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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug. Das Bordnetz weist ein zentrales Steuergerät auf, wobei das zentrale Steuergerät über wenigstens einen Hochvolt-Kommunikationskanal mit wenigstens einem elektrischen Hochvolt-Verbraucher verbunden ist. Das zentrale Steuergerät ist über wenigstens einen Niedervolt-Kommunikationskanal mit wenigstens einem Niedervolt-Verbraucher verbunden.
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Bevorzugt ist eine Versorgungsspannung des Hochvolt-Verbrauchers größer als eine Versorgungsspannung des Niedervolt-Verbrauchers. Das Steuergerät weist eine Verarbeitungseinheit auf, wobei die Verarbeitungseinheit mit dem Hochvolt-Kommunikationskanal und mit dem Niedervolt-Kommunikationskanal wirkverbunden ist. Das Steuergerät ist ausgebildet, den Hochvolt-Verbraucher über den Hochvolt-Kommunikationskanal anzusteuern und den Niedervolt-Verbraucher über den Niedervolt-Kommunikationskanal anzusteuern.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Bordnetzen für Kraftfahrzeuge sind elektrische Verbraucher, welche durch das zentrale Steuergerät angesteuert werden, durch zueinander verschiedene Aggregate gebildet.
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Insbesondere bei Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugen weist das Bordnetz zwei zueinander verschiedene Bordnetz-Kreise mit zueinander verschiedenen Bordnetz-Spannungen auf. Zusätzlich zu einem Bordnetz-Kreis mit einer Versorgungsspannung zwischen 12 und 24 Volt, an den Niedervolt-Verbraucher angeschlossen sind, weist das Bordnetz einen Hochvolt-Kreis mit einer Versorgungsspannung von 48 bis 60 Volt, bei Elektro-Fahrzeugen von mehreren 100 Volt, insbesondere zwischen 300 und 1000 Volt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß weist das Steuergerät eine Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle auf. Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle ist mit dem Hochvolt-Kommunikationskanal und mit der Verarbeitungseinheit verbunden. Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle ist ausgebildet, von der Verarbeitungseinheit empfangene Kommunikationssignale galvanisch getrennt von einer Versorgungsspannung des Hochvolt-Verbrauchers, über den Hochvolt-Kommunikationskanal an den Hochvolt-Verbraucher, insbesondere ein mit dem Hochvolt-Verbraucher verbundenes Hochvolt-Steuergerät zu senden.
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Weiter bevorzugt ist die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, von dem Hochvolt-Verbraucher Kommunikationssignale galvanisch getrennt über den Hochvolt-Kommunikationskanal zu empfangen und an die Verarbeitungseinheit zu senden.
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Der Hochvolt-Verbraucher ist ein Verbraucher, dessen Versorgungsspannung größer ist als eine Versorgungsspannung des Niedervolt-Verbrauchers. Der Niedervolt-Verbraucher ist ein Verbraucher, dessen Versorgungsspannung niedriger ist als die Versorgungsspannung des Hochvolt-Verbrauchers.
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Bevorzugt beträgt eine Differenz zwischen der Vorsorgungsspannung des Hochvolt-Verbrauchers und des Niedervolt-Verbrauchers wenigstens 30 Volt, bevorzugt wenigstens 100 Volt, weiter bevorzugt wenigstens 300 Volt.
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Durch das so ausgebildete Steuergerät kann vorteilhaft im Falle eines Masseverlustes im Hochvolt-Kreis des Bordnetzes kein Schaden an dem Steuergerät, insbesondere einer Komponente des Steuergeräts, oder durch einen Spannungsniederschlag in dem Niedervolt-Kreis des Bordnetzes entstehen.
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Der Hochvolt-Kommunikationskanal und der Niedervolt-Kommunikationskanal sind jeweils ausgebildet, Kommunikationssignale von einer Signalquelle, insbesondere dem Hochvolt-Verbraucher oder dem Niedervolt-Verbraucher, zu einer Signalsenke, insbesondere der Kommunikationsschnittstelle, zu übertragen. Der Hochvolt-Kommunikationskanal und/oder der Niedervolt-Kommunikationskanal sind bevorzugt durch eine Kommunikationsleitung, insbesondere eine drahtgebundene Kommunikationsleitung gebildet.
