CN102046428A - 用于供电网络的开关模块和包括至少一个开关模块的供电网络 - Google Patents

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CN102046428A CN2009801191766A CN200980119176A CN102046428A CN 102046428 A CN102046428 A CN 102046428A CN 2009801191766 A CN2009801191766 A CN 2009801191766A CN 200980119176 A CN200980119176 A CN 200980119176A CN 102046428 A CN102046428 A CN 102046428A
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Abstract

本发明涉及一种开关模块(10；10a…10f)，包括至少一个表现出至少两种操作状态的开关(12)，开关(12)被设置用于连接供电网络(100)的至少两个导体段(102a、102b)，供电网络(100)包括一个或多个电源(104、106)和一个或多个电负载(110…114)。每一开关(12)设置有一个控制单元(20)，并且控制单元(20)操作耦合到所述开关(12)，以控制所述开关(12)的所述操作状态。每一控制单元(20)包括选择单元，用来选择耦合到各个控制单元(20)的开关(12)的操作状态。本发明还涉及用于操作这种开关模块(10a…10f)的方法以及供电网络(100)。

Description

用于供电网络的开关模块和包括至少一个开关模块的供电网络
技术领域
根据独立权利要求的前序部分，本发明涉及用于供电网络的开关模块以及包括至少一个开关模块的供电网络。
背景技术
特别在未来技术的车辆中，在若干子系统中要求冗余的供电系统。显而易见的应用是安全关键系统，如制动、转向等等。还有影响车辆实时行为的其他系统，诸如底盘控制等等、诸如阀门等等的动力总成部件、电控变速箱等等。一些当今的机械部件可能完全依赖于电子控制。电子故障会导致机械故障。
在现有技术中，已知典型的汽车供电网络以星形结构或雏菊链结构来提供。这类结构中任何一点的短路会使该短路的最近熔断器下游的整个网络停止运行。
还知道提供具有环形结构的供电网络。为了提供冗余，现有技术中已知几种解决方案。存在具有不同通信、供电、传感器和促动器的完全分开的冗余系统。这些冗余系统在机械领域或在具有多个绕组的电子促动器的磁领域的一些情形下满足。尽管能容易地分析冗余，但对批量生产，诸如在车辆制造中，这种解决方案非常昂贵。
通过使用局部能源后备，提供了用于供电网络中的每一单元的简单解决方案。然而，能源资源是受限的，在每一节点建立能源储备的监管很昂贵，而且被选能源的管理是必要的。
另一解决方案是对每一节点使用双电源(双星形网络电源)。由此，两个独立的电源网络是可用的。然而，被选能源的双配线和管理是必要的。
美国专利US6,522,442B1公开了一种具有环形结构的供电网络。对每一负载，提供抽头控制器，其由智能控制节点和两个可控功率分配器以及诸如断路器的可控导体保护器组成。控制节点控制功率分配器和导体保护器两者。为两个可控功率分配器的正常起作用，与智能控制节点的通信是必要的条件。
EP1759929A1公开了一种用于车辆的供电系统，其中，每一负载连接到供电网络。负载经由通过控制单元控制的开关连接到馈电。每一开关连接到通信总线。在异常电流的情况下，开关将负载从馈电断开。
发明内容
本发明的目的是提供一种开关故障时冗余的改进供电网络。本发明的另一目的是提供一种用于供电网络的改进开关模块。另一目的是提供一种用于操作开关模块的方法。
通过独立权利要求的特征，实现了这些目的。其他权利要求和说明书公开了本发明的优选实施例。
提出了一种提供用于连接供电网络的至少两个导电段的开关模块，该供电网络包括一个或多个电源以及一个或多个负载。开关设置有专用的控制单元，以控制该开关。通过提供这种开关，其具有用于该特定开关的专用控制单元，能实现开关的自主操作以及相应供电开关的冗余操作。举例来说，在现有技术中已知的供电网络的典型环形结构中，对两个开关提供用于该两个开关的一个共用控制模块。如果控制器故障，则负载不可避免地断电。通过对一个负载优选地提供根据本发明的两个优选自主开关模块，即使控制器中的一个故障，向负载供电的冗余是可能的。由于开关单元自主地操作，多个开关模块内的各开关模块间的通信不是强制性的。负载可以是电子设备、电动机等等。开关本身可以是继电器、由双极或MOSFET晶体管的半导体开关或能适当地作为所需供电网络的特定开关模块中的开关的任何元件。
每一控制单元包括用于选择耦合到各个控制单元的开关的操作状态的选择单元。选择单元能实现为软件或硬件或软件和硬件的组合。特别地，控制单元能够包括电流和电压监管以及状态机。状态机最好能理解为由有限数量的状态、这些状态间的转换和动作组成的行为模型。
