit has a pilot line with at least one pilot contact that can be integrated into the at least one plug connection, which is connected in the correctly plugged state of the plug connection for looping through the pilot line through the at least one plug connection and is separated in the released state of the plug connection in order to interrupt the pilot line. In addition, the interlock circuit has interlock logic connected to the pilot line, which is designed to detect the interrupted state of the pilot line. The invention also relates to a high-voltage electrical system and a motor vehicle with a high-voltage electrical system.

Vorliegend richtet sich das Interesse auf Hochvoltbordnetze für elektrifizierte Kraftfahrzeuge, also Elektro- oder Hybridfahrzeuge. Solche Hochvoltbordnetze weisen üblicherweise eine Vielzahl von Hochvoltkomponenten auf, welche in einen stromführenden Hochvoltkreis eingebunden sind. Dazu sind die Hochvoltkomponenten üblicherweise mittels Steckverbindungen an Hochvoltleitungen des Hochvoltkreises angeschlossen. Zum Überprüfen, ob die Steckverbindungen korrekt gesteckt oder fehlerhaft gelöst sind, werden sogenannte Interlockschaltungen bzw. Sicherheitsschaltungen verwendet. Eine Interlockschaltung weist üblicherweise eine Pilotlinie auf, welche pro Steckverbindung einen Pilotkontakt aufweist. Im korrekt gesteckten Zustand der Steckverbindung ist der jeweilige Pilotkontakt verbunden bzw. geschlossen, sodass die Pilotlinie durch die jeweilige Steckverbindung durchgeschleift ist. Über diese durchgeschleifte Pilotlinie kann ein Signal, welches von einem mit der Pilotlinie verbundenen Interlockgenerator bereitgestellt wird, zu einer mit der Pilotlinie verbundenen Interlocklogik geführt werden. Sobald zumindest eine der Steckverbindung nicht mehr korrekt gesteckt ist, wird der zugehörige Pilotkontakt getrennt, wodurch die Pilotlinie sowie die Übertragung des Signals unterbrochen werden. Dies kann durch die Interlocklogik erkannt werden.In this case, interest is focused on high-voltage electrical systems for electrified motor vehicles, i.e. electric or hybrid vehicles. Such high-voltage electrical systems usually have a large number of high-voltage components, which are integrated into a current-carrying high-voltage circuit. For this purpose, the high-voltage components are usually connected to high-voltage lines of the high-voltage circuit using plug connections. So-called interlock circuits or safety circuits are used to check whether the plug connections are plugged in correctly or disconnected incorrectly. An interlock circuit usually has a pilot line, which has one pilot contact per plug connection. When the plug connection is correctly inserted, the respective pilot contact is connected or closed, so that the pilot line is looped through the respective plug connection. A signal, which is provided by an interlock generator connected to the pilot line, can be routed to an interlock logic connected to the pilot line via this looped pilot line. As soon as at least one of the plug connections is no longer plugged in correctly, the associated pilot contact is disconnected, which interrupts the pilot line and the transmission of the signal. This can be recognized by the interlock logic.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Interlockschaltung für ein Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs weiter zu verbessern.It is the object of the present invention to further improve an interlock circuit for a high-voltage electrical system of a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Interlockschaltung, ein Hochvoltbordnetz sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved according to the invention by an interlock circuit, a high-voltage electrical system and a motor vehicle with the features according to the respective independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Eine erfindungsgemäße Interlockschaltung für ein Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs dient zum Überwachen von zumindest einer Steckverbindung des Hochvoltbordnetzes. Die Interlockschaltung weist eine Pilotlinie mit zumindest einem, in die zumindest eine Steckverbindung integrierbaren Pilotkontakt auf, welcher im korrekt gesteckten Zustand der Steckverbindung zum Durchschleifen der Pilotlinie durch die zumindest eine Steckverbindung verbunden ist und im gelösten Zustand der Steckverbindung zum Unterbrechen der Pilotlinie getrennt ist. Außerdem weist die Interlockschaltung eine mit der Pilotlinie verbundene Interlocklogik auf, welche dazu ausgelegt ist, den unterbrochenen Zustand der Pilotlinie zu erkennen. Darüber hinaus weist die Interlockschaltung zumindest eine Thermosicherung auf, welche in die Pilotlinie integriert ist und dazu ausgelegt ist, die Pilotlinie auch bei einer Überhitzung der zumindest einen Steckverbindung zu unterbrechen.An interlock circuit according to the invention for a high-voltage electrical system of a motor vehicle is used to monitor at least one plug connection of the high-voltage electrical system. The interlock circuit has a pilot line with at least one pilot contact that can be integrated into the at least one plug connection, which is connected in the correctly plugged state of the plug connection for looping through the pilot line through the at least one plug connection and is separated in the released state of the plug connection in order to interrupt the pilot line. In addition, the interlock circuit has interlock logic connected to the pilot line, which is designed to detect the interrupted state of the pilot line. In addition, the interlock circuit has at least one thermal fuse, which is integrated into the pilot line and is designed to interrupt the pilot line even if the at least one plug connection overheats.

