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Title:
HIGH-VOLTAGE VEHICLE ELECTRICAL SYSTEM WITH POTENTIAL ISLAND IN TWO-STAGE INSULATION AND WITH RESISTANCE DISSIPATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/217547
Kind Code:
A1
Abstract:
A high-voltage vehicle electrical system is equipped with a ground potential (M) and a high-voltage potential (HV) which is insulated from the ground potential (M) by means of a two-stage insulation. The two-stage insulation has a first insulation device (I1) which insulates the high-voltage potential (HV) from the potential island (PI). A second insulation device (I2) of the two-stage insulation insulates the potential island (PI) from the mass potential (M). The potential island (PI) is connected to the mass potential (M) by means of a dissipation element (R). For the event of an insulation fault in the two-stage insulation, the dissipation element (R) is designed to generate a current which is below a danger threshold and above a sensitivity threshold of an insulation monitor (IM).

Inventors:
PFEILSCHIFTER FRANZ (DE)
STECKERMEIER TOBIAS (DE)
KUNZ MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/061144
Publication Date:
November 16, 2023
Filing Date:
April 27, 2023
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECH GMBH (DE)
International Classes:
G01R31/00; B60L3/00; G01R31/52
Foreign References:
DE102018222454A12020-06-25
EP2901167A12015-08-05
DE102020202031A12021-08-19
Attorney, Agent or Firm:
VITESCO TECHNOLOGIES (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Hochvolt-Fahrzeugbordnetz mit einem Massepotential (M) und einem Hochvoltpotential (HV), das gegenüber dem Massepotential (M) mittels einer zweistufigen Isolierung isoliert ist, wobei die zweistufige Isolierung eine erste Isolationsvorrichtung (11 ) aufweist, die das Hochvoltpotential (HV) gegenüber einer Potentialinsel (PI) isoliert, und eine zweite Isolationsvorrichtung (I2) aufweist, die die Potentialinsel (PI) gegenüber dem Massepotential (M) isoliert, wobei die Potentialinsel (PI) über ein Ableitelement (R) mit dem Massepotential (M) verbunden ist, der bei einem Isolationsfehler in der zweistufigen Isolierung eingerichtet ist, einen Strom zu erzeugen, der unter einer Gefährlichkeitsschwelle liegt und der über einer Empfindlichkeitsschwelle eines Isolationswächters (IM) liegt.

2. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach Anspruch 1 , wobei das Ableitelement (R) als ein Widerstandselement ausgebildet ist, das einen Wert hat, der mindestens 75 kOhm, 80kOhm, oder 85 kOhm beträgt und der nicht mehr als 120 kOhm oder 100 kOhm beträgt.

3. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Hochvolt-Fahrzeugbordnetz eine Nennspannung von 650 V - 900 V oder 700 V - 850 V aufweist.

4. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach Anspruch 1 , wobei das Ableitelement (R) als Widerstandselement ausgebildet ist und eingerichtet ist, bei einem Isolationsfehler einen Strom über der Empfindlichkeitsschwelle zu erzeugen, indem der Widerstandswert des Widerstandselements mit einer Abweichung von nicht mehr als 20% oder 10% dem Wert 80 kOhm entspricht und das Hochvolt-Fahrzeugbordnetz eine Nennspannung von 800 V aufweist, oder wobei das Ableitelement (R) als Widerstandselement ausgebildet ist und das Ableitelement (R) eingerichtet ist, bei einem Isolationsfehler einen Strom über der Empfindlichkeitsschwelle zu erzeugen, indem der Widerstandswert des Widerstandselements mit einer Abweichung von nicht mehr als 20% oder 10% dem Wert 40 kOhm entspricht und das Hochvolt-Fahrzeugbordnetz eine Nennspannung von 400 V aufweist. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, der ferner einen Isolationswächter (IM) aufweist, der die Isolation des Hochvoltpotentials gegenüber dem Massepotential (M) überwacht. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach Anspruch 5, wobei der Isolationswächter (IM) eingerichtet ist, die Isolation aktiv durch Anlegen einer Prüfspannung oder durch Injizieren eines Prüfstroms zu überwachen. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein erster Cy-Kondensator (C1 ) die Potentialinsel (PI) mit dem Hochvoltpotential (HV) verbindet und ein zweiter Cy-Kondensator (C2) die Potentialinsel (PI) mit dem Massepotential (M) verbindet. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach Anspruch 7, wobei die Cy-Kondensatoren (C1 , C2) jeweils eine Kapazität von mindestens 100 pF, 500 pF oder 700 pF und von nicht mehr als 50 nF, 20 nF, 10 nF, 5 nF oder 2 nF aufweisen. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Isolationsvorrichtungen (11 , I2) als die Isolationsbarrieren von Optokoppler, Transformatoren und/oder von Kabelisolation vorgesehen werden. Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, das Teil eines Gleichspannungsladeabschnitts eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs ist.

