DE102010062038A1

DE102010062038A1 - Eingebettete Funkkommunikation für eine elektronische Steuereinheit mit mehreren Bezugsmassen

Info

Publication number: DE102010062038A1
Application number: DE102010062038A
Authority: DE
Inventors: Rafael Jimenez Pino; Miguel Angel Acena
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2030-11-27
Also published as: CN102092351A; US8203232B2; DE102010062038B4; US20110140512A1

Abstract

Es wird ein System angegeben, das konfiguriert ist, um Funkkommunikationen zwischen verschiedenen Masseebenen zu ermöglichen. Das System kann bidirektionale Kommunikationen zwischen galvanisch isolierten Komponenten verwenden, um eine beliebige Anzahl von Operationen zu unterstützen, wobei es sich etwa um Operationen handeln kann, die eine Funkkommunikation von Mitteilungen zwischen drei oder mehr isolierten Masseebenen ermöglichen. Dabei kann es sich zum Beispiel um Kommunikationen zwischen drei oder mehr Masseebenen in einer Ladevorrichtung in einem Fahrzeug handeln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Funkkommunikation zwischen Elementen in verschiedenen Masseebenen, um etwa eine Funkkommunikation in einem Fahrzeug mit mehreren isolierten Stromversorgungssystemen zu unterstützen.
Geräte mit zwei galvanisch isolierten Masseebenen verwenden Optokoppler, um eine Datenkommunikation zwischen den Masseebenen zu unterstützen. Optokoppler können problematisch sein, weil sie jeweils einen dedizierten Kommunikationskanal zwischen zwei Kommunikationselementen erfordern, sodass also ein Element nicht nur einen Optokoppler verwenden kann, um mit mehreren Elementen zu kommunizieren. Einige Elemente konfigurieren diese dedizierten Kommunikationskanäle in einer seriellen Anordnung, in der ein Kanal über mehrere Elemente verläuft. Dieser Kanal kann zum Beispiel ein erstes Element über einen ersten Optokoppler mit einem zweiten Element verbinden, das zweite Element über einen zweiten Optokoppler mit einem dritten Element verbinden und das dritte Element über einen dritten Optokoppler mit dem ersten Element verbinden. Dieser Typ von serieller Konfiguration bedingt, dass eine Mitteilung in nur einer Richtung befördert wird, seriell adressiert wird und durch mehrere Optokoppler geht, wenn die Mitteilung nicht für das unmittelbar folgende Element bestimmt ist. Dies kann problematisch sein, wenn einer der Optokoppler ausfällt, weil in diesem Fall eine Übertragung der Mitteilung zu einer hinter dem ausgefallenen Optokoppler liegenden Einrichtung verhindert wird.
Die vorliegende Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert. Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 zeigt ein Fahrzeugsystem mit drei isolierten Stromversorgungssystemen gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht von anderen Einrichtungen, die gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein können, um eine Anzahl von Fahrzeug-Operationen zu unterstützen.
3 zeigt die Verbindung des Ladegeräts zu jedem der drei isolierten Stromversorgungssysteme gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Steuerschaltungsaufbaus gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung, in dem Komponentenblöcke auf derselben Leiterplatte vorgesehen und galvanisch voneinander isoliert sind.
1 zeigt ein Fahrzeugsystem 10 gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung mit drei isolierten Stromversorgungssystemen 12, 14, 16. Die drei Stromversorgungssysteme 12, 14, 16 werden als Hauptstromversorgungssystem 12, Hochspannungs-Stromversorgungssystem (HV-Stromversorgungssystem) 14 und Niederspannungs-Stromversorgungssystem (LV-Stromversorgungssystem) bzw. Datennetzwerk-Stromversorgungssystem 16 bezeichnet. Jedes der Stromversorgungssysteme 12, 14, 16 kann insofern als elektrisch isoliert von den anderen betrachtet werden als kein direkter Stromfluss zwischen den Stromversorgungssystemen 12, 14, 16 gegeben ist und die Stromversorgungssysteme 12, 14, 16 galvanisch voneinander isoliert sind. Die Stromversorgungssysteme 12, 14, 16 sind derart miteinander verbunden, dass Energie zwischen denselben über eine kapazitive, eine induktive Kopplung oder über eine andere drahtlose Verbindung übertragen werden kann.
