Verfahren zum Entladen eines Fahrzeug-Hochvoltnetzes, Fahrzeug-Bordnetz und Isolationsüberwachungseinrichtungen

Es bestehen Elektrofahrzeuge, die ein Hochvoltnetz aufweisen, welches eine für den Menschen gefährliche Berührspannung aufweit. Zum Schutz vor einem elektrischen Schlag werden Fehlerstromerkennungsschaltung verwendet, die einen Fehlerstrom erkennen, der sich durch das Berühren eines Hochvoltpotentials durch den Menschen ergibt.

Es ist bekannt, als Maßnahme bei Erkennung eines Fehlerstroms den Akkumulator abzutrennen und die Kapazität zwischen den Hochvoltpotentialen (Cx-Kapazität) zu entladen. Da diese beispielsweise Zwischenkreiskondensatoren umfasst und mehrere mF betragen kann, ist die Zeitdauer zur Entladung einer derartigen Kapazität lange.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich gefährliche Spannungen insbesondere in Kapazitäten von Fahrzeug-Hochvoltnetzen schnell reduzieren lassen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Ausführungsformen, Eigenschaften und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Figur.

Es wurde erkannt, dass die gefährliche Berührspannung, d.h. der Fehlerstrom, sich schnell reduzieren lässt, wenn nur die Spannung zwischen dem kritischen (berührten) Hochvolt-Potential (kurz: HV-Potential) und Masse durch Entladen verringert wird, da dies lediglich die Entladung einer Cy-Kapazität (nämlich die, die zwischen dem kritischen Hochvolt-Potential und Masse besteht) erfordert. Da die Größenordnung von Cy-Kapazitäten sich im Wesentlichen aus den parasitären Kapazitäten und Cy-Filterkapazitäten zusammensetzt, die üblicherweise weniger als ein pF betragen, kann die Entladung um ein Vielfaches schneller ausgeführt werden als bei Schutzmechanismen, die eine Entladung der Spannung zwischen den beiden HV-Potentialen erfordern. Wird ein Fehlerstrom erkannt, der von einem HV-Potential wegfließt oder zu einem HV-Potential hinfließt („kritisches HV-Potential“), dann kann davon ausgegangen werden, dass dieses Potential von einem Menschen berührt wird. Um die Gefahr eines Stromunfalls zu senken, ist vorgesehen, dieses HV- Potential in Richtung Masse zu entladen, wobei hierbei lediglich die Cy-Kapazität zwischen diesem Potential und dem Massepotential (kurz: Masse) zu entladen ist. Es ist vorgesehen, in diesem Fall das andere Potential nicht gegenüber Masse zu entladen, wodurch die insgesamt durch Entladen zu transferierende Energie reduziert ist, etwa gegenüber der Entladung der Kapazität zwischen den HV- Potentialen. Es ergibt sich eine deutlich kürzere Entladedauer, so dass die Gefahr durch das HV-Potential, das für den Fehlerstrom ursächlich ist, d.h. das kritische bzw. berührte Potential, deutlich verkleinert ist.

Es wird daher ein Verfahren zum Entladen eines Fahrzeug-Hochvoltnetzes beschrieben das galvanisch von einem Massepotential getrennt ist. Das Entladen wird durchgeführt, wenn ein Fehlerstrom vorliegt. Als Entladen wird insbesondere das Entladen eines HV-Potentials des Fahrzeug-Hochvoltnetzes nach Masse bezeichnet. Die HV-Potentiale sind insbesondere (negative und positive) HV- Versorgungspotentiale.

