WO2013072028A2 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer hochvoltanordnung - Google Patents

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WO2013072028A2
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Hans-Peter Arnold
Uwe Lachmund
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to methods and apparatus for monitoring a high voltage arrangement, especially in a vehicle.
  • a high-voltage arrangement is understood in particular to mean an arrangement in which voltages> 25 volts, for example voltages> 60 volts, for example in the range of 400 volts, can occur.
  • these include voltages of the voltage class B, which for DC voltages
  • Such voltages are used in particular in hybrid and electric vehicles, for example to supply an electric motor.
  • High voltage lead is guided.
  • a current loop is also referred to as a pilot line or safety line.
  • the current loop is interrupted, which results in that the high-voltage voltage is switched off and a discharge of the high-voltage arrangement is initiated.
  • DE 0 2009 054 469 A1 discloses special cabling systems which combine high-voltage lines and lines of such a current loop.
  • DE 10 2009 050 223 A1 proposes to use for monitoring and interrupting an electrical high-voltage network of a vehicle electrically controllable switch, wherein a monitoring unit, the functionality of the electric
  • controllable switch and thus can perform localization at least in some cases.
  • To control the electrically controllable switch can be used in particular a sensitive to an error case further switch.
  • Such an arrangement is relatively complicated to implement.
  • a current loop which passes through a plurality of elements of a high-voltage arrangement to be monitored, wherein a change in a state of at least one of the elements to be monitored leads to an interruption of the current loop.
  • voltages are detected at at least three points of the current loop. Depending on the detected voltages, an interruption of the current loop is detected and in the presence of an interruption
  • the voltages at at least three points comprise a first voltage at a beginning of the current loop, a second voltage at one end of the current loop, and at least one further voltage at at least one other point between the beginning and the end.
  • the interruption can be detected only in dependence on the first voltage and the second voltage, while for localization and the at least one further voltage is used.
  • the elements to be monitored may be in one or more components of the
  • High-voltage arrangement may be arranged, wherein the detection of the at least one further voltage can be effected by a monitoring device within the respective component, wherein the monitoring device in particular a microcontroller or other processor unit, which is already present in the respective component may be.
  • a processor unit may also be used to detect one or more voltages of the at least one other voltages in other components,
  • the method is also applicable to two or more current loops.
  • the monitoring of the first voltage and the second voltage can be done by a monitoring device located outside the high-voltage arrangement or else via one of the above-mentioned processor units within a component of the high-voltage arrangement.
  • High-voltage arrangement runs, wherein a change of a state of at least one of the elements to be monitored leads to an interruption of the current loop
  • a monitoring device configured to detect voltages at at least three points of the current loop, wherein the monitoring device is further configured to detect an interruption of the current loop as a function of the voltages, to interrupt a voltage supply of the high-voltage arrangement upon detection of an interruption and / or the High voltage arrangement to discharge and depending on the
  • the monitoring device may in particular comprise a processor unit, for example a microcontroller, for detecting a voltage at a point of the current loop within a component of the high-voltage arrangement. Additionally or alternatively, the monitoring device may also be external to the high-voltage arrangement
  • Monitoring device include.
  • the device can be set up in particular for carrying out one or more of the methods described above.
  • FIG. 1 shows an apparatus for monitoring a high-voltage arrangement according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows an apparatus for monitoring a high-voltage arrangement according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a flowchart for illustrating a method according to FIG.
  • a high-voltage arrangement as an example comprises a component A 19, a component B 20 and a component C 21.
  • Components may include, for example, an electric motor of an electric vehicle or a hybrid vehicle, an air conditioner or a high-voltage battery.
  • Components can at least partially carry a high voltage, which is potentially dangerous for people, in particular a voltage of the voltage class B as explained above.
  • the component A 19 has, for example, a low-voltage connector 22 and a high-voltage connector 23, the component B 20 has a low-voltage connector 2 and a cover 26, and the component C 21 has a high-voltage connector 28 and a
  • High-voltage connector 29 on.
  • the high voltage is symbolized by a high voltage source 12.
  • a current loop 30 is passed through these components as shown, this current loop 30 having a start A 17 and an end E 8 and a low-voltage source 10, for example, a 12-volt battery or a 24-volt battery, as conventionally found in motor vehicles, and a constant current source 14 is supplied with a constant current.
  • a low-voltage source 10 for example, a 12-volt battery or a 24-volt battery, as conventionally found in motor vehicles, and a constant current source 14 is supplied with a constant current.
  • a resistor 15 is arranged. As can be seen from Fig. 1, the current loop 30 is interrupted as soon as one of the plug 22, 23, 25, 28, 29 is at least partially unplugged, or the lid 26 is opened.
  • the number of elements to be monitored is to be understood as an example, of course, and in other embodiments more elements, fewer elements or other elements may be present. Also, the number of three components 19, 20 and 21 is merely an example.
  • a monitoring device 13 monitors a first voltage at the start A 17 of the current loop and a second voltage at the end E 18 of the current loop 30. As long as the current loop 30 is closed, the first voltage is at least approximately equal to the second voltage, since the electrical resistance of the closed current loop 30 is low. If the current loop 30 is interrupted, however, the voltage difference between the first voltage and the second voltage is relatively large.