与现有技术不同，开关能自主地操作，因此，不需要为了操作与通信总线连接。由此，控制单元能自主地决定必须应用开关的哪一操作状态，例如开关闭合的“接通(on)”操作状态或开关打开的“断开(off)”操作状态。由于自主操作，特别是对开关模块的实时行为，以供电网络为例，开关模块不依赖于与其他开关模块(节点)或主计算机的通信。通过开关的特定状态机，能做出有关该开关的操作状态的决定。然而在某些情形下，通信能有利地用于设置开关模块的参数和监管。有利地，开关模块能包括用于至少与一个或多个开关模块和/或电源管理系统通信的至少一个通信单元。例如，能将有关电源故障的反馈和故障的可能位置提供给这种电源管理系统。优选地，这个至少一个通信单元能集成在控制单元中。通信单元能耦合到数据总线系统等等。
可选地，每一开关模块包括“智能”局部电源管理系统来代替中央电源管理系统是可能的。这些局部电源管理系统能形成智能计算机的网格，在管理整体系统的配电(power distribution)等等时动态地合作(“分布式智能”)。该系统可以在没有任何中心站的情况下是自足的(autarkic)。通过采用这种分布式系统，能进一步提高系统的冗余度和安全性。
优选地，取决于供电网络的一个或多个操作参数，开关的操作状态是可选的。
自主开关模块使得能够构建简单和低成本的冗余供电系统。环形供电系统产生冗余，而无需双电源系统。自主开关使得电源线路的选择过程鲁棒且易于分析，这对关键系统很重要。
状态机能以若干不同的方式来实现，例如以软件或硬件或两者的组合。例如对双星形网络特别有用的非常简单的实现是使两个二极管(分别用于每一电源线)与一个或多个熔断器或其他限流器件结合。
根据本发明的优选扩展，开关模块能包括至少一个可编程单元，用于设置每一开关的操作参数。优选地，该至少一个可编程单元能集成在控制单元中。
优选地，电流传感器和/或电压传感器能耦合到每一开关。能在开关的任一侧感测到电流。能在开关的两侧方便地感测到电压。对每一开关，能设置最小电压。如果除电流传感器外，两个电压传感器分别提供在开关的每一侧，则能实现高度安全。如果安全性要求较低，则能使用更少的传感器。如果所感测的电压高于最小电压，则将供电网络视为正常工作，如果所感测的电压低于最小电压，则由控制单元识别故障并且相应地设置开关的操作状态。在这种情形下，把电压界限设置成一个值，使得如果实际电压等于或低于该界限，则电压被视为太低。另外，可以按如下方式来设置电压界限，在实际电压高于或等于该界限的情形下，则供电网络被视为正常工作，以及如果实际电压低于该电压界限，则识别出故障。
还提出了一种用于操作连接供电网络的至少两个导体段的开关模块的方法，该供电网络由一个或多个电源供电并且向一个或多个电负载供电。由为该开关提供的专用控制单元来控制开关的操作状态。
优选地，取决于开关的操作参数和/或供电网络的操作参数，选择开关的操作状态。特别地，取决于通过开关的电流和开关两端的电压，能够操作该开关。
根据本发明的另一方面，提出了一种供电网络，包括一个或多个电源以及一个或多个电负载，并且包括为电连接和断开至少两个导体段而提供的至少一个开关模块。
该供电网络能够以配电的星形结构、配电的双星结构、配电的环形结构或配电的上述结构的两个或多个的组合来布置。
优选地，对每一负载，尤其是在配电的环形结构中的每一负载，提供第一和第二自主开关模块。
根据优选实施例，开关模块能布置在耦合到电路的电负载之外。
根据另一优选实施例，能将开关模块集成到电负载中。还可以组合这两个实施例，其中，包括至少一个自主开关模块的供电网络中的至少一个负载被提供为集成自主开关模块。
根据本发明的另一方面，一种车辆包括供电网络，该供电网络包括至少一个自主开关模块。该车辆例如可以是电动车或包括例如均能为车辆的推进提供能源的电动机和内燃机的混合动力车辆。优选的自主开关模块对提供冗余汽车电源特别有用。适宜地，特定车辆能具有配电的环形结构的特征。有利地，特别对控制单元、促动器和/或传感器，实现电源冗余。用于支持驾驶员或用于增加车辆安全和驾驶舒适度的许多车载系统依赖于这些电子部件。
车辆可以是陆用车辆或海运车辆，诸如轮船或潜水艇，或飞行器，诸如飞机或宇宙飞船。术语“陆用车辆”包括例如客车、公共汽车、卡车、摩托车、火车、施工设备等等，尤其是轮式或履带式挖土机(挖掘机)、铰接式运输机(诸如翻斗车、自卸车)、扒矿绞车、轮式装载机、管道敷设机、爆破拆除机、垃圾处理机、平地机、铺料机、夯土机、研磨机、索具分配器(tack distributor)、扩路机、材料转运机和成套小型设备，诸如迷你型装载机、迷你型挖土机、反铲装载机和防滑装载机。
根据本发明的另一方面，一种工作机(working machine)包括供电网络，该供电网络包括至少一个自主开关模块。工作机例如可以是固定电子工作机或包括例如均为移动工作机的一个或多个工具提供能量的电动机和内燃机的固定混合工作机。优选的自主开关模块尤其对提供冗余电源有用。适宜地，特定工作机能具有配电的环形结构的特征。有利地，特别对控制单元、促动器和/或传感器实现电源冗余。用于支持操作者或用于增加工作机安全和操作舒适度的许多工作机系统依赖于这些电子部件。
