CN113260537A - 用于车辆的车辆车载电网的制造方法以及车辆车载电网 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆车载电网，该车辆车载电网包括：多个处于至少两个拓扑层面(TE1、TE2)中的车载电网用户(3‑9)；一个能量供给机构(1)；至少一个控制器；至少一个用于所述车辆车载电网的接口模块(22)；一个用于由所述车辆的控制器来接收并且/或者发送信息的通信接口、多个载荷接口(25)，其中分别为车载电网用户(3‑9)分配了载荷接口(25)；至少一个矩阵耦合器(80、99)，所述矩阵耦合器被构造用于使所述供给接口(20)和通信接口分别与每个载荷接口(25)相耦合并且就这样产生所述拓扑层面(TE1、TE2)之间的接口。在此，所述矩阵耦合器(80、99)被设立用于承担用于所述车载电网用户(3‑9)的联结的分拆任务。

Description

用于车辆的车辆车载电网的制造方法以及车辆车载电网

技术领域

本发明一方面涉及一种用于车辆的车辆车载电网系统并且另一方面涉及用于制造物理的电线束的自动化的制造方法。面对车载电网系统的复杂性变得越来越大并且对车载电网的要求、像比如功能上的安全要求不断提高的背景，电线束的迄今为止的人工制造在质量、鲁棒性和复杂性掌控方面带有风险。

背景技术

下面主要结合用于车辆车载电网的开关元件对本发明进行描述。但是，本发明也能够用在每种要切换电气载荷的应用情况中。

由实践中已知，车辆的电气的或者电子的组件、像比如电源、开关元件、电气负载以及控制器通过基于功能地或者客户专用地配置的电线束来导电地彼此连接或者彼此联网。通过这种方式来构造车辆的车载电网，在所述车载电网中在不同的车载电网组件之间交换信息或者向这些车载电网组件供给电能。这样的也被称为电缆束的电线束主要由电导体或者电线、被安置在其上面的电插塞连接器及类似组件所构成。

这样的电线束的配置经常借助于呈所谓的装配板的形式的装配装置来进行，所述装配板为此具有大量相应定位的钉或者销。在所述装配板上，在空间上根据对电线束的功能上和/或几何上的要求来导引或者布置有待制造的电线束的各个电导体或者电线。

车辆的车载电网一方面将能源通过分电器和子分电器与机动车中的各种载荷或负载连接起来。因此，“车载电网的组件”能够是指诸如分电器和子分电器的配电器以及载荷的组件、但是也能够是指将这些组件连接起来的导线。在此，所述导线能够通过插塞连接与分电器、子分电器或者载荷的接口相连接。

在机动车中，在车载电网中使用越来越多的电气线路。因此，在机动车中安装越来越多利用电子线路的(联网的)控制器，所述控制器彼此间交换转换信息或者转换指令或者转换载荷。由于朝自动驾驶的方向的开发，在此功能可靠性(FuSi)这个主题越来越重要。在此，不仅对于控制器来说而且对于所连接的载荷来说，都在准常规的部件与高度可用的安全件之间进行区分。

在现今的车辆中已经存在与安全相关的功能、像比如停车功能的自动化的操纵。这些功能必须被设计为故障-解救的结构(Fail-Save)，也就是说，在识别出故障时占据安全状态“关”并且通过显示仪表来通知驾驶员。而自动驾驶的系统则必须设有故障后保持工作地以故障状态转变为安全状态“开”的功能。对于这种功能来说，能量供给(供给线)或者通信供给(总线)的失灵可能导致对人员的直接危害。这种安全状态“开”必须一直得到保持，直至能够将车辆停在安全的地方或者直至驾驶员能够承担控制任务。因为所述安全状态是“开”，所以供给对于安全目标的遵守来说变得关系重大。

对电线束的无缺陷性的要求的提高与电线束的越来越高的复杂性形成对照。所述复杂性是引起电线束的开发及制造中的缺陷的原因。原则上，所述电线束应该履行三项任务：第一，提供用于来自电池和/或发电机的能量供给的电连接；第二，提供用于通信的电连接；并且第三，进行车载电网系统中的连接的分拆。第三点是分拆，也就是车载电网用户的连接关系的深度联结，其构成所述电线束的复杂性。

所述车载电网用户的深度联结能够示范性地描述如下：中心的控制器拥有一个具有大于50个触点的大插头。从这个插头上引出的导线在其他车载电网用户(控制器、传感器、执行器)的20个不同的插头处终止。其他车载电网用户的插头又包含导线，所述导线通往另外的车载电网用户等等。因此，几乎不存在插头与配对插头的一对一关系。换言之，几乎每个插头都混合地配备有与不同的其他车载电网用户相连接的导线。

为了掌控电线束的制造中的复杂性，所述电线束被拆分为模块并且这些模块在所谓的模块制造中预制而成。模块根据与功能的从属关系来选择，也经常根据地带性的新方案尝试根据拓扑层面将拓扑的从属关系合并。但是，这些模块具有许多空着的端部和不完全装备的插头，因为由于深度联结在那里通常不可能有作为完整的模块的电线束的部分松脱出来。在所谓的Zusbau(组装)中，将一个个的模块在制造板上合并。模块之间的联结在这里必须以手动的朝还没有完全装备的插头中的补充插塞的形式来进行。这种手动的补充插塞经常是缺陷的源头。