Zur Erfindung gehört außerdem ein Hochvoltbordnetz für ein Kraftfahrzeug. Das Hochvoltbordnetz weist einen stromführenden Hochvoltkreis, zumindest eine Hochvoltkomponente, zumindest eine Steckverbindung zum Anschließen der zumindest einen Hochvoltkomponente an den Hochvoltkreis und eine erfindungsgemäße Interlockschaltung auf, wobei der zumindest eine Pilotkontakt in die zumindest eine Steckverbindung integriert ist. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Hochvoltbordnetz. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug.The invention also includes a high-voltage electrical system for a motor vehicle. The high-voltage electrical system has a current-carrying high-voltage circuit, at least one high-voltage component, at least one plug connection for connecting the at least one high-voltage component to the high-voltage circuit and an interlock circuit according to the invention, wherein the at least one pilot contact is integrated into the at least one plug connection. A motor vehicle according to the invention includes a high-voltage electrical system according to the invention. The motor vehicle is in particular an electrified motor vehicle.

Das Hochvoltbordnetz weist die zumindest eine Hochvoltkomponente auf. Insbesondere weist das Hochvoltbordnetz eine Vielzahl von Hochvoltkomponenten, beispielsweise eine Hochvoltbatterie, eine elektrische Maschine, eine Leistungselektronik, eine Heizeinrichtung, einen Klimakompressor, etc., auf. Die Hochvoltkomponenten sind in einen stromführenden Hochvoltkreis eingebunden und dazu mit Hochvoltleitungen des Hochvoltkreises elektrisch verbunden. Zum Verbinden der Hochvoltkomponenten mit den Hochvoltleitungen des Hochvoltkreises weist das Hochvoltbordnetz die Steckverbindungen auf. Diese Steckverbindungen weisen ein erstes, hochvoltkomponentenseitiges Steckerteil, insbesondere eine Buchse, und ein zweites, hochvoltkreisseitiges Steckerteil, insbesondere einen mit einem Leitungsende der Hochvoltleitung verbundenen Stecker, auf. Das erste Steckerteil weist erste Hochvoltkontaktelemente, beispielweise Kontaktöffnungen, und das zweite Steckerteil weist zweite Hochvoltkontaktelemente, beispielsweise Kontaktstifte auf. Zum Ausbilden eines die Hochvoltkomponente und den Hochvoltkreis verbindenden Hochvoltkontaktes werden die zwei Steckerteile zusammengesteckt bzw. zusammengefügt.The high-voltage electrical system has at least one high-voltage component. In particular, the high-voltage electrical system has a large number of high-voltage components, for example a high-voltage battery, an electrical machine, power electronics, a heater, an air conditioning compressor, etc. The high-voltage components are integrated into a current-carrying high-voltage circuit and are electrically connected to high-voltage lines of the high-voltage circuit. The high-voltage electrical system has plug connections to connect the high-voltage components to the high-voltage lines of the high-voltage circuit. These plug connections have a first, high-voltage component-side plug part, in particular a socket, and a second, high-voltage circuit-side plug part, in particular a plug connected to a line end of the high-voltage line. The first plug part has first high-voltage contact elements, for example contact openings, and the second plug part has second high-voltage contact elements, for example contact pins. To form a high-voltage contact connecting the high-voltage component and the high-voltage circuit, the two plug parts are plugged together or joined together.

Zum Überprüfen der Steckverbindungen des Hochvoltbordnetzes weist das Hochvoltbordnetz die Interlockschaltung auf. Diese kann erkennen, wenn zumindest eine der Steckverbindungen fehlerhaft gelöst, beispielsweise unsachgemäß gesteckt oder unbeabsichtigt getrennt, ist somit die Steckverbindung nicht (mehr) korrekt gesteckt ist. Dazu weist die Interlockschaltung pro Steckverbindung einen Pilotkontakt bzw. Sicherheitskontakt auf, welcher zusätzlich zu dem Hochvoltkontakt in die jeweilige Steckverbindung integriert ist. Beispielsweise kann der jeweilige Pilotkontakt zwei Pilotkontaktelemente zum Integrieren in das erste Steckerteil der zumindest einen Steckverbindung und eine Pilotkontaktbrücke zum Integrieren in das zweite Steckerteil der zumindest einen Steckverbindung aufweisen. Die Pilotkontaktbrücke verbindet im korrekt gesteckten Zustand der zumindest einen Steckverbindung die zwei Pilotkontaktelemente. Im gelösten Zustand der zumindest einen Steckverbindung ist die Pilotkontaktbrücke beabstandet zu zumindest einem der Pilotkontaktelemente angeordnet.To check the plug connections of the high-voltage electrical system, the high-voltage electrical system has the interlock circuit. This can detect if at least one of the plug connections is incorrectly released, for example improperly plugged in or unintentionally disconnected, meaning that the plug connection is no longer plugged in correctly. For this purpose, the interlock circuit has a pilot contact or safety contact for each plug connection, which is integrated into the respective plug connection in addition to the high-voltage contact. For example, the respective pilot contact can have two pilot contact elements for integration into the first plug part of the at least one plug connection and a pilot contact bridge for integration into the second plug part of the at least one plug connection. The pilot contact bridge connects the two pilot contact elements when the at least one plug connection is correctly inserted. In the released state of the at least one plug connection, the pilot contact bridge is arranged at a distance from at least one of the pilot contact elements.