Auf die Stromversorgungssysteme 12, 14 wird hier allgemein nur in Verbindung mit den damit assoziierten Operationen Bezug genommen, wobei die Erfindung nicht auf diese Umgebung beschränkt ist. Das Hauptstromversorgungssystem 12 ist konfiguriert, um mit einem Netzstromversorgungssystem (extern zu dem Fahrzeug) verbunden werden, das etwa mit 110 VAC bei 60 Hz oder 220 VAC bei 50 Hz betrieben wird. Das HV-Stromversorgungssystem 14 ist konfiguriert, um einen elektrischen Antrieb vorzusehen, indem es einen Elektromotor 20 mit Strom versorgt, der etwa mit 300–400 VDC betrieben wird. Das LV-Stromversorgungssystem 22 wird verwendet, um Niederspannungsoperationen zu unterstützen, die etwa mit ungefähr 12 VDC betrieben werden.
Das System 10 kann eine integrierte Ladevorrichtung 24 umfassen, die mit jedem der drei isolierten Stromversorgungssysteme 12, 14, 16 interagiert. Die integrierte Ladevorrichtung 24 kann konfiguriert sein, um das Laden der HV- und LV-Stromversorgungssysteme 14, 16 mit Energie aus einer Netzsteckdose oder einer anderen Ladequelle 28 zu unterstützen. Wie in 1 gezeigt, fließt Energie von der Ladevorrichtung 24 zu einer Hochspannungsbatterie 30, einem HV/LV-, DC/DC-Wandler 32, einer oder mehreren HV-Lasten 34, einem DC/AC-Wechselrichter 36 zum Betreiben des Elektromotors 20 sowie weiterhin über den Wandler 32 zu einer oder mehreren der LV-Lasten 22. Jede dieser Einrichtungen ist mit einem oder mehreren der Stromversorgungssysteme 12, 14, 16 und den damit verbundenen Masseebenen verbunden, die als Hauptmasseebene, HV-Masseebene und LV-Masseebene bezeichnet werden. 1 zeigt nur einen beispielhaften Teil der Einrichtungen, die in dem System enthalten sein können. 2 zeigt schematisch andere Einrichtungen, die gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung in dem System enthalten sein können, um eine Anzahl von Fahrzeugbezogenen Operationen zu unterstützen.
Die in 1 gezeigten Einrichtungen umfassen Schnittstellen zu dem LV-System 16, um Datenkommunikationen und andere Operationen zu unterstützen. Diese Schnittstellen sind jeweils durch einen Pfeil angegeben, der also eine Datenschnittstelle und keine Erdung der Einrichtungen wiedergibt. Jede der Komponenten (nicht gezeigt) in den Einrichtungen kann mit einer der Masseebenen geerdet sein, wobei in Abhängigkeit von der Konfiguration der Einrichtung mehrere Komponenten auf einer Leiterplatte enthalten sein können, sodass einige der Komponenten mit einer der Massen geerdet sein können, während ein anderer Teil der Komponenten zu einer anderen der Masseebenen geerdet sein kann. Zum Beispiel weist die Ladevorrichtung Komponenten auf derselben Leiterplatte auf, die jeweils mit der Haupt-, HV- oder LV-Masseebene geerdet sind. 3 zeigt die Verbindung der Ladevorrichtung zu jedem der drei isolierten Stromversorgungssysteme gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Die zur Unterstützung der Operationen der genannten Einrichtungen verwendeten Masseebenen können galvanisch voneinander isoliert sein, sodass kein Strom direkt zwischen denselben fließen kann. Eine Kommunikation zwischen den Steuereinrichtungen und anderen intelligent funktionierenden Elementen, die erforderlich sind, um die Operationen der Einrichtungen sicherzustellen, muss also ohne Nutzung eines direkten Stromflusses, d. h. also ohne Nutzung einer drahtgebundenen Kommunikation stattfinden. Gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System konfiguriert sein, um eine Funkkommunikation zwischen einer oder mehreren der galvanisch isolierten Einrichtungen zu ermöglichen. Eine Funkkommunikation kann nützlich sein, um die Kommunikationsgeschwindigkeit und Sicherheit über Optokoppler-basierte Systeme derart zu verbessern, dass eine einzelne Mitteilung gleichzeitig von einer Quelle zu mehreren Empfängern übertragen werden kann, ohne durch eine entsprechende Anzahl von Optokopplern gehen zu müssen. Falls einer der die Mitteilung empfangenden Empfänger ausfallen sollte oder die Mitteilung nicht korrekt verarbeiten sollte, gestattet die vorliegende Erfindung, dass die Mitteilung dennoch durch die anderen Empfänger empfangen wird, sodass also der Ausfall eines Empfängers nicht zur Folge haben muss, dass die anderen Empfänger die Mitteilung nicht empfangen können.