电线束制造十分耗时并且需要许多区域。不同的模块在不同的制造板上来制造。而后必须将其从这些制造板上取下并且入库。要根据客户专用的电缆束的制造的订单排序将其从仓库中调用出来并且在组装制造板上合并成完整的电线束。在此，必须通过手动的补充插塞来建立模块之间的连接。在通过缠绕和夹持件的安置将电线束完善之后，将完整的电线束从组装制造板上取下。此后，必须将其在昂贵的过程中置于终检机上。在所述终检机上必须通过针式转接器来接触所有插头。在这里利用通过测试来发现，是否在手动插塞中出现缺陷。

发明内容

因此，本发明的任务是，在使用在设计上尽可能简单的措施的情况下设计一种车辆车载电网，该车辆车载电网能够用尽可能小的人工开销来制造。

该任务通过独立权利要求的主题来解决。本发明的有利的拓展方案在从属权利要求、说明书和附图中得到了说明。尤其一个权利要求类别的独立权利要求也能够与另一个权利要求类别的从属权利要求相类似地得到改进。

因为所述电缆束中的连接的所描述的深度交织是复杂性的原因，所以对于有独创性的解决方案来说在理论上对其进行观察并且在理论上的观察的基础上降低其复杂性。图论探讨网络系统中的交织的建模并且在这方面对此而言特别合适。

电线束中的插头或者接触元件或者连接口是图表的节点。具有至少一条从相应一个插头到另一个插头的导线的导线连接是图表的边缘。对于常规的汽车的电线束来说，由此通常获得具有数百条(个)边缘和节点的连续的不平坦的不规则的图表。从常规的电线束的图表的、对节点彼此间的连接关系进行描绘的邻接矩阵中能够确定本征向量。这个本征向量对常规的电线束来说是不对称的并且没有零点。这标志着，所述图表是不规则的并且是多层的(不平坦)并且不能容易地被拆分为子图表。

所述理论上的观察的出发点是，能够将所述车载电网划分为拓扑层面。不仅功能方面(比如与客户能选择的装备的从属关系)而且空间/拓扑的观点都能够是用于车载电网用户与拓扑层面的从属关系的标准。用于界定拓扑层面的另一个重要方面是功能可靠性。与功能可靠性的要求的关联因此能够被合并并且被封装在自身的拓扑层面中。“车载电网用户”一般能够是指载荷、传感器和/或执行器。

如果在模型考虑中出发点是能够将车载电网系统划分为至少两个拓扑层面，那么为了降低复杂性而将常规的车载电网的迄今为止连续的不平坦的不规则的图表划分为至少两个根据图论分成部分的子网(分区)。因此产生多分图或者也产生k分图。为此，优选向配电器或者也向另一个车载电网用户添加矩阵耦合器，所述矩阵耦合器承担分拆任务。。

多分图或者k分图在图论中是简单的图表，该图表的节点集合分裂成k个分离的子集，使得这些子集中的每个子集的节点彼此间不相邻。对于k＝2来说，这些图表叫做二分图。图表的k分区是将节点集合拆分成k个分离的子集，从而没有邻接的节点处于相同的集合中。这样的k分区不是明确的。完全可能的是，存在多个满足这种特性的k分区。如果图表拥有一个k分区，则其现在叫做k分图。如果此外每个节点与所有其他k分区的所有节点相连接，则将所述图称为完全k分图。

二分图也被称为双图，其是用于两个集合的元素之间的关系的数学模型。简单的图表叫做二分图或者双图，如果其节点可以划分为两个分离的子集，从而在两个子集内部的节点之间没有边缘在伸展。简化地表述，二分图是一种图表，在该图表中存在两组节点，在所述两组节点的内部没有节点彼此连接。所述图表叫做完全二分图，如果存在一个双分区，使得来自分离的第一子集的每个节点与来自分离的第二子集的每个节点相连接。对于完全二分图来说所述两个分离的子集之一的节点的数目等于一，该完全二分图叫做星图。二分图适合于研究分配问题。此外，对于二分图来说，可以以比在一般的情况中明显小的开销来计算许多图表特性。

图表的邻接矩阵也被称为连接矩阵或者邻近矩阵，其是一种矩阵，该矩阵存储了图表的哪些节点通过边缘来连接的情况。它对每个节点来说拥有一个行和一个列，从中为n个节点产生n*n-矩阵。第i行和第j列中的输入在此表明，一条边缘是否从第i个节点通往第j个节点。如果在此存在一个0，则不存在边缘，一个1则表明，存在一条边缘。图表的作为矩阵的再现允许使用线性代数的方法。对于这样的方法的使用和研究形成光谱的图论中的中心主题。由此其形成图论与线性代数之间的接口。

所述矩阵耦合器承担分拆任务并且所述车载电网的有独创性的形态由此具有在实现二分图时接下来的特征：

·如果p1、p2…pn是双分区的、能够被分配给所连接的车载电网的节点，则适用：在车载电网用户p_i-p_j的节点之间没有任何边缘。换言之，能够在矩阵耦合器上为所述节点p1、p2..pn中的每个节点分配相应的节点q。如果根据图论能够将矩阵耦合器视为连接口节点q，则双分区的二分图就进一步简化为星图。