Es wird ermittelt, ob ein Fehlerstrom zwischen einem ersten HV-Potential (etwa einem positiven HV-Potential) des Fahrzeug-Hochvoltnetzes und dem Massepotential besteht, oder ob ein Fehlerstrom zwischen einem zweiten HV- Potential (etwa einem negativen HV-Potential) des Fahrzeug-Hochvoltnetzes und dem Massepotential besteht. Dies kann durch direkte Messung des Stroms geschehen, durch Ableiten des Fehlerstroms aus anderen Strommessungen, oder kann indirekt ermittelt werden, etwa indem eine Spannung zwischen Masse und einem der HV-Potentiale überwacht wird und deren Höhe oder Änderungsrate betrachtet wird. Auslöser für eine Entladung ist die Ermittlung, dass ein Fehlerstrom vorliegt, insbesondere ein Fehlerstrom, der wie dargestellt ermittelt wird (bzw. dessen Vorliegen wie dargestellt ermittelt wird). Es wird (wenn ein Fehlerstrom vorliegt) nur diejenige Cy-Kapazität entladen, die zwischen dem Massepotential und dem kritischen HV-Potential besteht. Insbesondere wird nur die diejenige Cy-Kapazität entladen, die zwischen dem Massepotential und demjenigen HV-Potential besteht, von dem aus oder zu dem hin der Fehlerstrom fließt. Als kritisches (oder berührtes) Potential wird dasjenige HV- Potential bezeichnet, von dem aus oder zu dem hin der Fehlerstrom fließt.

Das Entladen dadurch ausgelöst wird, dass ein bestehender Fehlerstrom ermittelt wird. Als Entladen wird ein Schritt des Erzeugens eines Entladestroms bezeichnet. Dieser Entladestrom entspricht Ladung, die von derjenigen Cy-Kapazität abfließt (in Richtung Masse), welche an das kritische Potential angeschlossen ist. Dieser Schritt endet beispielsweise nach einer bestimmten Zeitdauer, vorzugsweise mit einer Länge von nicht mehr als 50 ms, 20 ms oder 3 ms. Am Ende des Schritts des Entladens beträgt die Spannung der betreffenden Cy-Kapazität (d.h. die Spannung zwischen Masse und dem kritischen HV-Potential) weniger als ein vorgegebener Anteil der ursprünglichen Spannung, etwa nicht mehr als 20%, 10% oder 5% oder 1%, oder beträgt weniger als eine vorgegebene Spannungsgrenze, etwa 60 V, 40V, 20 V oder 10V. Der Schritt des Entladens kann nach einer vorgegebenen Zeitdauer beendet werden, etwa nach 10 ms oder 5 ms oder 3 ms beginnend mit dem Start des Entladens. Das Entladen der einen Cy-Kapazität (der an das kritische HV- Potential angeschlossene Cy-Kapazität) kann damit einher gehen, dass die andere Cy-Kapazität, d.h. die Cy-Kapazität zwischen Masse und dem nicht kritischen HV- Potential, geladen wird. Dies kann zwar eine zunehmende Spannung zwischen Masse und dem nicht kritischen HV-Potential bedeuten, jedoch wird das nicht kritischen HV-Potential auch nicht berührt bzw. ist nicht ursächlich mit dem Fehlerstrom verknüpft. Als nicht kritisches HV-Potential wird dasjenige der beiden HV-Potentiale bezeichnet, welches nicht dem kritischen Potential entspricht, d.h. das nicht in den Fehlerstromfluss eingebunden ist.

Es kann vorgesehen sein, dass eine Entladung derjenigen Cy-Kapazität (der nicht kritischen Kapazität), die zwischen dem Massepotential und demjenigen HV- Potential angeschlossen ist, das keinen Fehlerstromfluss aufweist, unterbunden wird. Eine gleichzeitige Entladung beider HV-Potentiale in Richtung Massepotential würde eine Entladung der Cx-Kapazität (zwischen beiden HV-Potentialen) bedeuten, wobei dies eine deutlich längere Zeitspanne erfordern würde. Durch das Erfassen des bestehenden Fehlerstroms wird das Entladen der kritischen Cy-Kapazität ausgelöst, nicht aber gleichzeitig ein Entladen der Cx-Kapazität. Das Entladen der Cx-Kapazität kann jedoch zeitversetzt (etwa um eine vorbestimmte Zeitdauer verzögert zum Entladen der Cy-Kapazität) ausgelöst oder begonnen werden. Insbesondere kann (um eine vorbestimmte Zeitdauer verzögert) nach dem Entladen der Cy-Kapazität, die an das HV-Potential angeschlossen ist, welches mit dem Fehlerstromfluss verknüpft ist, die andere Cy-Kapazität entladen werden und/oder die Cx-Kapazität entladen werden.