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Bevorzugt ist die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, die Kommunikationssignale von der Verarbeitungseinheit galvanisch getrennt zu empfangen. Dazu kann die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle beispielsweise einen Trenn-Übertrager oder einen Optokoppler aufweisen, wobei die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle über den Übertrager beziehungsweise den Optokoppler mit der Verarbeitungseinheit verbunden ist. Auf diese Weise ist die Verarbeitungseinheit vor Spannungsüberschlägen aus dem Hochvolt-Kreis des Bordnetzes geschützt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, die von der Verarbeitungseinheit empfangenen Kommunikationssignale galvanisch getrennt über eine elektrische Verbindungsleitung des Bordnetzes an den Hochvolt-Verbraucher zu senden.
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Bevorzugt ist die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle drahtgebunden, insbesondere mittels wenigstens eines Kommunikationsdrahtes als Kommunikationskanal mit dem Hochvolt-Verbraucher verbunden. Der Kommunikationsdraht ist bevorzugt durch die bereits erwähnte elektrische Verbindungsleitung des Bordnetzes gebildet.
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Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle weist wenigstens einen Signal-Ausgang auf, an den die der Kommunikationsdraht angeschlossen werden kann.
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Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle ist in dieser Ausführungsform beispielsweise mittels wenigstens einer Kapazität, insbesondere einem Kondensator, mit dem Signal-Ausgang verbunden.
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Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle ist bevorzugt weiter ausgebildet, das Kommunikationssignal auf ein Hochfrequenz-Trägersignal aufzumodulieren, und ein moduliertes Hochfrequenz-Signal zu erzeugen und das modulierte Hochfrequenz-Signal ausgangsseitig über die Kapazität an den Signal-Ausgang auszugeben. Auf diese Weise kann die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle von der Kommunikationsleitung galvanisch getrennt sein.
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Die Kommunikationsleitung kann so vorteilhaft durch eine elektrische Verbindungsleitung des Bordnetzes, insbesondere eine Gleichstromversorgungsleitung des Hochvolt-Verbrauchers selbst, mit welchem die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle kommuniziert, gebildet sein, oder durch eine andere Versorgungsleitung von einem anderen Verbraucher gebildet sein. Die Versorgungsleitung kann so vorteilhaft doppelt genutzt werden, nämlich sowohl zum Versorgen des Verbrauchers – beispielsweise mit Gleichstrom –, und zusätzlich dazu als Kommunikationsleitung zum Senden von Kommunikationssignalen an den Hochvolt-Verbraucher und/oder zum Empfangen von Kommunikationssignalen von dem Hochvolt-Verbraucher.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Bordnetzes ist die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, die Kommunikationssignale schnurlos an den Hochvolt-Verbraucher zu senden, und der Hochvolt-Verbraucher ist bevorzugt zum schnurlosen Empfangen der Kommunikationssignale ausgebildet. So kann vorteilhaft eine Kommunikationsleitung, insbesondere eine drahtgebundene Kommunikationsleitung eingespart werden.
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Bevorzugt sind die Kommunikationssignale jeweils durch ein Funksignal gebildet. Das Funksignal weist eine Trägerfrequenz auf, welche mittels des Kommunikationssignals moduliert ist. Weiter bevorzugt ist das Kommunikationssignal in dem Funksignal verschlüsselt. Das Funksignal ist beispielsweise ein frequenzmoduliertes Signal, ein amplitudenmoduliertes Signal, insbesondere Quadraturamplitudenmoduliertes Signal.
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In einer anderen Ausführungsform ist das Funksignal ein digitales moduliertes Signal, insbesondere ein FSK-moduliertes Signal (FSK = Frequency-Shift-Keying) oder ein ASK-moduliertes Signal (ASK = Amplitude-Shift-Keying) oder ein PSK-moduliertes Signal (PSK = Phase-Shift-Keying).
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Beispielsweise ist das Funksignal ein DECT-Signal (DECT = Digital-Enhanced-Cordless-Telecommunication), ein Bluetooth-Signal, oder ein bevorzugt verschlüsseltes, digitales Datensignal. Der Hochvolt-Kommunikationskanal ist im Falle des Funksignals durch den zwischen der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle und dem Hochvolt-Verbraucher, insbesondere einem Empfänger, oder einem Transceiver des Hochvolt-Verbrauchers, angeordneten, insbesondere dielektrischen Raum gebildet. Der dielektrische Raum ist im Falle eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs durch Luft gebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kommunikationssignale jeweils durch ein Infrarot-Signal gebildet, und der Hochvolt-Kommunikationssignal ist durch eine Kommunikationsleitung, insbesondere eine optische Leitung, zum Leiten der Infrarot-Signale gebildet. Die Leitung zum Leiten der Infrarot-Signale ist beispielsweise durch wenigstens eine Glasfaser oder eine Kunststofffaser, oder durch eine andere optische Signalleitung gebildet.
