DE102014218817A1

DE102014218817A1 - Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug mit Bordnetz und Verfahren zum Schalten eines Trennelements eines Bordnetzes

Info

Publication number: DE102014218817A1
Application number: DE102014218817.2A
Authority: DE
Inventors: Tobias Giebel; Sebastian Splett; Marco Baumgarth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: DE102014218817B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bordnetz (1, 10) eines Kraftfahrzeugs. Das Bordnetz umfasst einen ersten Netzbereich (2), der eine erste Bordnetzverbrauchergruppe (20) und einen elektrischen Energiespeicher (21) enthält, einen zweiten Netzbereich (3), der eine zweite Bordnetzverbrauchergruppe (30), einen Starter (31) und einen Generator (31) enthält, und ein Trennelement (4) zum Trennen des ersten Netzbereichs (2) von dem zweiten Netzbereich (3), das zwischen dem ersten Netzbereich (2) und dem zweiten Netzbereich (3) angeordnet ist. Die erste Bordnetzverbrauchergruppe (20) enthält einen Grundlastverbraucher und die zweite Bordnetzverbrauchergruppe (30) enthält einen Komfortverbraucher.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bordnetz und ein Verfahren zum Schalten eines Trennelements eines Bordnetzes.
Ein Bordnetz eines Fahrzeugs enthält üblicherweise eine Reihe von Bordnetzverbrauchern, einen Starter, einen elektrischen Energiespeicher zum Versorgen der Bordnetzverbraucher und des Starter mit Energie und Trennschalter. Mit Hilfe der Trennschalter können die Bordnetzverbraucher bei einem Start eines Motors eines Fahrzeugs von dem Energiespeicher getrennt werden, um den Starter mit ausreichend Energie zu versorgen. Beispiele für solche Bordnetze werden in der DE 10 2012 000 624 A1 und der DE 10 2012 024 738 A1 beschrieben.
In herkömmlichen Bordnetzen können zudem dynamische Verbraucher enthalten sein, deren Betrieb zu Spannungsschwankungen im Bordnetz führen kann. Dadurch kann der Betrieb von Bordnetzverbrauchern, die gegenüber Spannungsschwankungen sensibel sind, gefährdet werden. Diese Spannungsschwankungen werden bisher durch den Einsatz einer Vielzahl an komplexen Bauteilen wie Gleichspannungswandlern und regelbaren Q-Dioden vermieden.
Die WO 2009/12843 A1 schlägt ein Bordnetz vor, in dem ein erster Energiespeicher, ein Starter und ein dynamischer Verbraucher einerseits und ein zweiter Energiespeicher und Bordnetzverbraucher andererseits mittels eines Trennschalters, der in Abhängigkeit einer Spannungsdifferenz über dem Trennschalter schaltet, verbunden sind und in dem Spannungsschwankungen von den Bordnetzverbrauchern abgeschirmt werden. Der Trennschalter ist jedoch komplex gestaltet. Außerdem werden große Energiemengen durch den Trennschalter geleitet, um alle Bordnetzverbraucher zuverlässig mit Energie versorgen zu können, wodurch die Lebensdauer des Trennschalters reduziert wird. Zudem besteht die Gefahr, dass bei einem Start des Fahrzeugmotors aus dem ersten und dem zweiten Energiespeicher Energie entnommen wird und die Ladung des ersten und des zweiten Energiespeichers nicht ausreicht, um die Bordnetzverbraucher nach dem Start mit Energie zu versorgen und einen zuverlässigen Betrieb des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bordnetz und ein Verfahren zum Schalten eines Trennelements eines Bordnetzes bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwinden.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Bordnetz eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, das erfindungsgemäße Fahrzeug nach Anspruch 8 und das erfindungsgemäße Verfahren zum Schalten eines Trennelements eines Bordnetzes nach Anspruch 9 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs umfasst einen ersten Netzbereich, der eine erste Bordnetzverbrauchergruppe und einen elektrischen Energiespeicher enthält,
einen zweiten Netzbereich, der eine zweite Bordnetzverbrauchergruppe, einen Starter und einen Generator enthält, und
ein Trennelement zum Trennen des ersten Netzbereichs von dem zweiten Netzbereich, das zwischen dem ersten Netzbereich und dem zweiten Netzbereich angeordnet ist,
wobei die erste Bordnetzverbrauchergruppe einen Grundlastverbraucher enthält und die zweite Bordnetzverbrauchergruppe einen Komfortverbraucher enthält.
Ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Bordnetz nach dem vorhergehenden Aspekt.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Schalten eines Trennelements zum Trennen eines ersten Netzbereichs von einem zweiten Netzbereich eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Bordnetzes nach dem vorhergehenden Aspekt, umfasst die Schritte:
Schalten des Trennelements so, dass der erste Netzbereich elektrisch leitend mit dem zweiten Netzbereich verbunden ist, wenn das Fahrzeug in einen passiven Zustand gebracht wird,
und/oder
Schalten des Trennelements so, dass ein Energiefluss von dem ersten Netzbereich in den zweiten Netzbereich unterbrochen wird und dass ein Energiefluss von dem zweiten Netzbereich in den ersten Netzbereich zugelassen wird, wenn das Fahrzeug nach einem Erststart in einen aktiven Zustand gebracht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Bordnetz eines Kraftfahrzeugs umfasst einen ersten Netzbereich, einen zweiten Netzbereich und ein Trennelement zum Trennen des ersten Netzbereichs von dem zweiten Netzbereich. Der erste Netzbereich enthält eine erste Bordnetzverbrauchergruppe, die einen Grundlastverbraucher enthält, und einen elektrischen Energiespeicher (erste Energiespeicher). Der zweite Netzbereich enthält einen Starter, einen Generator und eine zweite Bordnetzverbrauchergruppe, die einen Komfortverbraucher enthält. Das Trennelement ist zwischen dem ersten Netzbereich und dem zweiten Netzbereich angeordnet. Der erste Netzbereich und der zweiten Netzbereich können weiter eine Reihe von elektrischen Leitungen, beispielsweise Kabel, enthalten, um die einzelnen Komponenten des ersten Netzbereiches miteinander und/oder mit dem Trennelement elektrisch leitend zu verbinden und/oder um die einzelnen Komponenten des zweiten Netzbereiches miteinander und mit dem Trennelement elektrisch leitend zu verbinden.
