DE102011105971B4 - On-board electrical system arrangement for a motor vehicle - Google Patents
On-board electrical system arrangement for a motor vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011105971B4 DE102011105971B4 DE102011105971.0A DE102011105971A DE102011105971B4 DE 102011105971 B4 DE102011105971 B4 DE 102011105971B4 DE 102011105971 A DE102011105971 A DE 102011105971A DE 102011105971 B4 DE102011105971 B4 DE 102011105971B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- electrical system
- electrical
- vehicle
- board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 10
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 10
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
- B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
- B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
- B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/10—DC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/547—Voltage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
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 electrical system arrangement (10) for a motor vehicle with - a first on-board electrical system (12) for providing a first electrical voltage, - a second on-board electrical system (14) for providing a second electrical voltage, the second electrical voltage being higher than the first electrical voltage Value, and - a limiting device (26) with a load branch (40) which can be coupled to the second vehicle electrical system (14) and via which a voltage drop can be generated to limit the value of the second electrical voltage, characterized in that - the load branch (40) has a voltage tap (44) which can be connected to the first vehicle electrical system (12) and at which an electrical voltage with the value of the first electrical voltage for supplying the first vehicle electrical system (12) is generated via the voltage drop on the second vehicle electrical system (14). ) can be provided.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bordnetzanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to an on-board electrical system arrangement for a motor vehicle according to the preamble of
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 on-board electrical system arrangements for future motor vehicles, on-board electrical systems with two or three voltage levels can be present to supply the electrical consumers. A low-voltage on-board electrical system, which provides a direct electrical voltage with a nominal voltage of 14 volts, and a medium-voltage on-board electrical system, which provides a direct electrical voltage with a nominal voltage of 48 volts, can be provided. Likewise, a corresponding high-voltage source can be provided in the on-board electrical system arrangement, which provides an electrical direct voltage with a nominal voltage of over 60 volts. The specified nominal voltage values for the on-board electrical systems only represent typical values. In practice, the voltage values of the low-voltage network usually fluctuate 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 müssen 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.For on-board electrical systems that are operated with an electrical voltage below 60 volts, normative or legal requirements regarding contact protection must be met. In addition, at least two energy sources must be available for the low-voltage electrical system as soon as safety-relevant systems rely on this voltage level. In today's low-voltage electrical systems, for example, a 14 volt generator and a 14 volt starter battery are used. If the 14 volt generator is omitted, additional 14 volt sources must be installed in addition to the 14 volt storage. Depending on the topology, this can mean that an additional memory, another generator or a corresponding voltage converter, for example a DC/DC converter, has to be installed in the motor vehicle in order to be able to guarantee the 14 volt supply in the event of a fault. This means that more installation space must be made available for the additional components in the motor vehicle.
Die
Die
Die
Die
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 create an on-board electrical system arrangement of the type mentioned at the beginning, 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 according to the invention by an on-board electrical system arrangement according to
Das erste Bordnetz kann beispielsweise ein Niedervoltbordnetz sein, das 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 on-board electrical system can, for example, be a low-voltage on-board electrical system that is operated with an electrical direct voltage with a nominal voltage of 14 volts. The second on-board electrical system can, for example, be a medium-voltage on-board electrical system that has an electrical direct voltage with a nominal voltage of 48 volts, in particular a nominal voltage less than 60 volts. The second on-board electrical system or the medium-voltage on-board electrical system usually comprises a limiting device with which the electrical voltage that is provided in the second on-board electrical system is limited against an increased electrical voltage or against voltage peaks. For this purpose, a corresponding load branch can usually 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 vehicle electrical system, this load branch can be switched on so that a corresponding voltage drop is generated across the load branch. Such a load branch usually contains one resistance element or several electrical resistance elements, which can 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.An additional voltage tap is provided in the load branch, which can be connected to the first on-board electrical system. By appropriately dimensioning the electrical resistance elements in the load branch, such a voltage drop can be generated that provides an electrical voltage at the voltage tap, the value of which corresponds to that of the first electrical voltage with which the first vehicle electrical system is supplied. An additional voltage supply for the first on-board electrical system or the low-voltage on-board electrical system can thus be provided in a particularly simple and effective manner. Here, the limiting device is modified so that, on the one hand, it can be limited to limit the voltage of the second on-board electrical system and, independently of this, an electrical voltage can be made available for the first on-board electrical system if required. The installation of additional energy sources in the first vehicle electrical system can therefore be omitted, since the voltage tap provides a redundant energy 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 on-board electrical system with electrical energy in a particularly safe and redundant manner in the event of a failure of an energy source there, a stabilized electrical voltage is provided with the aid of the limiting device. The stabilization unit used for this can be constructed in a correspondingly simple and compact manner using known electrical components. The stabilization unit can also be used to stabilize the electrical voltage in the second vehicle 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 on-board electrical system and/or the second electrical voltage of the second on-board electrical system. The limiting device usually includes a corresponding measuring device with which the electrical voltage in the second vehicle electrical system can be measured or recorded. Here, the limiting device additionally includes a corresponding measuring device with which the electrical voltage in the first vehicle electrical system can be checked or recorded. Likewise, an existing measuring device can be designed so that it can detect the electrical voltage in the first vehicle electrical system. This makes it possible to determine in a particularly simple manner whether there is sufficient electrical supply in the first vehicle electrical system. For example, if the electrical voltage in the first vehicle electrical system falls below a corresponding threshold value, the limiting device can be used to provide an electrical voltage for the first vehicle electrical system at its voltage tap. This means that both the electrical voltage in the first vehicle electrical system and in the second vehicle 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 embodiment, 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 an electrical direct voltage with a nominal voltage of over 60 volts, is usually used in vehicles with electric or hybrid drives. In this case, the voltage converter can particularly easily provide the electrical voltage for supplying the first vehicle electrical system and/or the electrical voltage for supplying the second vehicle electrical system.
