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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Trennen einer Spannungsquelle von einem elektrischen Energienetz eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, und ein entsprechendes Verfahren zum Trennen einer Spannungsquelle von einem elektrischen Energienetz eines Fahrzeugs.
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Zur Gewährleistung der Sicherheit für die Insassen eines Fahrzeugs im Falle einer Kollision, insbesondere im Falle eines Aufpralls, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Einrichtungen bekannt. Diese Einrichtungen werden durch entsprechende Steuergeräte gesteuert, welche Sicherheitsfunktionalitäten zum Schutz der Insassen im Falle der Detektion eines Anforderungsfalls, wie z. B. des Aufpralls des Fahrzeugs, durchführen. Eine solche Sicherheitsfunktionalität besteht beispielsweise darin, dass im Anforderungsfall das elektrische Energienetz des Fahrzeugs von den entsprechenden Spannungsquellen getrennt wird.
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Im Bereich der Airbag-Steuerung ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass bei der Detektion eines Aufpralls das oder die Spannungsnetze im Fahrzeug von den entsprechenden Spannungsquellen über aufwändige pyrotechnische Schalter getrennt werden, welche durch einen separaten Zündkreis angesteuert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Trennen einer Spannungsquelle von einem elektrischen Energienetz eines Fahrzeugs bereitzustellen, mit welchen auf einfache Weise eine sichere Trennung der Spannungsquelle im Anforderungsfall gewährleistet wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird in einem elektrischen Energienetz eines Fahrzeugs eingesetzt, welches ein erstes Spannungsnetz mit einer ersten Spannungsquelle und ein zweites Spannungsnetz mit einer zweiten Spannungsquelle umfasst.
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Die Schaltungsanordnung beinhaltet eine Schalteinrichtung zur Abtrennung der ersten Spannungsquelle von dem ersten Spannungsnetz, wobei die Schalteinrichtung über einen Steuerstrom aus dem zweiten Spannungsnetz derart schaltbar ist, dass bei Zufuhr des Steuerstroms die Schalteinrichtung die erste Spannungsquelle mit dem ersten Spannungsnetz verbindet und bei Unterbrechung des Steuerstroms die Schalteinrichtung die erste Spannungsquelle von dem ersten Spannungsnetz trennt.
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In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist ein erstes Steuergerät vorgesehen, über welches ein Anforderungsfall zum Auslösen einer Sicherungsfunktion detektierbar ist, sowie ein zweites Steuergerät, welches mit dem ersten Steuergerät über zumindest einen Datenbus verbunden ist und über welches die Zufuhr des Steuerstroms zu der Schalteinrichtung steuerbar ist. Die Schaltungsanordnung ist dabei derart ausgestaltet, dass in deren Betrieb das erste Steuergerät bei Detektion des Anforderungsfalls einen vorbestimmten Steuerbefehl auf den zumindest einen Datenbus gibt und das zweite Steuergerät als Reaktion auf den vorbestimmten Steuerbefehl die Zufuhr des Steuerstroms zu der Schalteinrichtung unterbricht. Dies hat eine Trennung der ersten Spannungsquelle von dem ersten Spannungsnetz zur Folge.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass auf eine herkömmliche, in Fahrzeugen integrierte Datenbus-Struktur zur Übermittlung von Steuersignalen für die Trennung einer Spannungsquelle von einem Spannungsnetz zurückgegriffen werden kann. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass ein separater Zündkreis zum Auslösen entsprechender Schaltelemente bereitgestellt wird. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann gegebenenfalls auch mit einer bekannten Schaltungsanordnung kombiniert werden, bei der pyrotechnische Schaltelemente genutzt werden. Beispielsweise können verschiedene Arten von Anforderungsfällen in Abhängigkeit von der Gefährdung der Sicherheit der Insassen definiert sein. Im Rahmen einer gestuften Ansteuerung kann dann für leichte und mittlere Anforderungsfälle zunächst eine Abtrennung der ersten Spannungsquelle mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erfolgen, wohingegen bei schweren Anforderungsfällen pyrotechnische Schaltelemente einer an sich bekannten Schaltungsanordnung zur irreversiblen Abtrennung der Spannungsquelle verwendet werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einem Energienetz implementiert, bei dem das erste Spannungsnetz ein Hochvolt-Netz, insbesondere zur Speisung des Elektromotors eines Hybridantriebs, ist und das zweite Spannungsnetz ein Niedervolt-Netz, insbesondere ein 12 V-Gleichspannungsnetz, ist. Das 12 V-Gleichspannungsnetz ist vorzugsweise das herkömmliche Bordnetz eines Fahrzeugs und unter Hochvolt-Netz ist ein separates Spannungsnetz zu verstehen, welches bei einer höheren Spannung betrieben wird als das herkömmliche Bordnetz. Die Spannungen des Hochvolt-Netzes liegen je nach Anwendungsfall vorzugsweise zwischen 100 V und 500 V.