Description:
Beschreibung

Hochvoltbordnetz mit Potentialinsel in zweistufiger Isolierung und mit Widerstandsableitung

Es ist bekannt, Fahrzeuge mit elektrischem Traktionsantrieb auszustatten, wobei ein Hochvoltbordnetz zur Energieübertragung dient. Dieses Hochvoltbordnetz arbeitet mit hohen Spannungen, um den hohen Leistungsanforderungen bei der Traktion nachkommen zu können.

Insbesondere beim Laden mit Gleichspannung werden hohe Spannungen verwendet, zum Teil bis zu 800V oder auch mehr, wobei von diesen hohen Spannungen ein hohes Risiko ausgehen kann. Um eine Gefährdung durch Berührspannung zu vermeiden, werden die Hochvoltpotentiale gegenüber dem Massepotential des Fahrzeugs (Chassis etc.) isoliert.

Wenn eine doppelte oder verstärkte Isolation zwischen dem Hochvoltbereich und dem Niedervoltbereich (massebezogen) vorzusehen ist, dann wird ein Hochvoltpotential mittels einer ersten Isolationsvorrichtung isoliert, wobei auf diese eine zweite Isolationsvorrichtung folgt, um eine zweistufige Isolation gegenüber dem Massepotential vorzusehen. Beispielsweise kann ein erster Optokoppler mit eingangsseitigem Hochvoltpotential und ein zweiter Optokoppler mit ausgangsseitigem Massebezug in einer Übertragungskette in Reihe geschaltet sein, wodurch sich eine doppelte Isolierung zwischen dem Hochvoltpotential und dem Massepotential ergibt. Es wurde erkannt, dass ein Isolationsfehler in einer dieser Isolationsstufen nicht erkannt wird, da die andere Isolationsstufe den Stromfluss verhindert, der zur Isolationsfehlererfassung notwendig wäre.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich Hochvoltbordnetze mit einer höheren Sicherheit isolieren lassen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Hochvolt-Fahrzeugbordnetz nach Anspruch 1. Weitere Eigenschaften, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen und der Figur. Es wird vorgeschlagen, ein Hochvoltpotential gegenüber einem Massepotential zweistufig über zwei aufeinanderfolgende Isolationsvorrichtungen zu isolieren. Zwischen den Isolationsvorrichtungen liegt eine (leitende) Potentialinsel. Die Isolationsvorrichtungen sind über die Potentialinsel verbunden. Um einen Isolationsfehler in einer der Isolationsvorrichtungen erkennbar zu machen, wird vorgeschlagen, diese Potentialinsel über ein Ableitelement mit einem Massepotential (oder dem genannten Hochvoltpotential oder einem weiteren Hochvoltpotential) des Fahrzeugbordnetzes zu verbinden. Besteht dann ein Fehler in der ersten Isolationsvorrichtung, dann ergibt sich ein Stromfluss über das Ableitelement, der von einem Isolationswächter erfasst werden kann. Gleichzeitig kann durch das Ableitelement vermieden werden, dass aufgrund der defekten ersten Isolationsvorrichtung ein zu hoher Berührstrom entsteht, wobei der Widerstand den Berührstrom auf ein ungefährliches Niveau begrenzt.