Das erfindungsgemäße Bordnetz ist einfach gestaltet und weist eine minimale Anzahl an Trennelementen auf. Durch die Trennung der Bordnetzverbraucher in zwei Bordnetzderbrauchergruppen kann ein den Anforderungen an die jeweiligen Bordnetzverbraucher entsprechender Betrieb der Bordnetzverbraucher ermöglicht werden. Außerdem kann durch die Trennung der Verbraucher in zwei Bordnetzderbrauchergruppen ein Energiefluss durch das Trennelement und damit eine thermische Belastung des Trennelements reduziert werden.
Zu den Grundlastverbrauchern können Verbraucher gezählt werden, deren Betrieb für die Erhaltung einer Fahrfunktion des Fahrzeugs erforderlich sind und/oder deren Betrieb für die Erhaltung von Sicherheitsfunktionen, insbesondere von von einem Gesetzgeber vorgeschriebenen Sicherheitsfunktionen, die die Fahrsicherheit des Fahrzeugs und/oder die Sicherheit eines Insassen (Fahrer und/oder Beifahrer) erhöhen, erforderlich sind. Vorteilhafterweise sind Grundlastverbraucher Verbraucher, deren Funktionalität weitgehend ungestört sein soll, um ein zuverlässige Funktionsfähigkeit und Sicherheit des Fahrzeugs möglich zu machen. Ein Grundlastverbraucher ist beispielsweise ein Einspritzsystem, eine elektrische Pumpe, ein Sauglüfter, eine Fahrzeugsteuerung oder ein Teil davon, eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Scheibenwischvorrichtung, eine Servolenkung, ein Bremssystem, eine Abstandsregelvorrichtung oder ein Notbremsassistent. Das Einspritzsystem kann elektrische Pumpen, beispielsweise eine Kraftstoffpumpe und/oder eine Sekundärluftpumpe, und/oder Glühkerzen umfassen. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Außenbeleuchtung, eine Innenbeleuchtung und/oder eine Beleuchtung von Anzeigen umfassen. Die Scheibenwischvorrichtung kann eine Frontscheibenwischeinrichtung, eine Heckscheibenwischeinrichtung, eine Scheinwerferwischeinrichtung und/oder eine Spiegelwischeinrichtung aufweisen.
Zu den Komfortverbrauchern können Verbraucher gezählt werden, deren Betrieb zwar wünschenswert ist, jedoch für die Fahrfunktion, Fahrzeugsicherheit und/oder Fahrzeuginsassensicherheit nicht zwingend erforderlich ist. Komfortverbraucher können beispielsweise Verbraucher, insbesondere alle Verbraucher, sein, die keine Grundlastverbraucher sind. Ein Komfortverbraucher kann beispielsweise eine Heizvorrichtung, eine Klimaanlage, eine oder mehrere Telematikkomponenten oder ein Verstellmotor sein. Die Heizvorrichtung kann eine Innenraumheizung, eine Sitzheizung, eine Scheibenheizung und/oder eine Lenkradheizung umfassen. Die Telematikkomponente kann ein Radio, eine Freisprechanlage, ein Navigationssystem und/oder ähnliche Komponenten enthalten. Der Verstellmotor kann dazu dienen, Sitze, ein Lenkrad und/oder Spiegel zu verstellen.
Da bezüglich einer Reihe von Verbrauchern die Sicherheitsrelevanz erst mit der Zeit erkannt wird, können nicht alle Verbraucher klar den Grundlastverbrauchern bzw. den Komfortverbrauchern zugeordnet werden. Beispielsweise können Verbraucher, die früher als Komfortverbraucher galten, beispielsweise elektrische Fensterheber, nach einiger Zeit zu den Grundlastverbrauchern gezählt werden, da beispielsweise das automatische Öffnen der Fenster bei einem Unfall die Bergung der Insassen nach einem Unfall erleichtert. Die Aufzählung der Beispiele für Grundlastverbraucher und Komfortverbraucher ist daher nicht abschließend.
Der Komfortverbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe kann beispielsweise ein Komfortverbraucher sein, dessen Betriebsausfall aufgrund von Spannungsschwankungen in dem zweiten Netzbereich von einem Insassen, insbesondere dem Fahrer des Fahrzeugs, nicht ohne Hilfsmittel feststellbar ist und/oder keine oder nur gering wahrnehmbare Einschränkungen für Insassen nach sich zieht. Der Komfortverbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe kann beispielsweise eine Heizvorrichtung sein, da Heizvorrichtungen träge auf Spannungsschwankungen reagieren und eine kurzzeitige Unterbrechung der Energieversorgung der Heizvorrichtung vom Fahrzeuginsassen nicht registriert werden kann.
In dem erfindungsgemäßen Bordnetz können dessen Verbraucher so verteilt sein, dass die erste Bordnetzverbrauchergruppe Verbraucher aufweist, die gegenüber Spannungsschwankungen sensibler reagieren als Verbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe. Dadurch können Verbraucher, die gegenüber Spannungsschwankungen sensibler reagieren als andere Verbraucher, gezielt vor Spannungsschwankungen geschützt werden, während die anderen, gegenüber Spannungsschwankungen robuster reagierenden Verbraucher, nicht vor Spannungsschwankungen abgeschirmt werden.
Alternativ oder zusätzlich können die Verbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe Verbraucher sein, die jeweils weniger Energie verbrauchen als Verbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe. Damit kann vermieden werden, dass Energie zur Versorgung der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe vom Generator durch das Trennelement geleitet wird. Damit kann die Lebensdauer des Trennelements erhöht werden.
Die erste Bordnetzverbrauchergruppe kann weiter einen Komfortverbraucher enthalten, der gegenüber Spannungsschwankungen sensibler reagiert als der Komfortverbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Bordnetzverbrauchergruppe weiter einen Komfortverbraucher enthalten, dessen Betriebsausfall aufgrund von Spannungsschwankungen von einem Insassen des Fahrzeugs feststellbar ist. Beispielsweise ist in der ersten Bordnetzverbrauchergruppe ein Radio als Komfortverbraucher enthalten. Die erste Bordnetzverbrauchergruppe kann zum Beispiel alle Komfortverbraucher mit Ausnahme aller Heizvorrichtungen und ggfs. einer Klimaanlage sowie alle Grundlastverbraucher enthalten, während die zweite Bordnetzverbrauchergruppe alle Heizvorrichtungen und ggfs. eine Klimaanlage enthält.