根据本发明的另一方面，一种能源设施包括供电网络，该供电网络包括至少一个自主开关模块。能源设施能例如是固定能源设施或移动能源设施，用来为诸如家庭或工厂的多个用户提供能量。优选的自主开关模块对提供冗余电源特别有用。适宜地，特定能源设施能具有配电的环形结构的特征。有利地，能实现电源冗余。特别地，能源设施能是应急后备发电机。
附图说明
从实施例的下述详细描述可以更好地理解本发明以及上述和其他目的和优点，但不限于这些实施例，其中，示意性地示出了：
图1根据本发明的开关模块的优选实施例；
图2特征为环形结构的、根据本发明的优选供电网络；
图3具有根据本发明的集成自主开关模块的负载；
图4耦合到根据图1的开关的状态机的示例；
图5包括故障的、特征为环形结构的、根据本发明的优选供电网络的示例；
图6a-6e对于在图5的供电网络中实现的负载的电压特性的模拟结果。
具体实施方式
在附图中，由相同的附图标记表示相同或类似的元件。附图仅是示意性表示，而不意图描绘本发明的具体参数。此外，附图仅意图描述本发明的典型实施例，因此，不应当视为限制本发明的范围。
图1示意性地描述根据本发明的开关模块10的优选实施例。开关模块10连接供电网络(未示出)的至少两个导体段102a、102b，供电网络包括一个或多个电源(未示出)和一个或多个电负载(未示出)。
开关模块10包括开关12和用于控制该开关12的控制单元20。开关12两端之一的电流传感器14、开关12一端(在下文中，称为“a”端)的电压传感器16以及开关12的另一端(在下文中称为“b”端)的另一电压传感器18被布置用于感测通过开关12的电流和开关12的每一端上的电压。
开关模块10被实现成自主部件并且能实现成具有或不具有与其他开关模块(未示出)和/或功率管理系统(未示出)通信。自主开关模块10由状态机控制，状态机具有预定界限，例如电流界限和/或电压界限，以及用于开关模块10的操作的时序。
为诊断目的和适应存在于开关模块10所耦合的供电网络的变化条件，自主开关模块10能连接到监管功能，例如经由网络连接等等。为此目的，在开关模块10中提供有至少一个通信单元(未示出)。
包括在控制单元20中的状态机根据电流传感器14和电压传感器16和18收集的电压和电流信息来操作开关12。优选地，控制单元20包括用于选择耦合到控制单元20的开关12的操作状态的选择单元。
取决于供电网络(未示出)的一个或多个操作参数，由状态机选择开关12的操作状态。
优选地，开关模块10能集成在网络中，与负载分开。然而，开关模块10能集成在负载105中，如图3所示。自主负载105包括开关模块10，开关模块10与集成到形成自主负载105的单一器件中的负载元件105a串联。对于开关模块10的部件的描述，参考图1。
图2描述了特征为环形结构的供电网络100的优选示例。从两个电源104和106向三个电负载110、112、114供电。
每一负载110、112、114配备如图1中所述配置的两个开关模块10a、10b，10c、10d，10e、10f，其中，负载110配备开关模块10a、10b，负载112配备开关模块10c、10d并且负载114配备开关模块10e、10f。系统管理单元120能监管开关模块10a…10f和/或能在(i)开关模块10a…10f和系统管理单元120之间以及(ii)开关模块10a…10f本身之间提供通信。为了清楚，示意性地描述开关模块10a…10f，而未示出开关和控制单元。在图1中描述了开关模块10a…10f的细节。
如图1所示，由为各开关12的每一个提供的相应的专用控制单元20来控制开关模块10a…10f中的各开关12的每一个的操作状态。
图4描述了优选的状态机如何工作。状态机具有多个状态。在每一状态中，存在定义开关是断开还是闭合的变量。取决于开关的第一端(“a”端)和另一端(“b”端)上的电压(例如由图1中的电压传感器16，18所感测的)、通过开关的测量电流(例如由图1中的电流传感器14所感测的)以及参数设定值，状态机将在不同状态间移动，然后通过打开和闭合开关采取动作。
用以参数“Start”、“Va_Ok”、“Vb_Ok”、“over_current”、“low_voltage”、“supply_b_to_a”、“supply_a_to_b”、“S8”、“S9”标记的圆代表状态机的状态，而连接圆的具有箭头的线表示从一个状态到另一个的转换，其中，箭头表示从哪一状态到哪一状态发生转换的方向。每一转换箭头用转换条件指代，诸如由圆“Start”代表的状态和由圆“vb_Ok”代表的另一状态间的转换“var_vb＞v_On”。
在图4中描述了下述转换和状态。
1.转换：
var_vb：102b处的电压；
var_va：102a处的电压；
v_on：当开关接通时的最低电压；