Es wird daher ein Hochvolt-Fahrzeugbordnetz (im Weiteren kurz: Bordnetz) mit einem Massepotential und einem Hochvoltpotential beschrieben. In dem Bordnetz können auch mehrere Hochvoltpotentiale vorgesehen sein, die vorzugsweise wie hier beschrieben gegenüber Masse isoliert sind. Das Hochvoltpotential ist gegenüber dem Massepotential mittels einer zweistufigen Isolierung isoliert. Diese Isolierung kann einer doppelten bzw. verstärkten Isolation entsprechen, die auch als „double insulation“ oder „reinforced insulation“ bezeichnet wird (sofern die reinforced insulation zweistufig ist). Die zweistufige Isolierung weist eine erste Isolationsvorrichtung auf. Diese isoliert das Hochvoltpotential gegenüber einer Potentialinsel. Die Isolationsvorrichtung erstreckt sich zwischen einem Leiter, an dem das Hochvoltpotential anliegt, und der Potentialinsel. Eine zweite Isolationsvorrichtung der zweistufigen Isolierung isoliert die Potentialinsel gegenüber dem Massepotential. Das Massepotential kann hierbei dem Potential des Chassis bzw. der Fahrzeugmasse entsprechen oder einem Potential, das hiermit galvanisch verbunden ist. Das Potential der Potentialinsel kann als Indikator für die fehlerfreie Funktion der Isolationsvorrichtungen angesehen werden. Mit anderen Worten kann das Potential der Potentialinsel verwendet werden, um Fehler in der zweistufigen Isolierung bzw. in den Isolationsvorrichtungen zu erfassen. Die Potentialinsel kann somit als Spannungssensor bzw. Potentialsensor in der Mitte zwischen den beiden Isolationsvorrichtungen angesehen werden. Um den Zustand der Isolation erfassen zu können, wird das Potential der Potentialinsel ausgewertet. Hierbei wird erfindungsgemäß ein Ableitelement verwendet, das die Potentialinsel mit dem Massepotential (oder einem anderen Potential, das hiermit galvanisch verbunden ist) verbindet. (Alternativ kann das Ableitelement die Potentialinsel mit dem Hochvoltpotential oder mit einem anderen Hochvoltpotential des Bordnetzes verbunden sein, um einen Isolationsfehler in der zweiten Isolationsvorrichtung zu erfassen).

Das Ableitelement erzeugt einen Stromfluss, wenn die Potentialinsel gegenüber dem Hochvoltpotential nicht korrekt isoliert ist, sodass dieser Stromfluss als Signal für eine fehlerhafte zweistufige Isolierung verwendet werden kann. Das Ableitelement wird so ausgelegt, dass es einen Strom erzeugt, dessen Höhe ausreichend ist, um von einem Isolationswächter erkannt zu werden. Darüber hinaus ist das Ableitelement derart dimensioniert, dass sich bei einem Fehler in der zweistufigen Isolierung kein gefährlicher Berührstrom ergibt bzw. nur einen Berührstrom, der unter einer Gefährlichkeitsschwelle liegt, insbesondere um eine vorgegebene Sicherheitsmarge. Die Potentialinsel ist somit über das Ableitelement mit dem Massepotential verbunden, der bei einem Isolationsfehler in der ersten oder der zweiten Isolationsvorrichtung eingerichtet ist, einen Strom zu erzeugen, der unter einer Gefährlichkeitsschwelle liegt, und der gleichzeitig über einer Empfindlichkeitsschwelle eines Isolationswächters liegt.