  • the monitoring device 13 is therefore set up to detect an interruption of the current loop 30 when a difference between the first voltage and the second
  • Monitoring device 13 a switch 11 and thus control the
  • Interrupt high voltage supply 12 a suitable compound for deriving remaining charge in the High-voltage arrangement are closed, for example, a connection to a ground out to ensure rapid discharge.
  • the voltage at other points of the current loop 30 is monitored as the beginning A 17 and the end E 18, in the example of FIG. 1 at four further points, which with Arabic numerals. 1 -4 are designated.
  • Points 1 and 2 are in component A 19, while points 3 and 4 are in component B 20.
  • the present invention is not limited to four additional points, but any number of additional points may be used to monitor voltages starting with a single point.
  • the points are chosen in particular such that there are potential points of interruption between two points, including the beginning 17 and the end 18.
  • points 1 and 2 are monitored by a microcontroller (microcontroller) 24 arranged in component A19, and points 3 and 4 are evaluated by a microcontroller 27 arranged in component B20
  • a microcontroller microcontroller
  • FIG. 1 points 1 and 2 are monitored by a microcontroller (microcontroller) 24 arranged in component A19, and points 3 and 4 are evaluated by a microcontroller 27 arranged in component B20
  • a microcontroller microcontroller
  • FIG. 1 and 2 are monitored by a microcontroller (microcontroller) 24 arranged in component A19
  • points 3 and 4 are evaluated by a microcontroller 27 arranged in component B20
  • the microcontrollers 24 and 27 can, for example, with the monitoring device 13 via a. CAN bus 16 connected. About the CAN bus 16 is also an external
  • Other types of compound, e.g. wireless connections are possible.
  • the inputs of the microcontrollers 24, 27 for the voltages at the points 1, 2, 3, 4 can be designed as pull-up or as pull-down inputs.
  • a different voltage such as logic high levels, as for the points 3, 4 and the end E 18, especially if the inputs of the micro controllers 24, 27 have a pull-down resistor, ie are designed as pull-down inputs.
  • microcontrollers 24, 27 do not need to be specially configured, but conventional microcontrollers with conventional microcontroller inputs may be used.
  • the monitoring device 13 the monitoring device 13
  • portions of the current loop 30 may be floating, i. be connected to any of the terminals of the low voltage voltage source 10.
  • iterative debugging is possible, after detection and localization of a first interruption it is repaired and then another test, i. E. a re-evaluation of the Spannurigspegei at the measuring points, takes place, and again a localization and repair is performed, these steps are repeated until the entire current loop is uninterrupted.
  • a high-voltage arrangement as an example again comprises three components, namely a component A 40, a component B 41 and a component C 42.
  • the component A 40 comprises a high-voltage connector 44, a cover 45 and a High-voltage connector 46.
  • the component B 41 comprises as components to be monitored a low-voltage connector 48, a cover 52 and a high-voltage connector 51.
  • the component C 42 includes as to be monitored
  • a first current loop 43rd is from a beginning A to an end E through the elements to be monitored
  • Component A 40 wherein the component A 40 comprises a microcontroller 47, which in the embodiment of Fig. 2 the. first current loop 43 feeds and monitors voltages at the beginning A, the end E and points 1 and 2 of the current loop 43.
  • the microcontroller 47 can be connected to a low-voltage power source.
  • component B 41 and component C 42 to be monitored are monitored by a second current loop 49 having a start A and an end E which is fed by a microcontroller 50 of component B 41.
  • the component C 42 does not include its own microcontroller and is therefore monitored by the microcontroller 50 as it were.
  • the microcontroller 50 evaluates voltages at the beginning A and the end E as well as at points 3 and 4 of the second current loop 49. A detection of a
  • Interruption is performed by the microcontroller 47 in the case of the first current loop 43 and by the microcontroller 50 in the case of the second current loop 49 as described with reference to FIG. 1 for the monitoring device 13.
  • the microcontroller 47 and the microcontroller 50 are connected to a CAN bus 55.
  • the microcontroller 50 registers an interruption of the second current loop 49, it signals this via the CAN bus 55 to the microcontroller 47.
  • the microcontroller 47 receives such a message from the microcontroller 50 or the microcontroller 47 detects an interruption of the first current loop 43, it opens a switch 11, so as to interrupt a high-voltage supply 12.
  • the micro-controllers 47 and 50 can more accurately locate an occurring interrupt and also report this via the CAN bus 55, the location being as described with reference to FIG ,
  • Monitoring device 13 of FIG. 1 take place. Conversely, is also in the 1 shows a supply of the current loop and / or an evaluation of the voltages at the beginning and end of the current loop 30 via a microcontroller,
  • Fig. 3 an embodiment of a method according to the invention is shown, which method can be implemented, for example, by the devices of Figs. 1 and 2, but can also be used independently thereof.
  • step 60 a current of a current loop, which leads through elements of a high-voltage device to be monitored, is impressed.