v_off：当开关断开时的最高电压；
var_ib：由传感器14测量的电流；
imax：准许流过开关单元10的最高持续电流；
oc_delay_b_to_a：当开关正从102b向102a提供电流时，从检测到太高电流直到打开开关为止的时间；
oc_delay_a_to_b：当开关正从102a向102b提供电流时，从检测到太高电流直到打开开关为止的时间；
restart：在故障之后，允许状态机重启的外部信号。
2.状态：
Start：初始状态：
vb_OK：当表示102b的电压为OK的var_vb＞v_on时，从初始状态到达的状态；
va_OK：当表示102a的电压为OK的var_va＞v_on时，从初始状态达到的状态；
over_current：当过电流(over current)发生并且已有效了规定时间(oc_delay_b_to_a或oc_delay_a_to_b)是到达的状态；
low_voltage：当供电电压低于规定水平v_off时达到的状态；
supply_b_to_a：当Va低于电源电压v_off并且额外裕度为例如0.1V(该值取决于例如系统中的容限、噪声等)时从状态Vb_OK达到的状态；
supply_a_to_b：当Vb低于电源电压v_off并且额外裕度为例如0.1V(该值取决于例如系统中的容限、噪声等)时从状态Va_OK达到的状态；
S9：当高电流情形发生时的保持状态，等待达到oc_delay_b_to_a时间；
S8：当高电流情形发生时的保持状态，等待达到oc_delay_a_to_b时间。
图4中的示例对防止过电流情形提供了保护并且选择高于最小电平的电源电压。该保护延伸到防止过电压、反向电流、开关模块过热等等的例子是可行的(未示出)。
现在再参考图2中的示例性实施例并结合图1，其中，开关模块10a和10b分配给负载110，开关模块10a、10b中的状态机决定开关模块10a、10b中的开关的操作状态。这表示例如如果由分配给例如开关模块10a的开关的电压传感器感测到的电压“var_va”高于电压“v_on”，那么开关模块10a的开关的操作状态为“无故障”(“va_OK”)。当启动供电网络100时，将首先供电的那一开关视为提供所述电压的开关。还有益的是，用于延迟的参数设置控制开关多快闭合以将电流从一端提供给另一端，例如，从“a”到“b”，并且另一参数设置同一开关多快闭合以将电流从“b”提供给“a”。如果仅在一端的电压高于电压电平“v_on”并且另一端的电压低于电压电平“v_off-0.1”，闭合该开关，这里的值0.1(即0.1V)仅是示例，而实际值取决于系统的容限、噪声等等。最佳延迟对避免电路中的时间竞态(time race)和避免不稳定的条件很重要。
图5结合图6示例说明了如在图2中所述的供电网络100的模拟。图5是图2中所述的供电网络100的模拟模型。因此，关于图5的详细描述要参照图2的描述。在图6a-6e中示出了在时间段Δt＝5秒上的电压特性的模拟结果。电压轨迹显示了根据本发明的供电网络的冗余。
通过具有100μF的电并联电容的时间相关图，在模拟中表示负载110、112、114。
在时间t＝0，供电网络100正确地操作，而没有任何故障。自主开关模块10a、10b、…、10e、10f将电源104、106选择为对每一负载110、112、114单独地提供最高电压的电压源。在其后的时间t＝3.5s，短路发生。由开关元件130代表短路，其能通过闭合开关130预定时间段，例如Δt＝0.5秒，来模拟。
该电路是具有两个电源和三个负载的小系统的模拟。在时间t＝0s，系统中无故障。自主开关模块10a…10f为每一负载110、112、114单独选择具有最高电压的电压源104或106。在时间t＝0，仅电压源106的输出电压106a高于由参数设置的最小电平，如能在图6a中所看到的。这是为什么在启动时，所有负载110、112、114均由电压源106供电的原因。“v_on”设置成例如20V和“v_off”设置成例如18V。在时间t＝3.5秒，短路发生，这通过将开关130闭合到地(ground)达Δt＝0.5秒来模拟。原则上，取决于个别情形下的环境，Δt能从几毫秒至更长时间来变化，诸如几分钟、几小时、几天、几周、几个月或几年。
恰在故障发生前，各个开关模块10a…10f中的自主开关12具有下述状态：
开关模块10a：打开
开关模块10b：闭合
开关模块10c：闭合
开关模块10d：闭合
开关模块10e：闭合
开关模块10f：打开
在短路发生时的时间(t＝3.5秒)，开关模块10c感测到过电流，模块10d也感测到。相对于从电压源104、106的开关位置，设置超时时段，以确保打开最接近故障(由开关130模拟)的开关模块10a…10f的开关。“超时”表示条件已成立达最小时间(超时时段)。作为超时延迟的结果，首先打开开关模块10c的开关，对于开关模块10d的开关，超时时段结束前，电流已经减小。
恰在故障发生后，自主开关模块10a…10f具有下述状态：
开关模块10a：闭合