Die zweite Bordnetzverbrauchergruppe kann weiter einen Grundlastverbraucher enthalten, der gegenüber Spannungsschwankungen robuster reagiert als der Grundlastverbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Bordnetzverbrauchergruppe einen Grundlastverbraucher enthalten, dessen kurzzeitiger Ausfall eine Wirkung des Grundlastverbrauchers nicht wesentlich beeinflusst und die Fahrfunktion und Sicherheitsfunktionen nicht wesentlich einschränkt. Die Verbraucher des Bordnetzes können beispielsweise in sicherheits-, betriebsrelevante sowie kundenwahrnehmbare Verbraucher einerseits und die übrigen Verbraucher andererseits unterteilt werden.
Der Starter und der Generator können als eigenständige Bauteile ausgebildet sein. Aufgrund der Anordnung von Starter und Generator in demselben Netzbereich (zweiter Netzbereich) können der Starter und der Generator auch als Startergenerator-System, beispielsweise als Riemen-Starter-Generator, als Kurbelwellen-Starter-Generator oder als integrierter Starter-Generator, ausgebildet sein. Dadurch lässt sich der Einsatz von komplexen Bauteilen wie Q-Dioden einfach reduzieren.
Aufgrund der Unterteilung der Verbraucher in zwei Bordnetzverbrauchergruppen können Startergenerator-Systeme, die mit hoher Leistung, insbesondere mit einer Leistung von 4 kW bis 5kW oder mehr, im generatorischen Betrieb in das Bordnetz einspeisen, zum Einsatz kommen. Dies wird dadurch möglich, dass nicht die gesamte Energie durch das Trennelement geleitet wird, sondern diese die Verbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe erreicht ohne das Trennelement passieren zu müssen.
Das Trennelement des Bordnetzes kann ein eigenständiges Bauteil sein oder in einen Energieverteiler integriert sein. Das Trennelement kann so ausgebildet sein, dass es mittels einer elektronischen Steuerung, die beispielsweise einen Mikroprozessor und einen Datenspeicher aufweist, automatisch einstellbar ist.
Das Trennelement des erfindungsgemäßen Bordnetzes kann einen elektrischen Schalter und eine Diode, die parallel zum elektrischen Schalter angeordnet ist, enthalten. Der elektrische Schalter und die Diode sind über elektrische Leitungen zu einer Parallelschaltung verbunden. Der elektrische Schalter ist beispielsweise ein ansteuerbarer Leistungsschalter, der mittels einer Steuerung schaltbar ist. Die Kombination aus elektrischem Schalter und Diode ermöglicht, dass sich das Trennelement in einem Modus wie eine Diode und in einem zweiten Modus wie ein geschlossener Schalter verhält. Durch Regelung des elektrischen Schalters bei dieser Kombination kann zudem ermöglicht werden, den Schalter im ersten Modus wie eine ideale Diode ohne Spannungsabfall – anstelle des Verhaltens als normale Diode – zu betreiben. Alternativ kann der elektrische Schalter ein ansteuerbarer, regelbarer Leistungsschalter sein. Das Trennelement mit einem solchen Schalter kann dann zusätzlich als Linearregler eine Strombegrenzung durchführen (nur in Sperrrichtung).
Die Diode des Trennelements ist vorzugsweise so zwischen dem ersten Netzbereich und dem zweiten Netzbereich angeordnet ist, dass sie einen Energiefluss von dem ersten Netzbereich in den zweiten Netzbereich sperrt. Ist der elektrische Schalter geöffnet und unterbricht den Stromfluss, so lässt die Diode einen Energiefluss nur in Richtung des ersten Netzbereichs, also beispielsweise ein Laden des ersten Energiespeichers im ersten Netzbereich durch den Generator im zweiten Netzbereich zu, nicht jedoch einen Energiefluss in Richtung des zweiten Netzbereichs, also beispielsweise eine Energieversorgung der Verbraucher des zweiten Netzbereichs durch den ersten Energiespeicher im ersten Netzbereich. Die Schaltzeitpunkte des Trennelements bzw. des elektrischen Schalters des Trennelements werden weiter unten genauer beschrieben.
Der elektrische Energiespeicher im ersten Netzbereich kann je nach Schaltmodus des Trennelements den ersten Netzbereich oder des gesamte Bordnetz mit Energie versorgen. Beispielsweise kann der elektrische Energiespeicher ein Blei-Säure-Speicher sein.
Das erfindungsgemäße Bordnetz kann zudem einen weiteren elektrischen Energiespeicher (zweiten Energiespeicher) enthalten, der in dem zweiten Netzbereich angeordnet ist. Je nach Schaltmodus des Trennelements und Ladungszustand des ersten Energiespeichers und des zweiten Energiespeichers kann der zweite Energiespeicher die Verbraucher des zweiten Netzbereichs, insbesondere den Starter, die Verbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe und den dynamischen Verbraucher, oder das gesamte Bordnetz, insbesondere alle Verbraucher des Bordnetzes, mit Energie versorgen.
Durch den Einsatz des zweiten Energiespeichers kann das Trennelement im Fehlerfall, wenn beispielsweise der erste Energiespeicher ausfällt, so geschaltet werden, dass der zweite Energiespeicher eine Rückfallebene bildet. Alternativ kann der erste Energiespeicher auch eine Rückfallebene für den zweiten Energiespeicher bilden. Außerdem ermöglicht der Einsatz von zwei Energiespeichern und die Trennung der Verbraucher in zwei Bordnetzverbrauchergruppen eine Motorabschaltung im Freilauf bei hohen Geschwindigkeiten, da beim Wiederstart des Motors während des Starts die Energie nur aus dem zweiten Energiespeicher gezogen werden kann, während die erste Bordnetzverbrauchergruppe unbeeinflusst durch den ersten Energiespeicher versorgt wird.
Der zweite Energiespeicher kann ein Trennsicherheitselement, beispielsweise einen elektrischen Schalter, und eine Spannungsquelle enthalten, wobei das Trennsicherheitselement beispielsweise zwischen einem positiven Pol des zweiten Energiespeichers und der Spannungsquelle angeordnet ist. Das Trennsicherheitselement kann als ansteuerbarer Leistungsschalter ausgebildet sein, der beispielsweise von einer Steuerung automatisch geschaltet wird. Die Nutzung des Trennsicherheitselements des zweiten Energiespeichers dient funktionalen Zwecken wie beispielsweise einer Sicherstellung einer Diagnose des ersten Energiespeichers oder einem Eigenschutz.
Der zweite Energiespeicher kann im Vergleich zu dem ersten Energiespeicher eine niedrigere Ladespannung und eine höhere Ruhespannung aufweisen. Der zweite Energiespeicher ist beispielsweise ein Lithium-Ionen-Speicher.