Das Ladegerät umfasst Funkschnittstellen 40, 42, 44 in einem Primärstufen-Block 48, einem Sekundärstufen-Block 50 und einem Kommunikationsblock 52. Jeder der Blöcke 48, 50, 52 kann eine Anzahl von Komponenten und Elementen umfassen, die erforderlich sind, um die Funktion und die Operationen der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Jede dieser Komponenten kann auf derselben oder auf verschiedenen Leiterplatten enthalten sein und galvanisch von den Komponenten der anderen Blöcke isoliert sein. 4 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerplatine 54, die als Teil der Ladevorrichtung 24 enthalten ist, um die Stromversorgungskomponente und andere voluminösere Komponenten zu steuern, die auf einer anderen Leiterplatte entfernt von den empfindlichern Steuerkomponenten vorgesehen sein können. Gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Komponenten jedes Blocks 48, 50, 52 auf derselben Leiterplatte 58 vorgesehen und galvanisch voneinander isoliert. Um einen Austausch von Daten zwischen jedem der elektrisch isolierten Blöcke zu ermöglichen, können die Funkschnittstellen 40, 42, 44 in den Blöcken 48, 50, 52 vorgesehen sein.
Jede der Funkschnittstellen 40, 42, 44 kann eine Antenne 60, ein Hochfrequenz-Datenmodem 62 und einen Mikrocontroller 64 enthalten. Die Hochfrequenz-Datenmodems 62 können Rx/Tx-Analog-Hochfrequenz-Sendeempfänger 66 und einen Rx/Tx-Basisband-Sendeempfänger 68 enthalten. Der Basisband-Sendeempfänger 68 kann aus digitalen Kommunikationselementen wie etwa SPI und I2C bestehen, um Leiterplatten-interne Kommunikationen mit dem Mikrocontroller 64 zu unterstützen. Der Hochfrequenz-Sendeempfänger 66 kann konfiguriert sein, um die digitalen Daten von dem Mikrocontroller 64 über einen digitalen Bus zu empfangen und zu einer Standard-Hochfrequenz hochzumodulieren, um die Daten zu senden und umgekehrt zu empfangen. Die Mikrocontroller 64 können eine Anwendungsschicht 70, eine Kommunikationsprotokollschicht 72 und eine Einrichtungssteuerschicht 74 umfassen, um die Mitteilungs-basierte Funkkommunikation der vorliegenden Erfindung zu unterstützen. Die Komponenten können in einem geschlossenen Raum 76 enthalten sein, der durch ein Gehäuse vorgesehen wird, sodass die zwischen den Schnittstellen gesendeten Funksignale durch das Gehäuse abgeschirmt werden und nicht nach außen dringen. Optional kann die Reichweite der Funkschnittstellen 40, 42, 44 derart beschränkt sein, dass die Ausstrahlung der Funksignale etwa auf das Zweifache der Länge der Leiterplatte 58 begrenzt wird. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebene Konfiguration der Funkschnittstellen 40, 42, 44 beschränkt, wobei auch beliebige andere Funkschnittstellen verwendet werden können, die entsprechende Operationen unterstützen und ähnlich funktionieren.
In 3 sind die Funkschnittstellen 40, 42, 44 als Teile von Steuereinrichtungen 80, 82, 84 gezeigt, die jeweils mit den Blöcken assoziiert sind. Die Steuereinrichtungen 80, 82, 84 stehen für eine beliebige Anzahl von Komponenten, die zur Steuerung der Operationen in den Blöcken 48, 50, 52 vorgesehen sind. Der Primärstufenblock 48 kann für das Verwalten der über das Hauptstromversorgungssystem 12 übertragenen Stromversorgung während des Aufladens des Fahrzeugs an einer Netzsteckdose und für das Übertragen der Stromversorgung zu dem sekundären Block 50 verantwortlich sein. Der sekundäre Block 50 kann für das Verwalten der von dem primären Block 48 empfangenen Stromversorgung und für das Verteilen derselben zu einer oder mehreren der in den Systemen von 1 und 1 gezeigten Einrichtungen verantwortlich sein. Die Steuereinrichtung 84 des Kommunikationsblocks 52 kann konfiguriert sein, um eine Rückmeldung von den die Stromversorgung empfangenden Einrichtungen zu den für das Steuern der primären und sekundären Blöcke 48, 50 verantwortlichen Steuereinrichtungen zu geben, um ein korrektes Laden sicherzustellen und ansonsten einen sicheren Betrieb aufrechtzuerhalten.