·星图的连接可以作为物理的电缆束中的点对点连接来产生。因此，所述电缆束被免除了分拆任务并且其复杂性显著得到降低。

所述矩阵耦合器能够被构造用于相应地以物理方法来实现多分图、也就是k分图。

所述物理的电线束的复杂性降低或者其大的子集的复杂性降低允许对其进行自动化的制造。所述星图-形态使用于制造的装置免除以下挑战：

1.没有由不同的模块(所述模块在新结构中作为双分区或者拓扑层面起作用)来对插头进行混合装备。因此，补充插塞在制造中是不必要的。

2.连续的能制造的点对点结构，没有研磨，没有拼接(接合、电缆连接)。

3.所述双分区由于其简单的结构而能够在没有制造板的情况下自动化地制造。

4.对于正确的插塞的测试(通过测试)能够在双分区的层面上进行。由此，至少能够最大程度地省去在组装之后对于整个电线束的昂贵的最终测试。

用于车辆的车载电网的制造方法具有提供、输送和耦合这些步骤。所述输送和耦合的步骤根据载荷的数目来重复。在第一提供步骤中，提供多个处于至少两个在空间上或者在功能方面可以区分的拓扑层面中的车载电网用户、一个能量供给机构以及至少一个控制器。在第二提供步骤中，提供用于所述车载电网的接口模块。随后输送第一电线束分段。所述第一电线束分段包括至少一个第一通信线分段和一个第一能量供给线分段。在此，所述第一通信线分段和第一能量供给线分段的各一个第一端部在第一连接口中分别被捆扎在至少一个电线束分段的第一端部上。“连接口”也能够是指接触件、插头或插口。“通信线分段”能够是指数据线。所述数据线、也就是通信线分段比如能够被构造为双绞线、同轴线、薄膜导体或者类似导线。在耦合步骤中，使所述第一电线束分段的与第一端部对置的第二端部与所述接口模块的多个载荷接口中的第一载荷接口相耦合。

所述用于车载电网的接口模块包括用于与车辆的能量供给机构的正极进行耦合的供给接口、用于由车辆的所耦合的或者能耦合的控制器接收并且/或者发送信息的通信接口、多个载荷接口以及至少一个矩阵耦合器。“载荷接口”能够是指物理的插头接口、车载电网用户接口或者更普遍地讲是指接口模块的相对于被连接到其上面的车载电网用户的连接口。因此，各个载荷接口最终也能够被理解为执行器接口。分别为多个车载电网用户中的一个车载电网用户分配了所述多个载荷接口中的至少一个载荷接口。

所述矩阵耦合器被构造用于使所述供给接口和通信接口分别与多个载荷接口中的每个载荷接口相耦合并且就这样产生至少两个可以区分的拓扑层面之间的接口。所述矩阵耦合器此外被构造用于承担用于车载电网用户彼此间的联结的分拆任务。在此，代表着矩阵耦合器的导线-插头-关系的图表的节点分别表示多个载荷接口中的在导线的末端上的载荷接口。此外，所述图表的第一边缘表示第一载荷接口与第二载荷接口之间的至少一条第一导线的连接关系。此外，所述图表的第二边缘表示第三载荷接口与第四载荷接口之间的至少一条第二导线的连接关系等等。

如开头已经描述的那样，在车辆车载电网中进行所述车载电网用户彼此间的复杂的相互作用。所述矩阵耦合器被设立用于解决车载电网用户彼此间的这种复杂的相互作用的分拆任务。因此，所有车载电网用户能够与矩阵耦合器相耦合并且也通过所述矩阵耦合器与其他车载电网用户建立相互作用。因此，所述矩阵耦合器建立车载电网用户彼此间的联结。

一般来说，所述图表包括至少两个拥有至少两个分区的分图，其中所述至少两个分区的各自的邻接矩阵的本征向量对称地趋向于零。在此，每张图表的至少一个节点处于矩阵耦合器上。所述图表比如能够包括两张拥有两个双分区的二分图，其中两个双分区的各自的邻接矩阵的本征向量以[k、0..0、-k]或者[k、-k、0..0]的形式分别对称地趋向于零。

所述矩阵耦合器适合用于承担用于车载电网用户的联结的分拆任务。如果图表的边缘被定义为至少一根从一个连接口、比如插头到另一个连接口、比如插头的导线(电线束分段)的连接关系并且所述图表的节点被定义为分别在一根导线的末端处的、呈插头或者分配控制点或者接头的形式的接口，则适用：

1.通过所述矩阵耦合器(MK)的采用，描绘导线-插头关系的不规则的图表比如被两个拥有双分区TE1-MK和TE2-MK的二分图所取代。所述两个双分区的相应的图表的特征在于，其邻接矩阵(连接矩阵)的本征向量以[k、0..0、-k]或者[k、-k、0..0]的形式对称地趋向于零。一般来说，不规则的图表被转换为具有相应数目的分区的多分图。

2.每张图表的节点处于矩阵耦合器上。

3.如果能够将双分区的矩阵耦合器上的所有节点合并成一个节点(用于每个双分区的矩阵耦合器上的连接口和/或插头)，那么所述双分区的图表就是星图。路径的边缘长度在此能够大于一。