Ferner kann nach dem Entladen der Cy-Kapazität, die an das FlV-Potential angeschlossen ist, welches mit dem Fehlerstromfluss verknüpft ist, eine Sicherheitsmaßnahme ausgeführt werden, etwa das Abtrennen einer Flochvoltquelle des Fahrzeug-Flochvoltnetzes. Insbesondere kann bei Erfassen eines bestehenden Fehlerstroms ein Fehlersignal ausgegeben werden. Wird die Flochvoltquelle nicht abgetrennt, dann besteht noch die Möglichkeit, den Betrieb des Flochvolt-Bordnetzes fortzusetzen, etwa das Durchführen (nur) einer Fahrt („limp home“). Es kann vorgesehen sein, dass die Flochvoltquelle abgetrennt wird, wenn der Fehlerstrom auftritt. Es kann vorgesehen sein, dass die Flochvoltquelle wieder an die HV- Potentiale angeschlossen wird, wenn der Schritt des Entladens der Cy-Kapazität beendet ist. Der Schritt des Entladens der Cy-Kapazität kann beendet sein, wenn das Entladen über eine vorgegebene Mindestzeitdauer (etwa 10 ms oder 30 ms) ausgeführt wurde, oder wenn die Spannung über der zu entladenden Cy-Kapazität unter einer vorgegebenen Spannungsgrenze liegt, etwa 60 V, 40 V, 20 V oder 10 V. Dies erlaubt eine erneute Inbetriebnahme des Flochvoltnetzes, etwa um eine Fahrt durchzuführen („limp home“).

Es kann nach dem Entladen der Cy-Kapazität, die an das FlV-Potential angeschlossen ist, welches mit dem Fehlerstromfluss verknüpft ist, eine Cx-Kapazität entladen werden, die zwischen dem ersten FlV-Potential und dem zweiten FlV- Potential besteht. Die Cx-Kapazität kann einen oder mehrere Zwischenkreiskondensatoren und/oder parasitäre Cx-Kapazitäten umfassen. Insbesondere kann das Entladen der Cx-Kapazität durchgeführt werden, wenn das Entladen der Cy-Kapazität abgeschlossen ist, etwa wenn eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist oder wenn die Spannung zwischen dem kritischen Potential und dem Massepotential unter einer vorgegebenen Grenze liegt, etwa unter 60 V, 40 V, 20 V oder 10 V. Ein Abtrennen einer Hochvoltquelle wird vorzugsweise vor dem Beginn des Entladens der Cx-Kapazität durchgeführt.

Das Ermitteln, ob ein Fehlerstrom zwischen einem ersten HV-Potential des Fahrzeug-Hochvoltnetzes und dem Massepotential oder ein Fehlerstrom zwischen einem zweiten HV-Potential (HV-) des Fahrzeug-Hochvoltnetzes und dem Massepotential (M) fließt, kann mittels direkter oder indirekter Fehlerstromerfassung durchgeführt werden. Es kann hierzu eine Impedanz, über die der Fehlerstrom fließt, ermittelt werden. Liegt diese in einem vorgegebenen Intervall, kann davon ausgegangen werden, dass der Fehlerstrom über einen Menschen fließt. Dieses Intervall kann als untere Grenze beispielsweise einen Wert von 300 Ohm, 400 Ohm, 600 Ohm oder 1000 Ohm aufweisen. Ferner kann dieses Intervall kann als obere Grenze beispielsweise einen Wert von 1200 Ohm, 1500 Ohm, 2000 Ohm oder 2500 Ohm aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass der Schritt des Entladens der Cy- Kapazität nur dann durchgeführt wird, wenn diese in dem Impedanzintervall liegt.