Durch die Trennung des Bordnetzes in zwei Netzbereiche, die jeweils einen Energiespeicher aufweisen, besteht die Möglichkeit des Einspeisens hoher generatorischer Leistungen, beispielsweise Leistungen von mehr als 4 kW, insbesondere von 4kW bis 5Kw, in den zweiten Energiespeicher, ohne dabei weitere Bauteile wie beispielsweise das Trennelement zwischen den beiden Netzbereichen zu belasten.
Das erfindungsgemäße Bordnetz kann weiter einen dynamischen Verbraucher umfassen, der in dem zweiten Netzbereich angeordnet ist. Der dynamische Verbraucher kann ein Verbraucher sein, dessen Betrieb Spannungsschwankungen in dem zweiten Netzbereich hervorruft. Diese Spannungsschwankungen können plötzlich und unvorhersehbar auftreten und so hoch sein, dass sie den sicheren Betrieb anderer Verbraucher des Bordnetzes verhindern. Insbesondere wenn sich der Betrieb mehrerer dynamischer Verbraucher überlagert, kann es zu problematischen Spannungsschwankungen kommen, die die Funktionalität andere Verbraucher behindern können. Der dynamische Verbraucher kann ein elektromagnetisches Dämpferregelungssystem, eine elektromotorisch angetriebene Aufladungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine oder eine elektromechanische Verstellvorrichtung zur Beeinflussung der Fahrwerkkinematik sein.
In einem Bordnetz können auch mehr als ein dynamischer Verbraucher enthalten sein. Diese sind beispielsweise alle in dem zweiten Netzbereich angeordnet. So lassen sich Spannungsschwankungen, die durch den Betrieb der dynamischen Verbraucher im zweiten Netzbereich entstehen können, von den Verbrauchern der ersten Bordnetzverbrauchergruppe abschirmen, so dass diese zuverlässig arbeiten können.
In dem erfindungsgemäßen Bordnetz kann das Trennelement in einem passiven Zustand des Kraftfahrzeugs so geschaltet sein, dass der erste Netzbereich mit dem zweiten Netzbereich elektrisch verbunden ist. Enthält das Trennelement wie oben erwähnt einen elektrischen Schalter und eine parallel zu dem Schalter geschaltete Diode, kann der elektrische Schalter in dem passiven Zustand des Fahrzeugs geschlossen sein. Im passiven Zustand des Fahrzeugs kann der erste Energiespeicher für die Versorgung des gesamten Bordnetzes zur Verfügung stehen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Trennelement in einem aktiven Zustand des Kraftfahrzeugs so geschaltet sein, dass ein Energiefluss von dem ersten Netzbereich in den zweiten Netzbereich unterbrochen ist und dass ein Energiefluss von dem zweiten Netzbereich in den ersten Netzbereich zugelassen ist. Enthält das Trennelement wie oben erwähnt einen elektrischen Schalter und eine parallel zu dem Schalter geschaltete Diode, kann der Schalter in dem aktiven Zustand des Fahrzeugs geöffnet sein. Im aktiven Zustand kann der erste elektrische Energiespeicher nur die erste Bordnetzverbrauchergruppe mit Energie versorgen. Außerdem kann der erste Energiespeicher durch den Energiefluss durch die Diode in Durchlassrichtung geladen werden. Im aktiven Zustand des Fahrzeugs ist der erste Netzbereich vorzugsweise spannungsstabil, so dass die Verbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe beispielsweise während der gesamten Dauer des aktiven Zustands unbeeinflusst durch im zweiten Netzbereich auftretende Spannungsschwankungen arbeiten.
Der passive Zustand des Fahrzeugs kann ein Ruhezustand des Kraftfahrzeugs sein, beispielsweise ein Zustand, in dem das Fahrzeug parkt. Der passive Zustand kann alternativ oder zusätzlich als Zustand definiert sein, in dem die Zündung des Fahrzeugs nicht aktiv ist, d.h. kein Zündschlüssel im Zündschloss steckt, oder der Zündschlüssel im Zündschloss nicht gedreht ist. Der aktive Zustand des Fahrzeugs kann ein Motorbetrieb und/oder ein Fahrbetrieb sein, beispielsweise ein Zustand, in dem das Fahrzeug fährt und/oder kurzfristig für maximal wenige Minuten steht. Fährt das Fahrzeug, so kann sich die Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs in einem arbeitenden Zustand, in einem Leerlaufzustand oder in einem abgeschalteten Zustand befinden. Steht das Fahrzeug für maximal wenige Minuten, kann es sich beispielsweise in einem Leerlaufzustand oder in einem Start/Stopp-Modus befinden. Der aktive Zustand kann zusätzlich als Zustand definiert sein, in dem die Zündung aktiviert ist bzw. der Zündschlüssel im Zündschloss gedreht ist.
Bei einem Erststart, durch den der passive Zustand beendet wird, kann das Trennelement wie im passiven Zustand geschaltet sein, so dass der Starter durch den ersten Energiespeicher mit Energie versorgt wird. Gleich nach dem Start, noch in der Übergangsphase zu einem Fahrbetrieb kann das Trennelement geschaltet sein wie im aktiven Zustand.
Während einer Stopphase eines Fahrzeugs mit Start-Stopp-Mechanismus, während der die Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs abgeschaltet ist, kann das Trennelement des Bordnetzes so geschaltet sein, dass die Verbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe und ggfs. auch der bzw. die dynamischen Verbraucher mit Energie aus dem zweiten Energiespeicher, nicht jedoch aus dem ersten Energiespeicher versorgt werden.
Auch während des sogenannten Segelns des Fahrzeugs, während dessen die Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs abgeschaltet ist, kann das Trennelement so geschaltet sein, dass das Trennelement in Richtung des zweiten Netzbereichs sperrt. Dies führt ebenfalls dazu, dass der erste Energiespeicher nur die Verbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe mit Energie versorgt, so dass diese zuverlässig arbeiten.
Bei einem Wiederstart, der beispielsweise ein Ende der Stoppphase oder ein Ende des Segelns definiert, kann das Trennelement wie während der Stoppphase bzw. während des Segelns geschaltet sein, so dass der Starter seine Energie aus dem zweiten Energiespeicher zieht und nicht aus dem ersten Energiespeicher. Damit kann der erste Energiespeicher genügend Energie für die Verbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe zur Verfügung stellen, dass die Wahrscheinlichkeit für ein Liegenbleiben des Fahrzeugs oder für einen Ausfall sicherheitsrelevanter Funktionen verringert ist.