Das Ableitelement umfasst insbesondere einen Widerstand. Ausführungsformen, die anhand eines Widerstands als Ableitelement beschrieben sind, können allgemein mit einem Ableitelement dargestellt ausgeführt sein, wie es im Weiteren dargestellt ist. Im Weiteren und insbesondere in der Figurenbeschreibung bzw. im Titel wird zur Vereinfachung der Begriff „Ableitelement“ auch mit dem Begriff „Widerstand“ bezeichnet. Das Ableitelement kann ein oder mehrere miteinander verbundene Widerstandsbauelemente aufweisen. Das Ableitelement kann ferner ein ohmsches Bauelement, ein kapazitives Bauelement und/oder ein induktives Bauelement sein oder enthalten. Das Ableitelement kann ferner durch einen Hochpass, Tiefpass oder Bandpass ausgebildet sein, der zudem eine ohmsche Komponente aufweisen kann. Das Ableitelement kann somit frequenzselektiv ausgebildet sein, um etwa abhängig von der Anwendung bzw. abhängig von den Signalen, die durch einen Isolationsfehler entstehen (bzw. zu erwarten sind), ein bestimmtes frequenzabhängiges Übertragungsverhalten auszubilden. Anstatt oder in Kombination mit linearen Bauelementen kann das Ableitelement mindestens ein nichtlineares Bauelement aufweisen, etwa ein Bauelement mit einer reellen Impedanz, die von der am Bauelement anliegenden Spannung abhängt, beispielsweise eine Zenerdiode, ein Varistor, einen Gasableiter, eine Funkenstrecke, eine Schutzdiode, eine Thyristorschaltung, einen DIAC, und/oder eine Vierschichtdiode. Dadurch kann das Ableitelement ausgebildet sein, erst ab einer bestimmten Signalstärke oder Spannung einen Stromfluss zu erzeugen, der von einem Isolationswächter erkannt wird. Dies vermeidet falsch-positive Isolationsfehlererkennungen.

Die Gefährlichkeitsschwelle kann sich beispielsweise aus Normen zum leitungsgebundenen Laden für Elektrofahrzeuge ergeben. In gleicher weise kann sich die Empfindlichkeitsschwelle, ab der ein Isolationswächter zu reagieren hat, ebenso aus einem Standard für Hochvolttechnik entnommen werden. Die Gefährlichkeitsschwelle kann alternativ oder in Kombination hierzu derart ausgelegt werden, dass sich für die erste und/oder zweite Isolationsvorrichtung ein Strom, eine Spannung oder eine (über die Vorrichtung fließende) Leistung ergibt, die innerhalb des Nennstroms, der Nennspannung oder der Nennleistung (bzw. Nenn-Impulsleistung) der Isolationsvorrichtung (oder beider Isolationsvorrichtungen) liegt. Die Gefährlichkeitsschwelle kann somit alternativ oder in Kombination zur obigen Definition derart ausgelegt werden, dass die Isolationsvorrichtungen bei Auftreten eines Isolationsfehlers (in einer der Vorrichtungen) die andere Isolationsvorrichtung nicht geschädigt wird und insbesondere ihre Isolationseigenschaft bzw. ihren Isolationswiderstand behält. Dadurch wird gewährleistet, dass durch den Strom, der bei einem Isolationsfehler durch den Widerstand erzeugt wird, die fehlerfreie Isolationsvorrichtung ihre isolierende Eigenschaft behält. Mit anderen Worten ist der Widerstand derart ausgelegt, dass ein Stromfluss durch diesen nicht dazu führt, dass die fehlerfreie Isolationsvorrichtung beschädigt wird bzw. sich der Isolationswiderstand dieser Isolationsvorrichtung nicht (signifikant) verringert. Ein durch einen Isolationsfehler in einer Isolationsvorrichtung entstehender Folgefehler (in der anderen Isolationsvorrichtung) wird durch den Wert des Widerstands bzw. durch das Übertragungsverhalten des Ableitelements vermieden. Das Übertragungsverhalten des Ableitelements sieht vor, dass ein von dem Isolationsmonitor erfassbarer Stromfluss über dieses Ableitelement entsteht. Das Übertragungsverhalten des Ableitelements sieht vor, dass ein Stromfluss über dieses Ableitelement entsteht, der insbesondere über der Empfindlichkeitsschwelle des Isolationsmonitors oder einer anderen Sicherheitseinrichtung liegt.