Das Impedanzintervall kennzeichnet die Impedanz eines menschlichen Körpers (zwischen dem kritischen HV-Potential und Masse). Es kann vorgesehen sein, dass eine Abtrennung einer Hochvoltquelle des Fahrzeug-Hochvoltnetzes und/oder eine Entladung einer Cx-Kapazität entladen wird, die zwischen dem ersten HV-Potential und dem zweiten HV-Potential besteht, unterbunden wird. Dies erlaubt, nachdem die Berührung beendet ist, eine Fortsetzung der Nutzung des Fahrzeug-Hochvoltnetzes, etwa um eine (einmalige) Fahrt durchzuführen („limp home“). Ferner kann, insbesondere unabhängig von der Impedanz, ein vorliegender Ladeprozess oder Rückspeiseprozess mit einer Ladestation unterbunden werden, wenn ein vorliegender Fehlerstrom ermittelt wird.

Das Ermitteln, dass (und an welchem Potential) ein Fehlerstroms vorliegt und gegebenenfalls die Ermittlung der Höhe des Fehlerstroms bzw. einer Impedanz, durch die der Fehlerstrom fließt, kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Ermitteln, ob ein Fehlerstrom zwischen einem ersten HV-Potential des Fahrzeug-Hochvoltnetzes und dem Massepotential oder ein Fehlerstrom zwischen einem zweiten HV-Potential des Fahrzeug-Hochvoltnetzes und dem Massepotential fließt, umfassen: Erfassen einer Änderungsrate einer Spannung zwischen Masse und einem der HV-Potentiale. Hierbei kann vorgesehen sein, dass ermittelt wird, dass ein Fehlerstrom besteht, wenn der Betrag der Änderungsrate über einer Grenze liegt, die die maximale Änderungsrate kennzeichnet, die bei einer aktive Isolationsmessung auftritt. Dadurch werden Fehlmeldungen vermieden. Aktive Isolationsmessungen sehen einen Teststrom vor, mittels dem die HV-Potentiale gegenüber dem Massepotential verschoben werden, um aus der Änderungsrate auf die Isolationswiderstände der HV-Potentiale gegenüber dem Massepotential schließen zu können. Diese Testströme sind jedoch deutlich geringer als die hier beschriebenen Fehlerströme und basieren auf einer Stromleitung durch einen Testwiderstand im Megaohm-Bereich. Eine maximale Änderungsrate, die bei einer aktiven Isolationsmessung auftritt, kann beispielsweise 200 V, 400 V oder 800 V bezogen auf eine Zeitdauer von 1 s, 4 s oder 8 s sein. Die Maximale Änderungsrate beträgt vorzugsweise mindestens 25 V/s und/oder nicht mehr als 800 V/s.

Das Entladen der Cy-Kapazität kann vorgesehen durch schließen eines Entladeschalters, der zwischen dem Massepotential und dem kritischen HV-Potential angeschlossen ist. Der Entladeschalter kann hierbei über einen oder mehrere Widerstandsbauelemente und/oder über einen oder mehrere Varistoren an Masse bzw. an das kritische HV-Potential angeschlossen sein. Der Entladeschalter kann einen Halbeiterschalter, ein optoelektronisches Relais oder einen elektromechanischen Schalter umfassen. Der Entladeschalter kann vor einem oder von mehreren in Serie geschalteten Schaltelementen vorgesehen werden, insbesondere von einem oder mehreren selbstsperrenden Schaltelementen. Die beiden Entladeschalter, über die die beiden HV-Potentiale mit dem Massepotential verbunden sind, können etwa über eine XOR-Logik angesteuert werden, um zu vermeiden, dass beide gleichzeitig angeschaltet (ström leitend) sind. Der oder die Entladeschalter können über einen oder mehrere seriell geschaltete Varistoren mit Masse verbunden sein. Der oder die Entladeschalter können über einen oder mehrere Varistoren und/oder einen oder mehrere Widerstandsbauelemente mit dem Massepotential und dem betreffenden HV-Potential verbunden sein. Die Varistoren bzw. Widerstände limitieren den Stromfluss durch den Entladeschalter und sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine Cy-Kapazität von 100 nF innerhalb von weniger als 50 ms oder weniger als 30 ms von 800 V oder 400 V auf nicht mehr als 60 V, 40 V oder 20 V entladen wird. Die Durchbruchspannung des Varistors oder der Serienschaltung der Varistoren beträgt beispielsweise nicht mehr als 60 V, 40 V oder 20 V. Die hierzu verwendeten Schaltelemente, Widerstandsbauelemente und/oder Varistoren sind für Spannungen von mehr als 1 kV ausgelegt, insbesondere von mehr als 2 kV. Werden mehrere serielle Schaltelemente zur Realisierung eines Entladeschalters verwendet, ergibt sich eine Redundanz, die ein unbeabsichtigtes Entladen verhindert. Die Entladeschalter sind vorzugsweise selbstsperrend, d.h. ohne Ansteuerung in offenem Zustand.