Im Fehlerfall kann das Trennelement auf andere Weise geschaltet werden. Beispielsweise kann bei einer nicht ausreichenden Ladung des zweiten Energiespeichers beim Start aus einem Start-Stopp-Modus eine Energieversorgung des Starters aus dem ersten Energiespeicher bereitgestellt werden, wobei der erste Energiespeicher dazu vorzugsweise einen Ladezustand aufweist, der ausreicht, um auch die Verbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe zuverlässig mit Energie zu versorgen.
Das Trennsicherheitselement des zweiten Energiespeichers kann im passiven Zustand eine elektrisch leitende Verbindung herstellen oder trennen. Ist das Trennsicherheitselement ein elektrischer Schalter, kann dieser im passiven Zustand geschlossen oder geöffnet sein. Im aktiven Zustand kann das Trennsicherheitselement so geschaltet sein, dass es leitet. Der elektrische Schalter beispielsweise kann geschlossen sein. Bei einem Erststart aus dem passiven Zustand und während des Übergangs in den Fahrbetrieb kann das Trennsicherheitselement trennend geschaltet sein.
Der zweite Netzbereich des erfindungsgemäßen Bordnetzes kann einen ersten Netzabschnitt, einen zweiten Netzabschnitt und einen Gleichspannungswandler umfassen. Der zweite Netzabschnitt kann über den Gleichspannungswandler mit dem ersten Netzabschnitt verbunden sein, wobei sich eine Nennspannung des ersten Netzabschnitts von einer Nennspannung des zweiten Netzabschnittes unterscheidet. Der erste Netzabschnitt kann ein Niedervoltnetz bereitstellen, das beispielsweise eine Nennspannung von ungefähr 12 V aufweist, und der zweite Netzabschnitt ein Mittel- oder Hochvoltnetz, das beispielsweise eine Nennspannung von ungefähr 48V aufweist. Der erste Netzabschnitt kann die zweite Bordnetzverbrauchergruppe, den dynamischen Verbraucher und den zweiten Energiespeicher enthalten. Der zweite Netzabschnitt kann den Starter und den Generator, die auf eine Mittel- oder Hochvoltspannung ausgelegt sein, umfassen. Zudem kann der zweite Netzabschnitt einen dritten Energiespeicher enthalten, der beispielsweise eine Spannungsquelle, beispielsweise einen Lithium-Ionen-Speicher, und ein Trennsicherheitselement enthält. Der zweite Netzabschnitt kann ein Mittel-oder Hochvoltnetz eines Hybrid-Fahrzeugs bilden und einen elektrischen Antrieb enthalten. Durch geeignete Bauelemente, beispielsweise Gleichspannungswandler, können einfach weitere Netzabschnitte angebunden werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Fahrzeug mit einem Bordnetz wie es in den voranstehenden Absätzen beschrieben wurde. Das Fahrzeug kann ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Schalten eines Trennelements zum Trennen eines ersten Netzbereichs von einem zweiten Netzbereich eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Trennelement, wenn das Fahrzeug in einen passiven Zustand gebracht wird, so geschaltet, dass der erste Netzbereich elektrisch leitend mit dem zweiten Netzbereich verbunden ist. Wenn das Fahrzeug nach einem Erststart in einen aktiven Zustand gebracht wird, wird das Trennelement alternativ oder zusätzlich so geschaltet, dass ein Energiefluss von dem ersten Netzbereich in den zweiten Netzbereich unterbrochen wird und dass ein Energiefluss von dem zweiten Netzbereich in den ersten Netzbereich zugelassen wird. Der passive und der aktive Zustand können wie oben hinsichtlich des Bordnetzes beschrieben definiert sein.
Das Trennelement ist beispielsweise ein Trennelement eines Bordnetzes, wie es oben beschrieben ist. Enthält das Trennelement einen elektrischen Schalter, kann dieser im passiven Zustand geschlossen sein und eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Netzbereich herstellen. Auch bei einem Erststart aus dem passiven Zustand kann der Schalter geschlossen sein. Im aktiven Zustand kann der Schalter geöffnet sein.
Gemäß dem erfinderischen Verfahren kann, beispielsweise wenn in einem der Netzbereiche oder in beiden Netzbereichen ein Fehler vorliegt, von der beschrieben Steuerung des Trennelements abgewichen werden. Dazu können der erste und/oder der zweite Netzbereich beispielsweise mit Hilfe von Sensoren überwacht werden und im Fehlerfall kann eine andere Schaltung des Trennelements vorgenommen werden. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn bei einem Wiederstart nach einer Stoppphase der zweite Energiespeicher im zweiten Netzbereich nicht ausreichend geladen ist.
Bei einem Bordnetz, das im ersten Netzbereich einen elektrischen Energiespeicher enthält und das im zweiten Netzbereich einen weiteren elektrischen Energiespeicher mit einem Trennsicherheitselement enthält, kann das Trennsicherheitselement so geschaltet werden, dass eine Belastung nur des elektrischen Energiespeichers stattfindet, wenn ein Erststart erfolgt, und/oder dass der erste Netzbereich durch mehrere Energiespeicher versorgt ist, wenn das Fahrzeug nach einem Erststart in einen aktiven Zustand gebracht wird. Durch die Trennung des weiteren Energiespeichers bei Erststartbelastung ist eine Diagnosefähigkeit des elektrischen Energiespeichers im ersten Netzbereich gegeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Schalten eines Trennsicherheitselements eines Energiespeichers in dem zweiten Bordnetzbereich des oben beschriebenen Bordnetzes. Gemäß dem Verfahren wird das Trennsicherheitselement leitend geschaltet, wenn das Fahrzeug nach einem Erststart und einer Übergangsphase in einen Fahrbetrieb eintritt. Wenn es Gründe des Eigenschutzes oder Sicherheitsgründe erfordern, kann das Trennsicherheitselement im passiven Zustand trennend geschaltet werden. Ist das Trennelement im passiven Zustand leitendend, kann es bei dem Erststart trennend geschaltet werden.
Falls im Bordnetz ein Fehlerfall vorliegt, beispielsweise eine mangelnde Energieversorgung, kann das Trennsicherheitselement leitend geschaltet werden, um einen Energiefluss von dem zweiten Energiespeicher in das Bordnetz zu erlauben. Damit können alle Verbraucher des Bordnetzes so betrieben werden, dass die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs im Betrieb verbessert ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bordnetzes zeigt;
2 schematisch ein Verfahren zum Schalten von Schaltern in einem erfindungsgemäßen Bordnetz zeigt; und
3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bordnetzes zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bordnetzes 1 eines Fahrzeugs ist in 1 dargestellt. Das Bordnetz 1 enthält einen ersten Netzbereich 2, einen zweiten Netzbereich 3 und ein Trennelement 4 in Form einer Q-Diode. Das Trennelement 4 ist zwischen dem ersten Netzbereich 2 und dem zweiten Netzbereich 3 angeordnet.