Ein als Ableitelement vorgesehenes Widerstandselement hat vorzugsweise einen Wert, der mindestens 75 kOhm, 80 kOhm oder 85 kOhm beträgt. In Kombination oder Alternative hierzu hat das Widerstandselement vorzugsweise einen Wert, der nicht mehr als 150 kOhm, 120 kOhm oder 100 kOhm beträgt. Das Ableitelement kann ein Übertragungsverhalten aufweisen, das einem derartigen Widerstandselement entspricht.

Das Hochvolt-Fahrzeugbordnetz ist vorzugsweise für eine Nennspannung über 60 V ausgelegt, insbesondere von mindestens 200 V, mindestens 400 V oder mehr. Vorzugsweise hat das Hochvolt-Fahrzeugbordnetz eine Nennspannung von mehr als 600 V, beispielsweise von 650 V bis 900 V oder insbesondere von 700 V - 850 V. Das Fahrzeug-Bordnetz kann somit beispielsweise eine Nennspannung von ca. 800 V, 820 V oder 850 V aufweisen. Der Zusatz „circa“ bedeutet hierbei eine Toleranz von nicht mehr als 2%, 5% oder 10%. Das Ableitelement kann ein Übertragungsverhalten aufweisen, das einem derartigen Widerstandselement entspricht.

Die Ursache dafür, dass ein Widerstandselement als Ableitelement bei einem Isolationsfehler einen Strom oberhalb der Empfindlichkeitsschwelle erzeugt, liegt vorzugsweise darin, dass der Widerstandswert mit einer Abweichung von nicht mehr als 20% oder 10% dem Wert von 80 kOhm entspricht. Dies ist insbesondere kombiniert mit einem Bordnetz, das eine Nennspannung von 800 V aufweist. Der Widerstandswert kann bei anderen Nennspannungen auch andere Werte annehmen, wobei vorzugsweise der Widerstandswert proportional zum Änderungsfaktor der Nennspannung angepasst wird. Das Ableitelement kann ein Übertragungsverhalten aufweisen, das einem derartigen Widerstandselement entspricht.

Die Nennspannung des Bordnetzes kann auch 400 V betragen. Hierbei liegt die Ursache dafür, dass der Widerstand eingerichtet ist, bei einem Isolationsfehler einen Strom über der Empfindlichkeitsschwelle zu erzeugen darin, dass der Widerstandswert mit einer Abweichung von nicht mehr als 20% oder 10% dem Wert 40 kOhm entspricht. Somit kann bei unterschiedlichen Nennspannungen der Widerstand einen Wert von 80 kOhm (bei Nennspannungen von 800 V) oder von 40 kOhm (bei einer Nennspannung von 400 V) betragen. Diese Angaben haben eine Toleranz von nicht mehr als 20% oder 10%.

Das Bordnetz weist vorzugsweise einen Isolationswächter auf. Dieser überwacht die Isolation des Hochvoltpotentials gegenüber dem Massepotential. Der Isolationswächter weist insbesondere eine Empfindlichkeitsschwelle auf, die der Empfindlichkeitsschwelle entspricht, welche (unter Berücksichtigung der Hochvoltspannung) den Wert des Widerstands bestimmt. Insbesondere entspricht die im Bezug auf den Widerstand genannte Empfindlichkeitsschwelle des Isolationswächters, der Teil des Bordnetzes ist.