Die Ladevorrichtung 24 kann einen Umformer 88 und eine Anzahl von assoziierten Stromversorgungselementen (nicht gezeigt) umfassen, um eine Übertragung von Energie zwischen dem Hauptstromversorgungssystem 12 und dem HV-Stromversorgungssystem 14 zu bewerkstelligen. Weil die Hauptstromversorgung als Wechselstromquelle funktioniert, können der Umformer 88 und die assoziierten Stromversorgungselemente (die auf einer Leiterplatte separat von den gezeigten Steuerblöcken vorgesehen sein können) in einer Wechselrichter-Konfiguration angeordnet sein, um das Wechselrichten des Wechselstroms zu einem Gleichstrom zu unterstützen. Ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen wird, können der Umformer 88 und die assoziierten Stromversorgungselemente auch als ein Wandler konfiguriert sein, der Energie aus einer Gleichstromquelle zu der für das HV-System benötigten Gleichstromenergie wandelt. Die Primärblock- und Sekundärblock-Steuereinrichtungen 80, 82 können konfiguriert sein, um das Schalten und die anderen Operationen der verschiedenen Stromversorgungselemente in Übereinstimmung mit Mitteilungen zu steuern, die per Funk von den anderen Funkschnittstellen 40, 42, 44 empfangen werden.
In Abhängigkeit von den Steuerparametern des Systems 10 und den durch die Steuereinrichtungen 80, 82, 84 für die Steuerung ihrer Operationen verwendeten Inforationen können verschiedene Mitteilungen von einer oder mehreren der Funkschnittstellen 40, 42, 44 erforderlich sein. Wenn zum Beispiel Daten aus einer der mit dem LV-Stromversorgungssystem 16 verbundenen Einrichtungen gewünscht werden, kann eine einzelne Mitteilung in Entsprechung zu den Daten gleichzeitig von der Funkkommunikationsschnittstelle 44 zu der ersten Block-Funkschnittstelle 40 und der zweiten Block-Funkschnittstelle 42 gesendet werden. (Jede Einrichtung mit einer Schnittstelle zu dem Datennetzwerk kann das Datennetzwerk und die Kommunikationssteuereinrichtung 84 für die Kommunikation von relevanten Daten zu den anderen Steuereinrichtungen 80, 82 verwenden.) Optional kann jede der empfangenden Funkschnittstellen 40, 42 aufgefordert werden, nach dem Empfang der Mitteilung eine Bestätigungsmitteilung zu senden, um den korrekten Empfang zu bestätigen. Die Funkkommunikationsschnittstelle kann eine Warnmitteilung erzeugen, um den Ausfall einer der Funkschnittstellen 40, 42 anzugeben, falls nur eine Bestätigungsmitteilung empfangen wird.
Optional kann eine zusätzliche Redundanz vorgesehen werden, indem die Funkschnittstellen 40, 42, 44 durch eine zusätzliche Schnittstelle gespiegelt werden, die dieselben Funkkommunikationen unterstützen kann, falls eine der Funkschnittstellen 40, 42, 44 ausfallen sollte. Außerdem können Optokoppler oder eine galvanische Verbindung als Ersatz vorgesehen sein, falls eine der Funkschnittstellen 40, 42, 44 ausfallen sollte. Wenn ein zusätzlicher Optokoppler oder eine galvanische Verbindung vorgesehen ist, können diese Ersatzverbindungen konfiguriert sein, um eine serielle Kommunikation zu unterstützen. In diesem Fall müssen die Mitteilungen durch mehrere Steuerblöcke gehen, bevor sie ihr Ziel erreichen, wobei aber auch mehrere Pfade zu jeder Funkschnittstelle vorgesehen sein können, sodass die Mitteilung direkt zwischen dem Ursprung und dem Ziel übertragen werden kann, ohne über eine andere der Funkschnittstellen geleitet zu werden. Die Implementierung von Ersatzschaltungen kann jeweils individuell vorgenommen werden, wobei ein oder mehrere der Pfade wahlweise aktiviert werden können und nicht alle Pfade aktiviert werden müssen, um eine bestimmte Kombination aus einer drahtgebundenen Kommunikation und einer Funkkommunikation zwischen den verschiedenen Blöcken zu ermöglichen.