4.对特殊导线来说能够存在例外情况，所述特殊导线的通过矩阵接合器进行的接合在技术上并且/或者在经济上没有意义。所述特殊导线而后能够布置在独立的电线束布局中。

所述接口模块被构造用于相对于车载电网用户对所述多个载荷接口进行电保险。“电保险”能够是指，保护导线、车载电网用户或者其他机器设备，以防止由于在较长的时间段里流动的过电流而产生的过于剧烈的发热而造成损坏。过电流可能由于过载或者短路所引起。因此，也能够将电保险称为电保护或者OCP(OCP＝Over Current Protection)。所述电保险能够在电流在预先给定的时间范围内超过所规定的电流强度时中断电路。所述电保险比如能够被构造为熔丝、线路保护开关或者电子保险丝。

这里所描述的车辆车载电网的优点是，通过所述接口模块内部的分拆任务的解决能够按序地单维地制造所述车辆车载电网。因此，可以实现高的自动化程度。此外，至少在模块制造中能够放弃通常常见的制造板。通过高的自动化程度，可以在制造过程的期间提高质量并且/或者获得能再现的结果。由此，可以比较容易地满足用于高度自动化的运行的要求。

相对于车载电网用户对所述载荷接口并且由此对所述电线束分段进行电保险，这能够以电子方式用Mosfet开关和智能的保险特性曲线来进行。因此，所述接口模块能够具有电子保险丝。所述电子保险丝能够是矩阵耦合器的一部分。“Mosfet开关”能够是指金属氧化物半导体场效应晶体管(英语：metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor、MOSFET、也被称为MOS-FET或者MOST)。所述Mosfet开关属于也被称为IGFET的、具有绝缘栅的场效应晶体管。尽管现今掺杂的多晶硅作为栅材料而占据优势地位，但是保持了MOSFET这个名称。

所述接口模块能够被构造用于为所连接的多个车载电网用户中的一个车载电网用户、多个车载电网用户或全部车载电风用户提供操控功能和/或传感器测评。

所述多个载荷接口能够分别被构造为插头或插口或分配控制点或接头。载荷接口代表着电线束分段上的分配点，通过该分配点而后能够连接或者连接了车载电网用户。

在输送所述电线束分段的步骤之前，能够用批量生产电线束分段的步骤来批量生产有待输送的电线束分段。在此，能够为所述多个载荷中的每个载荷批量生产电线束分段，所述电线束分段分别包括长度相同的至少一个通信线分段和至少一个能量供给线分段。在此，所述通信线分段的第一端部和所述能量供给线分段的第一端部能够分别在连接口、像比如接触件或插头中被捆扎在电线束分段的第一端部上，以用于通过所述连接口与所分配的车载电网用户、像比如载荷、执行器或传感器机械地或者电气地耦合。

所述通信线分段能够被模制为薄膜导体。“薄膜导体”能够是指用于传输有差别的通信信号的导体布置结构。薄膜导体能够具有：一个导体支座；多对第一导体，也被称为馈线，其中各两个第一导体在其端部上彼此电耦合；以及多对第二导体，也被称为回线，其中各两个第二导体在其端部上彼此电耦合。因此，作为线束一对第一导体之一与一对第二导体之一能够分别共同布置在导体支座的第一面上并且相应的配对的另一个第一导体和相应的配对的另一个第二导体能够布置在导体支座的第二面上。

因此，对于薄膜导体来说，导体能够成对地布置在导体支座的不同的面上。

由于各两个导体布置在薄膜导体的导体支座的每一面上而产生场布置结构，所述场布置结构与双绞线中的场相类似地在远场中相互抵消。同时，所述导体布置结构针对外部干扰的免疫力得到提高。

因为所述导体布置结构作为薄膜导体而没有绞合的导体，所以不存在各个线匝的扭绞节距。因此，所述扭绞节距不可能变化并且由此不会对数据传输产生负面影响。同时，所述导体布置结构的机械稳定性通过导体支座得到了保证。

不言而喻，所述导体布置结构比如能够被构造为所谓的薄膜导体，对于所述薄膜导体来说所述导体支座具有柔性的电绝缘的材料，能够在所述材料上布置所述导体。

由这样的柔性的电绝缘的材料制造通常扁平的导体，所述扁平的导体通常不允许伸展(不仅在长度方面而且在宽度方面)。但是，这样的导体能够弯折或者扭曲或者弯曲，而没有损坏导线。因此，这样的导体能够与电缆相类似地灵活使用。

在提供所述接口模块的步骤中，所述接口模块能够具有用于与能量供给机构的负极进行耦合的地线接口。在此，而后能够在输送步骤中输送接地线。所述矩阵耦合器能够被构造用于使地线接口与所述多个载荷接口中的至少一个载荷接口、一部分载荷接口或者每个载荷接口相耦合。这也能够通过与车辆的地线接头的连接来进行，由此而后间接地与所述能量供给机构的负极进行连接。

所述接口模块能够具有直流变压器。所述直流变压器能够在输入侧与供给接口相连接。所述直流变压器能够被设立用于将加载在供给接口上的第一电压水平变换到与第一电压水平不同的第二电压水平上并且在输出侧将所述第二电平水平提供给矩阵耦合器。在此，所述矩阵耦合器能够被设立用于为接口个别地将所述第一电压水平并且同时或者作为替代方案将所述第二电压水平提供给多个载荷接口。因此，比如能够向第一载荷接口提供所述第一电压水平、向第二载荷接口提供所述第二电压水平并且向第三载荷接口不仅提供所述第一电压水平而且提供所述第二电压水平。