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Dazu kann die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle mit einer optischen Infrarot-Schnittstelle, beispielsweise einer IRDA-Schnittstelle (IRDA = Infra-Red-Data-Association) verbunden sein.
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Dadurch kann die Kommunikation zwischen der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle und dem Hochvolt-Verbraucher vorteilhaft galvanisch getrennt, und durch die zum optischen Signalleiten ausgebildete Signalleitung geschützt von elektromagnetischen Störsignalen erfolgen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Elektro-Fahrzeug mit einem Bordnetz der vorbeschriebenen Art. Das Elektro-Fahrzeug weist bevorzugt eine elektrische Maschine auf, welche mit dem Hochvolt-Kreis des Bordnetzes verbunden ist. Bevorzugt bildet die elektrische Maschine einen Hochvolt-Verbraucher. Weitere Ausführungsbeispiele für einen Hochvolt-Verbraucher sind ein Klimakompressor, eine Klimaanlage des Elektro-Fahrzeugs, ein Ventilator eines Gebläses des Elektro-Fahrzeugs, insbesondere zum Belüften eines Fahrzeuginnenraumes, ein elektrischer Antrieb einer Servolenkung des Elektro-Fahrzeuges, eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere Scheinwerfer des Elektro-Fahrzeuges.
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Beispielhafte Ausführungsbeispiele für einen Niedervolt-Verbraucher des Elektro-Fahrzeuges sind ein Scheibenwischer-Motor, Fensterheber-Motor, Beleuchtungseinrichtung wie Blinklicht, Bremslicht, Rücklicht, Sensoren, insbesondere Sensoren eines Fahrerassistenzsystems, beispielsweise eine Abstandserfassungsvorrichtung. Die Niedervolt-Verbraucher sind bevorzugt ausgebildet, mit einer Versorgungsspannung zwischen 12 Volt und 24 Volt betrieben zu werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Hybrid-Fahrzeug mit einem Bordnetz der vorbeschriebenen Art. Das Hybrid-Fahrzeug weist bevorzugt eine elektrische Maschine und eine Verbrennungsmaschine auf. Das Hybrid-Fahrzeug ist ausgebildet, mittels der elektrischen Maschine und/oder der Verbrennungsmaschine angetrieben, insbesondere bewegt zu werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kommunizieren zwischen einem zentralen Steuergerät und wenigstens einem Hochvolt-Verbraucher in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug.
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Bei dem Verfahren zum Kommunizieren zwischen einem zentralen Steuergerät und wenigstens einem Hochvolt-Verbraucher in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug, wird von dem zentralen Steuergerät ein Kommunikationssignal erzeugt und das Kommunikationssignal galvanisch getrennt von einer Versorgungsspannung des Hochvolt-Verbrauchers an den Hochvolt-Verbraucher gesendet, wobei die Galvanische Trennung im zentralen Steuergerät erfolgt.
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Bevorzugt wird bei dem Verfahren das Kommunikationssignal in Form elektromagnetischer Wellen, insbesondere Infrarotwellen, in einer optischen Verbindungsleitung als Wellenleiter, insbesondere Lichtwellenleiter übertragen. Die optische Verbindungsleitung weist bevorzugt wenigstens eine Glasfaser oder Kunststofffaser auf.
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Dadurch können vorteilhaft keine elektromagnetischen Störfelder die Übertragung des Kommunikationssignals beeinträchtigen.