Ferner wird eine Isolationsüberwachungseinrichtung eines Fahrzeug-Hochvoltnetzes beschrieben, das eingerichtet ist, das hier beschriebene Verfahren auszuführen. Dieses kann ein oder mehrere körperliche Merkmale aufweisen, die zur Ausführung des Verfahrens verwendet werden. Die Isolationsüberwachungseinrichtung weist einen Massepotentialanschluss (zum Anschluss an das Massepotential) sowie einen ersten und einen zweiten HV-Potential-Anschluss (zum Anschluss an das erste und zweite HV-Potential) auf. Die Isolationsüberwachungseinrichtung verfügt über eine Fehlerstromerkennung. Diese ist ausgebildet ist, einen ersten Fehlerstrom, der zwischen einem ersten HV-Potential des ersten HV-Potential-Anschlusses und dem Massepotential des Massepotentialanschlusses fließt, sowie einen zweiten Fehlerstrom, der zwischen einem zweiten HV-Potential des zweiten HV-Potential- Anschlusses und dem Massepotential des Massepotentialanschlusses fließt, zu erkennen, vorzugsweise einzeln und insbesondere voneinander trennbar.

Die Isolationsüberwachungseinrichtung verfügt über eine Entladeschaltung. Die Fehlerstromerkennung ist ansteuernd mit der Entladeschaltung verbunden. Die Entladeschaltung ist eingerichtet, nur den ersten HV-Potential-Anschluss mit dem Massepotentialanschluss gesteuert zu verbinden, wenn die Fehlerstromerkennung den ersten Fehlerstrom erfasst. Die Entladeschaltung ist eingerichtet und nur den zweiten HV-Potential-Anschluss mit dem Massepotentialanschluss zu verbinden, wenn die Fehlerstromerkennung den zweiten Fehlerstrom erfasst. Die Entladeschaltung kann dadurch derart eingerichtet sein, dass die Fehlerstromerkennung mit dieser derart verbunden ist, dass die Fehlerstromerkennung, die Entladeschaltung oder beide nur eines der HV-Potentiale mit dem Massepotential verbinden.

Die Entladeschaltung kann einen ersten Entladeschalter zwischen dem ersten HV- Potential-Anschluss und dem Massepotentialanschluss aufweisen. Die Entladeschaltung kann ferner einen zweiten Entladeschalter zwischen dem zweiten HV-Potential-Anschluss und dem Massepotentialanschluss aufweisen. Die Entladeschalter sind insbesondere eingerichtet sind, nur einzeln, nicht jedoch gleichzeitig geschlossen zu werden, insbesondere indem diese entsprechend von der Fehlerstromerkennung oder einer Steuerung der Entladeschaltung angesteuert werden. Die Entladeschalter können wie im Rahmen der Erläuterung des Verfahrens dargestellt ausgestaltet und angeschlossen sein.

Es kann ein Fahrzeug-Bordnetz mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung ausgebildet sein, wie sie hier beschrieben ist. Das Fahrzeug-Bordnetz kann ein Massepotential (etwa Chassispotential) und ein davon galvanisch getrenntes Fahrzeug-Flochvoltnetz aufweisen. Das Fahrzeug-Flochvoltnetz kann ein erstes HV- Potential und ein zweiten FlV-Potential aufweisen. Der erste FIV-Potential-Anschluss der Isolationsüberwachungseinrichtung ist mit dem ersten FlV-Potential des Fahrzeug-Flochvoltnetzes verbunden. Der zweite FIV-Potential-Anschluss der Isolationsüberwachungseinrichtung ist mit dem zweiten FlV-Potential des Fahrzeug- Flochvoltnetzes verbunden. Der Massepotentialanschluss der Isolationsüberwachungseinrichtung ist mit dem Massepotential des Fahrzeug- Bordnetz verbunden. Das Fahrzeug-Bordnetz kann ferner einen Energiespeicher, etwa einen Flochvolt-Akkumulator aufweisen, der mit den FlV-Potentialen verbunden ist, vorzugsweise über mindestens einen Trennschalter. Der mindestens eine Trennschalter kann eingerichtet sein, geöffnet zu werden, wenn ein vorliegender Fehlerstrom erfasst wird.