Der ersten Netzbereich 2 enthält eine erste Bordnetzverbrauchergruppe 20, die als Verbraucher zumindest ein Einspritzsystem, eine Steuerung, ein Beleuchtungssystem, ein Airbagsystem und ein Radio umfasst. Der erste Netzbereich 2 enthält zudem einen ersten elektrischen Energiespeicher in Form eines Blei-Säure-Speichers 21.
Der zweite Netzbereich 3 enthält eine zweite Bordnetzverbrauchergruppe 30, die als Verbraucher zumindest ein Heizungssystem enthält. Außerdem umfasst der zweite Netzbereich 3 ein Startergenerator 31, einen dynamischen Verbraucher 32 in Form eines elektromagnetischen Dämpfer-Systems und einen zweiten Energiespeicher 33. Der zweite Energiespeicher 33 enthält eine Spannungsquelle in Form eines Lithium-Ionen-Speichers 330 und ein Trennsicherheitselement 331 in Form eines integrierten elektrischen Schalters.
Das Trennelement 4 enthält einen Leistungsschalter 40 und eine parallel zum Leistungsschalter 40 geschaltete Diode 41. Die Diode 41 ist so ausgelegt, dass sie einen Energiefluss vom ersten Netzbereich 2 in den zweiten Netzbereich 3 sperrt (Sperrrichtung vom ersten Netzbereich 2 zum zweiten Netzbereich 3).

Im Folgenden wird die Energieversorgung der Komponenten des Bordnetzes 1 in unterschiedlichen Betriebszuständen eines Fahrzeugs mit Bezug auf Tabelle 1 beschrieben. Tabelle 1:

Modus	Betriebszustand	Leistungsschalter 40	Trennsicherheitselement 331
A	Fahrzeug in Ruhe	Geschlossen	Geschlossen oder Offen
B	Erststart	Geschlossen	Offen
B1	Übergang zu Fahrbetrieb	Offen	Offen
C	Fahrbetrieb (Motor an)	Offen	Geschlossen
D	Stoppphase (Start-Stopp)	Offen	Geschlossen
E	Wiederstart (Start-Stopp)	Offen	Geschlossen
F	Segeln (Motor aus)	Offen	Geschlossen

In Modus A befindet sich das Fahrzeug für einen längeren Zeitraum in Ruhe, ein Motor des Fahrzeugs ist abgeschaltet und eine Zündung des Fahrzeugs ist deaktiviert. Im Modus A ist der Leistungsschalter 40 zwischen dem ersten Netzbereich 2 und dem zweiten Netzbereich 3 geschlossen und das Trennsicherheitselement 331 des zweiten Energiespeichers 33 geschlossen. Damit werden alle Verbraucher, d.h. die erste Bordnetzverbrauchergruppe 20, die zweite Bordnetzverbrauchergruppe 30, der Starter des Startergenerators 31 und der dynamische Verbraucher 32 redundant durch den Blei-Säure-Speicher 21 und den Lithium-Ionen-Speicher 330 versorgt. Der Lithium-Ionen-Speicher 330 kann aus Gründen des Eigenschutzes oder aus Sicherheitsgründen im Modus A auch geöffnet sein. Dann werden im Modus A alle Verbraucher durch den Blei-Säure-Speicher 21 mit Energie versorgt.
Modus B definiert einen Erststart des Motors des Fahrzeugs ausgehend von Modus A. Im Modus B befindet sich das Fahrzeug noch in Ruhe, die Zündung ist jedoch aktiviert. Im Modus B ist der Leistungsschalter 40 noch immer geschlossen. Das Trennsicherheitselement 331 des zweiten Energiespeichers 33 ist hingegen geöffnet, so dass der Lithium-Ionen-Speicher 330 von den übrigen Komponenten des Bordnetzes 1 abgekoppelt ist. Hierdurch wird beim Erststart im Modus B ausschließlich der Blei-Säure-Speicher 21 durch die Verbraucher, d.h. die erste Bordnetzverbrauchergruppe 20, die zweite Bordnetzverbrauchergruppe 30, den Starter 31 und gegebenenfalls den dynamischen Verbraucher 32, belastet, so dass eine hinreichende Diagnose des Blei-Säure-Speichers 21 gewährleistet ist.
Ein Modus B1 ist ein Übergangsmodus von Modus B zum Fahrbetrieb in Modus C. In Modus B1 sind der Leistungsschalter 40 und das Trennsicherheitselement 331 des zweiten Energiespeichers 33 geöffnet. Es wird die Spannung des Generators des Startergenerators 31 auf ein Niveau gefahren, das dem des Lithium-Ionen-Speichers 330 entspricht. Der Lithium-Ionen-Speichers 330 wird zur Lastreduzierung des Trennsicherheitselements 331 bei Spannungsgleichheit zugeschaltet.
Die Modi C bis F definieren Zustände des Fahrzeugs, in denen das Fahrzeug fährt oder bedingt durch einen Verkehrsfluss kurzzeitig still steht. Die Zündung ist in den Modi C bis F stets aktiviert.
Im Modus C verrichtet der Motor des Fahrzeugs Arbeit, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Fahrzeug befindet sich also im Modus C in einem bewegten Zustand. Im Modus D befindet sich das Fahrzeug kurzfristig im Stillstand, beispielsweise an einer Ampel, und der Motor des Fahrzeugs ist abgeschaltet. Im Modus E wird der Motor des Fahrzeugs ausgehend von dem Modus D wieder gestartet (Wiederstart). Im Modus F befindet sich das Fahrzeug in einem bewegten Zustand, wobei der Motor abgeschaltet ist. Der Modus F kann durch einen Wiederstart wie in Modus E beendet werden.