Wie weiter oben genannt, können drei verschiedene Mikrocontroller (MCUs) auf jeweils verschiedenen Masseebenen implementiert werden (12V-Batterie-Bezugsmasse, Hauptbezugsmasse und Hochspannungs-Bezugsmasse). Alle MCUs müssen die globale Umgebungstemperatur kennen, die in der 12V-Batterie-MCU anhand der für alle Einheiten erfassten lokalen Temperatur berechnet wird (jede MCU erfasst die lokale Temperatur, indem sie einen an der entsprechenden Masseebene platzierten Temperatursensor ausliest). Alle diese lokalen Messungen können per Funk zu der MCU gesendet werden, die die Endberechnung ausführt, wobei das Endergebnis dann zu allen Einheiten gesendet wird, um den Arbeitspunkt für die Funktion zu setzen. Gemäß einem nicht-einschränkenden Aspekt der vorliegenden Erfindung können die erfassten lokalen Daten über die Hochfrequenzverbindung unabhängig zu den MCUs gesendet werden (jede MCU sendet die Daten, sobald sie verfügbar sind, ohne hierbei von dem Fortschritt in den anderen Einheiten abhängig zu sein). Die Einheit, die die Informationen verarbeitet, erzeugt das Ergebnis und überträgt es zu dem System, wodurch die Geschwindigkeit des Informationsflusses maximiert wird. Das kann schneller sein als wenn jede lokale Temperatur gemessen und dann unter Verwendung einer isolierten Verbindung (gewöhnlich über einen Optokoppler) zu der für die Berechnung verantwortlichen MCU gesendet wird, sodass die Endbestimmung erst dann vorgenommen werden kann, nachdem alle Werte zu den restlichen MCUs gesendet wurden. Die Informationserteilung gemäß der vorliegenden Erfindung kann gleichmäßiger bewerkstelligt werden, sodass eine Synchronisation für alle Signale einfacher vorgenommen werden kann. Außerdem können die Informationen zu allen Einheiten gleichzeitig (Rundsendemodus) oder in einem individuellen Modus gesendet werden, wodurch eine größere Flexibilität für Verbesserungen oder Änderungen ermöglicht wird. Und wenn kritische Systeminformationen durch alle drei Mikrocontroller genutzt werden sollen, kann im Falle eines vorübergehenden MCU-Ausfalls eine bestimmte Verbindung zwischen zwei MCUs durch eine Verbindung mit einer dritten redundanten MCU ersetzt werden, um einen sicheren Systembetrieb aufrechtzuerhalten.
Gemäß den Anforderungen wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die auch durch verschiedene alternative Ausführungsformen realisiert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, wobei einige Merkmale vergrößert oder verkleinert gezeigt sein können, um die Details bestimmter Komponenten zu verdeutlichen. Die hier beschriebenen Details des Aufbaus und der Funktion sind nicht einschränkend, sondern lediglich als repräsentative Basis für die Ansprüche und/oder als repräsentative Basis für den Fachmann, der die vorliegende Erfindung umsetzen möchte, zu verstehen. Merkmale aus verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wobei verschiedene Änderungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Elektronische Stromversorgungsvorrichtung für die Verwendung in einem Fahrzeug, das drei oder mehr isolierte Stromversorgungssysteme aufweist, wobei die elektronische Stromversorgungsvorrichtung umfasst: einen Wandler (88) zum Verwalten des Energieflusses von einem ersten zu einem zweiten der isolierten Stromversorgungssysteme (12, 14), wobei der Wandler (88) eine erste Stufe auf einer ersten Masseebene und eine zweite Stufe auf einer zweiten Masseebene aufweist, wobei die erste und die zweite Masseebene galvanisch voneinander isoliert sind und eine Vielzahl von schaltenden Stromversorgungselementen enthalten, um den Energiefluss zwischen dem ersten und dem zweiten isolierten Stromversorgungssystem zu verwalten, und ein elektronisches Steuersystem (ECS) (84), das konfiguriert ist, um die schaltenden Stromversorgungselemente in Übereinstimmung mit Mitteilungen zu steuern, die von jedem der isolierten Stromversorgungssysteme (12, 14) empfangen werden, wobei das ECS (84) Funkkommunikationen verwendet, um die Mitteilungen zwischen den isolierten Stromversorgungssystemen (12, 14) zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen ersten Sendeempfänger auf der ersten Masseebene, einen zweiten Sendeempfänger auf der zweiten Masseebene und einen dritten Sendeempfänger auf einer dritten Masseebene, wobei die dritte Masseebene durch ein Datennetzwerk eines dritten isolierten Stromversorgungssystems (16) verwendet wird, wobei das dritte isolierte Stromversorgungssystem (16) galvanisch von der ersten und der zweiten Masseebene isoliert ist und wobei das ECS (84) die Sendeempfänger verwendet, um die Mitteilungen zwischen den isolierten Stromversorgungssystemen (12, 14, 16) zu kommunizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Mitteilung von einem der Sendeempfänger gesendet und durch jeden der anderen Sendeempfänger empfangen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sendeempfänger konfiguriert ist, um bidirektionale Kommunikationen zwischen den Sendeempfängern zu unterstützen.