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Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den in den Figuren beschriebenen Merkmalen und den in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Wirkungen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bordnetz 1 für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine galvanische Trennung zwischen dem Hochvolt-Verbraucher und dem Niedervolt-Verbraucher in dem zentralen Steuergerät erfolgt;
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2 zeigt eine Variante der Signalübertragung des Kommunikationssignals, das mittels eines Funksignals oder als zusätzliches Wechselspannungssignal auf einer elektrischen Verbindungsleitung des Bordnetzes, insbesondere einer Gleichstromverbindungsleitung übertragen werden kann.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bordnetz 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro-Fahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug. Das Bordnetz 1 weist eine Hochvolt-Batterie 3, und eine Niedervolt-Batterie 5 auf. Die Hochvolt-Batterie 3 ist ausgebildet, elektrische Ladungen mit einer elektrischen Spannung zwischen 300 und 1000 Volt vorrätig zu halten, aufzunehmen und wieder abzugeben. Die Niedervolt-Batterie 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Betriebsspannung von 12 Volt auf, und ist als Bleiakkumulator ausgebildet. Die Hochvolt-Batterie 3 ist beispielsweise als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgebildet.
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Das Bordnetz 1 weist auch ein zentrales Steuergerät 10 auf. Das zentrale Steuergerät 10 weist eine Hochvolt-Domäne 30 und eine Niedervolt-Domäne 31 auf. Die Domänen 30 und 31 sind in einem Gehäuse des Steuergerätes 10 als räumlich voneinander getrennte, und elektrisch voneinander isolierte Volumina gebildet.
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Das Steuergerät 10 weist eine Verarbeitungseinheit 20 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Mikrocontroller ausgebildet ist. Die Verarbeitungseinheit 20 ist mittels drei galvanischen Trenngliedern 44, 45 und 46 mit einer Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 verbunden. Die galvanischen Trennglieder 44, 45 und 46 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils als Optokoppler ausgebildet.
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Die galvanischen Trennglieder 44, 45 und 46 sind jeweils in einem Signalpfad zwischen der Verarbeitungseinheit 20 und der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 angeordnet. Die Zahl der Signalpfade, und so auch der galvanischen Trennglieder zwischen der Verarbeitungseinheit 20 und der Kommunikationsschnittstelle 24 kann – anders als in 1 dargestellt – auch weniger als drei Signalpfade, oder mehr als drei Signalpfade betragen. Der Signalpfad über das galvanische Trennglied 45 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Datenkanal, der Signalpfad über das galvanische Trennglied 46 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Leitung zum Aktivieren oder Deaktivieren der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 und der Signalpfad über das galvanische Trennglied 45 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Leitung zum Einschalten der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24.
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Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24, welche in der Hochvolt-Domäne 30 angeordnet ist, ist mittels einer mehrkanaligen Verbindungsleitung 70 mit einer optischen Schnittstelle 40 verbunden. Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 ist ausgebildet, von der Verarbeitungseinheit 20 erzeugte Kommunikationssignale über die galvanischen Trennglieder 44, 45 und 46 zu empfangen und die Kommunikationssignale über die mehrkanalige Verbindung 70 an die optische Schnittstelle 40 zu senden.
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Dabei ist die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 ausgebildet, die Kommunikationssignale, insbesondere Kommunikationsdaten von dem Mikrocontroller seriell über das galvanische Trennglied 45 zu empfangen, und ein serielles Kommunikationssignal zu erzeugen, welches die Daten in serieller Form repräsentiert und dieses über die mehrkanalige Verbindung an die optische Schnittstelle 40 zu senden. Die optische Schnittstelle 40 ist ausgebildet, das über die mehrkanalige Verbindung 70 empfangene Kommunikationssignal an eine optische Verbindungsleitung 18, in Form von elektromagnetischen Infrarot-Wellen auszugeben. Die optische Verbindungsleitung 18 ist mit einer weiteren optischen Schnittstelle 42 für einen weiteren Hochvolt-Verbraucher, und mit einer optischen Schnittstelle 41 verbunden. Die optische Verbindungsleitung 18 bildet somit einen Wellenleiter für die Infrarot-Wellen.
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Die optischen Schnittstellen 40 und 41 sind beispielsweise jeweils durch eine IRDA-Schnittstelle gebildet. Die optische Schnittstelle 41 ist über eine mehrkanalige Verbindung 72 mit einer Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 eines Hochvolt-Steuergerätes 12 eines Hochvolt-Verbrauchers 9 verbunden. Das Hochvolt-Steuergerät 12 weist auch eine Verarbeitungseinheit 22 auf, welche über eine mehrkanalige Verbindung 73 mit der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 verbunden ist. Die Verarbeitungseinheit 22 ist auch über eine mehrkanalige Verbindung 77 mit einer Leistungsendstufe 32 verbunden.