Zudem wird eine Isolationsüberwachungseinrichtung eines Ladestation- Flochvoltnetzes beschrieben. Dieses weist wie bei dem beschriebenen Fahrzeug- Flochvoltbordnetz, die Isolationsüberwachungseinrichtung einen Massepotentialanschluss sowie einen ersten und einen zweiten FIV-Potential- Anschluss auf. Die Isolationsüberwachungseinrichtung des Ladestation- Hochvoltnetzes weist ferner eine Fehlerstromerkennung auf, die ausgebildet ist, einen ersten Fehlerstrom zwischen einem ersten HV-Potential des ersten HV- Potential-Anschlusses und dem Massepotential des Massepotentialanschlusses sowie einen zweiten Fehlerstrom zwischen einem zweiten HV-Potential des zweiten HV-Potential-Anschlusses und dem Massepotential des Massepotentialanschlusses zu erkennen. Dies bezieht sich auf die Potentiale und Anschlüsse des Ladestation- Hochvoltnetzes. Das Ladestation-Hochvoltnetz weist eine Entladeschaltung auf, wobei die Fehlerstromerkennung ansteuernd mit der Entladeschaltung verbunden ist, wobei die Entladeschaltung eingerichtet ist, nur den ersten HV-Potential-Anschluss mit dem Massepotentialanschluss gesteuert zu verbinden, wenn die Fehlerstromerkennung den ersten Fehlerstrom erfasst, und nur den zweiten HV- Potential-Anschluss mit dem Massepotentialanschluss zu verbinden, wenn die Fehlerstromerkennung den zweiten Fehlerstrom erfasst. Diese Komponenten und Größen beziehen sich auf die Ladestation. Das Ladestation-Hochvoltnetz kann auch kurz als Ladestation bezeichnet werden. Eine Ladestation kann vorgesehen sein, die die hier beschriebene Isolationsüberwachungseinrichtung eines Ladestation- Hochvoltnetzes aufweist. Die hier diesbezüglich erwähnten Anschlüsse sind die Anschlüsse der Ladestation, die eingerichtet sind, die Ladeleistung der Ladestation abzugeben, insbesondere über einen Steckanschluss oder über ein Ladekabel. Die Ladestation umfasst vorzugsweise auch das beschriebene Ladestation-Hochvoltnetz. Die in Bezug auf die Isolationsüberwachungseinrichtung des Ladestation- Hochvoltnetzes beschriebenen Komponenten und Größen sind vorzugsweise ausgebildet wie die betreffenden Komponenten / Größen des hier beschriebenen Fahrzeug-Hochvoltnetzes, insbesondere da in dem Ladestation-Hochvoltnetz die gleichen Mechanismen und gleichartige Komponenten wie bei dem Fahrzeug- Hochvoltnetz verwendet werden.

Eine Ausführungsform der Isolationsüberwachungseinrichtung des Ladestation- Hochvoltnetzes sieht vor, dass die Entladeschaltung einen ersten (ladestationsseitigen) Entladeschalter zwischen dem ersten HV-Potential-Anschluss und dem Massepotentialanschluss aufweist, sowie einen zweiten (ladestationsseitigen) Entladeschalter zwischen dem zweiten HV-Potential-Anschluss und dem Massepotentialanschluss. Diese sind eingerichtet, nur einzeln, nicht jedoch gleichzeitig geschlossen zu werden. Die Entladeschalter sind vorzugsweise Teil des Ladestation-Hochvoltnetzes, der Ladestation und/oder der Isolationsüberwachungseinrichtung des Ladestation-Hochvoltnetzes.

Die Figur 1 dient zur Erläuterung der hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen.