Die Pilotkontakte der Steckerverbindungen sind über eine Pilotlinie bzw. Sicherheitslinie seriell verschaltet, sodass im verbundenen Zustand der Pilotkontakte die Pilotlinie durch die Steckverbindungen durchgeschleift ist und im getrennten Zustand zumindest eines Pilotkontaktes die Pilotlinie unterbrochen ist. Die Pilotlinie ist mit einem Interlockgenerator, beispielsweise einer Niedervoltbatterie eines Niedervoltbordnetzes des Kraftfahrzeugs, sowie mit einer Interlocklogik verbunden. Die Interlocklogik kann beispielsweise eine separate Steuereinrichtung sein oder in ein Steuergerät einer der Hochvoltkomponenten integriert sein. Im verbundenen Zustand der Pilotlinie überträgt diese ein Signal des Interlockgenerators, insbesondere ein Niedervoltsignal, zu der Interlocklogik, was diese als korrekt gesteckte Steckverbindungen erkennt. Im unterbrochenen Zustand der Pilotlinie wird auch die Signalübertragung zu der Interlocklogik unterbrochen, was diese als fehlerhafte Steckverbindung erkennt.The pilot contacts of the plug connections are connected in series via a pilot line or safety line, so that when the pilot contacts are connected, the pilot line is looped through the plug connections and when at least one pilot contact is disconnected, the pilot line is interrupted. The pilot line is connected to an interlock generator, for example a low-voltage battery of a low-voltage electrical system of the motor vehicle, and to an interlock logic. The interlock logic can, for example, be a separate control device or be integrated into a control device of one of the high-voltage components. When the pilot line is connected, it transmits a signal from the interlock generator, in particular a low-voltage signal, to the interlock logic, which it recognizes as correctly inserted plug connections. If the pilot line is interrupted, the signal transmission to the interlock logic is also interrupted, which it recognizes as a faulty plug connection.

Um einen weiteren Fehlerfall des Hochvoltbordnetzes in Form von einer Überhitzung zumindest einer der Steckverbindungen erkennen zu können, weist die Interlockschaltung die zumindest eine Thermosicherung bzw. Temperatursicherung auf. Insbesondere weist die Interlockschaltung pro Steckverbindung eine in die Pilotlinie integrierte Thermosicherung auf. Diese ist dazu ausgelegt, bei einer Übertemperatur, also bei Überschreitung eines vorbestimmten Temperaturschwellwerts, in einer Umgebung der Thermosicherung die Pilotlinie zu unterbrechen. Somit wird auch bei einer Übertemperatur die Signalübertragung zu der Interlocklogik unterbrochen. Die Thermosicherung ist dabei insbesondere eine irreversible Thermosicherung. Anders ausgedrückt ist die Thermosicherung nicht durch einen erneuten Temperaturabfall rückstellbar. Beispielsweise kann die Thermosicherung einen Schmelzleiter aufweisen, welcher bei der Übertemperatur schmilzt und dadurch die Pilotlinie irreversibel unterbricht bzw. trennt.In order to be able to detect a further fault in the high-voltage electrical system in the form of overheating of at least one of the plug connections, the interlock circuit has at least one thermal fuse or temperature fuse. In particular, the interlock circuit has a thermal fuse integrated into the pilot line for each plug connection. This is designed to interrupt the pilot line in the vicinity of the thermal fuse in the event of an excess temperature, i.e. when a predetermined temperature threshold value is exceeded. This means that signal transmission to the interlock logic is interrupted even in the event of excessive temperature. The thermal fuse is in particular an irreversible thermal fuse. In other words, the thermal fuse cannot be reset by another drop in temperature. For example, the thermal fuse can have a fusible conductor which melts at the excess temperature and thereby irreversibly interrupts or separates the pilot line.

