DE102011105971A1 - Board power supply arrangement for motor car, has load branches comprising voltage tap connected with power supply, where electric voltage of power supply is provided with electrical voltage value for supplying another power supply - Google Patents

Board power supply arrangement for motor car, has load branches comprising voltage tap connected with power supply, where electric voltage of power supply is provided with electrical voltage value for supplying another power supply Download PDF

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Abstract

The arrangement (10) has board power supplies (12, 14) providing electric voltages, where one of the electric voltages is higher than another electric voltage. A limiting unit (26) is connected with load branches, which are coupled to one of the power supplies for limiting the value of the former electric voltage. The load branches comprises a voltage tap that is connected with another power supply, where the electric voltage of the latter power supply is provided with latter electrical voltage value for supplying the former power supply by a voltage drop.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bordnetzanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a vehicle electrical system arrangement for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

In Bordnetzanordnungen für zukünftige Kraftfahrzeuge können Bordnetze mit zwei bzw. drei Spannungsebenen zur Versorgung der elektrischen Verbraucher vorhanden sein. Hierbei kann ein Niedervoltbordnetz, das eine elektrische Gleichspannung mit einer Nennspannung von 14 Volt bereitstellt, und ein Mittelvoltbordnetz, das eine elektrische Gleichspannung mit einer Nennspannung von 48 Volt bereitstellt, vorgesehen sein. Ebenso kann eine entsprechende Hochvoltquelle in der Bordnetzanordnung vorgesehen sein, die eine elektrische Gleichspannung mit einer Nennspannung über 60 Volt zur Verfügung stellt. Hierbei stellen die angegebenen Nennspannungswerte für die Bordnetze nur typische Werte dar. In der Praxis schwanken die Spannungswerte des Niedervoltnetzes üblicherweise zwischen 10 und 16 Volt. Dies gilt in gleicher Weise für das Mittelvoltbordnetz.In vehicle electrical system arrangements for future motor vehicles, vehicle electrical systems with two or three voltage levels can be present to supply the electrical consumers. Here, a low-voltage on-board electrical system, which provides a DC electrical voltage with a rated voltage of 14 volts, and a medium-voltage electrical system that provides a DC electrical voltage with a nominal voltage of 48 volts may be provided. Likewise, a corresponding high-voltage source may be provided in the vehicle electrical system arrangement which provides a direct electrical voltage with a rated voltage of more than 60 volts. The specified nominal voltage values for the vehicle electrical system are only typical values. In practice, the voltage values of the low-voltage network usually vary between 10 and 16 volts. This applies equally to the medium-voltage electrical system.

Bei Bordnetzen, die mit einer elektrischen Spannung unter 60 Volt betrieben werden, müssen normative bzw. gesetzliche Anforderungen bezüglich eines Berührungsschutzes erfüllt werden. Zudem müssen für das Niedervoltbordnetz mindestens zwei Energiequellen vorhanden sein, sobald sicherheitsrelevante Systeme auf diese Spannungsebene zurückgreifen. In heutigen Niederspannungsbordnetzen werden beispielsweise ein 14 Volt-Generator und eine 14 Volt-Starterbatterie verwendet. Bei einem Entfall des 14 Volt-Generators missen neben dem 14 Volt-Speicher noch weitere 14 Volt-Quellen installiert sein. Dies kann je nach Topologie dazu führen, dass ein zusätzlicher Speicher, ein weiterer Generator oder ein entsprechender Spannungswandler, beispielsweise ein DC/DC-Wandler, im Kraftfahrzeug verbaut werden müssen, um die 14 Volt-Versorgung im Fehlerfall gewährleisten zu können. Das bedeutet, dass mehr Bauraum für die zusätzlichen Komponenten im Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt werden muss.In on-board networks, which are operated with an electrical voltage of less than 60 volts, normative or legal requirements with regard to contact protection must be met. In addition, at least two energy sources must be available for the low-voltage on-board electrical system as soon as safety-relevant systems resort to this voltage level. In today's low-voltage on-board networks, for example, a 14 volt generator and a 14 volt starter battery are used. If the 14 volt generator is omitted, it will be necessary to install 14 volts in addition to the 14 volt memory. Depending on the topology, this can lead to an additional memory, a further generator or a corresponding voltage converter, for example a DC / DC converter, having to be installed in the motor vehicle in order to be able to ensure the 14 volt supply in the event of a fault. This means that more space must be provided for the additional components in the motor vehicle.

Die DE 10 2008 027 062 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz, einem elektrischen Verbraucher und einem kapazitiven Energiespeicher. Der elektrische Widerstand des elektrischen Verbrauchers nimmt hierbei zumindest über einen Teilbereich mit abnehmender am Verbraucher abfallender Spannung ab. Der kapazitive Energiespeicher wird hierbei über den Verbraucher vorgeladen, wobei auf diese Weise ein gleichmäßiger Vorladestrom erreicht werden kann.The DE 10 2008 027 062 A1 describes a motor vehicle with a vehicle electrical system, an electrical consumer and a capacitive energy storage. The electrical resistance of the electrical load decreases here at least over a partial area with decreasing voltage dropping at the load. The capacitive energy storage is in this case pre-charged via the consumer, in which way a uniform pre-charge current can be achieved.

