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Title:
SECURING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/000601
Kind Code:
A1
Abstract:
Securing device (10; 40) for securing a voltage supply system (18), in particular a high voltage supply system (18) of a motor vehicle, having a voltage source (12), at least one electrical component (16, 18) which is connected to the voltage source (12) in order to be supplied with voltage, a protection device (24) which, in a protection position, at least partially screens the electrical component (16, 18) from access, wherein the protection device (24) is fixed in the protection position by means of detachable securing means (26), a monitoring circuit (20) having at least one signal line (22) which is designed to interrupt the voltage supply of the electrical component (16, 18) if a change is sensed in the electrical properties of the signal line (22), wherein the securing means (26) interact with the signal line (22) in such a way that detachment of the securing means (26) brings about the change in the electrical properties of the signal line (22).

Inventors:
FASSNACHT JOCHEN (DE)
GROEGER ULRIKE (DE)
ARENS CHRISTIAN (DE)
Application Number:
EP2012/057984
Publication Date:
January 03, 2013
Filing Date:
May 02, 2012
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
FASSNACHT JOCHEN (DE)
GROEGER ULRIKE (DE)
ARENS CHRISTIAN (DE)
International Classes:
B60R16/03; B60K28/00; B60L3/00
Foreign References:
EP1401061A12004-03-24
US7084361B12006-08-01
EP1153787A22001-11-14
US20060019541A12006-01-26
US5494459A1996-02-27
US5504655A1996-04-02
JPH07212903A1995-08-11
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche 1 . Sicherungsvorrichtung (10; 40) zum Absichern eines Spannungsnetzes (18), insbesondere eines Hochspannungsnetzes (18) eines Kraftfahrzeugs, mit:

- einer Spannungsquelle (12),

- wenigstens einer elektrischen Komponente (16, 18), die zur Spannungsversorgung mit der Spannungsquelle (12) verbunden ist,

- einer Schutzvorrichtung (24), die in einer Schutzposition die elektrische Komponente (16, 18) wenigstens teilweise gegenüber einen Zugriff abschirmt, wobei die

Schutzvorrichtung (24) mittels lösbaren Festlegungsmitteln (26) in der Schutzposition festgelegt ist,

- einem Überwachungsstromkreis (20) mit wenigstens einer Signalleitung (22), der dazu ausgebildet ist, die Spannungsversorgung der elektrischen Komponente (16, 18) zu unterbrechen, sofern eine Änderung von elektrischen Eigenschaften der Signalleitung (22) erfasst wird,

dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegungsmittel (26) mit der Signalleitung (22) derart zusammenwirken, dass ein Lösen der Festlegungsmittel (26) die Änderung der elektrischen Eigenschaften der Signalleitung (22) bewirkt.

2. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Festlegungsmittel (26) dazu ausgebildet sind, beim Lösen die Signalleitung (22) zu unterbrechen.

3. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (24) als Abdeckung (24) ausgebildet ist, die in der Schutzposition die elektrische Komponente (16, 18), insbesondere elektrische Kontakte (42, 44, 46) der elektrischen Komponente (16, 18) abdeckt.

4. Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsnetz (18) eine Enladungsschaltung aufweist, mittels der bei der Unterbrechung der Spannungsversorgung in der elektrischen Komponente (16, 18) gespeichterte elektrische Ladung abführbar ist.

5. Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (12) zur Unterbrechung der Spannungsversorgung abschaltbar ist. 6. Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsstromkreis (20) von dem Spannungsnetz (18) galvanisch getrennt ist.

7. Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsstromkreis (20) mit der elektrischen Komponente (16, 18) und der Spannungsquelle (12) verbunden ist.

8. Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (22) als Ringleitung ausgebildet ist.

9. Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegungsmittel (26) eine Schraube (26) aufweisen, wobei die Signalleitung (22) Kontakte (48) aufweist, die in einem festgelegten Zustand der Schraube (26) elektrisch verbunden sind.

10. Kraftfahrzeug mit einem Hochspannungsnetz (18), das eine Sicherungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.

Description:
Beschreibung Titel

Sicherungsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung zum Absichern eines Spannungsnetzes, insbesondere eines Hochspannungsnetzes eines Kraftfahrzeugs mit einer Spannungsquelle, wenigstens einer elektrischen Komponente, die zur

Spannungsversorgung mit der Spannungsquelle verbunden ist, einer Schutzvorrichtung, die in einer Schutzposition die elektrische Komponente wenigstens teilweise gegenüber einem Zugriff abschirmt, wobei die Schutzvorrichtung mittels lösbaren Festlegungsmitteln in der Schutzposition festgelegt ist, und einem Überwachungsstromkreis mit wenigstens einer Signalleitung, der dazu ausgebildet ist, die Spannungsversorgung der elektrischen Komponente zu unterbrechen, sofern eine Änderung der elektrischen Eigenschaften der Signalleitung erfasst wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Hochspannungsnetz, das eine Sicherungsvorrichtung der oben genannten Art aufweist.