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.
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.The limiting device and the voltage converter are preferably 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 a further embodiment, the first vehicle electrical system and the second vehicle electrical system are connected to an electrical energy storage device, in particular a multi-voltage battery. Because the two on-board electrical systems are each connected to an electrical energy storage device, the electrical voltage in the respective on-board electrical system can be stabilized. Here are the respective ones Vehicle electrical systems are preferably connected to a so-called multi-voltage battery, which has a connection for the respective vehicle 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 electrical system arrangement has a communication line for exchanging data between the first on-board electrical system, the second on-board electrical system and the limiting device. The communication line can also be connected to the energy sources of the first and second on-board electrical systems and the high-voltage source. This means that the electrical energy flows within the on-board electrical systems can be monitored and controlled by a higher-level control device. In this way, the electrical system arrangement can be operated particularly safely and effectively.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
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; -
2 eine ausschnittsweise, schematische Darstellung der Begrenzungseinrichtung der Bordnetzanordnung; -
3 eine Bordnetzanordnung, die einen Spannungswandler aufweist; und -
4 eine Bordnetzanordnung, die eine Mehrspannungsbatterie umfasst.
-
1 a schematic representation of an on-board electrical system arrangement with a first on-board electrical system, a second on-board electrical system, a limiting device and an energy source, which are connected to a control device via a communication line; -
2 a partial, schematic representation of the limiting device of the on-board electrical system arrangement; -
3 an on-board electrical system arrangement that has a voltage converter; and -
4 an on-board electrical system arrangement that includes a multi-voltage battery.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The exemplary embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.
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 vehicle
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
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
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 now be necessary to supply the first vehicle
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
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
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- BordnetzanordnungWiring system arrangement
- 1212
- BordnetzOn-board electrical system
- 1414
- BordnetzOn-board electrical system
- 1616
- EnergiequelleEnergy source
- 1818
- Verbraucherconsumer
- 2020
- EnergiequelleEnergy source
- 2222
- Verbraucherconsumer
- 2424
- EnergiequelleEnergy source
- 2626
- BegrenzungseinrichtungLimiting device
- 2828
- KommunikationsleitungCommunication line
- 3030
- SteuereinrichtungControl device
- 3232
- Versorgungsleitungsupply line
- 3434
- MasseleitungGround line
- 3636
- MesseinrichtungMeasuring device
- 3838
- AnsteuereinrichtungControl device
- 4040
- Lastzweigload branch
- 4242
- Lastelementload element
- 4444
- SpannungsabgriffVoltage tap
- 4646
- Versorgungsleitungsupply line
- 4848
- StabilisierungseinheitStabilization unit
- 5050
- KommunikationseinrichtungCommunication facility
- 5252
- SpannungswandlerVoltage converter
- 5454
- GehäuseHousing
- 5656
- HochvoltquelleHigh voltage source
- 5858
- SicherungstrennelementFuse disconnect element
- 6060
- MehrspannungsbatterieMulti-voltage battery
- S1S1
- SchaltelementSwitching element
- S2S2
- SchaltelementSwitching element
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011105971.0A DE102011105971B4 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | On-board electrical system arrangement for a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011105971.0A DE102011105971B4 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | On-board electrical system arrangement for a motor vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011105971A1 DE102011105971A1 (en) | 2012-02-02 |
DE102011105971B4 true DE102011105971B4 (en) | 2024-02-22 |
Family
ID=45471269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011105971.0A Active DE102011105971B4 (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | On-board electrical system arrangement for a motor vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011105971B4 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012010711A1 (en) | 2012-05-30 | 2013-03-28 | Daimler Ag | On-board power system for vehicle, has electrical energy storage device that is electrically connected with accumulator units according to total output voltage value corresponding to predetermined input voltage value |
US9627880B2 (en) | 2013-11-01 | 2017-04-18 | Infineon Technologies Ag | Electronic safety path |
DE102014209267A1 (en) | 2014-05-15 | 2015-11-19 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Heating device and method for reducing an overvoltage in a vehicle electrical system of a means of transportation |