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Funktion der Schalteinrichtung über das zweite Steuergerät diagnostizierbar, insbesondere basierend auf der Norm DIN EC 61508. Auf diese Weise wird der Schutz der Schaltungsanordnung gegen Fehlfunktionen erhöht.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann die Schalteinrichtung nach Unterbrechung des Steuerstroms, z. B. aufgrund der Detektion eines Anforderungsfalls, über die Zufuhr des Steuerstroms wieder in einen Zustand geschaltet werden, in dem sie die erste Spannungsquelle mit dem ersten Spannungsnetz verbindet. Hierdurch wird der Schaltvorgang – im Gegensatz zu den oben beschriebenen pyrotechnischen Schaltelementen – reversibel ausgestaltet. Der Anforderungsfall zum Auslösen der Abtrennung der Spannungsquelle kann somit derart ausgelegt sein, dass im Zweifelsfall eine Abtrennung der Spannungsquelle erfolgt, auch wenn basierend auf weiteren Kriterien noch festgestellt wird, dass keine Situation zum Auslösen einer Sicherheitsfunktion vorliegt. Dies liegt daran, dass eine fälschlicherweise ausgelöste Trennung der Spannungsquelle problemlos wieder rückgängig gemacht werden kann.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schalteinrichtung zumindest zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente. Hierdurch wird der Anordnung Redundanz hinzugefügt, wodurch die Verfügbarkeit der über die Schalteinrichtung gewährleisteten Schutzfunktion erhöht wird. In einer Variante der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden als die zumindest zwei Schaltelemente Schütze verwendet. Gegebenenfalls können auch andere Arten von Schaltelementen zur Implementierung der Schaltfunktion, wie z. B. Relais, eingesetzt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste Steuergerät ein Airbag-Steuergerät, mit dem Sicherheitsfunktionen (u. a. das Auslösen des Airbags) im Falle des Aufpralls des Fahrzeugs umgesetzt werden. Die Sicherheitsfunktionen werden dabei in verschiedenen Stufen bei der Detektion eines Aufpralls aktiviert, wobei in einer Stufe die erfindungsgemäße Trennung der ersten Spannungsquelle von dem ersten Spannungsnetz durchgeführt wird.
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Das zweite Steuergerät zur Steuerung des Steuerstroms kann in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung beliebig ausgestaltet sein. Vorzugsweise wird ein bereits in einem herkömmlichen Fahrzeug vorhandenes Steuergerät eingesetzt, insbesondere das Motor-Steuergerät. Im Falle, dass das zweite Steuergerät ein Motor-Steuergerät ist, kann der vorbestimmte Steuerbefehl, der auf den zumindest einen Datenbus gegeben wird, ein Befehl zum Abschalten einer Kraftstoffpumpe sein, wobei das Motor-Steuergerät als Reaktion auf diesen Befehl neben der Abschaltung der Kraftstoffpumpe die Zufuhr des Steuerstroms zu der Schalteinrichtung unterbricht. Somit kann mit diesem Befehl, der herkömmlicherweise nur zur Abschaltung der Kraftstoffpumpe dient, auch die erfindungsgemäße Funktionalität der Spannungstrennung realisiert werden.
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Um die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei Auftreten von Defekten zu deaktivieren, sind in einer bevorzugten Ausführungsform ein Ausfall des zumindest einen Datenbusses und/oder die Übermittlung fehlerhafter Steuersignale über den zumindest einen Datenbus mittels des zweiten Steuergeräts detektierbar, woraufhin das zweite Steuergerät die Zufuhr des Steuerstroms zu der Schalteinrichtung unterbricht. Der Ausfall eines Datenbusses bzw. die Übermittlung von fehlerhaften Steuerbefehlen kann dabei in an sich bekannter Weise realisiert werden, z. B. über eine zyklische Redundanzprüfung, welche auch als CRC bezeichnet wird (CRC = Cyclic Redundancy Check).