Stand der Technik

Bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen werden die für den elektrischen Antrieb notwendigen Komponenten mit einer Hochspannung von mehr als 60 Volt versorgt. Da eine derartige Spannung bei Kontakt lebensgefährlich ist, müssen umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden. Dazu werden üblicherweise Einrichtungen im Kraftfahrzeug vorgesehen, die im Falle eines Unfalls oder im Wartungsfalle, wenn unter Hochspannung stehende Komponenten freiliegen, die Hochspannungsversorgung abschalten und gespeicherte elektrische Ladung kontrolliert abführen.

Die Abschaltung der Hochspannungsversorgung kann durch Unterbrechen einer

Signalleitung eines Schutzstromkreises, auch Interlock genannt, eingeleitet werden. Diese Signalleitung kann eine Beschädigung von Schutzkomponenten im Falle eines Unfalls und das Öffnen von Schutzabdeckungen im Wartungsfall bzw. das Abziehen von

Steckern erfassen und eine entsprechende Schutzabschaltung einleiten. Üblicherweise ist die Signalleitung mit einem Deckel der elektrischen Komponenten verbunden, so dass ein Öffnen des Deckels die Signalleitung unterbricht und die

Hochspannungsversorgung abgeschaltet wird. Alternativ ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen Stecker der Signalleitung derart an Steckverbindern der

Hochspannungskomponenten anzuordnen, dass die Steckverbindungen der

Hochspannungskomponenten im Wartungfall erst gelöst werden können, wenn der Stecker der Signalleitung entsprechend gezogen ist. Dadurch wird üblicherweise sichergestellt, dass die elektrischen Komponenten von der Hochspannung getrennt sind, wenn die elektrischen Kontakte freiliegen. Ferner weisen die elektrischen Komponenten üblicherweise eine Entladungsschaltung auf, die eine in den elektrischen Komponenten, wie z. B. Kondensatoren gespeicherte elektrische Ladung kontrolliert abführt, um eine Gefährdung durch die gespeicherte Ladung und die damit verbundene elektrische Spannung zu verhindern. Falls die Schaltung zum Lichtbogenschutz eingesetzt wird, muss der Stromfluss in der Steckverbindung beim Öffnen der Signalleitung unterbrochen werden. Da das Abklingen des Stromflusses bei Induktivitäten ebenfalls eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, ist ein frühzeitiges Abschalten der Spannungsquelle notwendig.

Um die in den Komponenten gespeicherte elektrische Spannung kontrolliert abzuführen und unter eine gefahrbringende Spannungsschwelle (kleiner 60 V Gleichspannung bzw. 25 V Wechselspannung) zu bringen, ist es notwendig, eine entsprechende

Entladezeitdauer abzuwarten. Da die elektrischen Komponenten durch Öffnen der Abdeckung üblicherweise relativ einfach und schnell zugänglich sind, kann es jedoch sein, dass die Entladezeit nicht ausreicht und an den elektrischen Komponenten eine Spannung anliegt, die ein gefahrbringendes Niveau überschreitet.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird daher eine Sicherungsvorrichtung der eingangs genannten Art zum Absichern eines Spannungsnetzes bereitgestellt, insbesondere eines

Hochspannungsnetzes eines Kraftfahrzeugs, bei der die Festlegungsmittel mit der Signalleitung derart zusammenwirken, dass ein Lösen der Festlegungsmittel die

Änderung der elektrischen Eigenschaften der Signalleitung bewirkt.

Ferner wird daher erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeug mit einem Hochspannungsnetz bereitgestellt, das eine Sicherungsvorrichtung der oben genannten Art aufweist. Vorteile der Erfindung

Dadurch, dass die Spannungsversorgung beim Lösen der Festlegungsmittel der

Schutzvorrichtung unterbrochen wird, wird die Zeitdauer verlängert, bis die

Schutzvorrichtung entfernt werden kann und die elektrische Komponente bzw. elektrische Kontakte der elektrischen Komponente freiliegen, so dass die Zeit für das Abführen der elektrischen Ladung der elektrischen Komponente verlängert wird und entsprechend eine geringere Spannung an zugänglichen Komponenten anliegt bzw. ein Schutz gegen Lichtbögen erzielt werden kann. Dadurch kann die Sicherheit im Allgemeinen erhöht werden.

Es ist dabei von besonderem Vorzug, wenn die Festlegungsmittel dazu ausgebildet sind, beim Lösen die Signalleitung zu unterbrechen. Dadurch wird eine technisch einfache und zuverlässig funktionierende Möglichkeit bereitgestellt, um das Lösen der Festlegungsmittel zu erfassen.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Schutzvorrichtung als Abdeckung ausgebildet ist, die in der Schutzposition die elektrische Komponente, insbesondere elektrische Kontakte der Komponente abdeckt.