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Die Leistungsendstufe 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgangsseitig über drei Verbindungsleitungen mit dem Hochvolt-Verbraucher 9 verbunden, welcher in diesem Ausführungsbeispiel durch eine elektrische Maschine gebildet ist. Die elektrische Maschine des Hochvolt-Verbrauchers 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel in Sternschaltung geschaltet. Die Leistungsendstufe 32 weist beispielsweise für jede der Statorspulen der elektrischen Maschine eine Transistor-Halbbrücke auf, welche über eine der Verbindungsleitungen mit einer Statorspule der elektrischen Maschine verbunden ist.
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Die Leistungsendstufe 32 ist eingangsseitig mit einem elektrischen Anschluss 51 verbunden, und kann über den elektrischen Anschluss 51 mit einer Versorgungsspannung versorgt werden. Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 ist ebenfalls mit dem elektrischen Anschluss 51 verbunden und kann von dort eine Versorgungsspannung beziehen.
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Der elektrische Anschluss 51 ist über Hochvolt-Verbindungsleitungen mit der Hochvolt-Batterie 3 verbunden. Die Hochvolt-Batterie 3 ist auch mit einem elektrischen Anschluss 50 des zentralen Steuergerätes 10 verbunden. Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 ist eingangsseitig mit dem elektrischen Anschluss 50 verbunden und kann so von der Hochvolt-Batterie 3 die Versorgungsspannung beziehen. Das zentrale Steuergerät 10 weist auch einen elektrischen Anschluss 52 auf, welcher mit der Niedervolt-Batterie 5 verbunden ist. Die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 26 ist eingangsseitig mit dem elektrischen Anschluss 52 verbunden und kann so ihre Versorgungsspannung von der Niedervolt-Batterie 5 beziehen.
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Die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 26 ist über eine mehrkanalige Verbindung 76 mit der Verarbeitungseinheit 20 verbunden. Die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 26 ist auch über eine mehrkanalige Verbindung 78 mit einem Datenbus 16 verbunden.
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Der Datenbus 16 ist beispielsweise ein Feldbus, insbesondere ein CAN-Bus (CAN = Controller-Area-Network) oder LIN-BUS (LIN = Local-Interconnect-Network). Der Datenbus 16 ist über eine mehrkanalige Verbindung 74 mit einem Niedervolt-Steuergerät 14 eines Niedervolt-Verbrauchers 7 verbunden. Der Niedervolt-Verbraucher 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Scheibenwischermotor eines Kraftfahrzeugs gebildet.
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Das Niedervolt-Steuergerät 14 weist eine Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 27 auf, welche über die mehrkanalige Verbindung 74 mit dem Datenbus 16 verbunden ist. Die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 27 ist auch über eine mehrkanalige Verbindung 75 mit einer Verarbeitungseinheit 21 des Niedervolt-Steuergerätes 14 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 21 ist beispielsweise durch einen Mikrocontroller, ein ASIC (ASIC = Application-Specific-Integrated-Circuit) oder ein FPGA (FPGA = Field-Programmable-Gate-Array) gebildet. Das Niedervolt-Steuergerät 14 weist auch eine Leistungsendstufe 34 auf, welche ausgangsseitig mit dem Niedervolt-Verbraucher 7 verbunden ist. Die Leistungsendstufe 34 und die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 27 sind jeweils zum Beziehen einer Versorgungsspannung mit einem Anschluss 53 verbunden. Der Anschluss 53 ist mit der Niedervolt-Batterie 5 verbunden.
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Der Datenbus 16 ist auch über eine mehrkanalige Verbindung 79 mit einer Benutzerschnittstelle 80 verbunden. Dargestellt ist auch eine Hand eines Benutzers 85, welcher mittels der Benutzerschnittstelle 80 ein Benutzerinteraktionssignal erzeugen kann. Die Benutzerschnittstelle ist beispielsweise durch eine Bildwiedergabeeinheit mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche gebildet.
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Die Funktion des Bordnetzes 1 wird nun im Folgenden erläutert:
Die Verarbeitungseinheit 20 des zentralen Steuergeräts 10 kann – beispielsweise gesteuert durch ein Steuerprogramm – von der Benutzerschnittstelle 80 ein mittels der Benutzerhand 85 durch Berühren der berührungsempfindlichen Oberfläche erzeugtes Benutzerinteraktionssignal über die mehrkanalige Verbindung 79, den Datenbus 16, die mehrkanalige Verbindung 78, weiter über die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 26 und über die mehrkanalige Verbindung 76 empfangen.