Die DE 197 10 073 A1 betrifft eine Überspannungsschutzvorrichtung zum Schutz einer elektrischen Anlage vor Überspannungen. Die elektrische Anlage weist ein von einem elektrischen Generator gespeistes Bordnetz und daran angeschlossene elektrische Einrichtungen auf. Dabei wird der Spannungswert am Generatorausgang überwacht. Tritt hier eine Überspannung auf, so wird diese überschüssige elektrische Spannung in zumindest zwei elektrischen Widerständen umgesetzt.The DE 197 10 073 A1 relates to an overvoltage protection device for protecting an electrical system from overvoltages. The electrical system has an electrical system powered by a vehicle electrical system and electrical equipment connected thereto. The voltage value at the generator output is monitored. If an overvoltage occurs here, this excess electrical voltage is converted into at least two electrical resistances.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bordnetzanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besonders effektiv betrieben werden kann.The object of the present invention is to provide a vehicle electrical system arrangement of the type mentioned, which can be operated particularly effectively.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bordnetzanordnung gemäß Patentanspruch 1. Demnach wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Bordnetzanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Bordnetz zum Bereitstellen einer ersten elektrischen Spannung, einem zweiten Bordnetz zum Bereitstellen einer zweiten elektrischen Spannung, wobei die zweite elektrische Spannung im Vergleich zu der ersten elektrischen Spannung einen höheren Wert aufweist, und einer Begrenzungseinrichtung mit einem Lastzweig, der mit dem zweiten Bordnetz koppelbar ist und über den zum begrenzen des Werts der zweiten elektrischen Spannung ein Spannungsabfall erzeugbar ist, wobei der Lastzweig einen Spannungsabgriff aufweist, der mit dem ersten Bordnetz verbindbar ist und an dem über den Spannungsabfall an dem zweiten Bordnetz eine elektrische Spannung mit einem Wert der ersten elektrischen Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes bereitstellbar ist.This object is achieved by a vehicle electrical system according to claim 1. Accordingly, the invention provides a vehicle electrical system for a motor vehicle with a first electrical system for providing a first electrical voltage, a second electrical system for providing a second electrical voltage, wherein the second electrical voltage compared to the first electrical voltage has a higher value, and a limiting device with a load branch, which is coupled to the second electrical system and over the limiting the value of the second electrical voltage, a voltage drop can be generated, wherein the load branch has a voltage tap, which is connected to the first Vehicle electrical system can be connected and to which via the voltage drop across the second electrical system, an electrical voltage with a value of the first electrical voltage for supplying the first electrical system is available.

Das erste Bordnetz kann beispielsweise ein Niedervoltbordnetz sein, des mit einer elektrischen Gleichspannung mit einer Nennspannung von 14 Volt betrieben wird. Das zweite Bordnetz kann beispielsweise ein Mittelvoltbordnetz sein, das mit einer elektrischen Gleichspannung mit einer Nennspannung von 48 Volt, insbesondere einer Nennspannung kleiner 60 Volt, betrieben wird. Das zweite Bordnetz bzw. das Mittelvoltbordnetz umfasst üblicherweise eine Begrenzungseinrichtung, mit der die elektrische Spannung, die in dem zweiten Bordnetz bereitgestellt wird, gegenüber einer erhöhten elektrischen Spannung bzw. gegenüber Spannungsspitzen begrenzt wird. Zu diesem Zweck ist üblicherweise ein entsprechender Lastzweig parallel zwischen den Versorgungsanschluss und den Masseanschluss des zweiten Bordnetzes schaltbar. Tritt eine erhöhte elektrische Spannung in dem zweiten Bordnetz auf, so kann dieser Lastzweig zugeschaltet werden, damit über den Lastzweig ein entsprechender Spannungsabfall erzeugt wird. Ein solcher Lastzweig beinhaltet üblicherweise ein Widerstandselement oder mehrere elektrische Widerstandselemente, welche einen linearen oder einen nicht-linearen elektrischen Widerstand aufweisen können.The first electrical system can be, for example, a low-voltage on-board electrical system, which is operated with a DC electrical voltage with a nominal voltage of 14 volts. The second vehicle electrical system can be, for example, a medium-voltage vehicle electrical system which is operated with an electrical DC voltage having a nominal voltage of 48 V, in particular a rated voltage of less than 60 V. The second vehicle electrical system or the medium-voltage vehicle electrical system usually comprises a limiting device with which the electrical voltage which is provided in the second vehicle electrical system is limited in relation to an increased electrical voltage or to voltage peaks. For this purpose, usually a corresponding load branch can be connected in parallel between the supply connection and the ground connection of the second vehicle electrical system. If an increased electrical voltage occurs in the second electrical system, then this load branch can be switched on so that a corresponding voltage drop is generated across the load branch. Such a load branch usually includes one or more resistive elements which may have a linear or a non-linear electrical resistance.