In den Modi C bis F ist der Leistungsschalter 40 des Trennelements 4 geöffnet und das Trennsicherheitselement 331 geschlossen. Durch die Diodenfunktion des Trennelements 4 (Durchlassrichtung von dem zweiten Netzbereich 3 in den ersten Netzbereich 2) sind in den Modi C bis F die Verbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe 20 sowohl aus dem Blei-Säure-Speicher 21 als auch dem Lithium-Ionen-Speicher 330 und im Modus B1 und Modus C zusätzlich durch den Generator des Startergenerators 31 versorgt. Bei einem Spannungseinbruch durch den dynamischen Verbraucher 32 oder den Starter 31 bei einem Wiederstart ausgehend von einer Stoppphase (Modus D) oder eine Segel-Phase (Modus F) kann die Funktion der Verbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe 30 beeinträchtigt sein, während die Verbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe 20 durch den Blei-Säure-Speicher 21 und die Diode 41 gegen diesen Spannungseinbruch geschützt sind.
Durch die Trennung der Verbraucher in zwei Bordnetzverbrauchergruppen muss das Trennelement 4 nur die Energiemenge vom Generator in den ersten Netzbereich 2 leiten, welche dort verbraucht wird, zuzüglich der Energiemenge des Erststarts. Hierdurch ist die Belastung des Trennelements 4 gegenüber einer Versorgung des gesamten Bordnetzes über ein Trennelement, wie es in einem konventionellen Bordnetz der Fall ist, reduziert.
Mit Bezug auf 2 wird ein Verfahren 5 zum Schalten des Leistungsschalters 40 und des Trennsicherheitselements 331 beschrieben.
In einem Schritt 50 wird festgestellt, ob ein Wechsel von einem der Modi C bis F in den Modus A erfolgt. Infolge des Erkennens eines solchen Wechsels wird der Leistungsschalter 40 des Trennelements 4 in Schritt 51 geschlossen. In Schritt 52 wird festgestellt, ob ein Energiefluss durch das Trennsicherheitselement 331 einen Schwellwert, oberhalb dessen der Energiefluss dem Trennsicherheitselement 331 schadet, überschreitet und ob eine Sicherheitsanforderung vorliegt. Wird ein erhöhter Energiefluss durch das Trennsicherheitselement 331 oder eine solche Sicherheitsanforderung erkannt, wird das Trennsicherheitselement 331 in Schritt 54 geöffnet. Zudem wird in Schritt 53 festgestellt, ob ein Wechsel von Modus A in Modus B erfolgt. Liegt ein solcher Wechsel vor, wird das Trennsicherheitselement 331 in Schritt 54 geöffnet, wenn dieses noch nicht geöffnet ist. In einem Schritt 55 wird festgestellt, ob ein Wechsel von Modus B in Modus B1 erfolgt. Infolge des Erkennens eines solchen Wechsels wird der Leistungsschalter 40 des Trennelements 4 in Schritt 56 geöffnet. In Schritt 57 wird festgestellt, ob ein Wechsel von Modus B1 in einen der Modi C bis F erfolgt. Liegt ein solcher Wechsel vor, wird das Trennsicherheitselement 331 in Schritt 58 geschlossen. Anschließen wird mit Schritt 50 fortgefahren.
Das Verfahren 5 kann durch die Steuerung der ersten Bordnetzverbrauchergruppe 20 ausgeführt werden.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bordnetzes 10. Auch das Bordnetz 10 ist in einen ersten Netzbereich 2 und einen zweiten Netzbereich 3 eingeteilt, zwischen denen ein Trennelement 4 angeordnet ist. Der erste Netzbereich 2 und das Trennelement 4 sind wie mit Bezug auf das in 1 dargestellte Bordnetz 1 ausgebildet.
Der zweite Netzbereich 3 enthält einen ersten Netzabschnitt 300, einen zweiten Netzabschnitt 301 und einen Gleichspannungswandler 302, der zwischen dem ersten Netzabschnitt 300 und dem zweiten Netzabschnitt 301 angeordnet ist und die beiden Netzabschnitt elektrisch leitend miteinander verbindet. Der erste Netzabschnitt 300 stellt ein Niedervoltnetz mit einer Nennspannung von ca. 12 V dar, während der zweite Netzabschnitt 301 ein Mittelvoltnetz mit einer Nennspannung von ca. 48 V darstellt.
In dem ersten Netzabschnitt 300 sind die Verbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe 30, der dynamische Verbraucher 32 und der zweite Energiespeicher 33 angeordnet, während der Startergenerator 31 in dem zweiten Netzabschnitt 301 enthalten ist. Der Startergenerator 31 des Bordnetzes 10 ist im Gegensatz zu dem Startergenerator 31 des Bordnetzes 1 in 1 für die Verwendung in einem Mittelvoltnetz ausgelegt.
Der zweite Netzabschnitt 301 enthält außerdem einen dritten Energiespeicher 34. Der dritte Energiespeicher 34 ist für den Mittelvoltbetrieb ausgelegt und enthält, ähnlich wie der zweite Energiespeicher 33, eine Spannungsquelle in Form eine Lithium-Ionen-Speichers 340 und ein Trennsicherheitselement 341, die jedoch für die Verwendung in einem Mittelvoltbetrieb ausgelegt sind. Bei Hybridfahrzeugen kann im zweiten Netzabschnitt 301 zudem ein Elektroantrieb (nicht dargestellt) anstelle oder ergänzend zum Startergenerator enthalten sein.
Der Leistungsschalter 40 des Bordnetzes 10 wird wie hinsichtlich des Bordnetzes 1 beschrieben geschaltet. Der integrierte Schalter 331 des zweiten Energiespeichers 33 wird im Wesentlichen entsprechend dem Trennsicherheitselement 331 des zweiten Energiespeichers 33 des Bordnetzes 1 in 1 geschaltet. Damit versorgen der Blei-Säure-Speicher 21, der zweite Energiespeicher 33 und der dritte Energiespeicher 34 im passiven Zustand (Modus A) des Fahrzeugs alle Verbraucher des Bordnetzes 10 mit Energie. Beim Erststart (Modus B) versorgt der Blei-Säure-Speicher 21 alle Verbraucher, insbesondere den Starter des Startergenerators 31, mit Energie. Der Gleichspannungswandler 302 regelt hierbei die Spannung entsprechend höher als diese durch den dritten Energiespeicher 34 vorgegeben ist, um die Energieflussrichtung sicher zu stellen. Im Unterschied zu Bordnetz 1 kann der die Leistungsfähigkeit des Gleichspannungswandlers 32 übersteigende Energiebedarf des Startergenerators 31 durch den dritten Energiespeichre 34 gedeckt werden. Im aktiven Zustand (Modi C bis F) versorgen der zweite und der dritte Energiespeicher 33, 34 und der Generator des Startergenerators 31 die Komponenten des zweiten Netzbereichs 3 mit Energie und laden ggfs. den Blei-Säure-Speicher 21. Die Komponenten der ersten Bordnetzverbrauchergruppe 20 werden durch den Blei-Säure-Speicher 21 und über die Diodenfunktion des Trennschalters 4 teilweise durch den Generator mit Energie versorgt. Je nach Ladezustand und Energiebedarf können das Trennsicherheitselement 331 des zweiten Energiespeichers 33 und/oder das Trennsicherheitselement 341 des dritten Energiespeichers 34 in den Modi C bis F geöffnet werden.