所述第一电压水平能够高于所述第二电压水平。比如所述第一电压水平能够为48V并且所述第二电压水平能够为12V。在此涉及额定范围，所述额定范围根据能量供给系统一同覆盖相应的公差范围。所述48V的第一电压水平能够表示36V与54V之间的工作范围。对于所述12V的第二电压水平来说，实际电压能够在14.4V以下。

用于车辆的车辆车载电网具有多个载荷、一个能量供给机构、至少一个控制器、至少一个用于车辆车载电网的接口模块以及各一个用于多个载荷中的每个载荷的电线束分段。每个电线束分段具有至少一个第一通信线分段和一个第一能量供给线分段。在此，所述第一通信线分段和第一能量供给线分段的各一个第一端部分别在第一连接口中被捆扎在至少一个电线束分段的第一端部上。所述接口模块包括：一个用于与车辆的能量供给机构的正极进行耦合的供给接口、一个用于由车辆的所耦合的或能耦合的控制器接收并且/或者发送信息的通信接口、多个载荷接口和至少一个矩阵耦合器，所述矩阵耦合器被构造用于使供给接口及通信接口分别与所述多个载荷接口中的每个载荷接口相耦合。

附图说明

下面参照附图对本发明的一种有利的实施例进行解释。其中：

图1示出了根据现有技术的车载电网的示范性的子集；

图2示出了关于根据现有技术的车载电网的子集的图表；

图3示出了根据现有技术的完整的内部空间电线束的图表；

图4示出了具有按照本发明的矩阵耦合器的车载电网的子集；

图5示出了具有按照本发明的矩阵耦合器的车载电网的子集的图表；

图6示出了具有四个按发明的矩阵耦合器的完整的内部空间电线束的图表；

图7示出了关于根据现有技术的车载电网的子集的图表的邻接矩阵；

图8示出了关于具有按照本发明的矩阵耦合器的车载电网的子集的图表的邻接矩阵；

图9示出了按照本发明的电线束元件的图示；

图10示出了用于制造按照本发明的电线束元件的装置；

图11示出了具有所集成的48V/12V变压器的矩阵耦合器；

图12示出了具有常规的控制器架构的车载电网中的矩阵耦合器；

图13示出了根据具有高功率计算机的新颖的车载电网架构的、具有所集成的功能-HW-驱动器和SW-驱动器的矩阵耦合器；

图14示出了按照本发明的一种实施例的制造方法的流程图；并且

图15示出了具有按照本发明的一种实施例的车载电网的车辆。

附图仅仅是示意图并且仅仅用于解释本发明。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的车辆车载电网BN的示范性的子集。车载电网用户(控制器、执行器、传感器)3、4、5、6、7、8、9从由电池1馈电的配电器2处获得其12V的供电。所述电线束10具有接头11，以用于在常规的电线束中产生星点连接。存在两个拓扑层面TE_1和TE_2。因此，有利的是，通过一个电线束模块向车载电网用户3、4和5供电并且通过第二电线束模块向用户6、7、8和9供电。但是，由于所有用户的横向连接而不可能划分为两个独立的模块。52示范性地示出了TE_1与TE_2之间的连接。50则示出了TE_1内部的连接。

图2示出了图表，该图表示出了用于根据现有技术的车载电网的子集的车载电网用户3、4、5、6、7、8、9的连接关系。12在这里是与其他拓扑层面的连接。所述图表不是平坦的、不是二分图并且不可能划分为按照TE_1和TE_2的子图。

图3示出了根据现有技术的真实的内部空间电缆束、也就是车辆车载电网BN的图表。在这里能够看出复杂性并且所述图表示出了多个层面的深度联结。

图4示出了具有接口模块22的采用的有独创性的解决方案，所述接口模块22包括矩阵耦合器24。此外，所述接口模块22包括分电器结构23，该分电器结构用于得到保险地向车载电网用户3、4、5、6、7、8、9供给电池电压。所述车载电网用户3、4、5、6、7、8、9通过载荷接口25与接口模块22相连接。所述能量供给机构1通过接口模块22的供给接口20与分电器结构23电耦合。

图5示出了新颖的车载电网结构的星图，所述车载电网结构具有用于两个拓扑层面TE_1、TE_2的矩阵耦合器24。

图6示出了具有四个矩阵耦合器24的完整的内部空间电缆束、也就是示范性的车辆车载电网BN的图表。与图3相比，在这里可以看出显著降低的复杂性。

图7示出了关于按照图2的常规的子车载电网的图表的邻接矩阵。图8示出了关于按照图4的矩阵耦合器的图表的邻接矩阵。在图7中被框住的连接关系构成两个邻接矩阵的区别。刚好这些连接按照这种实施例通过矩阵耦合器24来提供并且再也不必作为电线束中的复杂的交织来产生。

图9示出了物理的车载电网、也就是示范性的车辆车载电网BN的简化的结构，该车载电网具有从矩阵耦合器80到车载电网81、82的多重点对点连接83。此外，所述车载电网用户81、82的地线连接84能够在局部的接地点处进行。所述矩阵耦合器80也可选地进行地电位的分布。这一点尤其对于非传导的或者传导性差的车身来说是有利的。