In dem Lastzweig wird ein zusätzlicher Spannungsabgriff bereitgestellt, der mit dem ersten Bordnetz verbunden werden kann. Durch eine entsprechende Dimensionierung der elektrischen Widerstandselemente in dem Lastzweig kann ein solcher Spannungsabfall erzeugt werden, der an dem Spannungsabgriff eine elektrische Spannung bereitstellt, deren Wert dem der ersten elektrischen Spannung entspricht, mit der das erste Bordnetz versorgt wird. Somit kann auf besonders einfache und effektive Weise eine zusätzliche Spannungsversorgung für das erste Bordnetz bzw. das Niedervoltbordnetz bereitgestellt werden. Hierbei wird die Begrenzungseinrichtung so modifiziert, dass sie einerseits zur Spannungsbegrenzung des zweiten Bordnetzes begrenzt werden kann und unabhängig davon eine elektrische Spannung für das erste Bordnetz bei Bedarf zur Verfügung gestellt werden kann. Somit kann der Einbau von zusätzlichen Energiequellen in dem ersten Bordnetz entfallen, da durch den Spannungsabgriff eine redundante Energieversorgung über einen unabhängigen Pfad zur Verfügung gestellt wird. In the load branch an additional voltage tap is provided, which can be connected to the first electrical system. By a corresponding dimensioning of the electrical resistance elements in the load branch, such a voltage drop can be generated, which provides an electrical voltage at the voltage tap whose value corresponds to that of the first electrical voltage with which the first vehicle electrical system is supplied. Thus, an additional power supply for the first electrical system or the low-voltage electrical system can be provided in a particularly simple and effective manner. Here, the limiting device is modified so that it can be limited on the one hand to limit the voltage of the second electrical system and regardless of an electrical voltage for the first electrical system can be provided if necessary. Thus, the installation of additional energy sources in the first electrical system can be omitted, since the voltage tap provides a redundant power supply via an independent path.

Bevorzugt weist die Begrenzungseinrichtung eine Stabilisierungseinrichtung auf, mit der der Wert der elektrischen Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes stabilisierbar ist. Um das erste Bordnetz bei einem Ausfall einer dortigen Energiequelle besonders sicher und redundant mit elektrischer Energie versorgen zu können, wird mit Hilfe der Begrenzungseinrichtung eine stabilisierte elektrische Spannung bereitgestellt. Die dazu verwendete Stabilisierungseinheit kann mit Hilfe von bekannten elektrischen Bauelementen entsprechend einfach und kompakt aufgebaut werden. Die Stabilisierungseinheit kann ebenso zur Stabilisierung der elektrischen Spannung in dem zweiten Bordnetz verwendet werden.The limiting device preferably has a stabilization device with which the value of the electrical voltage for supplying the first vehicle electrical system can be stabilized. In order to be able to supply the first vehicle electrical system in a particularly reliable and redundant manner with electrical energy in the event of a failure of a local energy source, a stabilized electrical voltage is provided with the aid of the limiting device. The stabilization unit used for this purpose can be constructed correspondingly simple and compact with the aid of known electrical components. The stabilization unit can also be used to stabilize the electrical voltage in the second electrical system.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Begrenzungseinrichtung eine Messeinrichtung zum Erfassen des Werts der ersten elektrischen Spannung des ersten Bordnetzes und/oder der zweiten elektrischen Spannung des zweiten Bordnetzes. Üblicherweise umfasst die Begrenzungseinrichtung eine entsprechende Messeinrichtung, mit der die elektrische Spannung in dem zweiten Bordnetz gemessen bzw. erfasst werden kann. Hierbei umfasst die Begrenzungseinrichtung zusätzlich eine entsprechende Messungseinrichtung, mit der die elektrische Spannung in dem ersten Bordnetz überprüft bzw. erfasst werden kann. Ebenso kann eine bereits vorhandene Messeinrichtung so ausgebildet sein, dass sie die elektrische Spannung in dem ersten Bordnetz erfassen kann. Somit kann auf besonders einfache Weise festgestellt werden, ob eine ausreichende elektrische Versorgung in dem ersten Bordnetz vorhanden ist. Unterschreitet beispielsweise die elektrische Spannung in dem ersten Bordnetz einen entsprechenden Schwellwert, so kann mit der Begrenzungseinrichtung an deren Spannungsabgriff eine elektrische Spannung für das erste Bordnetz zur Verfügung gestellt werden. Somit kann sowohl die elektrische Spannung in dem ersten Bordnetz als auch in dem zweiten Bordnetz besonders einfach und sicher überwacht werden.In a preferred embodiment, the limiting device comprises a measuring device for detecting the value of the first electrical voltage of the first electrical system and / or the second electrical voltage of the second electrical system. Usually, the limiting device comprises a corresponding measuring device with which the electrical voltage in the second vehicle electrical system can be measured or detected. In this case, the limiting device additionally comprises a corresponding measuring device with which the electrical voltage in the first vehicle electrical system can be checked or detected. Likewise, an existing measuring device can be designed so that it can detect the electrical voltage in the first electrical system. Thus, it can be determined in a particularly simple manner, whether a sufficient electrical supply in the first electrical system is available. If, for example, the electrical voltage in the first vehicle electrical system falls below a corresponding threshold value, an electrical voltage for the first vehicle electrical system can be made available to the limiting device at the voltage tap thereof. Thus, both the electrical voltage in the first electrical system and in the second electrical system can be monitored particularly easily and safely.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Bordnetzanordnung einen Spannungswandler, mit dem die elektrische Spannung einer Hochvoltquelle in die erste elektrische Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes und/oder in die zweite elektrische Spannung zur Versorgung des zweiten Bordnetzes wandelbar ist. Eine solche Hochvoltquelle, die eine elektrische Gleichspannung mit einer Nennspannung über 60 Volt bereitstellt, wird üblicherweise in Fahrzeugen mit Elektro- bzw. Hybridantrieb verwendet. Hierbei kann durch den Spannungswandler besonders einfach die elektrische Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes und/oder die elektrische Spannung zur Versorgung des zweiten Bordnetzes zur Verfügung gestellt werden.In a further refinement, the vehicle electrical system arrangement comprises a voltage converter with which the electrical voltage of a high-voltage source can be converted into the first electrical voltage for supplying the first vehicle electrical system and / or into the second electrical voltage for supplying the second vehicle electrical system. Such a high-voltage source, which provides a direct electrical voltage with a rated voltage above 60 volts, is commonly used in vehicles with electric or hybrid drive. In this case, the voltage for supplying the first vehicle electrical system and / or the electrical voltage for supplying the second vehicle electrical system can be provided by the voltage converter in a particularly simple manner.