开关模块10b：打开
开关模块10c：打开
开关模块10d：闭合
开关模块10e：闭合
开关模块10f：打开
如上所述，在图6a-6e中示出了在时间段Δt＝5秒上的电压特性的模拟结果。当电压源104的电压104a恒定达t＞1秒时，图6b表示负载110的电压特性110a，图6c表示负载112的电压特性112a，以及图6d表示负载114的电压特性114a。
在最下面的图6e中，示出了故障130的电压特性130a。在时间t＝3.5s，短路发生并且电压130a降到零。尽管该电压骤降，因为自主开关模块感测到故障并相应地起作用，电压特性110a、112a和114a仍然处于高且实质上未变的电平。开关模块10a将其状态从打开改变成闭合，并且开关模块10b和10c将它们的状态从闭合改变成打开。其他开关模块10d…10f不改变它们的状态。通过改变前三个开关模块10a、10b、10c的状态，能避免负载110、112、114的电压骤降。
对供电网络，特别是具有环形结构的供电网络，这导致供电的改进性能和安全性。例如，具有环形结构的供电网络能在车辆车载电源中实现，由此为车辆中的电负载，诸如促动器、传感器、电动机、灯、控制单元等等，产生冗余电源。例如，诸如刹车灯的车灯必需达到特定安全要求，这能由上述的冗余供电网络所支持。
在另外的实施例中，这种具有环形结构的供电网络能在工作机板载电源中实现，由此为工作机中的电负载，诸如促动器、传感器、电动机、灯、控制单元等等，产生冗余电源。
在又另外的实施例中，具有环形结构的供电网络能在电源设施中实现，由此为诸如楼宇或工厂的多个用户的电负载产生冗余电源。特别地，能源设施可以是应急后备发电器，用于当主电源故障时提供有效的双重保险电源。

Claims (16)

1.一种开关模块(10；10a…10f)，包括至少一个表现出至少两种操作状态的开关(12)，所述开关(12)被设置用于连接供电网络(100)的至少两个导体段(102a、102b)，所述供电网络(100)包括一个或多个电源(104、106)和一个或多个电负载(110…114)，其中，每一开关(12)设置有一个控制单元(20)并且所述控制单元(20)操作耦合到所述开关(12)，以控制所述开关(12)的所述操作状态，其特征在于，每一控制单元(20)包括选择单元，用于选择耦合到相应控制单元(20)的开关(12)的操作状态。
2.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，取决于供电网络(100)的一个或多个操作参数，开关(12)的操作状态是可选的。
3.如权利要求1或2所述的开关模块，其特征在于，控制单元(20)包括状态机。
4.如上述权利要求的一个所述的开关模块，其特征在于，包括至少一个通信单元，用于至少与一个或多个开关模块(10；10a…10f)和/或功率管理系统(120)通信。
5.如上述权利要求的一个所述的开关模块，其特征在于，包括至少一个可编程单元，用于设置每一开关(12)的操作参数。
6.如上述权利要求的一个所述的开关模块，其特征在于，至少一个电流传感器(14)和/或至少一个电压传感器(16、18)被耦合到每一开关(12)。
7.一种操作根据上述权利要求的一个所述的开关模块(10；10a…10f)的方法，所述开关模块(10；10a…10f)包括至少一个表现出两个或更多不同操作状态并且连接供电网络(100)的至少两个导体段(102a、102b)的开关(12)，所述供电网络(100)由一个或多个电源(104、106)供电并且向一个或多个电负载(110…114)供电，其中，每一开关(12)设置有一个控制单元(20)并且所述控制单元(20)操作耦合到所述开关(12)，其中，所述控制单元(20)控制所述开关(12)的所述操作状态，其特征在于，取决于开关(12)的操作参数和/或供电网络(100)的操作参数，选择至少一个开关(12)的操作状态。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，取决于通过开关(12)的电流和/或开关(12)两端的电压，操作至少一个开关(12)。
9.一种供电网络(100)，包括一个或多个电源(104、106)和一个或多个电负载(110…114)，并且包括至少一个如权利要求1至6的一个所述的开关模块(10；10a…10f)，所述开关模块(10；10a…10f)被设置用于电连接和断开至少两个导电段(102a、102b)。
10.如权利要求9所述的供电网络，其特征在于，网络(100)的至少一部分被配置为配电的星形结构或配电的双星结构或配电的环形结构之一的形式。
11.如权利要求10所述的供电网络，其特征在于，配电的不同结构的组合。
12.如权利要求9至11的一个所述的供电网络，其特征在于，对每一负载(110…114)设置第一和第二开关模块(10；10a…10f)。