Dadurch kann eine einfache, kostengünstige und effektive Schutzvorrichtung zum

Abschirmen der elektrischen Komponente bereitgestellt werden. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Spannungsnetz eine Entladeschaltung aufweist, mittels der bei Unterbrechung der Spannungsversorgung eine in den Komponenten gespeicherte elektrische Ladung abführbar ist.

Dadurch kann gewährleistet werden, dass in den elektrischen Komponenten gespeicherte elektrisch Ladung in einem vordefinierten bzw. kalkulierbaren Zeitraum abgeführt und eine Restspannung unter ein gefahrbringendes Niveau gesenkt werden kann.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Spannungsquelle zur Unterbrechung der

Spannungsversorgung abschaltbar ist. Dadurch kann eine zuverlässige Möglichkeit bereitgestellt werden, die elektrische

Komponente und das Spannungsnetz spannungsfrei zu schalten, wodurch die Sicherheit weiter erhöht wird. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Überwachungsstromkreis von dem Spannungsnetz galvanisch getrennt ist.

Dadurch kann von der Signalleitung keine gefahrbringende Spannung auf Personen oder Komponenten des Kraftfahrzeugs übertragen werden.

Es ist ferner bevorzugt, wenn der Überwachungsstromkreis mit der elektrischen

Komponente und der Hochspannungsquelle verbunden ist.

Dadurch können Fehlfunktionen aller elektrischen Komponenten erfasst werden und die Hochspannungsquelle im Fehlerfall entsprechend abgeschaltet werden.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Signalleitung als Ringleitung ausgebildet ist.

Dadurch kann mit einfachen Mitteln eine Unterbrechung der Signalleitung erfasst werden, wodurch der gesamte Überwachungsstromkreis technisch einfacher und zuverlässiger wird.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Festlegungsmittel eine Schraube aufweisen und die Signalleitung Kontakte aufweist, die in einem festgelegten Zustand der Schraube elektrisch verbunden sind.

Dadurch kann eine zuverlässige Vorrichtung bereitgestellt werden, die einen lösbaren wiederverwendbaren Kontakt bildet. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Schraube eine Bohrung aufweist, in der Teile der Signalleitung aufgenommen sind.

Dadurch können die Festlegungsmittel und die Signalleitung einfacher und zuverlässiger zusammenwirken. lm Allgemeinen ist es bevorzugt, die Sicherungsvorrichtung zum Lichtbogenschutz zu verwenden.

Es versteht sich, dass Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung auch entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren zutreffen bzw. anwendbar sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in schematischer Form eine Sicherungsvorrichtung zum Absichern eines Spannungsnetzes;

Fig. 2 zeigt eine schematischer Schnittansicht einer Abdeckung von elektrischen

Komponenten mit einer Fixierungsschraube; und

Fig. 3 zeigt die Abdeckung aus Fig. 2 in Draufsicht.

Ausführungsformen der Erfindung

In Fig. 1 ist eine Sicherungsvorrichtung schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet.

Die Sicherungsvorrichtung 10 weist eine Hochspannungsquelle 12 auf, die elektrisch verbunden ist mit elektrischen Komponenten 14, 16 und diese mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrischen Komponenten 14, 16 bilden ein Spannungsnetz 18, das durch die Spannungsquelle 12 mit elektrischer Spannung versorgt wird.

Die Sicherungsvorrichtung 10 weist ferner einen Überwachungsstromkreis 20 auf, der mit der Spannungsquelle 12 und den elektrischen Komponenten 14, 16 verbunden ist. Der Überwachungsstromkreis 20 weist wenigstens eine Signalleitung 22 auf, die galvanisch von dem Hochspannungsnetz 18 getrennt ist.

Die Sicherungsvorrichtung 10 weist ferner eine Schutzvorrichtung 24 auf, die die elektrischen Komponenten 14, 16 und die Hochspannungsquelle 12 abdeckt und gegenüber einem Zugriff von außen abschirmt. Die Schutzvorrichtung 24 ist vorzugsweise als Abdeckung bzw. als Deckel ausgebildet. Die Schutzvorrichtung 24 ist mittels Festlegungsmitteln 26 festgelegt, so dass ein Zugriff auf die elektrischen Komponenten 14, 16 unmöglich ist. Die Festlegungsmittel 26 sind in dieser Ausführungsform als Schrauben 26 ausgebildet, die den Deckel 24 mit einem Gehäuse 28 verbinden. Die Schrauben 26 greifen jeweils in eine Aufnahme 30 ein, die mit der Signalleitung 22 verbunden sind. Die Aufnahmen 30 ist derart ausgebildet, dass beim Entfernen bzw.

