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DE112011100448B4 - Schaltung und Verfahren zum Verbinden eines zuschaltbaren elektrischen Systems und eines elektrischen Netzes eines Fahrzeuges - Google Patents

Schaltung und Verfahren zum Verbinden eines zuschaltbaren elektrischen Systems und eines elektrischen Netzes eines Fahrzeuges Download PDF

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DE112011100448B4 DE112011100448.6T DE112011100448T DE112011100448B4 DE 112011100448 B4 DE112011100448 B4 DE 112011100448B4 DE 112011100448 T DE112011100448 T DE 112011100448T DE 112011100448 B4 DE112011100448 B4 DE 112011100448B4
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Abstract

Schaltung (1) zum Verbinden und Trennen eines zuschaltbaren elektrischen Systems (2) und eines elektrischen Netzes (3) eines Fahrzeuges, wobei die Schaltung (1) zumindest einen mechanischen Haupttrennschalter (4) zum Trennen und Verbinden des zuschaltbaren elektrischen Systems (2) mit dem elektrischen Netz (3) des Fahrzeuges sowie zumindest eine zu dem Haupttrennschalter (4) parallel geschaltete Vorladeeinheit (5) mit zumindest einen steuerbaren Halbleiterschalter (6) aufweist, wobei die Vorladeeinheit (5) zumindest einen mechanischen Trennschalter (7) zum Trennen und Verbinden des zuschaltbaren elektrischen Systems (2) und des elektrischen Netzes (3) des Fahrzeuges aufweist, wobei der Halbleiterschalter (6) in Serie mit dem mechanischen Trennschalter (7) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem positiven Ausgangsspannungspfad (9) und in einem negativen Ausgangsspannungspfad (10) des zuschaltbaren elektrischen Systems (2) je zumindest eine Vorladeeinheit (5) und je zumindest ein Hauptrennschalter (4) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Verbinden und Trennen eines zuschaltbaren elektrischen Systems, insbesondere zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie, und eines elektrischen Netzes eines Fahrzeuges, wobei die Schaltung zumindest einen mechanischen Haupttrennschalter zum Trennen und Verbinden des zuschaltbaren elektrischen Systems mit dem elektrischen Netz des Fahrzeuges sowie zumindest eine zu dem Haupttrennschalter parallel geschaltete Vorladeeinheit mit zumindest einen steuerbaren Halbleiterschalter aufweist.
  • Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Energiespeichers mit einem elektrischen Netz eines Fahrzeuges.
  • Bei einem Zuschalten von elektrischen Systemen auf ein elektrisches Netz eines Fahrzeuges, beispielsweise eines elektrischen Hochspannungsbordnetzes, ist es üblich, Vorladeschaltung vorzusehen, um die Kapazitäten des elektrischen Netzes des Fahrzeuges vor einem vollständigen Zuschalten des elektrischen Systems vorzuladen. Als Beispiele für derartige zuschaltbare, elektrische Systeme seien Brennstoffzellen, Batterien oder Akkumulatoren, photovoltaische Zellen etc. aufgeführt. Um ein Zu- und Wegschalten des elektrischen Systems zu ermöglichen, ist meist ein Haupttrennschalter zum elektrischen Verbinden und Trennen des elektrischen Systems und des Bordnetzes vorgesehen. An dieser Stelle sei auch erwähnt, dass die Begriffe „Bordnetz“ und „elektrisches Netz des Fahrzeuges“ in diesem Dokument synonym verwendet werden.