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung umfasst der zumindest eine Datenbus einen ersten, mit dem ersten Steuergerät gekoppelten Datenbus und einen zweiten, mit dem zweiten Steuergerät gekoppelten Datenbus, welche über ein Gateway miteinander verbunden sind, wobei das Gateway Signale auf dem ersten Datenbus in entsprechende Signale auf dem zweiten Datenbus übersetzt. Hierdurch können auf einfache Weise verschiedene Datenbusse miteinander gekoppelt werden, wobei entsprechende Gateways zur Übersetzung der Signale von einem Datenbus auf den anderen an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind. In einer bevorzugten Variante ist der erste Datenbus dabei ein K-CAN (K-CAN = Karosserie Controller Area Network) und/oder der zweite Datenbus ist ein PT-CAN (PT-CAN = Power Train Controller Area Network). Diese Busarten werden regelmäßig in Fahrzeugen und insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, welche über den oben erwähnten ersten und zweiten Datenbus verfügt, wird die Funktion des ersten Datenbusses durch das zweite Steuergerät mittels der Detektion eines zyklischen Signals überwacht, wobei das zyklische Signal von dem ersten Steuergerät auf den ersten Datenbus gegeben wird und über das Gateway in ein Signal auf dem zweiten Datenbus übersetzt wird, wobei bei Ausbleiben des zyklischen Signals für eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen das zweite Steuergerät die Zufuhr des Steuerstroms zu der Schalteinrichtung unterbricht. Auf diese Weise kann auch mittelbar der Ausfall eines solchen Datenbusses detektiert werden, der nicht direkt mit dem zweiten Steuergerät verbunden ist.
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Neben der oben beschriebenen Schaltungsanordnung umfasst die Erfindung ferner ein Verfahren zum Trennen einer Spannungsquelle von einem elektrischen Energienetz eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Energienetz ein erstes Spannungsnetz mit einer ersten Spannungsquelle und ein zweites Spannungsnetz mit einer zweiten Spannungsquelle beinhaltet. Dabei wird mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ein Trennen der ersten Spannungsquelle von dem ersten Spannungsnetz derart durchgeführt, dass das erste Steuergerät der Schaltungsanordnung bei Detektion eines Anforderungsfalls einen vorbestimmten Steuerbefehl auf den zumindest einen Datenbus gibt und das zweite Steuergerät als Reaktion auf den vorbestimmten Steuerbefehl die Zufuhr des Steuerstroms zu der Schalteinrichtung unterbricht.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Energienetz, welches ein erstes Spannungsnetz mit einer ersten Spannungsquelle und ein zweites Spannungsnetz mit einer zweiten Spannungsquelle umfasst, wobei das Fahrzeug die oben beschriebene erfindungsgemäße Schaltungsanordnung beinhaltet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Hochvolt-Abschaltung in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik; und
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2 eine schematische Darstellung einer Hochvolt-Abschaltung in einem Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Hochvolt-Abschaltung in einem herkömmlichen Energienetz eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb. Das Energienetz umfasst dabei ein Niedervolt-Bordnetz, welches über eine 12 V-Gleichspannungsquelle in der Form einer Batterie B gespeist wird. Dieses Bordnetz versorgt im Kraftfahrzeug einen Großteil der Verbraucher (nicht gezeigt) mit elektrischer Spannung, wobei zusätzlich ein weiteres Hochvolt-Spannungsnetz vorgesehen ist, welches über eine Hochspannungsquelle HV gespeist wird. Unter Hochspannung ist dabei eine Spannung zu verstehen, welche höher als die Spannung der Batterie B ist und z. B. im Bereich von mehreren hundert Volt liegt. Das Hochvolt-Netz dient zur elektrischen Energiespeisung spezieller Verbraucher (nicht gezeigt), insbesondere des Elektromotors des Hybridantriebs des Fahrzeugs, der eine höhere Spannungsversorgung als 12 V benötigt. Das 12 V-Bordnetz und das Hochvolt-Netz sind über einen entsprechenden Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler W miteinander gekoppelt, so dass zwischen den beiden Netzen bei Bedarf ein entsprechender Energiefluss stattfinden kann. Die Energie im 12 V-Bordnetz wird über einen entsprechenden Übergabestützpunkt TP den Verbrauchern in diesem Netz bereitgestellt. In ähnlicher Weise erfolgt die Bereitstellung der Energie im Hochvolt-Netz, welche jedoch nicht in 1 gezeigt ist.