Hochspannungs-Ladevorrichtung für die Verwendung in einem Fahrzeug, das ein Hauptstromversorgungssystem (12), ein Hochspannungs(HV)-Stromversorgungssystem (14) und ein Niederspannungs(LV)-Stromversorgungssystem (16) umfasst, wobei das Haupt-, das HV- und das LV-Stromversorgungssystem elektrisch isolierte Masseebenen aufweisen, die jeweils als Hauptmasseebene, HV-Masseebene und LV-Masseebene bezeichnet werden, wobei die Ladevorrichtung (24) umfasst: einen Umformer (88) zum Übertragen von Energie von dem Hauptstromversorgungssystem (12) zu dem HV-Stromversorgungssystem (14) über eine elektrische Kopplung zwischen einer primären Spule einer primären Stufe (48) und einer sekundären Spule einer sekundären Stufe (50), wobei die primäre Spule mit dem Hauptstromversorgungssystem (12) verbunden ist und die sekundäre Spule mit dem HV-Stromversorgungssystem (14) verbunden ist und wobei der Energiefluss zu der primären Spule durch eine erste Vielzahl von Stromversorgungselementen gesteuert wird und der Energiefluss von der sekundären Spule durch eine zweite Vielzahl von Stromversorgungselementen gesteuert wird, und eine elektronische Steuereinheit (ECU), die konfiguriert ist, um die erste und die zweite Vielzahl von Stromversorgungselementen zu steuern, wobei die ECU eine Hauptfunkschnittstelle (40), eine HV-Funkschnittstelle (42) und eine LV-Funkschnittstelle (44) aufweist, die jeweils mit der Haupt-, der HV- und der LV-Masseebene verbunden sind, wobei die ECU einen per Funk erfolgenden Austausch von Mitteilungen zwischen den Funkschnittstellen (40, 42, 44) verwendet, um die Operationen der ersten und der zweiten Stromversorgungselemente zu steuern, und wobei die Funkschnittstellen (40, 42, 44) galvanisch voneinander isoliert sind.
Ladevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstellen (40, 42, 44) Mitteilungen per Funk in Übereinstimung mit einem redundanten Datenkommunikationsprotokoll austauschen, gemäß dem jede sendende Funkschnittstelle die Mitteilung zu jeder nicht-sendenden Funkschnittstelle senden muss.
Ladevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß dem Datenkommunikationsprotokoll gleichzeitig jeweils nur eine der Funkschnittstellen (40, 42, 44) Daten senden kann.
Ladevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der nicht sendenden Funkschnittstellen nach Empfang der gesendeten Daten eine Bestätigung zu der sendenden Funkschnittstelle sendet.
Ladevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der die Bestätigungen empfangenden Funkschnittstellen eine Warnmitteilung sendet, um den Ausfall einer der die Bestätigung sendenden Funkschnittstellen anzugeben, falls nur eine Bestätigung empfangen wird.
Ladevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Mitteilung eine Identifikation der Funkschnittstelle enthält, die die Mitteilung empfangen soll.
Ladevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Funkschnittstellen (40, 42, 44) einen Mikrocontroller (64) und ein Hochfrequenz-Datenmodem (62) enthält, wobei jeder Mikrocontroller (64) konfiguriert ist, um Mitteilungen zu verarbeiten, die über Netzwerke aus entsprechenden Stromversorgungssystemen (12, 14, 16) übertragen werden.
Ladevorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin gekennzeichnet durch eine oder mehrere Leiterplatten, die jeweils mit dem Umformer (88), den Stromversorgungselementen, den Funkschnittstellen (40, 42, 44) und der ECU verbunden sind.
Ladevorrichtung nach Anspruch 12, weiterhin gekennzeichnet durch ein Gehäuse (76), das konfiguriert ist, um die Leiterplatten, den Umformer (88), die Stromversorgungselemente, die Funkschnittstellen (40, 42, 44) und die ECU (84) in einem geschlossenen Raum zu schützen.
Ladevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (76) verhindert, dass die zwischen den Funkschnittstellen gesendeten Funksignale aus dem geschlossenen Raum austreten.
Ladevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweite der Funkschnittstellen (40, 42, 44) nicht mehr als das Zweifache der Länge der Leiterplatte beträgt.
Hochspannungs-Ladevorrichtung für die Verwendung in einem Fahrzeug, das ein Hauptstromversorgungssystem (12), ein Hochspannungs(HV)-Stromversorgungssystem (14) und ein Datennetzwerk (16) aufweist, wobei das Hauptstromversorgungssystem (12), das HV-Stromversorgungssystem (14) und das Datennetzwerk (16) jeweils elektrisch isolierte Masseebenen aufweisen, die jeweils als Hauptmasseebene, HV-Masseebene und Datennetzwerk-Masseebene bezeichnet werden, wobei die Ladevorrichtung umfasst: einen Umformer (88) zum Übertragen von Energie von dem Hauptstromversorgungssystem (12) zu dem HV-Stromversorgungssystem (14) über eine elektrische Kopplung zwischen einer primären Spule einer primären Stufe (48) und einer sekundären Spule einer sekundären Stufe (50), wobei die primäre Spule mit dem Hauptstromversorgungssystem (12) verbunden ist und die sekundäre Spule mit dem HV-Stromversorgungssystem (14) verbunden ist und wobei der Energiefluss zu der primären Spule durch eine erste Vielzahl von Stromversorgungselementen gesteuert wird und der Energiefluss von der sekundären Spule durch eine zweite Vielzahl von Stromversorgungselementen gesteuert wird, und eine elektronische Steuereinheit (ECU) (84), die konfiguriert ist, um die erste und die zweite Vielzahl von Stromversorgungselementen zu steuern, wobei die ECU (84) eine Hauptfunkschnittstelle (40), eine HV-Funkschnittstelle (42) und eine Datennetzwerk-Funkschnittstelle (44) aufweist, die jeweils mit der Haupt-, der HV- und der Datennetzwerk-Masseebene verbunden sind, wobei die ECU (84) die Stromversorgungselemente teilweise auf der Basis von Mitteilungen steuert, die von der Datennetzwerk-Funkschnittstelle (44) zu der Hauptfunkschnittstelle (40) und/oder der HV-Funkschnittstelle (42) gesendet werden, wobei wenigstens ein Teil der von der Datennetzwerk-Funkschnittstelle (44) gesendeten Mitteilungen aus einem oder mehreren Daten sammelnden und mit dem Datennetzwerk (16) verbundenen Elementen stammen.
Ladevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstellen (40, 42, 44) galvanisch voneinander isoliert sind.
Ladevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der einen oder mehreren Daten sammelnden Elemente galvanisch von der Hauptmasseebene und der HV-Masseebene isoliert ist.
Ladevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Datennetzwerk-Funkschnittstelle (44) jede Mitteilung zu der Hauptfunkschnittstelle (40) und der HV-Funkschnittstelle (42) sendet, wobei die Hauptfunkschnittstelle (40) und die HV-Funkschnittstelle (42) nach Empfang der Mitteilung jeweils eine Bestätigungsmitteilung senden.
Ladevorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die ECU (84) eine Warnmitteilung sendet, um einen Ausfall einer Funkschnittstelle anzugeben, falls nur eine Bestätigungsmitteilung durch die Datennetzwerk-Funkschnittstelle empfangen wird, wobei die ECU Ersatz-Funkkommunikationen verwendet, um die durch eine ausgefallene Funkschnittstelle zu leistende Kommunikation auszuführen.