Bevorzugt sind die Begrenzungseinrichtung und der Spannungswandler in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Ebenso ist es denkbar, dass die Begrenzungseinrichtung in den Spannungswandler integriert wird. Auf diese Weise kann eine besonders Bauraum sparende Anordnung erreicht werden.Preferably, the limiting device and the voltage converter are arranged in a common housing. It is also conceivable that the limiting device is integrated into the voltage converter. In this way, a particularly space-saving arrangement can be achieved.

In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz mit einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere einer Mehrspannungsbatterie, verbunden. Dadurch, dass die beiden Bordnetze jeweils mit einem elektrischen Energiespeicher verbunden sind, kann eine Stabilisierung der elektrischen Spannung in dem jeweiligen Bordnetz erreicht werden. Hierbei sind die jeweiligen Bordnetze bevorzugt mit einer so genannten Mehrspannungsbatterie verbunden, die einen Anschluss für das jeweilige Bordnetz aufweist.In a further embodiment, the first vehicle electrical system and the second vehicle electrical system are connected to an electrical energy store, in particular a multi-voltage battery. The fact that the two electrical systems are each connected to an electrical energy storage, stabilization of the electrical voltage in the respective electrical system can be achieved. Here, the respective vehicle electrical systems are preferably connected to a so-called multi-voltage battery, which has a connection for the respective electrical system.

Schließlich weist die Bordnetzanordnung eine Kommunikationsleitung zum Datenaustausch des ersten Bordnetzes, des zweiten Bordnetzes und der Begrenzungseinrichtung auf. Die Kommunikationsleitung kann zusätzlich mit den Energiequellen des ersten und des zweiten Bordnetzes und der Hochvoltquelle verbunden sein. Somit können die elektrischen Energieflüsse innerhalb der Bordnetze durch eine übergeordnete Steuereinrichtung überwacht und gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Bordnetzanordnung besonders sicher und effektiv betrieben werden.Finally, the on-board network arrangement has a communication line for the data exchange of the first on-board network, the second on-board network and the limiting device. The communication line may additionally be connected to the energy sources of the first and the second electrical system and the high-voltage source. Thus, the electrical energy flows within the vehicle electrical system can be monitored and controlled by a higher-level control device. In this way, the electrical system arrangement can be operated particularly safe and effective.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Bordnetzanordnung mit einem ersten Bordnetz, einem zweiten Bordnetz, einer Begrenzungseinrichtung und einer Energiequelle, die über eine Kommunikationsleitung mit einer Steuereinrichtung verbunden sind; 1 a schematic representation of a vehicle electrical system arrangement with a first electrical system, a second electrical system, a limiting device and a power source, which are connected via a communication line with a control device;

2 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung der Begrenzungseinrichtung der Bordnetzanordnung; 2 a fragmentary, schematic representation of the limiting device of the electrical system arrangement;

3 eine Bordnetzanordnung, die einen Spannungswandler aufweist; und 3 an on-board network arrangement having a voltage converter; and

4 eine Bordnetzanordnung, die eine Mehrspannungsbatterie umfasst. 4 an on-board network arrangement comprising a multi-voltage battery.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bordnetzanordnung 10 für ein Kraftfahrzeug, die ein erstes Bordnetz 12 und ein zweites Bordnetz 14 umfasst. Hierbei wird in dem ersten Bordnetz 12 eine elektrische Spannung von einer ersten Energiequelle 16 bereitgestellt, mit der ein entsprechender Verbraucher 18 in dem ersten Bordnetz 12 betrieben werden kann. Ebenso weist das zweite Bordnetz 14 eine entsprechende Energiequelle 20 auf, mit der ein entsprechender Verbraucher 22 in dem zweiten Bordnetz 14 betrieben werden kann. Die Energiequellen 16 und 20 können beispielsweise in Form von entsprechenden Batterien bzw. Akkumulatoren realisiert werden. 1 shows a schematic representation of a vehicle electrical system arrangement 10 for a motor vehicle, which is a first electrical system 12 and a second electrical system 14 includes. This is in the first electrical system 12 an electrical voltage from a first energy source 16 provided with a corresponding consumer 18 in the first electrical system 12 can be operated. Likewise, the second electrical system 14 a corresponding energy source 20 on, with a corresponding consumer 22 in the second electrical system 14 can be operated. The energy sources 16 and 20 can be realized for example in the form of corresponding batteries or accumulators.