图10示出了一种装置，该装置用于制造按照这里所介绍的拥有矩阵耦合器80的车载电网结构的、得到简化的物理的电线束、也就是示范性的车辆车载电网BN。所述装置具有汇流排或者接纳部201，在该汇流排或接纳部中通过装夹自动装置来装入车载电网用户3、4、5、6、7、8、9的插头。在对置的接纳部202中装备所述矩阵耦合器的插头元件。具有装夹臂203的钉扎自动装置现在将每根导线以其左边和右边的触头导入到到左边和右边的插头室中。在此，所述钉扎自动装置一根导线一根导线地按序地采取行动并且能够从上往下(或者从下往上)先后装入所有导线。用于每个插头的不同的导线长度在此落到接纳部201与202之间的井筒中。在所述插头用导线来装备完毕之后，能够将其从夹具、比如202中取出并且为了进行缠绕而将其拉长。通过这种方式，在没有制造板的情况下来制造完整的电线束模块，其不要求补充钉扎、也就是电线束-双分区。

图11示出了用于用马达驱动的功能(车载电网用户)5的子车载电网，该子车载电网具有传感器(车载电网用户)3、4以及控制器15。在这里，所述矩阵耦合器80包括从48V到12V的DC/DC变压器、也就是直流变压器16。在这种实施方式中放弃中心的48V/12V变压器并且主要供给通过48V-基干17来进行。所述48V供给基干上的电流强度由此相对于12V供给基干降低了4倍。

换句话说，图11示出了一种用于车辆(500)的车辆车载电网BN。多个车载电网用户3、4、5被划分为至少两个在空间上或者在功能方面可以区分的拓扑层面(TE1、TE2)。所述能量供给机构1由48V基干17来代表。此外，所述车辆车载电网BN具有控制器15。所述用于车辆车载电网BN的接口模块22具有供给接口20，该供给接口通过48V基干17与能量供给机构1的正极相耦合。此外，所述接口模块22具有用于由与其耦合的控制器15接收并且/或者发送信息的通信接口113。此外，设置了多个载荷接口25，其中分别为车载电网用户3、4、5分配了多个载荷接口25中的至少一个载荷接口25。所述接口模块22中的矩阵耦合器80被构造用于使供给接口20及通信接口113分别与所述多个载荷接口25中的每个载荷接口25相耦合并且就这样产生至少两个可以区分的拓扑层面(TE1、TE2)之间的接口。此外，所述矩阵耦合器80被设立用于承担用于车载电网用户3、4、5的联结的分拆任务。代表着所述矩阵耦合器80的导线-插头-关系的图表的节点分别表示所述多个载荷接口25的在导线的末端处的载荷接口，并且所述图表的边缘表示第一载荷接口25与第二载荷接口25之间的至少一根导线的连接关系，其中所述图表包括至少两张拥有至少两个分区(TE1-MK、TE2-MK)的分图。每张图表的节点处于矩阵耦合器80上。所述接口模块22被设立用于相对于车载电网用户3、4、5对多个载荷接口25进行电保险。所述多个车载电网用户3、4、5中的每个车载电网用户3、4、5的电线束分段100对每个电线束分段100来说具有至少一个第一通信线分段102和一个第一能量供给线分段103，其中所述第一通信线分段102和第一能量供给线分段103的各一个第一端部在第一连接口中被捆扎在至少一个电线束分段100的第一端部上。

图12示出了具有矩阵耦合器113、控制器110、111、112和传感器/执行器114、114、116、117、118的子车载电网。“传感器/执行器114、114、116、117、118”因此能够是指车载电网用户114、114、116、117、118。所述车载电网结构是星图并且因此符合新颖的方案。但是，所述控制器此外具有常规的特征并且按照层模型而包括硬件层面(HW驱动器)、驱动器层面(用于硬件并且用于通信的软件驱动器)以及应用软件层面，在所述应用软件层面中运行策略概括地由所述功能的物理上的实现来产生。

图13示出了一种新颖的车载电网系统、也就是车辆车载电网BN，其符合将信息处理集中在高功率计算机中并且给控制器免除所述信息处理的要求。以高功率计算机在车辆中的采用为出发点，现在实现了将所述控制器的剩余内容集成到矩阵耦合器120中的目的。具有矩阵耦合器的接口模块由此也包括用于功能的硬件-驱动器层120hs和SW-驱动器层120ts。所述功能的Mosfet-驱动器120ea现在同时承担导线的电子保险。所述传感器和执行器125、126、127、128、129(车载电网用户125、126、127、128、129)通过多重点对点连接与矩阵耦合器120相连接。

图14示出了用于车辆的车辆车载电网的制造方法的流程图。所述制造方法包括提供步骤S1、提供步骤S2、输送步骤S3以及耦合步骤S4。所述输送步骤S3和耦合步骤S4要重复执行。