Um die Übertemperatur der zumindest einen Steckverbindung erkennen zu können, ist die zumindest eine Thermosicherung insbesondere in die zumindest eine Steckerverbindung integriert. Dazu weist eines der Steckerteile die Thermosicherung auf. Insbesondere ist die Thermosicherung räumlich zwischen den Hochvoltkontaktelementen eines der Steckerteile angeordnet. Die Pilotlinie ist geometrisch und schaltungstechnisch also derart in eines der Steckerteile der zumindest einen Steckverbindung integriert, dass der die Thermosicherung aufweisende Abschnitt räumlich nahe an dem Hochvoltkontakt angeordnet ist. Beispielsweise ist der die Thermosicherung aufweisende Abschnitt der Pilotlinie ein schleifenförmiger, mit einem der Pilotkontaktelemente des ersten Steckerteils verbundener Leitungsabschnitt der Pilotlinie. Dieser schleifenförmige Leitungsabschnitt ist beispielsweise zwischen den ersten Hochvoltkontaktelementen des als Buchse ausgebildeten ersten Steckerteils angeordnet. Alternativ dazu kann auch die Pilotkontaktbrücke die Thermosicherung aufweisen oder durch die Thermosicherung ausgebildet sein.In order to be able to detect the excess temperature of the at least one plug connection, the at least one thermal fuse is integrated in particular into the at least one plug connection. For this purpose, one of the plug parts has the thermal fuse. In particular, the thermal fuse is arranged spatially between the high-voltage contact elements of one of the plug parts. The pilot line is geometrically and circuit-wise integrated into one of the plug parts of the at least one plug connection in such a way that the section containing the thermal fuse is arranged spatially close to the high-voltage contact. For example, the section of the pilot line having the thermal fuse is a loop-shaped line section of the pilot line connected to one of the pilot contact elements of the first plug part. This loop-shaped line section is arranged, for example, between the first high-voltage contact elements of the first plug part designed as a socket. Alternatively, the pilot contact bridge can also have the thermal fuse or be formed by the thermal fuse.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Interlocklogik dazu ausgelegt ist, das Hochvoltbordnetz abzuschalten, sobald sie einen Fehlerfall, also entweder das unerwünschte Lösen oder eine Übertemperatur einer der Steckverbindungen, aufgrund der unterbrochenen Signalübertragung erkannt hat. Zum Abschalten des Hochvoltbordnetzes kann sie beispielsweise ein Signal zum Öffnen einer Schalteinrichtung, welche beispielsweise zumindest ein Schaltschütz aufweist, bereitstellen, über welche die Hochvoltbatterie mit dem Hochvoltkreis verbunden ist. It proves to be advantageous if the interlock logic is designed to switch off the high-voltage vehicle electrical system as soon as it has detected a fault, i.e. either the unwanted loosening or an overtemperature of one of the plug connections, due to the interrupted signal transmission. To switch off the high-voltage vehicle electrical system, it can, for example, provide a signal for opening a switching device, which has, for example, at least one contactor, via which the high-voltage battery is connected to the high-voltage circuit.

Dieses Signal kann der Schalteinrichtung direkt oder über ein weiteres Steuergerät des Hochvoltbordnetzes bereitgestellt werden.This signal can be provided to the switching device directly or via another control device in the high-voltage on-board network.

Durch eine mit zumindest einer Thermosicherung ausgestattete Interlockschaltung kann das Hochvoltbordnetz besonders sicher ausgestaltet werden. Außerdem weist das Integrieren der zumindest einen Thermosicherung in die ein Niedervoltsignal führende Pilotlinie den Vorteil auf, dass die Thermosicherung nur hinsichtlich der Übertemperatur, nicht jedoch hochvoltfest ausgelegt sein muss.The high-voltage electrical system can be designed to be particularly safe using an interlock circuit equipped with at least one thermal fuse. In addition, integrating the at least one thermal fuse into the pilot line carrying a low-voltage signal has the advantage that the thermal fuse only has to be designed to be resistant to excess temperature, but not to high voltage.

Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Interlockschaltung vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Hochvoltbordnetz sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The embodiments and their advantages presented with reference to the interlock circuit according to the invention apply accordingly to the invention High-voltage electrical system according to the invention and for the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Hochvoltbordnetzes für ein Kraftfahrzeug;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Steckverbindung des Hochvoltbordnetzes; und
  • 3 eine schematische Darstellung einer Thermosicherung der Steckverbindung.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a high-voltage electrical system for a motor vehicle;
  • 2 a schematic representation of a plug connection of the high-voltage electrical system; and
  • 3 a schematic representation of a thermal fuse of the plug connection.

In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Hochvoltbordnetz 1 für ein Kraftfahrzeug, welches eine Vielzahl von Hochvoltkomponenten K1, K2, K3 aufweist. Eine erste Hochvoltkomponente K1 ist hier als eine Hochvoltbatterie 2, eine zweite Hochvoltkomponente K2 ist als eine Leistungselektronik 3 und eine dritte Hochvoltkomponente K3 ist als eine Heizeinrichtung 4, beispielsweise ein elektrischer Durchlauferhitzer, ausgebildet. Die Hochvoltkomponenten K1, K2, K3 sind in einen Hochvoltkreis 5 eingebunden, welcher mehrere Hochvoltleitungen L1, L2 mit jeweils einem ersten Leiter L1a, L2a, beispielsweise einem Plusleiter, und einem zweiten Leiter L1b, L2b, beispielsweise einem Minusleiter, aufweist. Die Hochvoltkomponenten K1, K2, K3 sind über jeweils eine Steckverbindung SV mit der jeweiligen Hochvoltleitung L1, L2 verbunden, wobei die ersten Leiter L1a, L2a über die jeweilige Steckverbindung SV mit einem Pluspol HV+ und die zweiten Leiter L1b, L2b mit einem Minuspol HV- der jeweiligen Hochvoltkomponente K1, K2, K3 verbunden sind. 1 shows a high-voltage electrical system 1 for a motor vehicle, which has a large number of high-voltage components K1, K2, K3. A first high-voltage component K1 is designed here as a high-voltage battery 2, a second high-voltage component K2 is designed as power electronics 3 and a third high-voltage component K3 is designed as a heating device 4, for example an electric instantaneous water heater. The high-voltage components K1, K2, K3 are integrated into a high-voltage circuit 5, which has several high-voltage lines L1, L2, each with a first conductor L1a, L2a, for example a plus conductor, and a second conductor L1b, L2b, for example a negative conductor. The high-voltage components K1, K2, K3 are each connected to the respective high-voltage line L1, L2 via a plug connection SV, with the first conductors L1a, L2a having a positive pole HV+ via the respective plug connection SV and the second conductors L1b, L2b having a negative pole HV-. the respective high-voltage components K1, K2, K3 are connected.