  • Weiters ist üblicherweise ein parallel zum Haupttrennschalter geschalteter Nebentrennschalter vorgesehen, der in Serie mit einem Widerstand zur Strombegrenzung geschaltet ist. Bei einem Zuschalten des elektrischen Systems wird in einem ersten Schritt bei geöffnetem, mechanischem Hauptrennschalter der mechanische Nebentrennschalter geschlossen, damit ein durch den in Serie mit dem Nebentrennschalter geschalteten Widerstand begrenzter Strom das Bordnetz auf Betriebsspannung bzw. annähernd Betriebsspannung laden kann. Aufgrund von Eingangskapazitäten, beispielsweise von Umrichtern etc., wie diese vorzugsweise in elektrischen Antrieben mit Gleichspannungs- und Gleichstromversorgungen in Hybridfahrzeugen bzw. Elektrofahrzeugen verwendet werden, und auch aufgrund parasitärer Störungen muss das Bordnetz bei einem Zuschalten des elektrischen Systems vorgeladen werden, um einen Schaden zu verhindern.
  • Anschließend wird der Hauptkontakt geschlossen und das Bordnetz ist mit dem elektrischen System zur Energieerzeugung und/oder Energiespeicherung verbunden. Der Nebentrennschalter kann dann wieder geöffnet werden.
  • Um eine konsequente und zuverlässige galvanische Trennung des zuschaltbaren elektrischen Systems von dem Bordnetz zu gewährleisten, sind der Hauptrennschalter und der Nebentrennschalter als mechanische Schalter ausgeführt. Somit ist eine zuverlässige Trennung des Lastkreises von dem zuschaltbaren elektrischen System möglich.
  • Nachteilig an den oben genannten bekannten Ausführungsformen ist vor allem, dass es bei einem Zuschalten von elektrischen Systemen mit sehr hohen Systemspannungen auf ein Hochspannungsbordnetz bei einem Schließen des mechanischen Nebentrennschalters in der parallel zum Hauptrennschalter angeordneten Vorladeschaltung zu sehr hohen transienten Störungen bzw. Spannungsspitzen mit sehr hohen Anstiegsgeschwindigkeiten kommen kann. Durch diese transienten Störungen kann das ganze Bordnetz inklusive dem elektrischen Energiespeicher erhebliche Störungen erfahren. Die transienten Störungen können beispielsweise Kommunikationsstörungen bei Bussystemen und Fehlfunktionen diverser elektrischer Bauteile als auch ihre Zerstörung zur Folge haben.
  • Das Auftreten transienter Störungen ist jedoch durch die Verwendung mechanischer Schalter bauartbedingt. Eine Ursache für das Auftreten transienter Ströme bei mechanischen Schaltern kann beispielsweise in einer bei einem Schließen dieses Schalters auftretenden Prellung gesehen werden.
  • Aus der DE 102 35 431 A1 ist eine elektrische Antriebsquelle für einen elektromotorischen Antrieb bekannt geworden, bei welchem Brennstoffzellen zugeschaltet werden können, um eine Ultrakondensatoreinheit eines elektrischen Netzes des Fahrzeuges zu laden. Die Brennstoffzellen sind mittels eines als Hauptschütz bezeichneten Hauptrennschalters von dem elektrischen Netz des Fahrzeuges trennbar. Weiters ist dem Hauptrennschalter eine Vorladeschaltung bzw. Vorladeeinheit mit einem Halbleiterschalter parallel geschaltet. Zum Verbinden der Brennstoffzellen mit dem elektrischen Netz des Fahrzeuges wird bei geöffnetem Haupttrennschalter der Halbleiterschalter der Vorladeschaltung auf leitend geschaltet. Über die Vorladeeinheit wird der Ultrakondensator des elektrischen Netzes des Fahrzeuges geladen. Zur Begrenzung des Aufladestroms ist eine PWM-Steuerung vorgesehen, die mit dem Gate des Halbleiterschalters gekoppelt ist und an das Gate ein von einem gemessenen Stromfluss abhängiges PWM-Steuersignal gibt. Nach erfolgter Vorladung der Ultrakondensatoren wird der Hauptrennschalter geschlossen und die Brennstoffzellen mit dem elektrischen Netz des Fahrzeuges verbunden.