在所述提供步骤S1中提供多个处于至少两个在空间上或在功能方面可以区分的拓扑层面TE1、TE2中的车载电网用户、一个能量供给机构和至少一个控制器。在所述提供步骤S2中提供用于车辆车载电网的接口模块。所述接口模块包括一个用于与车辆的能量供给机构的正极进行耦合的供给接口(22)、一个用于由车辆的所耦合的或能耦合的控制器接收并且/或者发送信息的通信接口、多个载荷接口和至少一个矩阵耦合器，其中分别为多个车载电网用户中的一个车载电网用户分配了所述多个载荷接口中的至少一个载荷接口。所述矩阵耦合器被构造用于使供给接口及通信接口分别与所述多个载荷接口中的每个载荷接口相耦合并且就这样产生至少两个可以区分的拓扑层面(TE1、TE2)之间的接口，其中所述矩阵耦合器被设立用于承担用于车载电网用户的联结的分拆任务，其中代表着所述矩阵耦合器的导线-插头-关系的图表的节点分别表示所述多个载荷接口的在导线的末端处的载荷接口，并且其中所述图表的边缘表示第一载荷接口与第二载荷接口之间的至少一根导线的连接关系，其中所述图表包括至少两张拥有至少两个分区(TE1-MK、TE2-MK)的分图，其中所述两个分区(TE1-MK、TE2-MK)的各自的邻接矩阵的本征向量分别对称地趋向于零，并且其中每张图表的节点处于矩阵耦合器上。所述接口模块被构造用于相对于车载电网用户对所述多个载荷接口进行电保险。

在所述输送步骤S3中，输送具有至少一个第一通信线分段和一个第一能量供给线分段的第一电线束分段，其中所述第一通信线分段和第一能量供给线分段的各一个第一端部在第一连接口中被捆扎在至少一个电线束分段的第一端部上。在所述耦合步骤S4中，使所述第一电线束分段的与第一端部对置的第二端部与所述多个载荷接口中的第一载荷接口相耦合。根据所述载荷接口或者车载电网用户的数目来为所述多个载荷中的每个载荷重复所述输送步骤S3和耦合步骤S4。

图15示出了具有车辆车载电网BN的车辆。所述车辆车载电网BN包括多个车载电网用户114、115、116，它们布置在两个在空间上或者在功能方面可以区分的拓扑层面TE_1、TE_2中。此外，所述车辆车载电网BN包括能量供给机构1以及控制器15。所有这些组件都通过接口模块22来彼此耦合。

附图标记列表：

BN 车载电网、车辆车载电网

1 电池、能量供给机构

2 配电器

3、4、5、6、7、8、9 车载电网用户、载荷

10 电线束

11 接头

TE_1 第一拓扑层面

TE_2 第二拓扑层面

12、50、52 连接

15 控制器

16 直流变压器

17 48V基干

20 供给接口

22 接口模块

23 分电器结构

24、80、120 矩阵耦合器

25 载荷接口

81、82 车载电网用户

83 点对点连接、电线束分段

84 地线连接

100 电线束分段

102 通信线分段

103 能量供给线分段

110、111、112 控制器

113 通信接口

114、115、116、117、118 传感器/执行器、车载电网用户

120hs 硬件-驱动器层

120ts SW-驱动器层

120ea Mosfet-驱动器

125、126、127、128、129 传感器/执行器、车载电网用户

201 汇流排、接纳部

202 接纳部

203 装夹臂

500 车辆

Claims (15)

1.用于车辆(500)的车辆车载电网(BN)的制造方法，具有以下步骤：

a.提供(S1)

i.处于至少两个在空间上或者在功能方面可以区分的拓扑层面(TE1、TE2)中的多个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)，

ii.能量供给机构(1)，以及

iii.至少一个控制器(15)；

b.提供(S2)用于车辆车载电网(BN)的接口模块(22)，该接口模块包括：

i.用于与车辆的能量供给机构(1)的正极相耦合的供给接口(20)，

ii.用于由车辆(500)的所耦合的或能耦合的控制器(15；110、111、112)接收并且/或者发送信息的通信接口(113)，

iii.多个载荷接口(25)，其中分别为多个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)中的一个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)分配了所述多个载荷接口(25)中的至少一个载荷接口(25)；

iv.至少一个矩阵耦合器(24、80、120)，所述矩阵耦合器被构造用于使供给接口(200及通信接口(113)分别与所述多个载荷接口(25)中的每个载荷接口(25)相耦合并且就这样产生至少两个可以区分的拓扑层面(TE1、TE2)之间的接口，并且所述矩阵耦合器(24、80、120)此外被构造使多个载荷接口(25)彼此间耦合，

-其中所述矩阵耦合器(24、80、120)被设立用于承担用于车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)的联结的分拆任务，

-其中代表着所述矩阵耦合器(24、80、120)的导线-插头-关系的图表的节点分别表示多个载荷接口(25)的在导线的末端处的载荷接口(25)，并且

-其中所述图表的边缘表示第一载荷接口(25)与第二载荷接口(25)之间的至少一根导线的连接关系，

-其中所述图表包括至少两张拥有至少两个分区(TE1-MK、TE2-MK)的分图，并且

-其中每张图表的节点处于所述矩阵耦合器(24、80、120)上，

v.其中所述接口模块(22)被设立用于相对于车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)对所述多个载荷接口(25)进行电保险，

c.输送(S3)第一电线束分段(100)，该第一电线束分段具有至少一个第一通信线分段(102)和一个第一能量供给线分段(103)，其中所述第一通信线分段(102)和第一能量供给线分段(103)的各一个第一端部在第一连接口中被捆扎在所述至少一个电线束分段(100)的第一端部上；

d.使所述第一电线束分段(100)的与第一端部对置的第二端部与多个载荷接口(25)中的第一载荷接口(25)相耦合(S4)；并且

e.为所述多个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)中的每个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)重复所述输送步骤(S3)和耦合步骤(S4)，以用于制造在所述矩阵耦合器(24、80、120)的内部具有分拆功能的、能自动化地制造的车辆车载电网(BN)。