Die Figur 1 zeigt ein Fahrzeug-Bordnetz FB mit einem Fahrzeug-Hochvoltnetzes HN. Das weist ein erstes, positives HV-Potential HV+ und ein zweites, negative HV- Potential HV- auf. An Akkumulatoranschlüsse 1, 2 des Fahrzeug-Hochvoltnetzes HN sind allpolig Trennschalter TS, TS' angeschlossen, die einen Hochvoltakkumulator A des Fahrzeug-Hochvoltnetzes HN trennbar mit den HV-Potentialen HV+, HV- verbinden. Das Fahrzeug-Bordnetz FB weist ferner ein Massepotential M auf. Dieses Potential M kann ein negatives Versorgungspotential eines Niedervolt- Bordspannungsnetzes (nicht dargestellt) sein. Das Potential M (und insbesondere das Niedervolt-Bordspannungsnetz) sind galvanisch von dem Fahrzeug- Hochvoltnetzes HN getrennt. Das Potential M ist insbesondere das Chassis-Potential des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeug-Bordnetz FB vorgesehen ist.

Berührt eine Person, dargestellt durch den Widerstand RF, das Chassis (Massepotential M) und besteht ein Isolationsfehler des Fahrzeug-Hochvoltnetzes HN derart, dass das Chassis gegenüber dem Massepotential M eine (hohe) Spannung aufweist, dann fließt ein Fehlerstrom Fl durch diese Person. Im dargestellten Fall fließt ein Fehlerstrom Fl von dem ersten (d.h. positiven) HV- Potential HV+ zum Massepotential. Die hier beschriebene Vorgehensweise sieht vor, dass dann, wenn ein vorliegender Fehlerstrom Fl erkannt wird, das HV-Potential HV+ zum Massepotential hin verschoben wird durch Schließen eines Schalters S1. Da eine Cy-Kapazität C1 zwischen dem HV-Potential HV+ und dem Massepotential besteht (etwa realisiert durch parasitäre Kapazitäten des Fahrzeug-Hochvoltnetzes HN bzw. des HV-Potential HV+ gegenüber dem Massepotential M und einer EMV- Filterkapazität zwischen diesen Potentialen), wird diese bei dem Verschieben des HV-Potentials HV+ zum Massepotential M hin entladen. Daher wird dieser Schalter S1 als Entladeschalter S1 bezeichnet. Diese Vorgehensweise ist auch für das zweite HV-Potential HV- vorgesehen, wenn dieses über einen Widerstand RF' (etwa der Körperwiderstand einer Person) mit dem Massepotential M verbunden wird, wodurch ein Fehlerstrom Fl' entsteht.

Damit nur die betreffenden, von einer Person berührten FlV-Potentiale auf das Niveau des ungefährlichen Massepotential M durch Entladen der betreffenden Cy- Kapazität gebracht werden, und nicht weitere, zeitintensive Entladungen durchgeführt werden müssen, wird die nicht betroffene Cy-Kapazität nicht gegenüber Massepotential M entladen. Tritt der Fehlerstrom Fl am FlV-Potential FIV+ auf, wird die Cy-Kapazität Cy1 zwischen M und FIV+ entladen durch Schließen des Entladeschalters S1. Der Entladeschalter S2, der mit dem nicht betroffenen Potential FIV- verbunden ist, wird bei einem derartigen Fehler (vgl. RF) gegenüber FIV+ nicht geschlossen. Tritt der Fehlerstrom Fl' am FlV-Potential FIV- auf, wird die Cy-Kapazität Cy2 zwischen M und FIV- entladen durch Schließen des Entladeschalters S2. Der Entladeschalter S1, der mit dem nicht betroffenen Potential HV+ verbunden ist, wird bei einem derartigen Fehler (vgl. RF‘) gegenüber FIV- nicht geschlossen. Der Cx- Kondensator Cx (etwa ein Zwischenkreiskondensator) zwischen den FlV-Potentialen FIV+ und FIV- wird nicht über die Entladeschalter S1 , S2 entladen.