  • step 61 voltages are applied to at least three different ones. Points of
  • step 62 an interruption of the current loop is detected based on the detected voltages. If such an interruption is detected, a step 63 is entered
  • High voltage network interrupted and then discharged. Finally, in step 64, the interruption of the current loop is localized on the basis of the detected voltages, which in the case of multiple interruptions can also be iterated, as described above.
  • Hybrid vehicle or an electric vehicle is not limited to this application.

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Abstract

Es werden Vorrichtungen und Verfahren zur Überwachung einer Hochvoltanordnung (19, 20, 21) bereitgestellt, wobei eine Stromschleife (30) durch zu überwachende Elemente (22, 23, 25, 26, 28, 29) der Hochvoltanordnung (19, 20, 21) verläuft. An mindestens drei Punkten der Stromschleife (30.) werden Spannungen erfasst. Auf Basis der erfassten Spannungen wird eine Unterbrechung der Stromschleife (30) detektiert und in Antwort hierauf eine Hochspannungsversorgung (12) unterbrochen. Zudem wird auf Basis der erfassten Spannungen die Unterbrechung lokalisiert.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Hochvoltanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung einer Hochvoltanordnung, insbesondere in einem Fahrzeug. Unter einer Hochvoltanordnung wird insbesondere eine Anordnung verstanden, bei welcher Spannungen > 25 Volt, beispielsweise Spannungen > 60 Volt, beispielsweise im Bereich von 400 Volt auftreten können. Insbesondere fallen hierunter Spannungen der Spannungsklasse B, welche für Gleichspannungen
Spannungen zwischen 60 Volt und 500 Volt und für Wechselspannungen Spannungen zwischen 25 Volt und 1.000 Volt umfasst.
Derartige Spannungen werden insbesondere in Hybrid- und Elektrofahrzeugen verwendet, beispielsweise, um einen Elektromotor zu versorgen.
Bei einer fehlerhaften oder unvollständigen Montage einer derartigen Hochvoltanordnung besteht die Gefahr, dass Personen der Hochvoltspannung ausgesetzt sind, was zu
Verletzungen oder sogar zum Tod führen kann. Auch bei Arbeiten an einer derartigen
Hochvoltanordnung ist es wünschenswert, sicherzustellen, dass die entsprechenden Teile der Hochvoltanordnung nicht unter Spännung stehen, während daran gearbeitet wird.
Diesbezüglich ist es beispielsweise aus der DE 10 2008 021 542 A1 oder der DE 10049196 A1 bekannt, eine Niedervoltstromschleife durch die Hochvoltanordnung zu legen, welche unter anderem durch steckbare und/oder abnehmbare Komponenten, welche potenziell eine
Hochspannung führen, geführt ist. Eine derartige Stromschleife wird auch als Pilotlinie oder Sicherheitslinie bezeichnet. Beispielsweise beim Ausstecken oder Abnehmen derartiger Komponenten wird die Stromschleife unterbrochen, was dazu führt, dass die Hochvoltspannung abgeschaltet wird und eine Entladung der Hochvoltanordnung eingeleitet wird.
Beispielsweise in der DE 0 2009 054 469 A1 sind spezielle Verkabelungssysteme, welche Hochvoltleitungen und Leitungen einer derartigen Stromschleife kombinieren, offenbart.
Wird lediglich eine Unterbrechung der Stromschleife detektiert, kann zwar ein sicheres
Abschalten der Hochvoltspannung gewährleistet werden, eine Lokalisierung der Unterbrechung ist jedoch nicht möglich. Daher kann nach einer derartigen Unterbrechung eine Fehlersuche in der Hochvoltanordnung aufwändig Sein.
Diesbezüglich schlägt die DE 10 2009 050 223 A1 vor, zur Überwachung und Unterbrechung eines elektrischen Hochspannungsnetzes eines Fahrzeugs elektrisch ansteuerbare Schalter zu verwenden, wobei eine Überwachungseinheit die Funktionsfähigkeit des elektrisch
ansteuerbaren Schalters überwachen kann und somit eine Lokalisierung zumindest in manchen Fällen durchführen kann. Zur Ansteuerung des elektrisch ansteuerbaren Schalters kann dabei insbesondere ein auf einen Fehlerfall sensitiver weiterer Schalter verwendet werden. Eine derartige Anordnung ist jedoch relativ aufwändig zu realisieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen
bereitzustellen, bei welchen eine derartige Unterbrechung einer Stromschleife, welche zur Überwachung einer Hochvoltanordnung benutzt wird, auf einfachere Weise zu lokalisieren ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 9. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Erfindungsgemäß Wird vorgeschlagen, Strom durch eine Stromschleife zu schicken, welche durch eine Vielzahl von zu überwachenden Elementen einer Hochvoltanordnung verläuft, wobei eine Änderung eines Zustande mindestens eines der zu überwachenden Elemente zu einer Unterbrechung der Stromschleife führt. Zudem werden Spannungen an mindestens drei Punkten der Stromschleife erfasst. In Abhängigkeit von den erfassten Spannungen wird eine Unterbrechung der Stromschieife detektiert und bei Vorliegen einer Unterbrechung
beispielsweise eine Spannungsversorgung der Hochvoltanordnung unterbrochen. Zusätzlich wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit von den mindestens drei Spannungen die
Unterbrechung der Stromschleife lokalisiert. Folgend der Unterbrechung kann die
Hochvoltanordnung dann entladen werden.
Indem also nicht nur zwei Spannungen, beispielsweise an einem Anfang und einem Ende der Stromschleife, sondern mindestens drei Spannungen überwacht werden, ist eine Lokalisierung einer Unterbrechung möglich, wobei eine Genauigkeit der Lokalisierung beispielsweise von einer Anzahl der mindestens drei Spannungen abhängt. Im Allgemeinen ist eine umso genauere Lokalisierung möglich, desto mehr Spannungen an unterschiedlichen Punkten der Stromschieife erfasst werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfassen die Spannungen an mindestens drei Punkten eine erste Spannung an einem Anfang der Stromschleife, eine zweite Spannung an einem Ende der Stromschleife und mindestens eine weitere Spannung an mindestens einem weiteren Punkt zwischen dem Anfang und dem Ende. In einem derartigen Fall kann die Unterbrechung nur in Abhängigkeit von der ersten Spannung und der zweiten Spannung detektiert werden, während zur Lokalisierung auch die mindestens eine weitere Spannung herangezogen wird.
Die zu überwachenden Elemente können in einer oder mehreren Komponenten der
Hochvoltanordnung angeordnet sein, wobei die Erfassung der mindestens einen weiteren Spannung durch eine Überwachungseinrichtung innerhalb der jeweiligen Komponente erfolgen kann, wobei die Überwachungseinrichtung insbesondere eine Mikrosteuerung oder andere Prozessoreinheit, welche ohnehin in der jeweiligen Komponente vorhanden ist, sein kann. Eine derartige Prozessoreinheit kann auch dazu verwendet werden, eine oder mehrere Spannungen der mindestens einen weiteren Spannungen in anderen Komponenten zu erfassen,
insbesondere anderen Komponenten, welche nicht über eine eigene Prozessoreinheit verfügen.
Selbstverständlich ist das Verfahren auch auf zwei oder mehr Stromschleifen anwendbar.
Die Überwachung der ersten Spannung und der zweiten Spannung kann durch eine außerhalb der Hochvoltanordnung befindliche Überwachungseinrichtung oder auch über eine der oben erwähnten Prozessoreinheiten innerhalb einer Komponente der Hochvoltanordnung geschehen.
Gemäß einem anderen Aspekt wird eine Vorrichtung zur Überwachung einer
Hochvöltanordnung bereitgestellt, umfassend:
eine Stromschleife, welche durch eine Vielzahl zu überwachender Elemente der
Hochvoltanordnung verläuft, wobei eine Änderung eines Zustands mindestens eines der zu überwachenden Elemente zu einer Unterbrechung der Stromschleife führt,
eine Stromquelle, welche mit der Stromschleife gekoppelt ist, und
eine Überwachungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, Spannungen an mindestens drei Punkten der Stromschleife zu erfassen, wobei die Überwachungsvorrichtung weiter eingerichtet ist, eine Unterbrechung der Stromschleife in Abhängigkeit von den Spannungen zu detektieren, bei Detektion einer Unterbrechung eine Spannungsversorgung der Hochvoltanordnung zu unterbrechen und/oder die Hochvoltanordnung zu entladen und in Abhängigkeit von den
Spannungen die detektierte Unterbrechung zu lokalisieren. Die Überwachungsvorrichtung kann dabei insbesondere eine Prozessoreinheit, beispielsweise eine MikroSteuerung, zum Erfassen einer Spannung an einem Punkt der Stromschleife innerhalb einer Komponente der Hochvoltanordnung umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Überwachungsvorrichtung auch eine zu der Hochvoltanordnung externe
Überwachüngseinrichtung umfassen.
Die Vorrichtung kann insbesondere zur Durchführung eines oder mehrerer der oben beschriebenen Verfahren eingerichtet sein.
Die Erfindung wird nachfolgend Anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Überwachen einer Hochvoltanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorrichtung zum Überwachen einer Hochvoltanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 3. ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert erläutert. Dabei können Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Auf der anderen Seite ist eine Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen nicht dahingehend auszulegen, dass alle dieser Merkmale zur Ausführung der Erfindung notwendig sind. Insbesondere können andere Ausführungsbeispiele weniger Merkmale und/oder alternative Merkmale aufweisen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 umfasst eine Hochvoltanordnung als Beispiel eine Komponente A 19, eine Komponente B 20 sowie eine Komponente C 21. Derartige
Komponenten können beispielsweise einen Elektromotor eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, eine Klimaanlage oder eine Hochvoltbatterie umfassen. Derartige
Komponenten können zumindest teilweise eine hohe Spannung führen, welche potenziell gefahrlieh für Menschen ist, insbesondere eine Spannung der Spannungsklasse B wie eingangs erläutert. Die Komponente A 19 weist dabei beispielsweise einen Niedervoltstecker 22 und einen Hochvoltstecker 23 auf, die Komponente B 20 weist einen Niedervoltstecker 2 sowie eine Deckel 26 auf, und die Komponente C 21 weist einen Hochvoltstecker 28 sowie einen
Hochvoltstecker 29 auf. Beim Ausstecken eines der Stecker 22, 23, 25, 28, 29 oder bei einem Öffnen des Deckels 26 besteht eine Gefahr, dass eine Person in Kontakt mit der hohen Spannung kommt, und daher soll in diesem Fall die hohe Spannung möglichst abgeschaltet werden. In Fig. 1 ist die hohe Spannung durch eine Hochspannungsquelle 12 symbolisiert.
Zur Überwachung der oben erwähnten zu überwachenden Elementen 22, 23, 25, 26, 28, 29 der Hochvoltanordnung ist eine Stromschleife 30 durch diese Komponenten wie dargestellt geführt, wobei diese Stromschleife 30 einen Anfang A 17 und ein Ende E 8 aufweist und über einen Niederspannungsquelle 10, beispielsweise ein 12-Volt Batterie oder eine 24-Volt Batterie, wie sie herkömmlicherweise in Kraftfahrzeugen anzutreffen sind, und eine Konstantstromquelle 14 mit einem konstanten Strom versorgt wird. Zwischen dem Ende E 18 und der
Niederspannungsquelle 10 ist ein Widerstand 15 angeordnet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich wird die , Stromschleife 30 unterbrochen, sobald einer der Stecker 22, 23, 25, 28, 29 zumindest teilweise ausgesteckt wird, oder der Deckel 26 geöffnet wird.
Die Anzahl der dargestellten zu überwachenden Elemente ist selbstverständlich nur als Beispiel zu verstehen, und bei anderen Ausführungsbeispielen können mehr Elemente, weniger Elemente oder auch andere Elemente vorhanden sein. Auch die Anzahl von drei Komponenten 19, 20 und 21 ist lediglich als Beispiel anzusehen.
Eine Überwachungseinrichtung 13 überwacht eine erste Spannung an dem Anfang A 17 der Stromschleife und eine zweite Spannung an dem Ende E 18 der Stromschleife 30. Solange die Stromschleife 30 geschlossen ist, ist die erste Spannung zumindest näherungsweise gleich der zweiten Spannung, da der elektrische Widerstand der geschlossenen Stromschleife 30 gering ist. Wird die Stromschleife 30 hingegen unterbrochen, ist der Spannungsunterschied zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung relativ groß.
Die Überwachungseinrichtung 13 ist daher eingerichtet, eine Unterbrechung der Stromschleife 30 zu detektieren, wenn eine Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten
Spannung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. In diesem Fall kann die
Überwachungseinrichtung 13 einen Schalter 11 ansteuern und somit die
Hochspannungsversorgung 12 unterbrechen. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise auch eine geeignete Verbindung zum Ableiten noch verbleibender Ladung in der Hochvoltanordnung geschlossen werden, z.B. eine Verbindung zu einer Erdung hin, um eine schnelle Entladung zu gewährleisten.
Um nun eine genauere Lokalisierung der Unterbrechung der Stromschleife 30 zu ermöglich, wird die Spannung an weiteren Punkten der Stromschleife 30 als dem Anfang A 17 und dem Ende E 18 überwacht, im Beispiel der Fig. 1 an vier weiteren Punkten, welche mit arabischen Ziffern 1-4 bezeichnet sind. Die Punkte 1 und 2 liegen dabei in der Komponente A 19, während die Punkte 3 und 4 in der Komponente B 20 liegen. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf vier zusätzliche Punkte bestimmt, sondern es kann jede beliebige Anzahl zusätzlicher Punkte zur Überwachung von Spannungen beginnend mit einem einzigen Punkt verwendet werden. Die Punkte sind dabei insbesondere so gewählt, dass zwischen zwei Punkten einschließlich dem Anfang 17 und dem Ende 18 potentielle Unterbrechungsstellen liegen. Generell kann mit n zusätzlichen Punkten (zusätzlich zu dem Anfang A 17 und dem Ende E 18) zwischen n + 1 fehlerhaften Abschnitten der Stromschleife unterschieden werden, sodass eine höhere Anzahl von zusätzlichen Punkten zu einer genaueren Lokalisierung von Unterbrechungen, aber gegebenenfalls auch zu einem erhöhten Schaltungsaufwand führt.
Die Überwachung der Punkte 1 und 2 erfolgt dabei in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 durch eine in der Komponente A19 angeordneten Mikrosteuerung (Mikrokontroller) 24, und die Auswertung der Punkte 3 und 4 erfolgt durch eine in der Komponente B20 angeordneten Mikrosteuerung 27. Dabei können insbesondere ohnehin in der Hochvoltanordnung vorhandene MikroSteuerungen verwendet werden, welche auch für andere Zwecke verwendet werden können. Es können jedoch auch speziell für zum Zweck der Spannungsüberwachung der Stromschleife 30 ausgelegte MikroSteuerungen oder andere Prozessoreinheiten bereitgestellt werden. Die Überwachungseinrichtung 13 und die MikroSteuerungen 24 und 27 bilden in dem Ausführungsbeispiel -der Fig. 1 eine Überwachungsvorrichtung.
Die MikroSteuerungen 24 und 27 können beispielsweise mit der Überwachungseinrichtung 13 über einen. CAN-Bus 16 verbunden sein. Über den CAN-Bus 16 ist zudem ein externes
Auslesen der erfassten Spannungen und/oder einer Lokalisierung einer Unterbrechung wie im Folgenden erläutert möglich. Auch andere Arten der Verbindung, z.B. drahtlose Verbindungen, sind möglich.
Die Eingänge der MikroSteuerungen 24, 27 für die Spannungen an den Punkten 1 , 2, 3, 4 können dabei als Pullup- oder als Pulldown-Eingänge ausgelegt sein. Wenn beispielsweise der Niedervoltstecker 25 nicht verbunden ist, ergibt sich für den Anfang A 17 sowie die Punkte 1 und 2 eine andere Spannung, beispielsweise logisch hohe Pegel, als für die Punkte 3, 4 sowie das Ende E 18, insbesondere wenn die Eingänge der MikroSteuerungen 24, 27 einen Pulldown-Widerstand aufweisen, d.h. als Pulldown-Eingänge ausgelegt sind. Dies bedeutet, dass mindestens eine Unterbrechung zwischen dem Punkt 2 und dem Punkt 3 liegt, was zunächst auf einen ausgesteckten Stecker 25 (oder eine Leitungsunterbrechung) hindeutet. Bei geöffnetem Deckel 25 würde beispielsweise ein Potenziafsprung zwischen den Punkten 3 und 4 auftreten. Somit kann eine Unterbrechung genauer lokalisiert werden.
Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur binäre Pegel (beispielsweise logisch hoch und logisch niedrig) vorliegen und verglichen werden, müssen die MikroSteuerungen 24, 27 nicht speziell ausgestaltet sein, sondern es können herkömmliche MikroSteuerungen mit herkömmlichen Mikrosteuerungseingängen verwendet werden..
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Überwachungseinrichtung 13
beispielsweise als Koprdinationseinrichtung dienen, welche die Messwerte an den Punkten sammelt und auswertet sowie ein Ergebnis über den CAN-Bus 16 ausgibt.
Bei Mehrfachunterbrechungen können Abschnitte der Stromschleife 30 floatend sein, d.h. mit keinem der Anschlüsse der Niedervoltspann ungsquelle 10 verbunden sein. In diesem Fall ist eine iterative Fehlersuche und -beseitigung möglich, wobei nach Erkennung und Lokalisierung einer ersten Unterbrechung diese repariert wird und dann eine weitere Prüfung, d.h. eine nochmalige Auswertung der Spannurigspegei an den Messpunkten, erfolgt, und wiederum eine Lokalisierung und Reparatur durchgeführt wird, wobei diese Schritte wiederholt werden, bis die gesamte Stromschleife unterbrechungsfrei ist.
Die Erfindung ist nicht nur für Überwachungsvorrichtungen einer Hochvoltanordnung einsetzbar, welche wie in Fig. 1 eine einzige Stromschleife 30 aufweist, sondern es können ebenso mehrere Stromschleifen eingesetzt werden. Ein derartiges Beispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 umfasst eine Hochvoltanordnung als Beispiel wiederum drei Komponenten, nämlich eine Komponente A 40, eine Komponente B 41 und eine Komponente C 42. Als zu überwachende Elemente umfasst die Komponente A 40 einen Hochvoltstecker 44, einen Deckel 45 und einen Hochvoltstecker 46. Die Komponente B 41 umfasst als zu überwachende Komponenten einen Niedervoltstecker 48, einen Deckel 52 sowie einen Hochvoltstecker 51. Die Komponente C 42 umfasst als zu überwachende
Komponenten einen Niedervoltstecker 53 sowie einen Deckel 54. Eine erste Stromschleife 43 ist von einem Anfang A zu einem Ende E durch die zu überwachenden Elemente der
Komponente A 40 gelegt, wobei die Komponente A 40 eine Mikrosteuerung 47 umfasst, welche in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die. erste Stromschleife 43 speist und Spannungen an dem Anfang A, dem Ende E sowie Punkten 1 und 2 der Stromschleife 43 überwacht. Die Mikrosteuerung 47 kann hierzu mit einer Niedervoltspannungsquelle verbunden sein.
Die zu überwachenden Elemente der Komponente B 41 und der Komponente C 42 werden durch eine zweite Stromschleife 49 mit einem Anfang A und einem Ende E überwacht, welche von einer Mikrosteuerung 50 der Komponente B 41 gespeist wird. Die Komponente C 42 umfasst keine eigene Mikrosteuerung und wird daher durch die Mikrosteuerung 50 gleichsam mit überwacht. Die Mikrosteuerung 50 wertet Spannungen an dem Anfang A und dem Ende E sowie an Punkten 3 und 4 der zweiten Stromschleife 49 aus. Eine Detektion einer
Unterbrechung erfolgt durch die Mikrosteuerung 47 im Falle der ersten Stromschleife 43 und durch die Mikrosteuerung 50 im Falle der zweiten Stromschleife 49 wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 für die Überwachungseinrichtung 13 beschrieben.
Die Mikrosteuerung 47 und die Mikrosteuerung 50 sind mit einem CAN-Bus 55 verbunden. Wenn die Mikrosteuerung 50 eine Unterbrechung der zweiten Stromschleife 49 registriert, meldet sie dies über den CAN-Bus 55 an die Mikrosteuerung 47. Erhält die Mikrosteuerung 47 eine derartige Nachricht von der Mikrosteuerung 50 oder delektiert die Mikrosteuerung 47 eine Unterbrechung der ersten Stromschleife 43, öffnet sie einen Schalter 11 , um somit eine Hochvoltversorgung 12 zu unterbrechen. Zudem können die Mikrosteuerungen 47 und 50 durch die Verwendung der zusätzlichen Messpunkte 1, 2, 3, 4 eine auftretende Unterbrechung genauer lokalisieren und dies ebenso über den CAN-Bus 55 melden, wobei die Lokalisierung wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben vonstatten gehen kann.
Auch eine iterative Lokalisierung im Falle von mehreren Unterbrechungen wie unter
Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben ist möglich.
Zu bemerken ist, dass auch mehr als zwei Stromschleifen verwendet werden können. Auch kann bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 nicht wie dargestellt über die Mikrosteuerungen 47 und 50, sondern auch durch direkte Verbindung mit einer Niedervoltbatterie und/oder einer Konstanzstromquelle wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert erfolgen. Zudem kann die Auswertung der Spannungen, insbesondere an einem Anfang und einem Ende der jeweiligen Stromschleifen, auch durch eine externe Überwachungseinrichtung wie die
Überwachungseinrichtung 13 der Fig. 1 erfolgen. Umgekehrt ist auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Speisung der Stromschleife und/oder eine Auswertung der Spannungen an Anfang und Ende der Stromschleife 30 über eine MikroSteuerung,
beispielsweise die Mikrosteuerung 24 oder die Mikrosteüerung 27, möglich.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei dieses Verfahren beispielsweise durch die Vorrichtungen der Fig. 1 und 2 implementiert werden kann, jedoch auch unabhängig hiervon verwendet werden kann.
In Schritt 60 wird ein Strom einer Stromschleife, welche durch zu überwachenden Elemente einer Hochvoltvorrichtung führt, aufgeprägt.
In Schritt 61 werden Spannungen an mindestens drei verschiedenen. Punkten der
Stromschleife, d.h. mindestens drei Spannungen, detektiert. Dies kann ganz oder teilweise durch in Hochvoltkomponenten ohnehin vorhandenen MikroSteuerungen geschehen.
In Schritt 62 wird eine Unterbrechung der Stromschleife auf Basis der delektierten Spannungen detektiert. Wenn eine derartige Unterbrechung detektiert wird, wird in Schritt 63 ein
Hochvoltnetz unterbrochen und dann entladen. In Schritt 64 wird schließlich auf Basis der detektierten Spannungen die Unterbrechung der Stromschleife lokalisiert, wobei dies im Falle mehrerer Unterbrechungen auch iterativ erfolgen kann, wie oben beschrieben.
Die oben dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich als Beispiel und sind nicht als den Bereich der Erfindung einschränkend auszulegen. Die vorliegende Erfindung kann
insbesondere auf Hochvoltanordnungen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem
Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug, angewendet werden. Der Einsatz der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt.
Bezugszeichenliste -4 Punkte
0 Niedervoltbatterie
1 Schalter
2 Hochversorgung
3 Überwachungseinrichtung
4 Konstanzstromquelle
5 Widerstand
6 CAN-Bus
7 Anfang
8 Ende
9, 20, 21 Komponenten
2 Niedervoltstecker
3 Hochvoltstecker
4 MikroSteuerung
5 Niedervoltstecker
6 Deckel
7 MikroSteuerung
8 Hochvoltstecker
9 Hochvoltstecker
0 Stromschleife
0, 41 , 42 Komponenten
3 Stromschleife
Hochvoltstecker
5 Deckel
Hochvoltstecker
MikroSteuerung
Niedervoltstecker
Stromschleife
MikroSteuerung
1 Hochvoltstecker
Deckel Niedervoltstecker Deckel
Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung einer Hochvoltanordnung (19, 20, 21 ; 40, 41 ,42), umfassend:
Aufprägen eines Stroms auf eine Stromschleife (30; 43, 49), wobei die Stromschleife (30; 43, 49) durch eine Vielzahl von zu überwachenden Elementen (22, 23, 25, 26, 28, 29; 44, 45, 46, 48, 52, 51, 53, 54) der Hochvoltanordnung (19, 20, 21 ; 40, 41 ,42) verläuft, wobei eine Änderung eines Zustands zumindest eines der zu überwachenden Elemente (22, 23, 25, 26, 28, 29; 44, 45, 46, 48, 52, 51 , 53, 54) zu einer Unterbrechung der Stromschleife (30; 43, 49) führt,
Erfassen von Spannungen an mindestens drei Punkten der Stromschleife,
Detektieren einer Unterbrechung der Stromschleife (30; 43, 49) in Abhängigkeit von den Spannungen,
Unterbrechen einer Hochvoltversorgung (12) der Hochvoltanordnung (19, 20, 21,' 40, 41,42) und Entladen der Hochvoltanordnung (19, 20, 21 ; 40, 41 ,42) bei Detektion einer Unterbrechung, und
Lokalisieren der Unterbrechung in Abhängigkeit von den Spannungen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen von
Spannungen an mindestens drei Punkten der Stromschleife (30; 43, 49) ein Erfassen einer ersten Spannung an einem Anfang (14) der Stromschleife (30; 43, 49), ein Erfassen einer zweiten Spannung an einem Ende (18) der Stromschleife (30; 43, 49) umfasst, und
dass das Detektieren der Unterbrechung der Stromschleife (30; 43, 49) nur auf Basis der ersten Spannung und der zweiten Spannung vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterbrechung der Stromschleife (30; 43, 49) detektiert wird, wenn eine Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Spannungen durch eine Prozessoreinheit (24, 27; 47, 50) erfasst wird, welche in einer Komponente (19, 20, 21 ; 40, 41 , 42) der Hochvoltanordnung angeordnet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit eine auch für andere Aufgaben innerhalb der jeweiligen Komponente (19, 20, 21 ; 40, 41 , 42) verwendete MikroSteuerung (24, 27; 47, 50) ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Spannungen die mindestens eine weitere Spannung umfasst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Aufprägen eines weiteren Stroms auf mindestens eine weitere Stromschleife, welche durch eine Vielzahl von weiteren zu überwachenden Elementen der Hochvoltanordnung (19, 20, 21 ; 40, 41,42) verläuft, wobei eine Änderung eines Zustands mindestens eines der weiteren zu überwachenden Elemente zu einer Unterbrechung der mindestens einen weiteren Stromschleife führt, wobei die Überwachungsvorrichtung weiter eingerichtet ist, weitere Spannungen an mindestens drei weiteren Punkten der mindestens einen weiteren Stromschleife zu erfassen, in
Abhängigkeit von den weiteren Spannungen eine Unterbrechung der mindestens einen weiteren Stromschleife zu detektieren, bei Detektion einer Unterbrechung der mindestens einen weiteren Stromschleife eine Hochvoltversorgung (12) der Hochvoltanordnung (19, 20, 21; 40, 41 ,42) zu unterbrechen und in Abhängigkeit von den weiteren Spannungen die Unterbrechung der mindestens einen weiteren Stromschleife zu lokalisieren.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch
iteratives Lokalisieren einer Mehrzahl von Unterbrechungen der Stromschleife (30; 43, 49) in Abhängigkeit von den Spannungen.
9. Vorrichtung zur Überwachung einer Hochvoltanordnung (19, 20, 21; 40, 41 ,42), umfassend:
eine Stromschleife (30; 43, 49), welche durch eine Vielzahl von zu überwachenden Elementen (22, 23, 25, 26, 28, 29; 44, 45, 46, 48, 52, 51 , 53, 54) der Hochvoltanordnung (19, 20, 21; 40, 41 ,42) verläuft, wobei eine Änderung eines Zustands mindestens eines der zu überwachenden Elemente (22, 23, 25, 26, 28, 29; 44, 45, 46, 48, 52, 51, 53, 54) zu einer Unterbrechung der Stromschleife (30; 43, 49) führt,
eine Stromquelle (10, 14; 47; 50), welche mit der Stromschleife (30; 43, 49) gekoppelt ist, und eine Überwachungsvorrichtung (13, 24, 27; 47, 50), welche eingerichtet ist, Spannungen an mindestens drei Punkten der Stromschleife (30; 43, 49) zu erfassen, in Abhängigkeit von den Spannungen eine Unterbrechung der Stromschleife (30; 43, 49) zu detektieren, bei Detektion einer Unterbrechung einen Schalter (11) zur Unterbrechung einer Hochvoltversorgung (12) der Hochvoltanordnung (19, 20, 21 ; 40, 41,42) zu öffnen und die Hochvoltanordnung (19, 20, 21 ; 40, 41 ,42) zu entladen, und
in Abhängigkeit von den Spannungen die Unterbrechung zu lokalisieren.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Überwachungsvorrichtung mindestens eine in einer Komponente (19, 20, 21 ; 40, 41 , 42) der Hochvoltanordnung angeordnete Prozessoreinheit (24, 27; 47, 50) umfasst.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Überwachungsvorrichtung eine außerhalb der Hochvoltanordnung (19, 20, 21 ; 40, 41 ,42) angeordnete Überwachungseinrichtung (13) umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (13, -24, 27; 47, 50) mit einem Bus (16) gekoppelt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Elemente einen Niedervoltstecker (22, 25; 48, 53), einen Hochvoltstecker (23, 28; 29; 46, 51) und/oder einen Deckel (26; 45, 52, 54) umfassen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestaltet ist.
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