In der Bordnetzanordnung 10 weist die elektrische Spannung des zweiten Bordnetzes 14 eine im Vergleich zu der elektrischen Spannung in dem ersten Bordnetz 12 eine elektrische Spannung mit einem höheren Wert auf. Beispielsweise kann das erste Bordnetz 12 ein Niedervoltbordnetz sein, das mit einer elektrischen Gleichspannung von 14 Volt betrieben wird. Das zweite Bordnetz 14 ist bevorzugt ein Mittelvoltbordnetz, das mit einer elektrischen Gleichspannung von 48 Volt, insbesondere einer elektrischen Gleichspannung unter 60 Volt, betrieben wird. Die Bordnetzanordnung 10 weist zusätzlich eine Energiequelle 24 auf, mit der eine elektrische Spannung für das zweite Bordnetz 14 bereitgestellt wird. Die elektrische Energiequelle 24 kann beispielsweise ein entsprechender Generator sein. Des Weiteren weist die Bordnetzanordnung 10 eine Begrenzungseinrichtung 26 auf, mit der die elektrische Spannung am Ausgang der Energiequelle 24 begrenzt werden kann.In the wiring system arrangement 10 indicates the electrical voltage of the second electrical system 14 one compared to the electrical voltage in the first electrical system 12 an electrical voltage with a higher value. For example, the first electrical system 12 a low-voltage on-board electrical system, which is operated with a DC electrical voltage of 14 volts. The second electrical system 14 is preferably a medium-voltage electrical system, which is operated with a DC electrical voltage of 48 volts, in particular a DC electrical voltage below 60 volts. The wiring system arrangement 10 additionally has an energy source 24 on, with an electrical voltage for the second electrical system 14 provided. The electrical energy source 24 may be, for example, a corresponding generator. Furthermore, the wiring system arrangement 10 a limitation device 26 on, with which the electrical voltage at the output of the energy source 24 can be limited.

Das erste Bordnetz 12, das zweite Bordnetz 14, die Energiequelle 24 und die Begrenzungseinrichtung 26 sind über eine Kommunikationsleitung 28 mit einer Steuereinrichtung 30 verbunden. Die Kommunikationsleitung 28 kann hierbei als entsprechendes Bus-System oder als diskrete Datenleitung ausgebildet sein. Über diese Kommunikationsleitung 28 erfolgt mit Hilfe der Steuereinrichtung 30 bzw. einer Einrichtung des Bordnetzmanagements die Koordination der Energieflüsse zwischen den einzelnen Komponenten der Bordnetzanordnung 10. Die Steuereinrichtung 30 kann, wie in 1 dargestellt, zentral angeordnet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Steuereinrichtung 30 dezentral auf die einzelnen Komponenten der Bordnetzanordnung 10 aufgeteilt ist.The first electrical system 12 , the second electrical system 14 , the energy source 24 and the limiting device 26 are via a communication line 28 with a control device 30 connected. The communication line 28 can be designed as a corresponding bus system or as a discrete data line. About this communication line 28 takes place with the aid of the control device 30 or a device of the on-board network management, the coordination of the energy flows between the individual components of the on-board network arrangement 10 , The control device 30 can, as in 1 shown to be centrally located. It is also conceivable that the control device 30 decentralized to the individual components of the wiring system arrangement 10 is divided.

2 zeigt eine ausschnittsweise, schematische Darstellung der Begrenzungseinrichtung 26 der Bordnetzanordnung 10. Mit der Begrenzungseinrichtung 26 kann die elektrische Spannung einer Versorgungsleitung 32 des zweiten Bordnetzes 14 im Bezug zu einer Masseleitung 34 überwacht werden. Zu diesem Zweck umfasst die Begrenzungseinrichtung 26 eine entsprechende Messeinrichtung 36, die elektrisch mit der Versorgungsleitung 32 verbunden ist. Sobald von der Messeinrichtung 36 an der Versorgungsleitung 32 eine erhöhte elektrische Spannung bzw. entsprechende Spannungsspitzen festgestellt werden, wird durch eine Ansteuereinrichtung 38 ein Schaltelement 52 angesteuert. Durch das Schließen des Schaltelements 52 wird ein Lastzweig 40 der Begrenzungseinrichtung 26 parallel zwischen die Versorgungsleitung 32 und die Masseleitung 34 des zweiten Bordnetzes 14 geschaltet. Dadurch wird ein Spannungsabfall an einem Lastelement 42 des Lastzweiges 40 erzeugt. Dieses Lastelement 42 kann aus einem oder mehreren elektrischen Widerstandselementen bestehen, wobei die elektrischen Widerstände der Widerstandselemente linear oder nicht-linear sein können. 2 shows a fragmentary, schematic representation of the limiting device 26 the wiring system arrangement 10 , With the limitation device 26 can be the electrical voltage of a supply line 32 of the second electrical system 14 in relation to a ground line 34 be monitored. For this purpose, the limiting device comprises 26 a corresponding measuring device 36 that is electrically connected to the supply line 32 connected is. Once from the measuring device 36 on the supply line 32 an increased electrical voltage or corresponding voltage spikes are determined by a drive device 38 a switching element 52 driven. By closing the switching element 52 becomes a load branch 40 the limiting device 26 parallel between the supply line 32 and the ground line 34 of the second electrical system 14 connected. This will cause a voltage drop across a load element 42 of the load branch 40 generated. This load element 42 may consist of one or more electrical resistance elements, wherein the electrical resistances of the resistive elements may be linear or non-linear.