13.如权利要求9至12的一个所述的供电网络，其特征在于，开关模块(10；10a…10f)耦合到电路(100)，与负载(110…114)分开，或开关模块(10；10a…10f)集成到电负载(110…114)中。
14.一种车辆，包括如权利要求9至13的一个所述的供电网络(100)。
15.一种工作机，包括如权利要求9至13的一个所述的供电网络(100)。
16.一种电源设施，包括如权利要求9至13的一个所述的供电网络(100)。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104002748A (zh) * 2013-02-22 2014-08-27 罗伯特·博世有限公司 用于降低电网中的电流消耗的方法和控制单元
CN107221473A (zh) * 2017-06-13 2017-09-29 上海三菱电梯有限公司 电磁开关控制装置
CN108001384A (zh) * 2016-10-27 2018-05-08 矢崎总业株式会社 车用负载控制装置、其控制程序的改写方法以及改写系统
CN110073563A (zh) * 2016-12-08 2019-07-30 菲尼克斯电气公司 电负载及其连接线路的过电流保护装置
CN110733440A (zh) * 2018-07-19 2020-01-31 威伯科有限公司 车辆的电控制器和带电控制器的系统以及运行车辆的方法
CN110850329A (zh) * 2018-07-25 2020-02-28 罗伯特·博世有限公司 用于诊断机动车中的开关装置的方法
CN110949176A (zh) * 2019-12-06 2020-04-03 中国第一汽车股份有限公司 冗余供电控制系统及方法
CN111469783A (zh) * 2019-01-23 2020-07-31 矢崎总业株式会社 电源装置

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009040091A1 (de) * 2009-09-04 2011-03-10 Voltwerk Electronics Gmbh Inseleinheit eines Inselenergienetzes zum Kommunizieren von Energieanfragen mit einer weiteren Inseleinheit
JP5327326B2 (ja) * 2010-04-09 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 車両、通信システムおよび通信装置
EP2557746B1 (en) 2010-04-09 2020-05-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Communication device, communication system, and vehicle
WO2013009260A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-17 St Electronics (Info-Comm Systems) Pte Ltd. Communications network
US9164560B2 (en) * 2012-05-01 2015-10-20 Maxim Integrated Products, Inc. Daisy chain configuration for power converters
DE102012207624A1 (de) * 2012-05-08 2013-11-14 Siemens Aktiengesellschaft Moduleinheit, Verbund und Verfahren zum Überwachen eines Energieversorgungsnetzes
WO2013179087A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Freescale Semiconductor, Inc. Electronic device and method for operating a power switch
FR2993684B1 (fr) * 2012-07-20 2015-07-03 Snecma Dispositif et procede de detection de pannes sur des commandes de sortie de type a commutation de tension dans un calculateur de regulation de moteur d'aeronef
RU2672554C2 (ru) * 2013-05-31 2018-11-16 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Управление мощностью, подаваемой из кабеля на нагрузку