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Die Verarbeitungseinheit 20 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des so empfangenen Benutzerinteraktionssignals, gesteuert durch das Steuerprogramm, ein Kommunikationssignal zum Aktivieren des Hochvolt-Verbrauchers 9 zu erzeugen und dieses ausgangsseitig über das galvanische Trennglied 45 an die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 des zentralen Steuergeräts 10 zu senden. Das galvanische Trennglied 45 ist in diesem Ausführungsbeispiel Bestandteil einer Datenverbindung, beispielsweise Rx/Tx-Verbindung, insbesondere Receive-Data und Transmit-Data Verbindung. Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 ist ausgebildet, das Kommunikationssignal von dem galvanischen Trennglied 45 zu empfangen und über die mehrkanalige Verbindung 70 an die optische Schnittstelle 40 zu senden. Die optische Schnittstelle 40 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Kommunikationssignals ein Infrarot-Signal zu erzeugen und dieses an die optische Verbindungsleitung 18 auszugeben.
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Das Infrarot-Signal kann von der optischen Schnittstelle 41 von der optischen Verbindungsleitung 18 empfangen werden und in Abhängigkeit des Infrarot-Signals ein Kommunikationssignal erzeugen, welches das Infrarot-Signal repräsentiert. Das von der optischen Schnittstelle 41 erzeugte Kommunikationssignal ist in diesem Ausführungsbeispiel ein elektrisches Signal, beispielsweise ein digital kodiertes elektrisches Signal. Das Kommunikationssignal, erzeugt durch die optische Schnittstelle 41, kann von der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 des Hochvolt-Steuergerätes 12 empfangen werden, und über eine Verbindung 73 an die Verarbeitungseinheit 22 gesendet werden. Die Verarbeitungseinheit 22 ist beispielsweise durch einen Mikrocontroller, ein FPGA oder ein ASIC gebildet. Die Verarbeitungseinheit 22 kann das Kommunikationssignal über eine mehrkanalige Verbindung 77 an die Leistungsendstufe 32 senden. Die Leistungsendstufe 32 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des über die Verbindung 77 empfangenen Kommunikationssignals den Hochvolt-Verbraucher 9, insbesondere die elektrische Maschine zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes zu bestromen, und so einen Rotor der elektrischen Maschine in eine Drehbewegung zu versetzen.
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Die Verarbeitungseinheit 20 kann beispielsweise von der Benutzerschnittstelle 80 – wie bereits beschrieben – ein Benutzerinteraktionssignal zum Aktivieren des Scheibenwischers, insbesondere des Elektromotors des Niedervolt-Verbrauchers 7 empfangen. Die Verarbeitungseinheit 20 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des empfangenen Benutzerinteraktionssignals zum Aktivieren des Niedervolt-Verbrauchers 7 – gesteuert durch das Steuerprogramm – ein Kommunikationssignal zum Aktivieren des Niedervolt-Verbrauchers 7 zu erzeugen und dieses über die mehrkanalige Verbindung 76 an die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 26 zu senden. Die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 26 kann das Kommunikationssignal über die mehrkanalige Verbindung 78 an den Datenbus 16 senden. Das Kommunikationssignal kann weiter von dem Datenbus 16 über die mehrkanalige Verbindung 74 an die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 27 des Niedervolt-Steuergerätes 14 des Niedervolt-Verbrauchers 7 gesendet werden. Die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 27 ist ausgebildet, das Kommunikationssignal über die mehrkanalige Verbindung 25 an die Verarbeitungseinheit 21 zu senden. Die Verarbeitungseinheit 21 ist ausgebildet, das Kommunikationssignal über eine mehrkanalige Verbindung 77 an die Leistungsendstufe 34 zu senden. Die Leistungsendstufe 34 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des empfangenen Kommunikationssignals den Niedervolt-Verbraucher 7 zu aktivieren. Dazu kann die Leistungsendstufe 34 beispielsweise einen Elektromotor des Niedervolt-Verbrauchers zum Drehbewegen bestromen.
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Anders als in 1 dargestellt kann anstelle der optischen Verbindung zwischen der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 und der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 durch eine Drahtverbindung, insbesondere einen Datenbus, beispielsweise einen CAN-BUS oder LIN-BUS verwirklicht sein.