Bezugszeichenliste

1, 10: Bordnetz
2: erster Netzbereich
20: erste Bordnetzverbrauchergruppe
21: Blei-Säure-Speicher
3: zweiter Netzbereich
30: zweite Bordnetzverbrauchergruppe
31: Startergenerator
32: dynamischer Verbraucher
33: zweiter elektrischer Energiespeicher
34: dritter elektrischer Energiespeicher
300: erster Netzabschnitt
301: zweiter Netzabschnitt
302: Gleichspannungswandler
330: Lithium-Ionen-Speicher des zweiten elektrischen Energiespeichers
331: Trennsicherheitselement des zweiten elektrischen Energiespeichers
340: Lithium-Ionen-Speicher des dritten elektrischen Energiespeichers
341: Trennsicherheitselement des dritten elektrischen Energiespeichers
4: Trennelement
40: Leistungsschalter
41: Diode
5: Verfahren zum Schalten des Leistungsschalters und des Trennsicherheitselements
50: Feststellen, ob ein Wechsel von einem der Modi C bis F in den Modus A vorliegt
51: Schließen des Leistungsschalters 40
52: Feststellen, ob ein erhöhter Energiefluss oder eine Sicherheitsanforderung vorliegt
53: Feststellen, ob ein Wechsel von Modus A in Modus B vorliegt
54: Öffnen des Trennsicherheitselements 331
55: Feststellen, ob ein Wechsel von Modus B in Modus B1 vorliegt
56: Öffnen des Leistungsschalters 40
57: Feststellen, ob ein Wechsel von Modus B1 in einen der Modi C bis F vorliegt
58: Schließen des Trennsicherheitselements 331

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012000624 A1 [0002]
DE 102012024738 A1 [0002]
WO 2009/12843 A1 [0004]

Claims

Bordnetz (1, 10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend: einen ersten Netzbereich (2), der eine erste Bordnetzverbrauchergruppe (20) und einen elektrischen Energiespeicher (21) enthält, einen zweiten Netzbereich (3), der eine zweite Bordnetzverbrauchergruppe (30), einen Starter (31) und einen Generator (31) enthält, und ein Trennelement (4) zum Trennen des ersten Netzbereichs (2) von dem zweiten Netzbereich (3), das zwischen dem ersten Netzbereich (2) und dem zweiten Netzbereich (3) angeordnet ist, wobei die erste Bordnetzverbrauchergruppe (2) einen Grundlastverbraucher enthält und die zweite Bordnetzverbrauchergruppe (3) einen Komfortverbraucher enthält.
Bordnetz nach Anspruch 1, wobei die erste Bordnetzverbrauchergruppe (20) weiter einen Komfortverbraucher enthält, der gegenüber Spannungsschwankungen sensibler reagiert als der Komfortverbraucher der zweiten Bordnetzverbrauchergruppe (30), und/oder wobei die zweite Bordnetzverbrauchergruppe (30) weiter einen Grundlastverbraucher enthält, der gegenüber Spannungsschwankungen robuster reagiert als der Grundlastverbraucher der ersten Bordnetzverbrauchergruppe (20).
Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trennelement (4) einen elektrischen Schalter (40) und eine Diode (41), die parallel zum elektrischen Schalter (40) angeordnet ist, enthält.
Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen weiteren elektrischen Energiespeicher (33) enthält, der in dem zweiten Netzbereich (3) angeordnet ist, wobei der Energiespeicher (33) insbesondere ein Trennsicherheitselement (331) enthält.
Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen dynamischen Verbraucher (32) umfasst, der in dem zweiten Netzbereich (3) angeordnet ist.
Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trennelement (4) in einem passiven Zustand des Kraftfahrzeugs so geschaltet ist, dass der erste Netzbereich (2) mit dem zweiten Netzbereich (3) elektrisch verbunden ist, und/oder wobei das Trennelement (4) in einem aktiven Zustand des Kraftfahrzeugs so geschaltet ist, dass ein Energiefluss von dem ersten Netzbereich (2) in den zweiten Netzbereich (3) unterbrochen ist und dass ein Energiefluss von dem zweiten Netzbereich (3) in den ersten Netzbereich (2) zugelassen ist.
Bordnetz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Netzbereich (3) einen ersten Netzabschnitt (300) umfasst und einen zweiten Netzabschnitt (301), der über einen Gleichspannungswandler (302) mit dem ersten Netzabschnitt (300) verbunden ist, wobei sich eine Nennspannung des ersten Netzabschnitts (300) von einer Nennspannung des zweiten Netzabschnittes (301) unterscheidet.
Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz (1, 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren (5) zum Schalten eines Trennelements (4) zum Trennen eines ersten Netzbereichs (2) von einem zweiten Netzbereich (3) eines Bordnetzes (1, 10) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Bordnetzes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: Schalten (51) des Trennelements (4) so, dass der erste Netzbereich (2) elektrisch leitend mit dem zweiten Netzbereich (3) verbunden ist, wenn das Fahrzeug in einen passiven Zustand gebracht wird, und/oder Schalten (56) des Trennelements (4) so, dass ein Energiefluss von dem ersten Netzbereich (2) in den zweiten Netzbereich (3) unterbrochen wird und dass ein Energiefluss von dem zweiten Netzbereich (3) in den ersten Netzbereich (2) zugelassen wird, wenn das Fahrzeug nach einem Erststart in einen aktiven Zustand gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei im ersten Netzbereich ein elektrischer Energiespeicher (21) angeordnet ist und wobei im zweiten Netzbereich (3) ein weiterer elektrischer Energiespeicher (33) mit einem Trennsicherheitselement (331) angeordnet ist, umfassend: Schalten (54) des Trennsicherheitselements (331) so, dass eine Belastung nur des elektrischen Energiespeichers (21) stattfindet, wenn ein Erststart beginnt, und/oder Schalten (58) des Trennsicherheitselements (331) so, dass der erste Netzbereich (2) durch mehrere Energiespeicher versorgt ist, wenn das Fahrzeug nach einem Erststart in einen aktiven Zustand gebracht wird.