US9555750B2 (en) * 2013-10-15 2017-01-31 Eaton Corporation Self-identifying switch system for vehicle control
DE102014207993A1 (de) * 2014-04-29 2015-10-29 Robert Bosch Gmbh Energieübertragungsvorrichtung und Bordnetz
JP6361023B2 (ja) * 2014-07-17 2018-07-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 車両用電源システム
DE102016115823B4 (de) * 2016-08-25 2023-01-05 Auto-Kabel Management Gmbh Kraftfahrzeugbordnetz sowie Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugbordnetz
US10730391B2 (en) 2017-02-16 2020-08-04 Ford Global Technologies, Llc Control of redundant power architecture for a vehicle
US10407003B2 (en) * 2017-02-16 2019-09-10 Ford Global Technologies, Llc Short-circuit protection for vehicle redundant power architecture
CN107294211B (zh) * 2017-07-18 2023-12-22 重庆市树德科技有限公司 实训室专用供电管理系统
DE102017130386A1 (de) * 2017-12-18 2019-06-19 Northrop Grumman Litef Gmbh Fahrzeug mit ausfallsicherer interner Datenübertragung
KR102617705B1 (ko) * 2018-10-26 2023-12-26 현대모비스 주식회사 전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법
JP6909246B2 (ja) * 2019-02-19 2021-07-28 矢崎総業株式会社 車両用電源システム
DE102021101746A1 (de) 2021-01-27 2022-07-28 Auto-Kabel Management Gmbh Schaltungsanordnung für Mehrspannungsbordnetze, System mit Schaltungsanordnung und Bordnetz sowie Verfahren zum Betreiben eines Systems
EP4119400A1 (en) * 2021-07-12 2023-01-18 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Power supply management system for a vehicle
EP4124512A1 (en) * 2021-07-27 2023-02-01 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Energy supply module and energy supply management system

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4744835A (en) * 1986-03-25 1988-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for avoiding unwanted degradation in no-load operation of solar cell modules composed of amorphous silicon
JPS63173746A (ja) * 1987-01-12 1988-07-18 Furukawa Electric Co Ltd:The 車両用多重伝送システム
JP3206724B2 (ja) * 1996-10-23 2001-09-10 矢崎総業株式会社 電源供給装置及びコネクタの接続不良検出方法
JP3338328B2 (ja) * 1997-04-21 2002-10-28 株式会社日立製作所 乗物の電力供給装置