Der Isolationswächter ist mit dem Massepotential und dem Hochvoltpotential verbunden, um die Isolation zwischen diesen zu ermitteln. Hierbei ist der Isolationswächter eingerichtet, den Isolationswiderstand zwischen Hochvoltpotential und Massepotential zu messen. Dies kann auf eine aktive Weise geschehen, indem eine Prüfspannung angelegt wird und der resultierende Strom gemessen wird, oder indem ein Prüfstrom injiziert wird und die sich ergebende Spannung ermittelt wird. Der Isolationswächter kann eingerichtet sein, den Prüfstrom und die sich ergebende Spannung oder die Prüfspannung und den sich ergebenden Strom zueinander in Beziehung zu setzen, um so den Isolationswiderstand zu ermitteln. Ferner kann der Isolationswächter in einer einfacheren Ausführungsform eine bestimmte Prüfspannung anlegen (oder einen bestimmten Prüfstrom indizieren), sodass der sich ergebende Storm bzw. die sich ergebende Spannung die Größe ist, anhand der der Isolationswiderstand direkt oder indirekt ermittelt wird. Aufgrund des hier beschriebenen Ableitelements ist gewährleistet, dass ein Isolationsfehler nur in der ersten Isolationsvorrichtung (bei funktionierender zweiter Isolationsvorrichtung) erfasst wird, da aufgrund der Arbeitsweise des Isolationswächters (und aufgrund des Werts des Widerstands) der Widerstand signifikant zur Fehlerkennung beiträgt.

Um die Beanspruchung, die sich durch die Impulsspannung ergibt, gezielt auf die erste Isolationsvorrichtung zu lenken, können Cy-Kapazitäten parallel geschaltet sein zu der ersten Isolationsvorrichtung einerseits und der zweiten Isolationsvorrichtung andererseits. Die Werte der Cy-Kondensatoren können sich beispielsweise im Intervall von 100 pF bis 2 nF befinden. Die Kapazitäten der Cy-Kondensatoren betragen jeweils vorzugsweise mindestens 100 pF, 500 pF oder 700 pF, oder auch 1 nF oder 2 nF. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Kapazitätswerte der Kondensatoren nicht mehr als 50 nF, 20 nF, 10 nF, 5 nF oder 2 nF beträgt. Die Cy-Kondensatoren bilden einen kapazitiven Spannungsteiler, dessen Enden an das Massepotential und das Hochvoltpotential angeschlossen sind. Der Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren in den kapazitiven Spannungsteiler ist mit der Potentialinsel verbunden. Der kapazitive Spannungsteiler hat nicht notwendigerweise eine Teilung von 1 :1 , sondern kann auch eine Teilung von 1 :2, 1 :3, 1 :4 oder 1 :5 haben. Insbesondere kann der erste Kondensator (der die Potentialinsel mit dem Hochvoltpotential verbindet) hierbei größer sein als der zweite Kondensator, beispielsweise um einen Faktor von mindestens zwei, drei, vier oder fünf. Bei einer speziellen Ausführungsform beträgt die Kapazität des ersten Cy-Kondensators beispielsweise 20 nF und die des zweiten Kondensators 5 nF. Andere Ausführungsformen sehen vor, dass der zweite Kondensator größer ist als der erste Kondensator (wobei die Teilung 2:1 , 3:1 , 4:1 oder 5:1 betragen kann). Insbesondere wenn der Widerstand die Potentialinsel mit dem Hochvoltpotential verbindet, dann kann der zweite Kondensator größer als der erste Kondensator sein. Die Isolationsvorrichtungen sind insbesondere die isolierenden Elemente von galvanisch-trennend übertragenden Bauelementen wie Transformatoren oder Optokoppler. Ferner können die Isolationsvorrichtungen auch von Isolationsmatenal vorgesehen sein, beispielsweise von einer Kabelisolation oder von Isolationsmaterial eines Substrats oder einer Leiterplatte oder von einem Gehäuse.