Zudem umfasst die Begrenzungseinrichtung 26 einen Spannungsabgriff 44, der über das Schaltelement S1 mit einer Versorgungsleitung 44 des ersten elektrischen Bordnetzes 12 verbunden werden kann. Um eine entsprechende elektrische Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes 12 bereitzustellen, ist der elektrische Widerstand des Lastelements 42 so ausgebildet, dass durch einen Spannungsabfall an dem Lastelement 42 am Spannungsabgriff 44 eine elektrische Spannung mit einem Wert bereitgestellt wird, die dem Wert der elektrischen Spannung des ersten Bordnetzes 12 entspricht. Auf diese Weise kann mit Hilfe der Begrenzungseinrichtung 26, beispielsweise bei einem Ausfall der Energiequelle 16, das erste Bordnetz 12 mit elektrischer Energie versorgt werden. Zudem weist die Begrenzungseinrichtung 26 eine Stabilisierungseinheit 48 auf, mit der die elektrische Spannung an dem Spannungsabgriff 44 stabilisiert werden kann. Mit der Stabilisierungseinheit 48 kann ebenso die elektrische Spannung in dem zweiten Bordnetz 14 stabilisiert werden. Die Stabilisierungseinheit 48 kann mit bekannten Bauelementen kostengünstig und kompakt aufgebaut werden.In addition, the limiting device comprises 26 a voltage tap 44 , via the switching element S1 with a supply line 44 of the first electrical system 12 can be connected. To a corresponding electrical voltage to supply the first electrical system 12 to provide, is the electrical resistance of the load element 42 designed so that by a voltage drop across the load element 42 at the voltage tap 44 an electrical voltage with a value is provided which is the value of the electrical voltage of the first electrical system 12 equivalent. In this way, with the help of the limiting device 26 For example, in case of failure of the power source 16 , the first electrical system 12 be supplied with electrical energy. In addition, the limitation device 26 a stabilization unit 48 on, with which the electrical voltage at the voltage tap 44 can be stabilized. With the stabilization unit 48 can also the electrical voltage in the second electrical system 14 be stabilized. The stabilization unit 48 can with known components are constructed inexpensively and compact.

Sollte es nun notwendig sein, das erste Bordnetz 12 mit elektrischer Energie zu versorgen, so wird der Lastzweig 40 durch Schließen des Schaltelements S2 aktiviert und zusätzlich das Schaltelement S1 geschlossen. Die Schaltelemente S1 und S2 werden hierbei von der Ansteuereinrichtung 38 angesteuert. Die Schaltelemente S1 und S2 können beispielsweise mit Hilfe von Halbleiterschaltern bzw. Transistoren realisiert werden. Die Messeinrichtung 36 ist zusätzlich mit der Versorgungsleitung 46 verbunden, um den Wert der Spannung in dem ersten Bordnetz 12 zu überwachen. Fällt die elektrische Spannung der Versorgungsleitung 46 unter einen vorgegebenen Schwellwert, so kann, wie zuvor beschrieben, durch Zuschalten des Lastzweigs 40 und der Stabilisierungseinheit 48 eine elektrische Spannung an den Spannungsabgriff 44 bereitgestellt werden. Ebenso ist es denkbar, dass die Begrenzungseinrichtung 26 eine Kommunikationseinrichtung 50 aufweist, die mit der Kommunikationsleitung 28 verbunden ist. Somit kann Kommunikationseinrichtung 50 über die Kommunikationsleitung 28 entsprechende Steuerbefehle an der Steuereinrichtung 30 erhalten, durch eine entsprechende Ansteuerung der Schaltelemente S1 und S2 durch die Ansteuereinrichtung 38 bewirkt werden kann.Should it be necessary now, the first electrical system 12 to supply with electrical energy, so is the load branch 40 activated by closing the switching element S2 and additionally closed the switching element S1. The switching elements S1 and S2 are in this case of the drive device 38 driven. The switching elements S1 and S2 can be realized for example by means of semiconductor switches or transistors. The measuring device 36 is in addition to the supply line 46 connected to the value of the voltage in the first electrical system 12 to monitor. Falls the electrical voltage of the supply line 46 below a predetermined threshold, so, as described above, by connecting the load branch 40 and the stabilization unit 48 an electrical voltage to the voltage tap 44 to be provided. It is also conceivable that the limiting device 26 a communication device 50 that communicates with the communication line 28 connected is. Thus, communication device 50 over the communication line 28 corresponding control commands to the control device 30 obtained by a corresponding control of the switching elements S1 and S2 by the drive means 38 can be effected.