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Bei der Ausführung in 1 mit der optischen Verbindung 18 kann der Anschluss 50 anstelle der Hochvolt-Batterie 3 von der Niedervolt-Batterie 5 gespeist sein. Die galvanischen Trennglieder 44, 45, und 46 können in dieser Ausführungsform dann entfallen.
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2 zeigt ein zentrales Steuergerät 11, welches eine Variante zu dem in 1 bereits beschriebenen zentralen Steuergeräts 10 bildet. Die Niedervolt-Domäne 31 ist bei dem zentralen Steuergerät 11 im Vergleich zu dem zentralen Steuergerät 10 identisch ausgebildet. Das zentrale Steuergerät 11 weist ebenso wie das zentrale Steuergerät 10 in der Niedervolt-Domäne 31 die Verarbeitungseinheit 20, und die Niedervolt-Kommunikationsschnittstelle 26 auf. Das zentrale Steuergerät 11 weist in der Hochvolt-Domäne 30 die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 auf, welche über die galvanischen Trennglieder 44, 45 und 46 mit der Verarbeitungseinheit 20 verbunden sind.
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Anders als bei dem zentralen Steuergerät 10 ist die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24 ausgangsseitig über eine mehrkanalige Verbindung 71 mit dem Transceiver 28 verbunden, und ist ausgebildet, das von der Verarbeitungseinheit 20 empfangene Kommunikationssignal über die Verbindung 71 an den Transceiver 28 zu senden. Der Transceiver 28 ist ausgebildet, elektromagnetische Funkwellen 60 zu erzeugen, welche das Kommunikationssignal repräsentieren und diese ausgangsseitig auszusenden. Dargestellt ist auch ein Hochvolt-Verbraucher 8, welcher Bestandteil des in 1 bereits dargestellten Bordnetzes 1 sein kann. Der Hochvolt-Verbraucher 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein elektrisches Gebläse gebildet. Dargestellt ist auch ein Hochvolt-Steuergerät 13, welches eine Leistungsendstufe 32 aufweist, wobei die Leistungsendstufe 32 ausgangsseitig mit dem Hochvolt-Verbraucher 8, insbesondere dem Gebläse verbunden ist. Die Leistungsendstufe 32 des Hochvolt-Steuergeräts 13 ist wie die Leistungsendstufe 32 des Hochvolt-Steuergeräts 12 in 1 ausgebildet. Dargestellt ist auch eine Verarbeitungseinheit 22 des Hochvolt-Steuergeräts 1 und eine Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 des Hochvolt-Steuergeräts 13. Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 ist über eine mehrkanalige Verbindung 73 mit einer Verarbeitungseinheit 22 verbunden, welche wie die Verarbeitungseinheit 22 des Hochvolt-Steuergerätes 12 ausgebildet ist. Die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 ist über eine mehrkanalige Verbindung 72 mit einem Hochvolt-Transceiver 29 verbunden. Der Hochvolt-Transceiver 29 ist ausgebildet, die Funkwellen 60 zu empfangen und ein Kommunikationssignal, insbesondere in Form eines elektrischen Signals zu erzeugen, welches die Funkwellen 60, und das durch die Funkwellen 60 repräsentierte, von der Verarbeitungseinheit 20 erzeugte Kommunikationssignal repräsentiert.
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Das Kommunikationssignal kann von der Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 25 über die mehrkanalige Verbindung 72 empfangen werden, und über die mehrkanalige Verbindung 73 an die Verarbeitungseinheit 22 gesendet werden. Die Verarbeitungseinheit 22 kann das Kommunikationssignal über eine mehrkanalige Verbindung 77 an die Leistungsendstufe 32 senden. Die Leistungsendstufe 32 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des empfangenen Kommunikationssignals den Hochvolt-Verbraucher 8 zu aktivieren, in diesem Ausführungsbeispiel einen Elektromotor des Hochvolt-Verbrauchers 8 zum Drehbewegen zu bestromen. Der Elektromotor des Hochvolt-Verbrauchers 8 ist mit einem Schaufelrad des Gebläses drehverbunden und ist ausgebildet, zum Erzeugen eines Luftstroms das Schaufelrad anzudrehen.