Die Potentialinsel innerhalb des Bordnetzes ist vorzugsweise nicht von außen zugreifbar, sondern ist insbesondere abgedeckt, etwa mittels Isolationsmaterial. Lediglich die Anbindung des zur Potentialinsel führenden Ableitelements führt von der Potentialinsel leitend weg, wobei vorzugsweise dies die einzige leitende Herausführung des Potentials der Potentialinsel ist. Vorzugsweise ist jedoch auch diese Anbindung und das Ableitelement nicht von außen zugreifbar durch eine isolierende Abdeckung. Das Ableitelement und die Potentialinsel (und insbesondere auch die Abdeckung) können zusammen abgedeckt oder eingehäust sein und somit von außen nicht zugreifbar. Lediglich die vom Ableitelement weg führende Ableitung, d.h. die Ableitung zwischen Ableitelement und Massepotential, kann zugreifbar sein, da sie Massepotential führt. Alternativ kann diese Ableitung zwischen Ableitelement und Massepotential ebenso Gehäuse abgedeckt sein (mittels Isolationsmatenal).

Es kann ein Fahrzeug vorgesehen sein, das mit dem Hochvolt-Fahrzeugbordnetz ausgestattet ist, wobei ein Traktionsantrieb und/oder eine fahrzeugseitige Hochvolt- Ladeeinrichtung des Fahrzeugs Teil des Bordnetzes ist.

Die Figur 1 dient zur beispielhaften Erläuterung von Ausführungsformen des hier beschriebenen Bordnetzes.

Die Figur 1 zeigt symbolhaft ein Hochvolt-Fahrzeugbordnetz und insbesondere dessen Hochvoltpotential HV sowie dessen Massepotential M. Das dargestellte Hochvoltpotential HV muss nicht notwendigerweise als einziges Hochvoltpotential des Fahrzeugbordnetzes sein, vielmehr liegt vorzugsweise ein weiteres Hochvoltpotential HV‘ vor, das lediglich symbolhaft dargestellt ist. Dieses Potential HV‘ kann wie hier beschrieben isoliert sein, d.h.in gleicher Weise isoliert sein wie das Hochvoltpotential mit dem Bezugszeichen HV. Das Potential HV kann einem positiven Hochvoltpotential entsprechen und das Potential HV‘ kann einem negativen Hochvoltpotential entsprechen. Das Bordnetz weist eine Hochvoltspannung auf, die zwischen den Potentialen HV und HV‘ anliegt.

Eine Isolationsvorrichtung 11 isoliert das Hochvoltpotential HV gegenüber einer Potentialinsel PI. Die Potentialinsel PI selbst ist leitend, wie auch der Träger des Hochvoltpotentials HV.

Eine zweite Isolationsvorrichtung I2 isoliert die Potentialinsel von einem Massepotential M. Das Massepotential M kann das Chassispotential eines Fahrzeugs sein. Wie üblich ist das Hochvoltpotential HV (bzw. als Hochvoltpotential HV-) von dem Massepotential galvanisch getrennt. Um für einen Isolationswächter IM dennoch eine Möglichkeit eines Fehlers in der Isolationsvorrichtung 11 vorzusehen, ist der Widerstand R vorgesehen.

Der Widerstand R verbindet die Potentialinsel PI mit dem Massepotential M. Allgemein ist die Potentialinsel PI über den Widerstand mit dem Massepotential M verbunden, wobei auch weitere Elemente (Dioden, Sicherungen oder Ähnliches) vorgesehen sein können. Relevant ist, dass der Widerstand zwischen dem Potential PI und dem Potential M vorgesehen ist, um so bei einer fehlerhaften Isolation 11 zu einem begrenzten Stromfluss zu führen, der insbesondere groß genug ist, um von dem Isolationswächter IM als Isolationsfehler erkannt zu werden.