3 zeigt eine weitere Variante einer Bordnetzanordnung 10, wobei die Begrenzungseinrichtung 26 mit einem zusätzlichen Spannungswandler 52 in einem gemeinsamen Gehäuse 54 angeordnet ist. Die in 3 dargestellte Bordnetzanordnung 10 stellt ein so genanntes Dreispannungsbordnetz dar, das eine zusätzliche Hochvoltquelle 56 aufweist. Solche Dreispannungsbordnetze werden üblicherweise in Elektrofahrzeugen verwendet. Die elektrische Spannung am Ausgang der Hochvoltquelle 56 wird mittels des Spannungswandlers 52 in eine elektrische Spannung mit einem Wert gewandelt, der dem Wert der elektrischen Spannung in dem zweiten Bordnetz 14 entspricht. 3 shows a further variant of a wiring system arrangement 10 , wherein the limiting device 26 with an additional voltage converter 52 in a common housing 54 is arranged. In the 3 illustrated wiring system arrangement 10 represents a so-called three-voltage electrical system, which is an additional high-voltage source 56 having. Such three-voltage vehicle systems are commonly used in electric vehicles. The electrical voltage at the output of the high-voltage source 56 is by means of the voltage converter 52 converted into an electrical voltage having a value equal to the value of the electrical voltage in the second electrical system 14 equivalent.

Der Spannungswandler 52 kann beispielsweise ein entsprechender Gleichspannungswandler bzw. DC/DC-Wandler sein. Die Begrenzungseinrichtung 26 begrenzt die elektrische Spannung am Ausgang des Spannungswandlers 52. Auf diese Weise kann durch die Begrenzungseinrichtung 26 sichergestellt werden, dass an der Versorgungsleitung 32 des zweiten Bordnetzes 14 keine unbegrenzten elektrischen Spannungen auftreten. In der Versorgungsleitung 32 ist zusätzlich ein Sicherungstrennelement 58 vorgesehen, dass bei entsprechenden Fehlerfällen eine unter Umständen notwendige Trennung der Versorgungsleitung 32 und dem zweiten Bordnetz 14 vornehmen kann. Die Bordnetzanordnung 10 weist den Vorteil auf, dass in einem Fehlerfall, wenn die Versorgungsleitung 32 durch das Sicherheitstrennelement 58 von dem zweiten Bordnetz 14 getrennt wurde, trotzdem mit Hilfe der Begrenzungseinrichtung 26 eine elektrische Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes 12 bereitgestellt werden kann.The voltage converter 52 may for example be a corresponding DC-DC converter or DC / DC converter. The limitation device 26 limits the electrical voltage at the output of the voltage transformer 52 , In this way, by the limiting device 26 be assured that on the supply line 32 of the second electrical system 14 no unlimited electrical voltages occur. In the supply line 32 is additionally a fuse isolating element 58 provided that in case of corresponding error cases a possibly necessary separation of the supply line 32 and the second electrical system 14 can make. The wiring system arrangement 10 has the advantage that in case of failure, if the supply line 32 through the safety separator 58 from the second electrical system 14 was separated, nevertheless with the help of the limitation device 26 an electrical voltage to supply the first electrical system 12 can be provided.

4 zeigt eine Bordnetzanordnung 10 gemäß 3, wobei die Versorgungsleitung 32 des zweiten Bordnetzes 14, die Versorgungsleitung 46 des ersten Bordnetzes 12 und der gemeinsame Masseanschluss 34 mit den jeweiligen Anschlüssen einer Mehrspannungsbatterie 60 verbunden sind. Durch die jeweilige elektrische Spannung, welche an den Teilspannungsabgriffen der Mehrspannungsbatterie 60 bereitgestellt wird, können die elektrischen Spannungen in dem ersten Bordnetz 12 und dem zweiten Bordnetz 14 gestützt werden. Durch die Begrenzungseinrichtung kann zudem eine entsprechende Stabilisierung der elektrischen Spannung in dem ersten Bordnetz 12 und dem zweiten Bordnetz 14 garantiert werden. 4 shows a wiring system arrangement 10 according to 3 , where the supply line 32 of the second electrical system 14 , the supply line 46 of the first electrical system 12 and the common ground connection 34 with the respective connections of a multi-voltage battery 60 are connected. By the respective electrical voltage, which at the Teilspannungsabgriffen the multi-voltage battery 60 is provided, the electrical voltages in the first electrical system 12 and the second electrical system 14 be supported. In addition, the limiting device can be used to stabilize the electrical voltage in the first vehicle electrical system 12 and the second electrical system 14 be guaranteed.

Durch die Verwendung der Begrenzungseinrichtung 26 muss in der Bordnetzanordnung 10 keine zusätzliche Spannungsversorgung für das erste Bordnetz 12 bereitgestellt werden. Somit können Kosten reduziert werden und Bauraum kann eingespart werden. Die Begrenzungseinrichtung 26 kann sowohl in Zweispannungsbordnetzen als auch in Dreispannungsbordnetzen eingesetzt werden.By using the limiting device 26 must in the wiring system arrangement 10 no additional power supply for the first electrical system 12 to be provided. Thus, costs can be reduced and space can be saved. The limitation device 26 can be used both in two-voltage on-board networks and in three-voltage on-board networks.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
BordnetzanordnungBoard power supply arrangement
1212
Bordnetzboard network
1414
Bordnetzboard network
1616
Energiequelleenergy
1818
Verbraucherconsumer
2020
Energiequelleenergy
2222
Verbraucherconsumer
2424
Energiequelleenergy
2626
Begrenzungseinrichtunglimiting device
2828
Kommunikationsleitungcommunication line
3030
Steuereinrichtungcontrol device
3232
Versorgungsleitungsupply line
3434
Masseleitungground line
3636
Messeinrichtungmeasuring device
3838
Ansteuereinrichtungdriving
4040
Lastzweigload branch
4242
Lastelementload element
4444
Spannungsabgriffvoltage tap
4646
Versorgungsleitungsupply line
4848
Stabilisierungseinheitstabilization unit
5050
Kommunikationseinrichtungcommunicator
5252
SpannungswandlerDC converter
5454
Gehäusecasing
5656
HochvoltquelleHigh-voltage source
58 58
SicherungstrennelementBackup partition member
6060
MehrspannungsbatterieMore voltage battery
S1S1
Schaltelementswitching element
S2S2
Schaltelementswitching element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008027062 A1 [0004] DE 102008027062 A1 [0004]
  • DE 19710073 A1 [0005] DE 19710073 A1 [0005]