DE102016213724A1 (en) | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Festo Ag & Co. Kg | Series module, functional module arrangement and modular control arrangement |
DE102020111244A1 (en) | 2020-04-24 | 2021-10-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Integrated energy supply system for a vehicle |
DE102021200414A1 (en) | 2021-01-18 | 2022-07-21 | Vitesco Technologies GmbH | Vehicle electrical system with a high-voltage branch, a low-voltage branch and low-voltage-side insulation fault detection |
DE102022133579A1 (en) | 2022-12-16 | 2024-06-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Reducing transient overvoltages in an on-board power system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4110495A1 (en) | 1991-03-30 | 1992-10-01 | Teves Gmbh Alfred | Excess voltage protection circuit esp. load-dump voltage e.g. for vehicle battery - incorporates non-linear, controllable electrical resistor through which user current flows, and Zener diode regulates user voltage |
DE19710073A1 (en) | 1997-03-12 | 1998-10-01 | Daimler Benz Ag Intellectual P | Device and method for surge protection |
DE102008027062A1 (en) | 2008-06-05 | 2009-12-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | motor vehicle |
EP1784910B1 (en) | 2004-08-27 | 2010-10-13 | Robert Bosch Gmbh | Voltage regulator with over-voltage protection |
-
2011
- 2011-06-29 DE DE102011105971.0A patent/DE102011105971B4/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4110495A1 (en) | 1991-03-30 | 1992-10-01 | Teves Gmbh Alfred | Excess voltage protection circuit esp. load-dump voltage e.g. for vehicle battery - incorporates non-linear, controllable electrical resistor through which user current flows, and Zener diode regulates user voltage |
DE19710073A1 (en) | 1997-03-12 | 1998-10-01 | Daimler Benz Ag Intellectual P | Device and method for surge protection |
EP1784910B1 (en) | 2004-08-27 | 2010-10-13 | Robert Bosch Gmbh | Voltage regulator with over-voltage protection |
DE102008027062A1 (en) | 2008-06-05 | 2009-12-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | motor vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102011105971A1 (en) | 2012-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102011105971B4 (en) | On-board electrical system arrangement for a motor vehicle | |
EP2501588B1 (en) | Electric power network, method and device for controlling the electric power network | |
EP1411364B1 (en) | Vehicle instrument panel for identifying the state of a battery connected to the positive pole of the battery | |
EP3027472B1 (en) | Overvoltage protection for a multi-voltage vehicle electrical system | |
DE102012222208B4 (en) | Method for the controlled connection of several on-board network branches of a vehicle, control unit for executing the method and on-board network | |
DE102017114339A1 (en) | Safe energy supply device for a vehicle | |
EP2711248B1 (en) | Dual-voltage onboard power supply system with excess voltage protection | |
DE10113081C1 (en) | Arrangement for protecting multi-voltage on-board electrical system against breakdown between voltage levels, external crossed polarity has voltage limiting unit for low voltage plane | |
DE10235788A1 (en) | Electrical connection system for a motor vehicle | |
DE102017214302A1 (en) | Switch-off device for an electrical supply network | |
DE102016112764A1 (en) | INTERFACE MODULE FOR A MOTOR VEHICLE, ELECTRICITY DISTRIBUTION BOARD AND PORTABLE NETWORK FOR A MOTOR VEHICLE | |
DE102011106297A1 (en) | Battery assembly for a motor vehicle | |
DE102008047502A1 (en) | Device for energy distribution in electric vehicle, has pyrotechnic switch for irreversible separation of potential transformer i.e. unidirectional direct current/direct current converter, from electrical high voltage-intermediate circuit | |
DE10348162B3 (en) | Vehicle redundant power device for supplying redundant power to a motor vehicle's safety-related consumers like X-by-wire systems has drive train control devices to trigger power supply devices | |
WO2006082124A1 (en) | Voltage supply device for safety-relevant consumers | |
EP1291998B1 (en) | Device for recognizing a fault condition in two-voltages or plural-voltages supply networks | |
DE102018105826A1 (en) | ELECTRICAL SUPPLY SYSTEM AND METHOD | |
DE102012023460A1 (en) | Onboard supply system i.e. 2 volt-onboard supply system, for use in e.g. passenger car, has battery supplying current to network area, and arc control device detecting arc from current difference between current measured in measuring units | |
WO2017050404A1 (en) | Prediction of a voltage dip in a motor vehicle | |
DE102012200823A1 (en) | On-board network with DC-DC converter, control device and associated operating method | |
EP3820733B1 (en) | Multi-voltage battery device and electrical system for a motor vehicle | |
DE102018210979B4 (en) | Multi-voltage battery device and multi-voltage vehicle electrical system for a motor vehicle | |
DE102012023461B3 (en) | Electrical system for motor vehicle, has first sub-network, which is designed for first voltage that is higher than 16 Volts and second sub-network, which is designed for second voltage that is lower than first voltage | |
WO2016020251A1 (en) | Energy supply system for a motor vehicle with an electric or hybrid drive | |
EP3197726B1 (en) | Vehicle electrical system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R230 | Request for early publication | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE Owner name: DAIMLER AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |