DE-102024210648-A1 - Hochvolt-Bordnetz für ein Fahrzeug

Abstract

Das HV-Bordnetz (HV-BN) weist einen Ladeanschluss (CP), eine Ladevorrichtung (OBC), einen Hochvolt-Akkumulator (HV-BAT), eine Verbindungsanordnung und eine Ableitvorrichtung (DS) auf. Die Ableitvorrichtung (DS) umfasst ein EMV-Filter und einen Ableitpfad mit einer steuerbaren Ableittrenneinrichtung (IS_DS). Ein erste Cy-Kondensator (CY1) des EMV-Filters ist mit einem Verbindungspfad (L1) verbunden, der ein erstes Hochvoltpotential (HV+) von dem Ladeanschluss (CP) an den HV-Akkumulator (HV-BAT) leitet. Ein zweiter Cy-Kondensator (CY2) des EMV-Filters ist mit einem Verbindungspfad (L2) verbunden, der ein zweites Hochvoltpotential (HV+) von dem Ladeanschluss (CP) an den HV-Akkumulator (HV-BAT) leitet. Der erste Cy-Kondensator (CY1) und der zweite Cy-Kondensator (CY2) sind über einen Verbindungsknoten (V) in Serie geschalten. Die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) ist in dem Ableitpfad angeordnet und der Ableitpfad verbindet den Verbindungsknoten (V) mit einem Bezugspotential des Fahrzeugs. Die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) wird abhängig von einem Lademodus gesteuert.

Inventors

• Franz Pfeilschifter

Assignees

• Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (8)