Eine der Steckverbindungen SV ist in 2 schematisch dargestellt. Die Steckverbindung SV weist ein erstes Steckerteil 6, welches in die jeweilige Hochvoltkomponente K1, K2, K3 integriert ist und beispielsweise als eine Buchse ausgebildet ist, und ein zweites Steckerteil 7, welches an der zugehörigen Hochvoltleitung L1, L2 angeordnet ist und beispielsweise als ein Stecker ausgebildet ist, auf. Das erste Steckerteil 6 weist hier zwei erste Hochvoltkontaktelemente 8a, 8b auf, wobei das erste Hochvoltkontaktelement 8a mit dem Pluspol HV+ der jeweiligen Hochvoltkomponente K1, K2, K3, und das zweite Hochvoltkontaktelement 8b mit dem Minuspol HV- der jeweiligen Hochvoltkomponente K1, K2, K3 elektrisch verbunden ist. Das zweite Steckerteil 7 weist zwei zweite Hochvoltkontaktelemente 9a, 9b auf, welche mit den Leitungen L1a, L2a, L1b, L2b elektrisch verbunden sind. Im korrekt gesteckten Zustand der Steckverbindung SV sind die ersten Hochvoltkontaktelemente 8a, 9a und die zweiten Hochvoltkontaktelemente 8b, 9b elektrisch miteinander verbunden.One of the plug connections SV is in 2 shown schematically. The plug connection SV has a first plug part 6, which is integrated into the respective high-voltage component K1, K2, K3 and is designed, for example, as a socket, and a second plug part 7, which is arranged on the associated high-voltage line L1, L2 and, for example, as a plug is trained. The first plug part 6 here has two first high-voltage contact elements 8a, 8b, the first high-voltage contact element 8a with the positive pole HV+ of the respective high-voltage component K1, K2, K3, and the second high-voltage contact element 8b with the negative pole HV- of the respective high-voltage component K1, K2, K3 is electrically connected. The second plug part 7 has two second high-voltage contact elements 9a, 9b, which are electrically connected to the lines L1a, L2a, L1b, L2b. When the plug connection SV is correctly plugged in, the first high-voltage contact elements 8a, 9a and the second high-voltage contact elements 8b, 9b are electrically connected to one another.

Das Hochvoltbordnetz 1 weist außerdem eine Interlockschaltung HVIL auf, welche dazu ausgelegt ist, die Steckverbindungen SV zu überwachen. Dazu weist die Interlockschaltung HVIL eine Pilotlinie 10 mit Pilotkontakten 11 auf. Dabei ist jeweils ein Pilotkontakt 11 in eine Steckverbindung SV integriert, wobei die Pilotkontakte 11 der Steckverbindungen SV, unabhängig von einer Verschaltung der Hochvoltkomponenten K1, K2, K3, seriell verbunden sind. Die Pilotkontakte 11 weisen jeweils zwei Pilotkontaktelemente 12a, 12b, welche hier in das erste Steckerteil 6 integriert sind, und eine Pilotkontaktbrücke 13, welche hier in das zweite Steckerteil 7 integriert ist, auf. Im korrekt gesteckten Zustand der Steckverbindung SV kontaktiert die Pilotkontaktbrücke 13 die Pilotkontaktelemente 12a, 12b und stellt somit eine elektrische Verbindung der Pilotlinie 10 her. Über diese elektrisch verbundene, durch die Steckverbindungen SV durchgeschleifte Pilotlinie 10 wird ein Niedervoltstromkreis zwischen einem Interlockgenerator 14 der Interlockschaltung HVIL, welcher hier in die Hochvoltbatterie 2 integriert ist, und einer Interlocklogik 15 der Interlockschaltung HVIL, welche hier in die Leitungselektronik 3 integriert ist, geschlossen. Über diesen geschlossenen Niedervoltstromkreis kann ein Niedervoltsignal übertragen werden.The high-voltage electrical system 1 also has an interlock circuit HVIL, which is designed to monitor the plug connections SV. For this purpose, the interlock circuit HVIL has a pilot line 10 with pilot contacts 11. A pilot contact 11 is integrated into a plug connection SV, with the pilot contacts 11 of the plug connections SV being connected in series, regardless of whether the high-voltage components K1, K2, K3 are connected. The pilot contacts 11 each have two pilot contact elements 12a, 12b, which are integrated here into the first plug part 6, and a pilot contact bridge 13, which is integrated here into the second plug part 7. When the plug connection SV is correctly plugged in, the pilot contact bridge 13 contacts the pilot contact elements 12a, 12b and thus establishes an electrical connection of the pilot line 10. Via this electrically connected pilot line 10 looped through the plug connections SV, a low-voltage circuit is closed between an interlock generator 14 of the interlock circuit HVIL, which is integrated here in the high-voltage battery 2, and an interlock logic 15 of the interlock circuit HVIL, which is integrated here into the line electronics 3 . A low-voltage signal can be transmitted via this closed low-voltage circuit.