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1 verdeutlicht eine über eine Airbag-Steuerung AS gesteuerte Abschaltung der Spannungsnetze in Abhängigkeit von einem Anforderungsfall. Der Anforderungsfall wird dabei über entsprechende Sensoren im Kraftfahrzeug erkannt und spezifiziert eine Situation, in der davon ausgegangen werden kann, dass ein sicherheitskritischer Aufprall des Fahrzeugs vorliegt, der zum Auslösen des Airbags führen soll. Zur Realisierung einer entsprechenden Abschaltung der Spannungsnetze ist das Airbag-Steuergerät AS über einen Zündkreis, der durch die Leitungen L1 und L2 angedeutet ist, mit entsprechenden Schaltern S' und S'' verbunden. Beide Schalter sind pyrotechnische Schaltelemente, welche im Normalzustand geschlossen sind. Dabei wird bei Vorliegen des Anforderungsfalls durch das Airbag-Steuergerät AS über die Leitung L1 ein Zündimpuls an das Schaltelement S' und über die Leitung 12 ein Zündimpuls an das Schaltelement S'' gegeben. Diese Zündimpulse zünden jeweils einen pyrotechnischen Treibsatz in den Schaltelementen S' und S'' und bewirken hierdurch das Öffnen der Schaltelemente.
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Durch das Öffnen des Schaltelements S'' wird dabei die Batterie B vom Niedervolt-Netz unmittelbar getrennt. Im Unterschied hierzu ist die Verschaltung des Schaltelements S' derart, dass die Batterie B über eine Stromverteilung SV und über das im Normalbetrieb geschlossene Schaltelement S' einen Steuerstrom bereitstellt, mit dem zwei Relais R1 und R2, welche mit der Hochspannungsquelle HV verbunden sind, aktiv gehalten werden. Das heißt, bei Zufuhr des Steuerstroms sind die Relais R1 und R2 im geschlossenen Zustand und verbinden die Hochspannungsquelle HV mit dem Hochvolt-Netz. Führt ein entsprechender Zündimpuls über die Leitung L1 nunmehr zum Öffnen des Schalters S', wird den beiden Relais R1 und R2 kein Steuerstrom mehr zugeführt, was zum Öffnen der Relais und hierdurch zu einer Abtrennung der Spannungsquelle HV vom Hochvolt-Netz führt.
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Die über einen Zündkreis ausgelöste Trennung der Spannungsquelle HV von dem Hochvolt-Netz weist den Nachteil auf, dass sie in der Umsetzung aufwändig ist, da ein separater Zündkreis sowie komplexe pyrotechnische Schalt- bzw. Trennelemente vorgesehen sein müssen. Darüber hinaus ist die Hochvolt-Trennung nicht reversibel, d. h. nach der pyrotechnischen Zündung der Schaltelemente ist das Fahrzeug funktionsuntüchtig und kann durch den Fahrer nicht in den Normalbetriebszustand zurückgesetzt werden. Kommt es somit zu einem fälschlicherweise ausgegebenen Zündimpuls, ohne dass der Airbag nachfolgend ausgelöst wird, ist das Fahrzeug außer Betrieb gesetzt, ohne dass der Fahrer den Normalbetriebszustand wieder herstellen kann. Hieraus resultiert der weitere Nachteil, dass die Kriterien, wonach die Spannungsquelle HV von dem Hochvolt-Netz getrennt werden, derart festgelegt sind, dass nur dann eine Trennung erfolgt, wenn die entsprechenden Detektionssignale des Airbag-Steuergeräts AS mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auf einen Aufprall hindeuten. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass eine Trennung der Spannungsquelle HV von dem Hochvolt-Netz zu einem späten Zeit-Punkt während des Aufpralls erfolgt, wodurch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen unter Umständen beeinträchtigt werden kann.