  • Nachteilig an dieser Ausführungsform ist vor allem, dass bei einem Wegschalten der Brennstoffzellen von dem elektrischen Netz des Fahrzeuges mittels des Haupttrennschalters keine konsequente galvanische Trennung der Vorladeschaltung bzw. Vorladeeinheit von dem elektrischen Netz möglich ist, da zur Trennung der Vorladeschaltung von dem elektrischen Netz des Fahrzeuges nur der Halbleiterschalter vorgesehen ist.
  • Um eine konsequente galvanische Trennung eines zu- und wegschaltbaren elektrischen Energiespeichers und einem elektrisches Netz eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Hybridfahrzeuges, Elektrofahrzeuges, etc., zu realisieren, ist es, wie oben erwähnt, gemäß dem Stand der Technik üblich, Vorladeeinheiten mit mechanischen Schalter zur Trennung des Energiespeichers und des elektrischen Netzes zu versehen, was allerdings die erwähnten Nachteile in Bezug auf das Auftreten möglicher transienter Störungen zur Folge hat.
  • Aus der DE 102 25 259 B3 ist ein elektrischer Steckverbinder mit elektrischen Kontakten und mindestens einem Gegensteckteil bekannt, wobei der Steckverbinder als Lasttrenner ausgebildet ist.
  • Aus der US 2003/0137791 A1 ist eine Schaltung zum Zu- und Wegschalten einer Energiequelle an ein elektrischen System bekannt, welche eine Vor- bzw. Entladeeinheit aufweist, in der ein Halbleiterschalter in Serie mit dem mechanischen Trennschalter geschaltet ist. Entsprechende Schaltungen sind auch aus der JP 2009-153274 A und der JP 2005-269742 A bekannt.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Zuschalten eines zuschaltbaren elektrischen Systems auf ein Bordnetz eines Fahrzeuges zu ermöglichen und dabei das Entstehen transienter Störungen zu vermeiden als auch eine konsequente und zuverlässige galvanische Trennung des zuschaltbaren elektrischen Systems zu gewährleisten.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Schaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorladeeinheit zumindest einen mechanischen Trennschalter zum Trennen und Verbinden des zuschaltbaren elektrischen Systems und des elektrischen Netzes des Fahrzeuges aufweist, wobei der Halbleiterschalter in Serie mit dem mechanischen Trennschalter geschaltet ist und zumindest in einem positiven Ausgangsspannungspfad und in einem negativen Ausgangsspannungspfad des zuschaltbaren elektrischen Systems je zumindest eine Vorladeeinheit und je zumindest ein Hauptrennschalter angeordnet sind.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine zeitversetzte Betätigung der in Serie geschalteten Schalter der Vorladeeinheit. Durch ein lastloses Schließen des mechanischen Trennschalters der Vorladeeinheit in einem sperrenden Zustand des Halbleiterschalters lässt sich verhindern, dass bei einem Schließen des mechanischen Trennschalters auftretende systemimmanente, transiente Störungen auf das Bordnetz übergreifen. Nach einem vorgebbaren Zeitintervall, nach welchem keine durch den Schließvorgang des mechanischen Trennschalters verursachten transienten Störungen mehr zu erwarten sind, wird der Halbleiterschalter in einen leitenden Zustand versetzt und die Systemkapazitäten des Bordnetzes über die Vorladeeinheit geladen. Es ist somit ein Verdienst der Erfindung, ein störungsfreies Zuschalten des elektrischen Systems an das Bordnetz zu ermöglichen und gleichzeitig aufgrund der Verwendung mechanischer Trennschalter auch eine zuverlässige galvanische Trennung des zuschaltbaren elektrischen Systems und des Bordnetzes gewährleisten zu können.
  • Die Erfindung zeichnet sich durch ein besonders zuverlässiges und sicheres Verbinden und Trennen des zuschaltbaren elektrischen Systems und des Bordnetzes aus. Dies wird dadurch erreicht, dass zumindest in einem positiven Ausgangsspannungspfad und in einem negativen Ausgangsspannungspfad des zuschaltbaren elektrischen Systems je zumindest eine Vorladeeinheit und je zumindest ein Hauptrennschalter angeordnet sind.