Wenn nur eine der Steckverbindungen SV nicht korrekt gesteckt ist und die zugehörige Pilotkontaktbrücke 13 die zugehörigen Pilotkontaktelemente 12a, 12b nicht verbindet, so wird die Pilotlinie 10 unterbrochen und damit die Signalübertragung zwischen dem Interlockgenerator 14 und der Interlocklogik 15 unterbunden. So kann anhand des fehlenden, nicht mehr übertragenen Signals von der Interlocklogik 15 ein gelöster Zustand einer Steckverbindung SV erkannt werden.If only one of the plug connections SV is not plugged in correctly and the associated pilot contact bridge 13 does not connect the associated pilot contact elements 12a, 12b, the pilot line 10 is interrupted and thus the signal transmission between the interlock generator 14 and the interlock logic 15 is prevented. In this way, a loosened state of a plug connection SV can be recognized by the interlock logic 15 based on the missing, no longer transmitted signal.

Zusätzlich kann mittels der Interlockschaltung HVIL auch eine Überhitzung einer der Steckverbindungen SV erkannt werden. Dazu weist die Interlockschaltung HVIL für jede Steckverbindung SV eine Thermosicherung 16 (siehe 2) auf, welche auch in 3 gezeigt ist. Die Thermosicherungen 16 sind in die Pilotlinie 10 integriert und unterbrechen die Pilotlinie 10 bei Überhitzung der zugehörigen Steckverbindung SV. Die Thermosicherungen 16 sind nicht rückstellbar und weisen hier jeweils einen in eine Vergussmasse 17 eingebetteten Schmelzleiter 18 auf. Wenn eine Temperatur einer der Steckverbindungen SV; in welche die Thermosicherung 16 integriert ist, einen vorbestimmten Schwellwert, beispielsweise 250°C, überschreitet, so schmilzt der Schmelzleiter 18 und unterbricht die Pilotlinie 10 und damit die Signalübertragung zwischen dem Interlockgenerator 14 und der Interlocklogik 15. Die Thermosicherung 16 ist hier zwischen den zwei Hochvoltkontaktelementen 8a, 8b des ersten Steckerteils 6 angeordnet. Dazu ist ein Leitungsabschnitt 20 der Pilotlinie schleifenförmig zwischen den zwei Hochvoltkontaktelementen 8a, 8b angeordnet und mit einem der Pilotkontaktelemente 12a verbunden. In diesen Leitungsabschnitt 20 ist die Thermosicherung 16 integriert.In addition, overheating of one of the plug connections SV can also be detected using the interlock circuit HVIL. For this purpose, the interlock circuit HVIL has a thermal fuse 16 for each plug connection SV (see 2 ) on which also in 3 is shown. The thermal fuses 16 are integrated into the pilot line 10 and interrupt the pilot line 10 if the associated plug connection SV overheats. The thermal fuses 16 are not resettable and each have a fusible conductor 18 embedded in a casting compound 17. If a temperature of one of the plug connections SV; in which the thermal fuse 16 is integrated, exceeds a predetermined threshold value, for example 250 ° C, the fusible conductor 18 melts and interrupts the pilot line 10 and thus the signal transmission between the interlock generator 14 and the interlock logic 15. The thermal fuse 16 is here between the two High-voltage contact elements 8a, 8b of the first plug part 6 are arranged. For this purpose, a line section 20 of the pilot line is arranged in a loop between the two high-voltage contact elements 8a, 8b and connected to one of the pilot contact elements 12a. The thermal fuse 16 is integrated into this line section 20.