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Dargestellt sind auch Funkwellen 62, welche von dem Transceiver 29 erzeugt worden sind. Die Funkwellen 62 repräsentieren beispielsweise ein von der Verarbeitungseinheit 22 erzeugtes Kommunikationssignal, welches ein Temperatursignal eines mit der Verarbeitungseinheit 22 eingangsseitig verbundenen Temperatursensors 82 repräsentiert. Der Temperatursensor 82 ist beispielsweise ausgebildet, eine von dem Gebläse, insbesondere dem Hochvolt-Verbraucher 8, angesaugte Luft oder eine Lufttemperatur eines Fahrzeuginnenraumes zu erfassen und ein die erfasste Lufttemperatur repräsentierendes Temperatursignal zu erzeugen und ausgangsseitig auszugeben.
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Der Transceiver 28 ist ausgebildet, die Funkwellen 62 zu empfangen und das durch die Funkwellen 32 repräsentierte, von der Verarbeitungseinheit 22 erzeugte, das Temperatursignal repräsentierende Kommunikationssignal zu empfangen und dieses weiter über die Verbindung 71, die Hochvolt-Kommunikationsschnittstelle 24, weiter über das galvanische Trennglied 45 an die Verarbeitungseinheit 20 zu senden. Die Verarbeitungseinheit 20 kann beispielsweise in Abhängigkeit des so empfangenen Kommunikationssignals, welches die von dem Temperatursensor 82 erfasste Temperatur repräsentiert, ein Kommunikationssignal zum Deaktivieren des Gebläses, insbesondere des Hochvolt-Verbrauchers 8 erzeugen, und dieses – wie bereits beschrieben – signalpfadrückwärts zu der Verarbeitungseinheit 22 senden. Der Hochvolt-Verbraucher 8 kann dann in Abhängigkeit des so signalpfadrückwärts empfangenen Signals deaktiviert werden.
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Dargestellt ist auch ein Kommunikationspfad, welcher ein Hochfrequenz-Kommunikationssignal 63 umfasst, welcher zusätzlich, oder unabhängig von den Funkwellen 60 und 62 zur Kommunikation zwischen dem zentralen Steuergerät 11 und dem Hochvolt-Steuergerät 13 verwirklicht sein kann. Dazu ist der Transceiver 28 ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Kommunikationssignals ein Hochfrequenz-Kommunikationssignal zu erzeugen, und dieses ausgangsseitig über einen Kondensator 83, und weiter über einen Anschluss 64 in eine elektrische Verbindungsleitung 66 des Bordnetzes 1 einzuspeisen.
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Die elektrische Verbindungsleitung 66 führt beispielsweise einen Gleichstrom.
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Der Transceiver 29 des Hochvolt-Steuergerätes 13 ist mittels eines Koppelkondensators 84 mit einem Anschluss 65 verbunden. Der Anschluss 65 bildet eine Anzapfung der elektrischen Verbindungsleitung 66. Zwischen den Anschlüssen 64 und 65 ist so ein Längsabschnitt der Verbindungsleitung 66 gebildet, welcher zusätzlich zu dem bereits beschriebenen Gleichstrom das Hochfrequenz-Kommunikationssignal 63 leitet. Das Hochfrequenz-Kommunikationssignal 63 weist beispielsweise eine Trägerfrequenz zwischen 10 Kilohertz und 30 Kilohertz auf. Die Trägerfrequenz des Hochfrequenz-Kommunikationssignals 63 ist mittels des zuvor beschriebenen Kommunikationssignals mittels eines Modulationsverfahrens moduliert. Der Transceiver 29 kann das Hochfrequenz-Kommunikationssignal 63 mittels des Koppelkondensators 84 aus der elektrischen Verbindungsleitung 66 über den Anschluss 65 auskoppeln, und in Abhängigkeit des empfangenen Hochfrequenz-Kommunikationssignals 63 ein elektrisches Kommunikationssignal erzeugen, das das Hochfrequenz-Kommunikationssignal repräsentiert. Das von dem Transceiver 29 erzeugte Kommunikationssignal kann – wie bereits am Beispiel der Funkwellen 60 beschrieben – weiter zum Aktivieren des Hochvolt-Verbrauchers 8 von der Verarbeitungseinheit 22 weitergeleitet, oder verarbeitet werden.
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Die in den 1 und 2 beschriebenen mehrkanaligen Verbindungen 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 und 79 sind jeweils als bidirektionale Verbindungen ausgebildet. Die optische Verbindung 18 in 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als bidirektionale Verbindung ausgebildet.