JP2000016200A (ja) * 1998-07-03 2000-01-18 Hitachi Ltd 車両用電源制御装置
DE10036286B4 (de) * 2000-07-26 2009-07-30 Robert Bosch Gmbh Hydraulische Fahrzeugbremsanlage
US6633799B2 (en) * 2000-12-15 2003-10-14 Kohler Co. Configurable switchgear system
US6552442B2 (en) * 2001-09-27 2003-04-22 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for controlling the temperature of a vehicular seat
EP1554642A1 (en) * 2002-10-15 2005-07-20 Powerdsine Ltd. Direct current power pooling
US7235898B1 (en) * 2003-10-23 2007-06-26 Yazaki North America, Inc. Vehicle power distribution node with redundant power supply
US7239045B2 (en) * 2003-12-19 2007-07-03 Eaton Corporation Power distribution system and control system for same
DE102004021998A1 (de) * 2004-05-03 2006-05-24 Daimlerchrysler Ag Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug und zugehöriges Energieverteilungsverfahren
EP1759929A4 (en) * 2004-05-31 2010-04-21 Furukawa Electric Co Ltd ENERGY SUPPLY SYSTEM FOR VEHICLE
US9054465B2 (en) * 2007-04-23 2015-06-09 Jonas Joel Hodges Electrical communication switch, outlet, companion device, and system

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104002748A (zh) * 2013-02-22 2014-08-27 罗伯特·博世有限公司 用于降低电网中的电流消耗的方法和控制单元
CN108001384A (zh) * 2016-10-27 2018-05-08 矢崎总业株式会社 车用负载控制装置、其控制程序的改写方法以及改写系统
CN110073563A (zh) * 2016-12-08 2019-07-30 菲尼克斯电气公司 电负载及其连接线路的过电流保护装置
US11258251B2 (en) 2016-12-08 2022-02-22 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Arrangement for protecting electrical loads and the connection lines thereof from overcurrent
CN110073563B (zh) * 2016-12-08 2022-04-05 菲尼克斯电气公司 电负载及其连接线路的过电流保护装置
CN107221473A (zh) * 2017-06-13 2017-09-29 上海三菱电梯有限公司 电磁开关控制装置
CN110733440A (zh) * 2018-07-19 2020-01-31 威伯科有限公司 车辆的电控制器和带电控制器的系统以及运行车辆的方法
CN110850329A (zh) * 2018-07-25 2020-02-28 罗伯特·博世有限公司 用于诊断机动车中的开关装置的方法
CN111469783A (zh) * 2019-01-23 2020-07-31 矢崎总业株式会社 电源装置
CN110949176A (zh) * 2019-12-06 2020-04-03 中国第一汽车股份有限公司 冗余供电控制系统及方法

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Publication number Publication date
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