1. Hochvolt-Bordnetz, HV-Bordnetz, (HV-BN) für ein Fahrzeug, wobei - das HV-Bordnetz (HV-BN) einen Ladeanschluss (CP), eine Ladevorrichtung (OBC), einen Hochvolt-Akkumulator, HV-Akkumulator, (HV-BAT), eine Verbindungsanordnung und eine Ableitvorrichtung (DS) umfasst, - der Ladeanschluss (CP) ausgebildet ist zum Koppeln mit einer externen Energiequelle (SE), - die Ladevorrichtung (OBC) ausgebildet ist, eine von der externen Energiequelle (SE) bereitgestellte AC-Spannung in eine Gleichspannung zu wandeln, - die Ableitvorrichtung (DS) ein EMV-Filter und einen Ableitpfad mit einer steuerbaren Ableittrenneinrichtung (IS_DS) umfasst, - die Verbindungsanordnung eine Mehrzahl von Verbindungspfaden (L1, ..., L4, AC-L1, AC-L2) umfasst, wobei zumindest ein Teil der Verbindungspfade (L1, ..., L4, AC-L1, AC-L2) jeweils eine steuerbare Trenneinrichtung (IS1; ...., IS6) aufweist und die Verbindungsanordnung ausgebildet ist, in einem AC-Ladebetriebsmodus des HV-Bordnetzes (HV-BN) den Ladeanschluss (CP) mit der Ladevorrichtung (OBC) und die Ladevorrichtung (OBC) mit dem HV-Akkumulator (HV-BAT) elektrisch zu verbinden, und in einem DC-Ladebetriebsmodus des HV-Bordnetzes (HV-BN) den Ladeanschluss (CP) unter Zwischenschaltung des EMV-Filters mit dem HV-Akkumulator (HV-BAT) zu verbinden, - das EMV-Filter einen ersten Cy-Kondensator (CY1) und einem zweiten Cy-Kondensator (CY2) aufweist, - der erste Cy Kondensator (CY1) in einem ersten Zweig angeordnet ist, der mit seinem ersten Anschluss mit einem der Verbindungspfade (L1) der Verbindungsanordnung verbunden ist, der ausgebildet ist, ein erstes Hochvoltpotential (HV+) von dem Ladeanschluss (CP) an den HV-Akkumulator (HV-BAT) zu leiten, - der zweite Cy-Kondensator (CY2) in einem zweiten Zweig angeordnet ist, der mit seinem ersten Anschluss mit einem der Verbindungspfade (L2) der Verbindungsanordnung verbunden ist, der ausgebildet ist, ein zweites Hochvoltpotential (HV+) von dem Ladeanschluss (CP) an den HV-Akkumulator (HV-BAT) zu leiten, - der erste Zweig und der zweite Zweig über einen Verbindungsknoten (V) in Serie geschalten sind, - die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) in dem Ableitpfad angeordnet ist und der Ableitpfad den Verbindungsknoten (V) mit einem Bezugspotential des Fahrzeugs verbindet, und wobei die Ableitvorrichtung (DS) eine Steuereinheit aufweist oder der Ableitvorrichtung (DS) eine Steuereinheit zugeordnet ist, die ausgebildet ist, einen DC-Ladebetriebsmodus zu detektieren und wenn ein DC-Ladebetriebsmodus erkannt wird, während des DC-Ladebetriebsmodus die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) direkt oder indirekt derart anzusteuern, dass die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) einen geschlossenen Zustand aufweist, und wenn kein DC-Ladebetriebsmodus erkannt wird, die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) direkt oder indirekt derart anzusteuern, dass die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) einen offenen Zustand aufweist.
2. Hochvolt-Bordnetz (HV-BN) nach Anspruch 1 , wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, ein Messsignal oder Messdaten zu empfangen, das beziehungsweise die repräsentativ ist beziehungsweise sind für eine Spannung am Ladeanschluss (CP), und abhängig von dem empfangenen Messignal beziehungsweise den empfangenen Messdaten einen DC-Ladebetriebsmodus zu detektieren.
3. Hochvolt-Bordnetz (HV-BN) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, ein Kommunikationssignal oder Kommunikationsdaten zu empfangen, das beziehungsweise die eine Information umfasst beziehungsweise umfassen, dass eine Energiequelle (SE), die eine DC-Ladespannung bereitstellt, mit dem Ladeanschluss (CP) verbunden ist.
4. Hochvolt-Bordnetz (HV-BN) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) derart anzusteuern, dass die Ableittrenneinrichtung (IS_DS) innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beendigung des DC-Ladebetriebsmodus einen offenen Zustand aufweist, wobei die vorgegebene Zeitspanne kleiner ist als fünf Sekunden oder zwei Sekunden oder eine Sekunde.
5. Hochvolt-Bordnetz (HV-BN) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in dem ersten Zweig und/oder dem zweiten Zweig jeweils ein ohmscher Widerstand und/oder eine Sicherung und/oder ein Filterelement angeordnet ist.
6. Hochvolt-Bordnetz (HV-BN) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - das EMV-Filter zumindest einen weiteren ersten Cy-Kondensator (CY1a) und zumindest einen weiteren zweiten Cy-Kondensator (CY2a) aufweist, - der zumindest eine weitere erste Cy-Kondensator (CY1a) in einem weiteren ersten Zweig angeordnet ist, der mit seinem ersten Anschluss mit dem Verbindungspfad (L1) verbunden ist, der ausgebildet ist, das erste Hochvoltpotential (HV+) von dem Ladeanschluss (CP) an den HV-Akkumulator (HV-BAT) zu leiten, - der zumindest eine weitere zweite Cy-Kondensator (CY2a) in einem weiteren zweiten Zweig angeordnet und mit seinem ersten Anschluss mit dem Verbindungspfad (L2) verbunden ist, der ausgebildet ist, das zweites Hochvoltpotential (HV+) an den HV-Akkumulator (HV-BAT) zu leiten, und - jeweils der zumindest eine weitere erste Zweig und der zumindest eine weitere zweite Zweig über den Verbindungsknoten (V) in Serie geschalten sind.