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2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, mit der die oben beschriebenen Nachteile der Anordnung der 1 umgangen werden. Dabei verfügt das Kraftfahrzeug, in dem die Schaltungsanordnung integriert ist, analog zu 1 über ein 12 V-Bordnetz und ein zusätzliches Hochvolt-Netz. Die Schaltungsanordnung gemäß 2 beruht auf dem Prinzip, dass eine Hochvolt-Abschaltung basierend auf einer Kommunikation über an sich vorhandene Datenbusse in einem Kraftfahrzeug realisiert werden kann. Somit kann eine Trennung von der Hochspannungsquelle durch entsprechende Signale auf den Datenbussen ausgelöst werden, ohne dass ein separater Zündkreis verwendet werden muss. Die Anordnung der 2 enthält analog zur Anordnung der 1 ein Airbag-Steuergerät AS, das an einem entsprechenden Datenbus DB1 in der Form des aus dem Stand der Technik bekannten K-CANs angebunden ist. Diese Anbindung an einen Datenbus ist für ein Airbag-Steuergerät üblich, spielt jedoch bei der oben beschriebenen Anordnung gemäß dem Stand der Technik nach 1 keine Rolle und ist dort deshalb nicht gezeigt. Der K-CAN führt zu einem elektronischen Gateway EG in der Form eines SPEGs (SPEG = Smart Power Electronic Gateway), welches wiederum an einen zweiten Datenbus DB2 angebunden ist. Bei diesem zweiten Datenbus handelt es sich um den hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannten PT-CAN. Der Aufbau des Gateways EG ist ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. Das Gateway dient zur Übersetzung von Steuersignalen auf dem Datenbus DB1 in entsprechende Steuersignale auf dem Datenbus DB2.
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An den Datenbus DB2 ist wiederum ein weiteres Steuergerät ME gekoppelt, bei dem es sich in der Ausführungsform der 2 um ein DME (DME = Digital Motor Electronics) handelt. Dieses Steuergerät ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und dient zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors sowie des Elektromotors für den Hybridantrieb in einem Kraftfahrzeug. In der Ausführungsform der 2 übernimmt dieses Steuergerät ME neben der Motorsteuerung die weitere Funktionalität einer Trennung der Hochspannungsquelle HV von dem Hochvolt-Netz über entsprechende Schalter S1 und S2. In der Ausführungsform der 2 sind die Schalter S1 und S2 in Reihe mit der Hochspannungsquelle HV geschaltet. Die Schalter sind dabei Schütze, wobei die Schütze über einen Steuerstrom aus dem 12 V-Bordnetz des Fahrzeugs aktiv gehalten werden, was bedeutet, dass bei der Zufuhr des Steuerstroms die Schütze im geschlossenen Zustand sind und die Hochspannungsquelle HV an das Spannungsnetz koppeln. Kommt es zu einer Unterbrechung der Zufuhr des Steuerstroms zu den Schützen S1 und S2, führt dies automatisch dazu, dass die Schützen S1 und S2 geöffnet werden und somit die Hochspannungsquelle HV vom restlichen Spannungsnetz getrennt wird. Die Steuerung des Steuerstroms zum Öffnen bzw. Schließen der Schütze S1 und S2 erfolgt über das Motor-Steuergerät ME, wobei diese Steuerung in 2 schematisch durch gestrichelte Pfeile P1 bzw. P2 angedeutet ist.
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Im Falle der Detektion eines Aufpralls gibt das Airbag-Steuergerät AS in der Ausführungsform der 2 einen Steuerbefehl in der Form eines sog. EKP-Telegramms (EKP = Elektronische Kraftstoffpumpe) auf dem Datenbus DB1. Die Zeitspanne bis zum Aussenden dieses Telegramms nach der Detektion eines Aufpralls ist dabei kürzer als 10 ms. Das Telegramm wird über das Gateway EG in ein Telegramm auf dem PT-CAN übersetzt, wobei dieser Vorgang ebenfalls weniger als 10 ms dauert. Die digitale Motorsteuerung ME empfängt schließlich das EKP-Telegramm. In herkömmlichen Motor-Steuergeräten wird dabei durch das Telegramm das Abschalten der elektronischen Kraftstoffpumpe ausgelöst, wobei keine weitere Funktionalität an den Empfang dieses Telegramms gekoppelt ist. In der Anordnung der 2 wird mit dem EKP-Telegramm darüber hinaus das Öffnen der Schütze S1 und S2 ausgelöst, welche im Normalbetrieb im geschlossenen Zustand sind. Das heißt, das EKP-Telegramm führt neben dem Abschalten der elektronischen Kraftstoffpumpe dazu, dass ein entsprechender Steuerstrom, der die Schütze S1 und S2 aktiv hält, unterbrochen wird, was zum Öffnen der Schütze und somit zum Trennen der Spannungsquelle HV vom Spannungsnetz führt. Die Zeitdauer zwischen Empfang des EKP-Telegramms im Motor-Steuergerät ME und der anschließenden Hochvolt-Abschaltung ist dabei wiederum geringer als 10 ms.