  • Zur Begrenzung des Vorladestroms kann zumindest eine Vorladeeinheit einen mit dem Halbleiterschalter und dem mechanischen Trennschalter in Reihe geschalteten Widerstand aufweisen. Durch diesen Widerstand wird in Abhängigkeit von den Kapazitäten des Bordnetzes die Vorladezeit bestimmt.
  • Um die gewünschte Schaltreihenfolge der Schalter der Vorladeeinheit zu realisieren, können der mechanische Trennschalter und der Halbleiterschalter getrennt oder gemeinsam ansteuerbar sein.
  • Gemäß einer Variante der Erfindung, welche eine sehr effiziente Unterbindung transienter Störungen ermöglicht, kann eine Steuerung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, nach einem Schließen des mechanischen Trennschalters zeitlich versetzt den Halbleiterschalter aus einem sperrenden in einen leitenden Zustand zu schalten.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung, welche sich durch eine große Robustheit gegenüber Störungen auszeichnet, sieht vor, dass eine Zeitverzögerungsschaltung zu einem zeitverzögerten Schalten des Halbleiterschalters nach Schließen des mechanischen Trennschalters vorgesehen ist.
  • Zur Überwachung des Vorladestroms kann zumindest ein zumindest einer Vorladeeinheit nachgeschaltetes Strommessgerät vorgesehen sein, welches mit der oben erwähnten Steuerung verbunden sein kann. Überschreitet der Vorladestrom beispielsweise einen vorgebbaren Grenzwert oder tritt eine unerlaubte Änderung des Stromflusses auf, so kann der mechanische Trennschalter und gegebenenfalls der Halbleiterschalter des Vorladekreises durch die Steuerung angesteuert und geöffnet werden.
  • Zur Überwachung des Spannungsabfalls an dem Hauptrennschalter bzw. an der parallel dazu geschalteten Vorladeeinheit können vor und nach einem Haupttrennschalter zumindest je ein Messabgriff vorgesehen sein.
  • Um bei einem Trennen des zuschaltbaren elektrischen Systems von dem Bordnetz eine zuverlässige galvanische Trennung zu gewährleisten können zumindest den Messabgriffen des positiven Spannungspfades zugeordnete Messleitungen mittels zumindest eines mechanischen Schalters von dem Energiespeicher trennbar ausgeführt sein.
  • Die eingangs genannte Aufgabe lässt sich auch mit einem Verfahren der oben genannten Art erfindungsgemäß dadurch lösen, dass eine Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird.
  • Um die Entstehung transienter Störungen bei einem Zuschalten des elektrischen Systems zu dem Bordnetz sehr wirkungsvoll zu unterbinden, wird der mechanische Trennschalter der Vorladeschaltung bei geöffnetem Haupttrennschalter und sperrendem Halbleiterschalter geschlossen, wobei nach dem Schließen des mechanischen Trennschalters der Halbleiterschalter in einen leitenden Zustand versetzt und das elektrische Netz mit einem über den Vorladewiderstand begrenzten Strom geladen wird.
  • Die Erfindung samt weiterer Vorteile wird im Folgenden anhand einiger nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, welche in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. In diesen zeigen schematisch:
    • 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung mit einem elektrischen Energiespeicher;
    • 2 eine erste Variante einer erfindungsgemäße Schaltung im näheren Detail;
    • 3 einen Verlauf der Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Schaltung und
    • 4 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Schaltung im näheren Detail.
  • Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Darüber hinaus stellt auch die Bezugszeichenliste einen Teil der Offenbarung dar.
  • Die Figuren sind übergreifend und zusammenhängend beschrieben.
  • Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße Schaltung 1 zum Verbinden und Trennen eines zuschaltbaren elektrischen Systems 2, insbesondere zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie, und eines elektrischen Netzes 3 eines Fahrzeuges, mindesten einen mechanischen Haupttrennschalter 4 auf. In der hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zuschaltbare elektrische System 2 als zuschaltbare Batterie bzw. Akkumulator dargestellt. Die Hauptschalter 4 können die durch die jeweilige Anwendung geforderten Leistungen transportieren bzw. die entsprechenden Ströme tragen. Die Hauptrennschalter 4 können als Leistungsschalter ausgeführt sein, sodass die Schaltung 1 unter diesem Gesichtspunkt auch als Leistungsschaltereinheit bezeichnet werden kann.
  • Weiters weist die erfindungsgemäße Schaltung 1 mindesten eine zu dem Haupttrennschalter 4 parallel geschaltete Vorladeeinheit 5 bzw. Vorladeschaltung auf.
  • Die Vorladeeinheit 5 weist einen steuerbaren Halbleiterschalter 6 und einen mechanischen Trennschalter 7 zum Trennen und Verbinden des zuschaltbaren elektrischen Systems 2 mit dem elektrischen Netz 3 auf. Der Halbleiterschalter 6 kann beispielsweise durch einen MOSFET mit einer Treiberstufe realisiert werden.
  • Der mechanische Trennschalter 7 und der Halbleiterschalter 6 sind in Serie miteinander geschaltet. Die Vorladeeinheit 5 kann zumindest einen mit dem Halbleiterschalter 6 und dem mechanischen Trennschalter 7 in Reihe geschalteten Widerstand 8 zur Begrenzung des Vorladestroms aufweisen.
  • Die Vorladeeinheiten 5 und die Haupttrennschalter 4 sowie die entsprechende elektrische Verdrahtung können in einem Modul bzw. zu einer Einheit zusammengefasst werden. Auch kann die erfindungsgemäße Schaltung 1 in das zuschaltbare elektrische System 2 integriert sein und somit einen Bestandteil des Systems 2 bilden.
  • Wie aus 1 weiters ersichtlich ist, können in einem positiven Ausgangsspannungspfad 9 und in einem negativen Ausgangsspannungspfad 10 des zuschaltbaren elektrischen Systems 2 je zumindest eine Vorladeeinheit 5 und je zumindest ein Haupttrennschalter 4 angeordnet sein.
  • Mit der in 1 dargestellten Schaltung 1 kann aufgrund der mechanischen Trennschalter 4 und 7 eine konsequente galvanische Trennung des elektrischen Systems 2 von dem Bordnetz 3 bei Nichtaktivierung des zuschaltbaren elektrischen Systems 2 gewährleistet werden.
  • Auf der linken Seite ist in 1 der Energiespeicher in Form eines elektrischen Energiespeichers dargestellt. Auf der rechten Seite sind positive und negative Anschlüsse 9a, 10a zur Abnahme der Ausgangsspannung dargestellt, die entweder direkt dem Bordnetz 3 oder diesem beispielsweise über eine Hochvoltschnittstelle zur Verfügung stehen. Die Anschlüsse A und B können beispielsweise als 2-polige Steckverbinder oder zweimal einpolige Steckverbinder ausgeführt sein. Auf der Unterseite ist eine Schnittstelle 11a, beispielsweise in Form einer Steckverbindung, zu der Steuerung 11 dargestellt, welche die Ansteuerung der Trennschalter 4, 7 und 6 sowie einen Datenempfang von der in 1 dargestellten Sensorik ermöglicht.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Verbinden des zuschaltbaren elektrischen Systems 2 mit dem Bordnetz 3 der mechanische Trennschalter 7 der Vorladeschaltung 5 bei geöffnetem Haupttrennschalter 4 und einen Strom sperrendem Halbleiterschalter 6 geschlossen. Nach dem Schließen des mechanischen Trennschalters 7 wird der Halbleiterschalter 6 in einen Strom leitenden Zustand versetzt, woraufhin das elektrische Netz 3 mit einem über die Vorladeeinheit 5 fließenden Strom geladen wird.