Der dargestellte Isolationswächter IM ist an das Hochvoltpotential HV und an das Massepotential M angeschlossen. Ist die Isolationsvorrichtung 11 defekt, dann fließt ein Strom durch den Widerstand R, da das Hochvoltpotential HV aufgrund des Isolationsfehlers auch an der Potentialinsel PI anliegt. Dieser Strom durch den Widerstand R kann so sicher erfasst werden. Bei fehlendem Widerstand R könnte die Isolationsvorrichtung 11 defekt sein und die Potentialinsel P1 könnte das Hochvoltpotential HV führen, und dennoch würde der Isolationswächter IM keinen Isolationsfehler entdecken können, da die Isolationsvorrichtung I2 zwischen Potential PI und Potential M einen Stromfluss verhindert, der zur Detektion des Isolationsfehlers erforderlich ist.

Weiterhin ist ein kapazitiver Spannungsteiler mit zwei Cy-Kondensatoren C1 , C2 vorgesehen. Der innere Verbindungspunkt des Spannungsteilers, d.h. die Verbindung zwischen C1 und C2 ist mit der Potentialinsel P1 verbunden. Die beiden Enden des Spannungsteilers sind mit den Potentialen HV und M verbunden. Der Kondensator C1 verbindet somit das Potential HV mit dem Potential der Potentialinsel PI. Der Kondensator C2 verbindet die Potentialinsel P1 mit dem Massepotential M. Da die Kondensatoren C1 , C2 zwischen einem Massepotential und einem Hochvoltpotential vorliegen, werden sie als Cy-Kondensatoren bezeichnet.

Die dargestellten Kondensatoren C1 , C2 sind als dedizierte Kondensatorbauelemente realisiert. Vorzugsweise ist der Kondensator C1 größer als der Kondensator C2, um so eine Spannungspulsbelastung gezielt auf die Isolationsvorrichtung I2 zu lenken, und insbesondere, um so die Isolationsvorrichtung 11 mehr zu schützen bzw. weniger zu belasten. Auf diese Weise kann mittels des kapazitiven Spannungsteilers die Impulsbelastung fokussiert auf diejenige Isolationsvorrichtung 11 , I2 gelenkt werden, die mittels des Widerstands überwacht werden kann. Ist der Widerstand zwischen Potentialinsel P1 und Potential M vorgesehen, dann wird die Isolationsvorrichtung 11 überwacht, sodass vorzugsweise dann die Impulsbelastung auf die Isolationsvorrichtung 11 fokussiert wird. Ist in einer nicht dargestellten Ausführungsform der Widerstand zwischen Potentialinsel PI und Hochvoltpotential HV, dann wird die Impulsbelastung vorzugsweise fokussiert auf die Isolationsvorrichtung I2. Diejenige Isolationsvorrichtung, die parallel an den Kondensator mit der geringen Kapazität von beiden Kondensatoren angeschlossen ist, erhält die höhere Impulsbelastung. Vorzugsweise ist dies auch diejenige der beiden Isolationsvorrichtungen, die überwacht werden kann, d.h. die bei einem Fehler dazu führt, dass Strom über den Widerstand R fließt (der als Isolationsfehler von dem Isolationswächter erkannt werden kann). Verbindet somit der Widerstand R die Potentialinsel PI mit dem Massepotential M, dann ist vorzugsweise der Kondensator, der zwischen Hochvoltpotential HV und Potentialinsel PI vorgesehen ist, der kleinere von beiden Kondensatoren. Ist der Widerstand R zwischen Hochvoltpotential HV und Potentialinsel PI vorgesehen, dann ist vorzugsweise der Kondensator C2 der kleinere von beiden Kondensatoren. Der Kondensator C2 ist hierbei derjenige, der die Potentialinsel PI mit dem Massepotential M verbindet.