Claims (7)

Bordnetzanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug mit – einem ersten Bordnetz (12) zum Bereitstellen einer ersten elektrischen Spannung, – einem zweiten Bordnetz (14) zum Bereitstellen einer zweiten elektrischen Spannung, wobei die zweite elektrische Spannung im Vergleich zu der ersten elektrischen Spannung einen höheren Wert aufweist, und – einer Begrenzungseinrichtung (26) mit einem Lastzweig (40), der mit dem zweiten Bordnetz (14) koppelbar ist und über den zum Begrenzen des Werts der zweiten elektrischen Spannung ein Spannungsabfall erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Lastzweig (40) einen Spannungsabgriff (44) aufweist, der mit dem ersten Bordnetz (12) verbindbar ist und an dem über den Spannungsabfall an dem zweiten Bordnetz (14) eine elektrische Spannung mit dem Wert der ersten elektrischen Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes (12) bereitstellbar ist.On-board network arrangement ( 10 ) for a motor vehicle with - a first electrical system ( 12 ) for providing a first electrical voltage, - a second vehicle electrical system ( 14 ) for providing a second electrical voltage, wherein the second electrical voltage has a higher value compared to the first electrical voltage, and - a limiting device ( 26 ) with a load branch ( 40 ) connected to the second electrical system ( 14 ) is coupled and over which for limiting the value of the second electrical voltage, a voltage drop can be generated, characterized in that - the load branch ( 40 ) a voltage tap ( 44 ), which is connected to the first vehicle electrical system ( 12 ) is connectable and at the on the voltage drop across the second electrical system ( 14 ) an electrical voltage with the value of the first electrical voltage to supply the first electrical system ( 12 ) is available. Bordnetzanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (26) eine Stabilisierungseinheit (48) aufweist, mit der der Wert der elektrischen Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes (12) stabilisierbar ist.On-board network arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the limiting device ( 26 ) a stabilization unit ( 48 ), with which the value of the electrical voltage for supplying the first vehicle electrical system ( 12 ) is stabilizable. Bordnetzanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (26) eine Messeinrichtung (36) zum Erfassen des Werts der ersten elektrischen Spannung des ersten Bordnetzes (12) und/oder der zweiten elektrischen Spannung des zweiten Bordnetzes (14) umfasst.On-board network arrangement ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the limiting device ( 26 ) a measuring device ( 36 ) for detecting the value of the first electrical voltage of the first electrical system ( 12 ) and / or the second electrical voltage of the second electrical system ( 14 ). Bordnetzanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordnetzanordnung (10) einen Spannungswandler (52) umfasst, mit dem die elektrische Spannung einer Hochvoltquelle (56) in die erste elektrische Spannung zur Versorgung des ersten Bordnetzes (12) und/oder in die zweite elektrische Spannung zur Versorgung des zweiten Bordnetzes (14) wandelbar ist.On-board network arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle electrical system arrangement ( 10 ) a voltage converter ( 52 ), with which the electrical voltage of a high-voltage source ( 56 ) in the first electrical voltage to supply the first electrical system ( 12 ) and / or in the second electrical voltage for the supply of the second electrical system ( 14 ) is convertible. Bordnetzanordnung (10) nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungseinrichtung (26) und der Spannungswandler (52) in einen gemeinsamen Gehäuse (54) angeordnet sind.On-board network arrangement ( 10 ) according to claim 1 and 4, characterized in that the limiting device ( 26 ) and the voltage converter ( 52 ) in a common housing ( 54 ) are arranged. Bordnetzanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bordnetz (12) und das zweite Bordnetz (14) mit einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere einer Mehrspannungsbatterie (60), verbunden sind.On-board network arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrical system ( 12 ) and the second electrical system ( 14 ) with an electrical energy store, in particular a multi-voltage battery ( 60 ), are connected. Bordnetzanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordnetzanordnung (10) eine Kommunikationsleitung (28) zum Datenaustausch des ersten Bordnetzes (12), des zweiten Bordnetzes (14) und der Begrenzungseinrichtung (26) mit einer Steuereinrichtung (30) aufweist.On-board network arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle electrical system arrangement ( 10 ) a communication line ( 28 ) for data exchange of the first electrical system ( 12 ), the second electrical system ( 14 ) and the limiting device ( 26 ) with a control device ( 30 ) having.
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