Wenn die Interlocklogik 15 erkannt hat, dass die Pilotlinie 10 unterbrochen ist und somit ein unerwünschter Zustand zumindest einer Steckverbindung SV vorliegt, so steuert die Interlocklogik 15 direkt oder über ein anderes Steuergerät, beispielsweise ein Motorsteuergerät, eine Schalteinrichtung 21 der Hochvoltbatterie 2 an, welche daraufhin geöffnet wird. Die Schalteinrichtung 21 weist hier ein mit dem Pluspol HV+ der Hochvoltbatterie 2 verbundenes erstes Schaltschütz 22a und ein mit dem Minuspol HVder Hochvoltbatterie 2 verbundenes zweites Schaltschütz 22b auf. Dadurch wird die Hochvoltbatterie 2 von dem Hochvoltkreis 5 getrennt und das Hochvoltbordnetz 1 wird spannungsfrei geschaltet. Die Hochvoltbatterie 2 weist hier außerdem eine Stromüberwachung 23 zum Überwachen eines über die Schalteinrichtung 21 fließenden Stroms, einen Isolationswächter 24, welcher einen Isolationswiderstand der Hochvoltbatterie 2 überwacht, und einen manuellen Service-Trennschalter 25 auf, mittels welchem das Hochvoltbordnetz manuell spannungsfrei geschaltet werden kann.If the interlock logic 15 has recognized that the pilot line 10 is interrupted and therefore an undesirable state of at least one plug connection SV is present, the interlock logic 15 controls a switching device 21 of the high-voltage battery 2 directly or via another control device, for example an engine control device, which then is opened. The switching device 21 here has a first contactor 22a connected to the positive pole HV+ of the high-voltage battery 2 and a second contactor 22b connected to the negative pole HV of the high-voltage battery 2. As a result, the high-voltage battery 2 is separated from the high-voltage circuit 5 and the high-voltage electrical system 1 is switched off. The high-voltage battery 2 here also has a current monitor 23 for monitoring a current flowing via the switching device 21, an insulation monitor 24, which monitors an insulation resistance of the high-voltage battery 2, and a manual service disconnect switch 25, by means of which the high-voltage on-board electrical system can be manually switched off.

Claims (10)