Das Vorliegen eines Fehlerstroms (RF oder RF‘) wird erfasst von der Fehlerstromerkennung FE, die an das Massepotential M und an die FlV-Potentiale HV+, FIV- angeschlossen ist über den Massepotentialanschluss MA sowie über einen ersten und einen zweiten FIV-Potential-Anschluss FIA1 , 2. Diese Anschlüsse sowie die Fehlerstromerkennung FE sind Teil der Isolationsüberwachungseinrichtung IW. Diese umfasst ferner die Entladeschalter S1, S2, die über

Strombegrenzungswiderstände R1, R2 mit Masse M bzw. den FlV-Potentialen HV+, - verbunden sind. Der Entladeschalter S1 ist über den Widerstand R1 mit dem Massepotential M (direkt) verbunden und ist mit dem FlV-Potential HV+ verbunden. Der Entladeschalter S2 ist über den Widerstand R2 mit dem FlV-Potential HV+ verbunden und ist mit dem Massepotential M (direkt) verbunden. Es können jedoch beide Schalter direkt mit dem jeweiligen FlV-Potential verbunden sein und über jeweilige Widerstände R1, R2 mit dem Massepotential. Anstatt oder in Kombination mit den Widerständen R1, R2 können Varistoren verwendet werden. Die Widerstände bzw. Varistoren können von mehreren in Serie geschalteten Widerstandsbauelementen oder Varistorbauelementen vorgesehen werden, um eine Redundanz zu realisieren. Auch die Schalter S1 , S2 können jeweils von einer Serienschaltung mehrerer Schaltelemente (insbesondere Transistoren wie MOSFETs) ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich eine Redundanz sowie geringere Maximalspannungen, da sich die Spannung über den Entladeschaltern auf die Schaltelemente der Serienschaltungen aufteilt.

Die Fehlerstromerkennung FE erfasst durch die Messung der Spannung zwischen HV+, FIV- einerseits und andererseits M, ob sich eine Potentialverschiebung aufgrund eines Fehlerstroms RF, RF‘ ergibt. Dadurch kann ermittelt werden, ob ein Fehlerstrom RF, RF' vorliegt und von welchem FlV-Potential dieser ausgeht (bzw. welches fehlerhafte FlV-Potential ursächlich für den Fehlerstrom ist). Der Fehlerstrom ergibt sich allgemein durch einen Isolationsfehler des Flochvoltnetzes HN gegenüber dem Massepotential M und kann daher auch Isolationsfehlerstrom genannt werden.

Anhand der Figur 1 kann auch die hier beschriebene

Isolationsüberwachungseinrichtung IW eines Ladestation-Flochvoltnetzes bzw. eine entsprechende Ladestation beschrieben werden: Die Anschlüsse 1 , 2 sind in diesem Fall ein Ladeanschluss der Ladestation bzw. Anschlüsse der Isolationsüberwachungseinrichtung, die mit DC-Ladeanschlüssen der Ladestation verbunden sind. Die Potentiale HV+,- sind die Gleichspannungs-Hochvoltpotentiale der Ladestation bzw. hiermit (über Anschlüsse HA1 , HA2) verbundene Potentiale der Überwachungseinrichtung. Ein Massepotential M der Ladestation ist über Ladestation-Entladeschalter S1 , S2 mit den Potentialen HV+,- der Ladestation verbunden. Entladewiderstände R1 , R2 seriell zu den Schaltern S1 , S2 reduzieren bzw. begrenzen den Entladestrom. Es wird bei erfasstem Isolationsfehler nur einer der Schalter geschlossen. Die Funktionsweise der Ladestation-bezogenen Komponenten und Ausführungsformen ist die gleiche wie die der Fahrzeug bezogenen Komponenten und Ausführungsformen, weshalb die Figur 1 auch zur Erläuterung der Ladestation-bezogenen Komponenten verwendet werden kann. Es sei in Bezug auf die Ladestation-bezogenen Komponenten auf die Eigenschaften, Wirkungsweisen und Merkmale der Fahrzeug-bezogenen Komponenten verwiesen. Aufgrund der vergleichbaren Eigenschaften und Merkmale werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die Entsprechungen zwischen Fahrzeug-bezogenen Komponenten und Ladestation-bezogenen Komponenten darzustellen.