Herausschrauben der Verbindungsmittel 26 die Signalleitung 22 unterbrochen wird. Über eine Steuereinheit 32 wird die Unterbrechung der Signalleitung 22 erfasst. Die

Steuereinheit 32 ist mit der Spannungsquelle 12 verbunden und dazu ausgebildet, die Spannungsquelle 12 abzuschalten bzw. mittels eines Schützes oder dergleichen die Spannungsquelle 12 vom Hochspannungsnetz 18 zu trennen, um dieses spannungsfrei zu schalten.

Sofern für Wartungsarbeiten der Deckel 24 von dem Gehäuse 28 gelöst wird, müssen zunächst die Festlegungsmittel 26 bzw. die Schrauben 26 gelöst werden. Wenn die Schrauben 26 aus der jeweiligen Aufnahme 30 herausgeschraubt werden, wird dieses entsprechend über die Signalleitung 22 erfasst und es wird mittels der Steuereinheit 32 die Spannungsquelle 12 abgeschaltet. Dadurch wird im Wartungsfall ein Öffnen des Deckels 26 frühzeitig erfasst und die Spannungsquelle 12 frühzeitig abgeschaltet.

Dadurch kann die Zeit bis zum tatsächlichen Öffnen des Deckels 24 verlängert werden, wodurch die in den elektrischen Komponenten 14, 16 gespeicherte elektrische Ladung frühzeitig abgeführt werden kann. Dadurch kann eine an den elektrischen Komponenten 14, 16 anliegende Restspannung auf ein ungefährliches Niveau gesenkt und

insbesondere ein Lichtbogenschutz erzielt werden. Dadurch kann die Sicherheit im Allgemeinen erhöht werden.

Die Signalleitung 22 ist in den Aufnahmen 30 derart geführt, dass ein Einschrauben der Festlegungsmittel 26 in die jeweilige Aufnahme 30 einen elektrischen Kontakt der Signalleitung 22 herstellt und entsprechend beim Herausschrauben der Schrauben 26 der elektrische Kontakt der Signalleitung unterbrochen wird. Dadurch ist mit einfachen Mitteln ein Herausschrauben der Festlegungsmittel 26 aus der Aufnahme 30 erfassbar.

In Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Sicherungsvorrichtung zum

Abschirmen von elektrischen Kontakten dargestellt und allgemein mit 40 bezeichnet. Die Sicherungsvorrichtung 40 weist den Deckel 24 und das Gehäuse 28 auf, wobei der Deckel 24 an einer Öffnung des Gehäuses 28 festgelegt ist. In dem Gehäuse 28 sind elektrische Steckkontakte 42, 44, 46 der elektrischen Komponenten 14, 16 angeordnet. Ferner ist in dem Gehäuse 28 eine Steckverbindung bzw. ein Kontakt 48 der Signalleitung 22 angeordnet. Der Deckel 24 ist mittels der Schraube 26 an dem Gehäuse 28 festgelegt. Die Schraube 26 ist in dem in Fig. 2 dargestellten zusammengebauten Zustand mit dem Kontakt 48 verbunden, so dass eine elektrische Verbindung der Signalleitung 22 gebildet ist.

Der Deckel 24 ist für Wartungsarbeiten oder dergleichen von dem Gehäuse 28 lösbar ausgebildet, wie es durch einen Pfeil 50 angedeutet ist. Zum Lösen des Deckels 24 von dem Gehäuse 28 muss die Schraube 26 aus dem Deckel 24 herausgeschraubt werden, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der Schraube 26 und dem Kontakt 48 unterbrochen wird. Dadurch kann die Steuereinheit 32 über die Signalleitung 22 das Öffnen des Gehäuses 28 erfassen und die Hochspannungsquelle 12 abschalten. Da es eine gewisse Zeit benötigt, um die Schraube 26 aus dem Deckel 24 zu lösen und daraufhin den Deckel 24 von dem Gehäuse 28 abzunehmen, kann eine ausreichende Entladezeit für die elektrischen Komponenten 14, 16 bereitgestellt werden, bevor die elektrischen Komponenten 14, 16 zugänglich sind.

In Fig. 2 ist die Schraube 26 mit einer koaxialen Bohrung 52 ausgebildet, in die der Kontakt 48 im eingeschraubten Zustand der Schraube 26 eingreift bzw. eingeführt wird. Dadurch ist eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes der Signalleitung 42 bereitgestellt.

In Fig. 3 ist die Sicherungsvorrichtung 40 aus Fig. 2 in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich Besonderheiten erläutert sind.

Die Signalleitung 22 ist elektrisch verbunden mit dem Kontakt 48, wodurch eine lösbare elektrische Verbindung mit der Schraube 26 herstellbar ist.