  • Wie in 2 dargestellt, können der mechanische Trennschalter 7 und der Halbleiterschalter 6 gemeinsam angesteuert werden. Hierzu kann die in 1 mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnete Steuerung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet sein kann, nach einem Schließen des mechanischen Trennschalters 7 den Halbleiterschalter 6 aus einem sperrenden in einen leitenden Zustand zu schalten. Dem Halbleiterschalter 6 kann eine Treiberstufe 12 und eine Vorladeelektronik 12a vorgeschaltet sein. Die Steuerung 11 kann mittels eines entsprechend programmierten Mikro- oder Signalprozessors realisiert sein.
  • Der mechanische Trennschalter 7 kann von der Steuerung 11 vor dem Ansteuern des Halbleiterschalters geschlossen werden. Der Halbleiterschalter 6 schaltet, wie aus 3 ersichtlich, den Vorladekreis ohne auftretende Spannungsspitzen im Hauptstromkreis. In 3 ist die Spannung U über der Zeit t aufgetragen.
  • Nach erfolgter Vorladung des Bordnetzes 3 werden die Haupttrennschalter 4 geschlossen. Danach können der Halbleiterschalter 6 und der mechanische Trennschalter 7 der Vorladekreise 5 getrennt d.h. in einen sperrenden Zustand geschaltet werden, wobei das elektrische System 2 und das Bordnetz 3 nach Schließen der Hauptschalter 4 miteinander elektrische verbunden sind.
  • Wie in 4 dargestellt kann ein zeitversetztes Schalten des mechanischen Trennschalters 7 und des Halbleiterschalters 6 auch mittels einer Zeitverzögerungsschaltung 13 realisiert werden.
  • Diese Zeitverzögerungsschaltung 13 kann beispielsweise ein R-C Glied aufweisen, dessen Kapazität entsprechend der gewünschten Zeitspanne zwischen dem Schalten des Trennschalters 7 und des Halbleiterschalters 6 gewählt werden kann.
  • Weiters kann, wie in 1 dargestellt, ein der Vorladeeinheit 5 nachgeschaltetes Strommessgerät 14, beispielsweise einen Strommesssensor, vorgesehen sein, welches mit der Steuerung 11 verbunden sein kann. Mit diesem Strommessgerät 14 kann auch überprüft werden, ob bei einem Abschließen des elektrischen Systems 2 von dem Bordnetz 3 eine galvanische Trennung gegeben ist. In erster Linie dient das Strommessgerät 11 jedoch zum Erfassen des Stroms, welcher sowohl beim Entladen wie auch beim Laden dem Energiespeicher 2 entnommen bzw. zugeführt wird.
  • Vor und nach den Haupttrennschaltern 4 kann je zumindest ein Messabgriff 15, 16, 17, 18 vorgesehen sein, wobei zumindest den Messabgriffen 15, 16 des positiven Spannungspfades 8 zugeordnete Messleitungen 19, 20 mittels eines mechanischen Schalters 21 von dem elektrischen System 2 getrennt werden können. Somit kann sicher gestellt werden, dass bei Deaktivierung bzw. Nichtansteuerung des gesamten zuschaltbaren elektrischen Systems 2 auch an den Messleitungen 19, 20, 22, 23 keine Spannung anliegt und auch auf diesem Weg keine Energie aus dem elektrischen System 2 in das Bordnetz 3 übertragen werden kann. Zusätzlich können noch Schutzwiderstände 24 in den Messleitungen 19, 20, 22, 23 angeordnet werden.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass alle oben erwähnten mechanischen Schalter bzw. Trennschalter mittels Relais realisiert werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltung
    2
    zuschaltbares elektrisches System
    3
    elektrisches Netz eines Fahrzeuges
    4
    Haupttrennschalter
    5
    Vorladeeinheit
    6
    Halbleiterschalter der Vorladeeinheit
    7
    Trennschalter der Vorladeeinheit
    8
    Widerstand zur Begrenzung des Vorladestroms
    9
    positiver Spannungspfad des zuschaltbaren elektrischen Systems
    9a
    positiver Anschluss zur Abnahme der Ausgangsspannung
    10
    negativer Spannungspfad des zuschaltbaren elektrischen Systems
    10a