7. Hochvolt-Bordnetz (HV-BN) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ladevorrichtung (OBC) bi-direktional ausgebildet ist.
8. Hochvolt-Bordnetz (HV-BN) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das EMV-Filter direkt mit dem Ladeanschluss (CP) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochvolt-Bordnetz, HV-Bordnetz, für ein Fahrzeug. Hochvolt-Bordnetze für elektrische Fahrzeuge, insbesondere für rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge, weisen EMV-Filtereinrichtungen zur Einhaltung der EMV-Anforderungen beim DC-Laden auf. D. h. es wird nicht darauf vertraut, dass in der Ladestation eine ausreichende Entstörung erfolgt. Solch eine EMV-Filtereinrichtung ist beispielsweise in einem DC-Ladestrompfad, der einen Ladeanschluss des Fahrzeugs mit einer Traktionsbatterie verbindet, angeordnet. Bei einem Ladevorgang, der nicht über eine vollständige galvanische Trennung verfügt oder allgemein bei fehlerhafter Isolierung beziehungsweise Erdung beim Ladevorgang, können jedoch diese EMV-Filtereinrichtungen dazu führen, dass zwischen dem Masse- beziehungsweise Chassis-Potential des Fahrzeugs einerseits und einem Erdungspotential der Ladestromquelle eine Spannung anliegt, die für einen Menschen gefährlich sein kann. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Hochvolt-Bordnetz für ein Fahrzeug bereitzustellen, das einen Beitrag leistet, eine Hochvoltsicherheit des Hochvolt-Bordnetzes, das einen Ladeanschluss für ein DC-Laden und ein AC-Laden aufweist, zu verbessern. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Hochvolt-Bordnetz (HV-Bordnetz) für ein Fahrzeug, das einen Ladeanschluss, eine Wechselspannungs-Ladevorrichtung (Ladevorrichtung), einen Hochvolt-Akkumulator (HV-Akkumulator), eine Verbindungsanordnung und eine Ableitvorrichtung mit einem EMV-Filter aufweist. Der Ladeanschluss ist ausgebildet, das Hochvolt-Bordnetz mit einer externen Energiequelle elektrisch zu verbinden. Vorzugsweise ist der Ladeanschluss für ein AC-Laden und ein DC-Laden ausgebildet. Es kann somit eine AC-Ladequelle als auch eine DC-Ladequelle an den Ladeanschluss angeschlossen werden. Die Verbindungsanordnung umfasst eine Mehrzahl von Verbindungspfaden, wobei zumindest ein Teil der Verbindungspfade jeweils eine steuerbare Trenneinrichtung aufweist, und die Verbindungsanordnung ausgebildet ist, in einem AC-Ladebetriebsmodus des HV-Bordnetzes den Ladeanschluss mit der Ladevorrichtung und die Ladevorrichtung mit dem HV-Akkumulator elektrisch zu verbinden, und in einem DC-Ladebetriebsmodus des HV-Bordnetzes den Ladeanschluss mit dem HV-Akkumulator zu verbinden. Vorzugsweise ist die Verbindungsanordnung ausgebildet, in dem DC-Lademodus den Ladeanschluss direkt, ohne Zwischenschaltung von Trenneinrichtungen, mit einer ersten Anschlussseite des EMV-Filters zu verbinden und eine zweite Anschlussseite des EMV-Filters unter Zwischenschaltung von steuerbaren Trenneinrichtungen mit dem HV-Akkumulator zu verbinden. Die steuerbaren Trenneinrichtungen weisen jeweils vorzugsweise ein steuerbares Schütz oder ein steuerbares Relais auf. Handelt es sich bei den Verbindungspfaden um DC-Hochvolt-Pfade, umfassen die Trenneinrichtungen vorzugsweise steuerbare Schütze. Handelt es sich dagegen um Pfade zur Wechselstromübertragung, umfassen die Trenneinrichtungen vorzugsweise jeweils ein steuerbares Relais. Die Ableitvorrichtung umfasst das EMV-Filter und einen Ableitpfad, in dem eine steuerbare Ableittrenneinrichtung angeordnet ist. Die Ableittrenneinrichtung umfasst beispielsweise einen Schalter, insbesondere einen bidirektional sperrenden Halbleiterschalter. Das EMV-Filter weist einen ersten Cy-Kondensator und einen zweiten Cy-Kondensator auf. Cy-Kondensatoren sind hierbei Kondensatoren, die ein Störsignal eines Gleichspannungspotentials an ein Bezugspotential wie Masse ableiten, wobei das Gleichspannungspotential elektrisch von dem Massepotential isoliert ist. Der erste Cy Kondensator ist in einem ersten Zweig angeordnet, der mit seinem ersten Anschluss mit einem der Verbindungspfade der Verbindungsanordnung verbunden ist, der ausgebildet ist, ein erstes Hochvoltpotential von dem Ladeanschluss an den HV-Akkumulator zu leiten. Der zweite Cy-Kondensator ist in einem zweiten Zweig angeordnet, der mit seinem ersten Anschluss mit einem der Verbindungspfade der Verbindungsanordnung verbunden ist, der ausgebildet ist, ein zweites Hochvoltpotential von dem Ladeanschluss an den HV-Akkumulator zu leiten. Der erste Zweig und der zweite Zweig sind über einen Verbindungsknoten in Serie geschalten. Die Ableittrenneinrichtung ist in dem Ableitpfad angeordnet und der Ableitpfad verbindet den Verbindungsknoten mit einem Bezugspotential des Fahrzeugs, insbesondere mit einem Massepotential beziehungsweise Chassis-Potential des Fahrzeugs. Der Ableitpfad bildet somit eine schaltbare Verbindung zwischen dem Verbindungsknoten und dem Massepotential des Fahrzeugs. Damit lässt sich die Verbindung der jeweiligen Cy-Kondensatoren zum Massepotential trennen, um so den Fluss einer Berührspannung zu unterdrücken. In dem Ableitpfad kann ein Filterelement, eine Sicherung oder ein Strombegrenzungswiderstand angeordnet sein