Interlockschaltung (HVIL) für ein Hochvoltbordnetz (1) eines Kraftfahrzeugs zum Überwachen von zumindest einer Steckverbindung (SV) des Hochvoltbordnetzes (1) aufweisend - eine Pilotlinie (10) mit zumindest einem, in die zumindest eine Steckverbindung (SV) integrierbaren Pilotkontakt (11), welcher im korrekt gesteckten Zustand der Steckverbindung (SV) zum Durchschleifen der Pilotlinie (10) durch die zumindest eine Steckverbindung (SV) verbunden ist und im gelösten Zustand der Steckverbindung (SV) zum Unterbrechen der Pilotlinie (10) getrennt ist, - eine mit der Pilotlinie (10) verbundene Interlocklogik (HVIL), welche dazu ausgelegt ist, den unterbrochenen Zustand der Pilotlinie (10) zu erkennen, gekennzeichnet durch - zumindest eine Thermosicherung (16), welche in die Pilotlinie (10) integriert ist und dazu ausgelegt ist, die Pilotlinie (10) auch bei einer Überhitzung der zumindest einen Steckverbindung (SV) zu unterbrechen.Interlock circuit (HVIL) for a high-voltage on-board electrical system (1) of a motor vehicle for monitoring at least one plug connection (SV) of the high-voltage on-board electrical system (1), comprising - a pilot line (10) with at least one pilot contact (11) which can be integrated into the at least one plug connection (SV) , which is connected in the correctly inserted state of the plug connection (SV) for looping through the pilot line (10) through the at least one plug connection (SV) and is separated in the released state of the plug connection (SV) for interrupting the pilot line (10), - one with Interlock logic (HVIL) connected to the pilot line (10), which is designed to detect the interrupted state of the pilot line (10), characterized by - at least one thermal fuse (16), which is integrated into the pilot line (10) and is designed for this purpose to interrupt the pilot line (10) even if the at least one plug connection (SV) overheats. Interlockschaltung (HVIL) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pilotkontakt (11) zwei Pilotkontaktelemente (12a) zum Integrieren in ein erstes Steckerteil (6) der zumindest einen Steckverbindung (SV) und eine Pilotkontaktbrücke (13) zum Integrieren in ein zweites Steckerteil (7) der zumindest einen Steckverbindung (SV) aufweist, wobei die Pilotkontaktbrücke (13) im korrekt gesteckten Zustand der zumindest einen Steckverbindung (SV) die zwei Pilotkontaktelemente (12a, 12b) verbindet und im gelösten Zustand der zumindest einen Steckverbindung (SV) beabstandet zu zumindest einem der Pilotkontaktelemente (12a, 12b) angeordnet ist, wobei ein die Thermosicherung (16) aufweisender Abschnitt der Pilotlinie (10) in einem schleifenförmigen, mit einem der Pilotkontaktelemente (12a) des ersten Steckerteils (6) verbundenen Leitungsabschnitt (20) der Pilotlinie (10) oder in die Kontaktbrücke (13) integriert ist.Interlock circuit (HVIL). Claim 1 , characterized in that the pilot contact (11) has two pilot contact elements (12a) for integrating into a first plug part (6) of the at least one plug connection (SV) and a pilot contact bridge (13) for integrating into a second plug part (7) of the at least one plug connection (SV), wherein the pilot contact bridge (13) connects the two pilot contact elements (12a, 12b) in the correctly inserted state of the at least one plug connection (SV) and is spaced apart from at least one of the pilot contact elements (12a) in the released state of the at least one plug connection (SV). , 12b), a section of the pilot line (10) having the thermal fuse (16) in a loop-shaped line section (20) of the pilot line (10) connected to one of the pilot contact elements (12a) of the first plug part (6) or in the Contact bridge (13) is integrated. Interlockschaltung (HVIL) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotlinie (10) zumindest zwei, in Reihe geschaltete Pilotkontakte (11) zum Integrieren in jeweils eine Steckverbindung (SV) des Hochvoltbordnetzes (1) aufweist, wobei die Pilotlinie (10) pro Steckverbindung (SV) eine Thermosicherung (16) aufweist.Interlock circuit (HVIL). Claim 1 or 2 , characterized in that the pilot line (10) has at least two pilot contacts (11) connected in series for integration into a respective plug connection (SV) of the high-voltage vehicle electrical system (1), the pilot line (10) having a thermal fuse (SV) per plug connection (SV). 16). Interlockschaltung (HVIL) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermosicherung (16) irreversibel ist.Interlock circuit (HVIL) according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal fuse (16) is irreversible. Interlockschaltung (HVIL) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermosicherung (16) einen bei der Übertemperatur schmelzenden Schmelzleiter (18) aufweist.Interlock circuit (HVIL). Claim 4 , characterized in that the thermal fuse (16) has a fusible conductor (18) that melts at the excess temperature. Hochvoltbordnetz (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: - einen stromführenden Hochvoltkreis (5), - zumindest eine Hochvoltkomponente (K1, K2, K3), - zumindest eine Steckverbindung (SV) zum Anschließen der zumindest einen Hochvoltkomponente (K1, K2, K3) an den Hochvoltkreis (5), und - eine Interlockschaltung (HVIL) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Pilotkontakt (11) in die zumindest eine Steckverbindung (SV) integriert ist.High-voltage electrical system (1) for a motor vehicle, comprising: - a current-carrying high-voltage circuit (5), - at least one high-voltage component (K1, K2, K3), - at least one plug connection (SV) for connecting the at least one high-voltage component (K1, K2, K3) to the high-voltage circuit (5), and - An interlock circuit (HVIL) according to one of the preceding claims, wherein the at least one pilot contact (11) is integrated into the at least one plug connection (SV). Hochvoltbordnetz (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochvoltkreis (5) eine Hochvoltkomponente (K1) in Form von einer Hochvoltbatterie (2) aufweist, welche über eine Schalteinrichtung (21) an den Hochvoltkreis (5) angeschlossen ist, wobei die Interlocklogik (HVIL) zum Abschalten des Hochvoltbordnetzes (1) bei Erkennung der Unterbrechung der Pilotlinie (10) dazu ausgelegt ist, ein Signal zum Öffnen der Schalteinrichtung (21) bereitzustellen.High-voltage electrical system (1). Claim 6 , characterized in that the high-voltage circuit (5) has a high-voltage component (K1) in the form of a high-voltage battery (2), which is connected to the high-voltage circuit (5) via a switching device (21), the interlock logic (HVIL) being used to switch off the high-voltage vehicle electrical system (1) upon detection of the Interruption of the pilot line (10) is designed to provide a signal to open the switching device (21). Hochvoltbordnetz (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung (SV) ein erstes, hochvoltkomponentenseitiges Steckerteil (6) mit ersten Hochvoltkontaktelementen (8a, 8b) und ein zweites, hochvoltkreisseitiges Steckerteil (7) mit zweiten Hochvoltkontaktelementen (9a, 9b) aufweist, wobei die zumindest eine Thermosicherung (16) in eines der Steckerteile (6) integriert ist und räumlich zwischen den Hochvoltkontaktelementen (8a, 8b) des Steckerteils (6) angeordnet ist.High-voltage electrical system (1). Claim 6 or 7 , characterized in that the plug connection (SV) has a first, high-voltage component-side plug part (6) with first high-voltage contact elements (8a, 8b) and a second, high-voltage circuit-side plug part (7) with second high-voltage contact elements (9a, 9b), the at least one thermal fuse (16) is integrated into one of the plug parts (6) and is spatially arranged between the high-voltage contact elements (8a, 8b) of the plug part (6). Hochvoltbordnetz (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steckerteil (6) als eine Buchse ausgebildet ist und die Thermosicherung (16) in die Buchse integriert ist, wobei die Pilotlinie (10) einen schleifenförmig zwischen den ersten Kontaktelementen (8a, 8b) der Buchse angeordneten Leitungsabschnitt (20) aufweist, in welchem die Thermosicherung (16) angeordnet ist.High-voltage electrical system (1). Claim 8 , characterized in that the first plug part (6) is designed as a socket and the thermal fuse (16) is integrated into the socket, the pilot line (10) being a line section arranged in a loop between the first contact elements (8a, 8b) of the socket ( 20), in which the thermal fuse (16) is arranged. Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9.Motor vehicle with a high-voltage electrical system (1) according to one of the Claims 6 until 9 .
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