    negativer Anschluss zur Abnahme der Ausgangsspannung
    11
    Steuerung
    11a
    Schnittstelle zu einer Steuerung
    12
    Treiberstufe des Halbleiterschalters
    12a
    Vorladeelektronik
    13
    Zeitverzögerungsschaltung
    14
    Strommessgerät
    15
    Messabgriff
    16
    Messabgriff
    17
    Messabgriff
    18
    Messabgriff
    19
    Messleitung
    20
    Messleitung
    21
    mechanischer Schalter
    22
    Messleitung
    23
    Messleitung
    24
    Schutzwiderstand

Claims (10)

  1. Schaltung (1) zum Verbinden und Trennen eines zuschaltbaren elektrischen Systems (2) und eines elektrischen Netzes (3) eines Fahrzeuges, wobei die Schaltung (1) zumindest einen mechanischen Haupttrennschalter (4) zum Trennen und Verbinden des zuschaltbaren elektrischen Systems (2) mit dem elektrischen Netz (3) des Fahrzeuges sowie zumindest eine zu dem Haupttrennschalter (4) parallel geschaltete Vorladeeinheit (5) mit zumindest einen steuerbaren Halbleiterschalter (6) aufweist, wobei die Vorladeeinheit (5) zumindest einen mechanischen Trennschalter (7) zum Trennen und Verbinden des zuschaltbaren elektrischen Systems (2) und des elektrischen Netzes (3) des Fahrzeuges aufweist, wobei der Halbleiterschalter (6) in Serie mit dem mechanischen Trennschalter (7) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem positiven Ausgangsspannungspfad (9) und in einem negativen Ausgangsspannungspfad (10) des zuschaltbaren elektrischen Systems (2) je zumindest eine Vorladeeinheit (5) und je zumindest ein Hauptrennschalter (4) angeordnet sind.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorladeeinheit (5) zumindest einen mit dem Halbleiterschalter (6) und dem mechanischen Trennschalter (7) in Reihe geschalteten Widerstand (8) zur Begrenzung des Vorladestroms aufweist.
  3. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Trennschalter (7) und der Halbleiterschalter (6) getrennt oder gemeinsam ansteuerbar sind.
  4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (11) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, nach einem Schließen des mechanischen Trennschalters (7) den Halbleiterschalter (6) aus einem sperrenden in einen leitenden Zustand zu schalten.
  5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zeitverzögerungsschaltung zu einem zeitverzögerten Schalten des Halbleiterschalters (6) nach Schließen des mechanischen Trennschalters (7) aufweist.
  6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zumindest einer Vorladeeinheit (5) nachgeschaltetes Strommessgerät (14) vorgesehen ist, welches mit der Steuerung (11) verbunden ist.
  7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und nach dem zumindest einen Haupttrennschalter (4) je zumindest ein Messabgriff (15, 16, 17, 18) vorgesehen ist.
  8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest den Messabgriffen (15, 16, 17, 18) des positiven Spannungspfades (9) zugeordnete Messleitungen mittels zumindest eines mechanischen Schalters von dem zuschaltbaren elektrischen System (2) trennbar sind.
  9. Verfahren zum Verbinden eines zuschaltbaren elektrischen Systems (2), insbesondere zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie, mit einem elektrischen Netz (3) eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Trennschalter (7) der Vorladeeinheit (5) bei geöffnetem Haupttrennschalter (4) und sperrendem Halbleiterschalter (6) geschlossen wird, wobei nach dem Schließen des mechanischen Trennschalters (7) der Halbleiterschalter (6) in einen leitenden Zustand versetzt und das elektrische Netz (3) bei geöffneten Haupttrennschalter (4) mit einem über die Vorladeeinheit (5) fließenden Strom geladen wird.
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