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Durch die Anordnung gemäß 2 wird somit eine Hochvolt-Abschaltung auf einfache Weise über einen an sich bekannten Steuerbefehl in der Form eines EKP-Telegramms auf dem Datenbus-System eines Kraftfahrzeugs erreicht. Dabei ist die gesamte Funktionskette vom Airbag-Steuergerät bis hin zu den Schützen diagnosefähig, so dass Ausfälle der Datenbusse bzw. von Komponenten in der Funktionskette erkannt werden können, wie im Folgenden erläutert wird. Die Diagnose eines Ausfalls in der Funktionskette führt zum Öffnen der Schütze, um hierdurch sicherzustellen, dass es nicht zu einer fehlerhaften Funktion beim Auslösen des Airbags über das Steuergerät AS kommt.
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In der Funktionskette zwischen Steuergerät AS und Schützen S1 bzw. S2 sind verschiedene Fehlerszenarien möglich. Kommt es zu einem Ausfall des PT-CANs DB2, so wird dies unmittelbar durch das Motor-Steuergerät ME erkannt und führt dazu, dass das Steuergerät ME den Steuerstrom zu den Schützen S1 und S2 unterbricht, wodurch die Hochvolt-Abschaltung bewirkt wird. Die Erkennung des Ausfalls des K-CANs DB1 erfolgt in der Ausführungsform der 2 durch die Motorsteuerung ME mittelbar über einen Timeout basierend auf dem zyklisch versendeten und an sich bekannten Telegramm „Klemmenstatus” CAS. Üblicherweise wird dieses Telegramm in Zyklen mit 100 ms versendet. Sollte nach einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen, beispielsweise nach drei Zyklen, kein entsprechendes Telegramm in der Motorsteuerung ME empfangen werden, erfolgt das Öffnen der Schütze S1 und S2 durch die Motorsteuerung. Eine Schutzfunktion beim Ausfall des Motor-Steuergeräts ME selbst wird dadurch erreicht, dass die Schütze S1 und S2 über das Steuergerät durch einen Steuerstrom aktiv gehalten werden. Somit kommt es zwangsläufig zu einer Hochvolt-Abschaltung, wenn das Motor-Steuergerät ME selbst ausfällt. Auch beim Ausfall der 12 V-Bordnetzspannung kommt es zu einer Hochvolt-Abschaltung, da der Steuerstrom aus dem 12 V-Netz stammt, so dass beim Ausfall dieses Netzes der Steuerstrom nicht mehr gehalten werden kann und sich die Schütze öffnen.
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Die Schütze S1 und S2 sind in der Ausführungsform der 2 diagnosefähige Schütze, wobei die Diagnose über das Motor-Steuergerät durchführbar ist. Die Durchführung einer Diagnose wird dabei erst durch zwei in Reihe geschaltete Schütze ermöglicht. Dies liegt daran, dass die Diagnose eines Schützes bei abgetrennter Spannungsquelle durchgeführt wird. Somit kann bei der Diagnose eines Schützes die Hochspannungsquelle HV durch Öffnen des anderen Schützes abgeschaltet werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von zwei Schützen besteht darin, dass die Verfügbarkeit des Systems verbessert wird. Kommt es beispielsweise zum Verkleben eines Schützes (d. h. lässt sich einer der Schütze nicht mehr öffnen), so ist die Funktionsfähigkeit der Anordnung immer noch durch den anderen Schütz gewährleistet.
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Durch die Verwendung von Schützen als Schaltelemente kann ferner nach einer durchgeführten Hochvolt-Trennung wieder ein reversibles Zurückschalten in den geschlossenen Zustand erreicht werden. Dies hat den Vorteil, dass die Hochvolt-Trennung im durch das Airbag-Steuergerät detektierten Anforderungsfall bereits frühzeitig im Ablauf des Auslösens des Airbags initiiert werden kann, denn sollte durch Überprüfung weiterer Kriterien vor dem eigentlichen Zünden des Airbags noch festgestellt werden, dass kein Aufprall vorliegt (d. h. wird der Airbag letztendlich doch nicht gezündet), führt die Hochvolt-Trennung nicht zu einem dauerhaften Ausfall des Fahrzeugs, wie dies bei pyrotechnischen Schaltelementen der Fall ist. Auf diese Weise wird eine hohe Verfügbarkeit der Schutzfunktion der Hochvolt-Trennung gewährleistet, da im Grenzbereich im Zweifelsfall eine Hochvolt-Trennung erfolgen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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