2.根据权利要求1所述的制造方法，在输送所述电线束分段(100)的步骤(S3)之前具有批量生产所述电线束分段(100)的步骤，其中为所述多个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)中的每个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)批量生产电线束分段(100)，所述电线束分段包括长度相同的通信线分段(102)和能量供给线分段(103)，并且其中所述通信线分段(102)和能量供给线分段(103)的各一个第一端部在所分配的第一连接口中被捆扎在所述电线束分段(100)的第一端部上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中所述图表包括两张拥有两个双分区(TE1-MK、TE2-MK)的分图。

4.根据前一项权利要求所述的制造方法，其中所述两个双分区(TE1-MK、TE2-MK)的各自的邻接矩阵的本征向量分别对称地趋向于零，并且其中每张图表的节点处于所述矩阵耦合器(24、80、120)上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中所述接口模块(22)具有电子保险丝，优选所述矩阵耦合器(24、80、120)具有电子保险丝，所述电子保险丝被设立用于相对于车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)对所述多个载荷接口(25)进行电保险。

6.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中相对于车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)对所述载荷接口(25)以及由此对所述电线束分段(100)实施的电保险以电子方式用Mosfet-开关和智能的保险特性曲线并且/或者用熔丝来进行。

7.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中所述接口模块(22)被设立用于为所连接的多个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)中的一个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)、多个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)或者全部车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)提供操控功能和/或传感器测评。

8.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中所述多个载荷接口(25)分别被构造为插头或插口或分配控制点或接头。

9.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中所述通信线分段(102)被模制为薄膜导体。

10.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，具有借助于能量供给线使所述接口模块(22)的供给接口(20)与所述能量供给机构(1)耦合并且借助于通信线使所述通信接口(113)与所述控制器(15)耦合的步骤。

11.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中在提供所述接口模块(22)的步骤(S2)中该接口模块具有用于与所述能量供给机构(1)的负极进行耦合的地线接口，并且其中在所述输送步骤(S3)中输送接地线，其中所述矩阵耦合器(24、80、120)被设立用于使所述地线接口与所述多个载荷接口(25)中的至少一个载荷接口、一部分载荷接口或者每个载荷接口相耦合。

12.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中所述接口模块(22)具有直流变压器(16)，该直流变压器在输入侧与所述供给接口(20)相连接并且被设立用于将加载在供给接口(20)上的第一电压水平转换到与第一电压水平不同的第二电压水平上并且在输出侧将所述第二电平水平提供给所述矩阵耦合器(24、80、120)，其中所述矩阵耦合器(24、80、120)被设立用于为接口个别地将所述第一电压水平和/或所述第二电压水平提供给多个载荷接口(25)。

13.根据前一项权利要求所述的制造方法，其中所述第一电压水平高于所述第二电压水平，优选所述第一电压水平为48V并且所述第二电压水平为12V。

14.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其中所述接口模块(22)具有电子保险丝，优选所述矩阵耦合器(24、80、120)具有电子保险丝。

15.用于车辆(500)的车辆车载电网(BN)，包括：

a.多个处于至少两个在空间上或者在功能方面可以区分的拓扑层面(TE1、TE2)中的车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)，

b.一个能量供给机构(1)，

c.至少一个控制器(15；110、111、112)，

d.至少一个用于所述车辆车载电网(BN)的接口模块(22)，包括

i.一个用于与车辆(500)的能量供给机构(1)的正极进行耦合的供给接口(20)；

ii.一个用于由车辆(500)的所耦合的或能耦合的控制器(15；110、111、112)接收信息并且/或者发送信息的通信接口(113)；

iii.多个载荷接口(25)，其中分别为多个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)中的一个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)分配了所述多个载荷接口(25)中的至少一个载荷接口(25)；

iv.至少一个矩阵耦合器(24、80、120)，所述矩阵耦合器被构造用于使供给接口(20)及通信接口(113)分别与所述多个载荷接口(25)中的每个载荷接口(25)相耦合并且就这样产生至少两个可以区分的拓扑层面(TE1、TE2)之间的接口，

-其中所述矩阵耦合器(24、80、120)被设立用于承担用于所述车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)的联结的分拆任务，

-其中代表着所述矩阵耦合器(24、80、120)的导线-插头-关系的图表的节点分别表示所述多个载荷接口(25)的在导线的末端处的载荷接口(25)，并且

-其中所述图表的边缘表示第一载荷接口(25)与第二载荷接口(25)之间的至少一根导线的连接关系，

-其中所述图表包括至少两张拥有至少两个分区(TE1-MK、TE2-MK)的分图，并且

-其中每张图表的节点处于所述矩阵耦合器(24、80、120)上，

v.其中所述接口模块(22)被设立用于相对于车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)对所述多个载荷接口(25)进行电保险，

e.所述多个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)中的每个车载电网用户(3、4、5、6、7、8、9；114、115、116、117、118；125、126、127、128、129)有一个电线束分段(100)，所述电线束分段(100)对于每个电线束分段(100)来说具有至少一个第一通信线分段(102)和一个第一能量供给线分段(103)，其中所述第一通信线分段(102)和第一能量供给线分段(103)的各一个第一端部在第一连接口中被捆扎在所述至少一个电线束分段(100)的第一端部上。

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