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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein System für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung.
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Zukünftige Fahrzeuge weisen gegebenenfalls ein Bordnetz mit zwei unterschiedlichen Versorgungsspannungen auf.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist eine Vorrichtung und ein System zu schaffen, die dazu beitragen, dass ein Fahrzeugbordnetz mit zwei Versorgungsspannungen einfach und zuverlässig betrieben wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung. Die Erfindung zeichnet sich des Weiteren aus durch ein System für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung.
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Die Vorrichtung für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung weist eine Lastversorgung auf, die mit der ersten Versorgungsspannung verbunden werden kann und die dazu ausgebildet ist eine Last mit Strom und/oder Spannung zu versorgen. Die Vorrichtung weist einen Datenanschluss auf, der mit einer Datenleitung verbunden werden kann und der dazu ausgebildet ist Daten von und/oder zu einer Logikschaltung der Vorrichtung zu übertragen. Die Vorrichtung weist eine Logikversorgungseinheit auf, die mit dem Datenanschluss verbunden ist. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, die zweite Versorgungsspannung aus elektrischer Energie abzuleiten, die auf der Datenleitung übertragen wird. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, die zweite Versorgungsspannung zum Betreiben der Logikschaltung der Vorrichtung bereitzustellen.
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Indem die Logikschaltung über die Datenleitung mit elektrischer Energie versorgt wird, ist die Energieversorgung der Logikschaltung von der Energieversorgung der Last getrennt. Falls also ein Spannungseinbruch bei der ersten Versorgungsspannung erfolgt, betrifft das die Logikschaltung nicht, da diese nicht von der ersten Versorgungsspannung betrieben wird. Ein solcher Spannungseinbruch kann beispielsweise durch eine kurzzeitige Leistungsspitze entstehen, die beispielsweise durch einen Warmstart oder durch eine Lenkleistungsspitze hervorgerufen wird. Wäre bei einem solchen Spannungseinbruch die Logikschaltung nicht von der Last getrennt, so könnte ein Spannungseinbruch zu einem Reset der Logikschaltung führen. Durch die Trennung der elektrischen Versorgung der Logikschaltung von der elektrischen Versorgung der Last kann also dazu beigetragen werden, dass die Logikschaltung und somit das Fahrzeugbordnetz zuverlässig betrieben werden kann.
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Weiterhin ist kein eigener Versorgungsanschluss für die zweite Versorgungsspannung notwendig, da die zweite Versorgungsspannung aus elektrischer Energie, die auf der Datenleitung übertragen wird, abgeleitet wird. Somit kann das Fahrzeugbordnetz besonders einfach und kostengünstig betrieben werden.
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Die Last umfasst insbesondere einen elektrischen Verbraucher mit einem hohen elektrischen Verbrauch. Die Last umfasst beispielsweise Aktuatoren und gegebenenfalls deren Treiber.
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Die Logikschaltung umfasst insbesondere einen elektrischen Verbraucher mit einem geringen elektrischen Verbrauch. Die Logikschaltung umfasst beispielsweise Mikrocontroller und/oder Datenspeicher und/oder Kommunikationsschnittstellen, insbesondere Kommunikationsschnittstellen für Sensorik und/oder Ein-/Ausgabeschnittstellen.
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Die Datenleitung umfasst insbesondere eine Leitung eines Datenbusses, die für die Übertragung von Daten vorgesehen ist. Bei Bussen mit mehreren Datenleitungen können auch mehrere Datenleitungen für die Übertragung der Daten und die Übertragung der elektrischen Energie für das Ableiten der zweiten Versorgungsspannung verwendet werden. Vorteilhafterweise werden zwei Datenleitungen oder drei oder vier verwendet.
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Die Übertragung der elektrischen Energie auf der Datenleitung kann beispielsweise durch Aufmodulation der elektrischen Energie realisiert werden. Dieser Vorgang wird auch mit „Power over Data“ bezeichnet.
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Das Ableiten der elektrischen Energie von der Datenleitung kann beispielsweise durch geeignete Mittel, wie Spulen, Induktivitäten und Ähnlichem erfolgen.
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Die Vorrichtung kann insbesondere in einem Fahrzeug, wie einem Kraftfahrzeug verwendet werden.
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Gemäß einer optionalen Ausgestaltung ist die erste Versorgungsspannung größer als die zweite Versorgungsspannung.
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Da mittels der ersten Versorgungsspannung die Last betrieben wird, ist es effektiver, wenn die erste Versorgungsspannung größer ist als die zweite Versorgungsspannung. Des Weiteren ist die Übertragung der elektrischen Energie auf der Datenleitung für die kleinere Versorgungsspannung einfacher zu realisieren.
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Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung beträgt die erste Versorgungsspannung 48V und die zweite Versorgungsspannung 12V.
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Eine 48V Versorgungsspannung ist gegebenenfalls insbesondere für Hybridfahrzeuge eine denkbare Versorgungsspannung. Deshalb ist eine Auslegung auf 48V und 12V besonders geeignet für Hybridfahrzeuge.
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Gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung ist die Datenleitung dazu ausgebildet die Daten mittels eines CAN-Busses und/oder eines FlexRay-Busses zu übertragen.
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Der CAN-Bus (Controller Area Network) ist insbesondere ein CAN-Bus gemäß der Norm ISO 11898, wie beispielsweise ISO 11898-1:2003, ISO 11898-2:2003, ISO 11898-3:2006, ISO 11898-4:2004, ISO 11898-5:2007, ISO 11898-6:2013.
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Der FlexRay-Bus ist insbesondere ein FlexRay-Bus gemäß der Norm ISO 17458, wie beispielsweise ISO 17458-1:2013, ISO 17458-2:2013, ISO 17458-3:2013, ISO 17458-4:2013, ISO 17458-5:2013.
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Derartige Busse haben insbesondere mehrere Datenleitungen, wodurch ein einfacheres und effektiveres Übertragen der elektrischen Energie für das Ableiten der zweiten Versorgungsspannung möglich ist.
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Das System weist die Vorrichtung für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung auf oder eine optionale Ausgestaltung der Vorrichtung für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung. Das System weist eine Versorgungsquelle zum Bereitstellen der ersten Versorgungsspannung auf. Das System weist eine Datenschnittstelle auf, die dazu ausgebildet ist Daten auf der Datenleitung zu übertragen und die elektrische Energie auf der Datenleitung zu übertragen, so dass die Logikversorgungseinheit die zweite Versorgungsspannung aus der elektrischen Energie ableiten kann.
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Die Versorgungsquelle umfasst insbesondere einen Energiespeicher, wie eine Batterie, und/oder einen Generator.
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Gemäß einer optionalen Ausgestaltung ist die Datenschnittstelle dazu ausgebildet, die elektrische Energie für die zweite Versorgungsspannung aus der ersten Versorgungsspannung abzuleiten.
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Hierdurch ist für die zweite Versorgungsspannung kein eigener Energiespeicher mehr nötig, bzw. ein kleinerer, falls in dem Fahrzeug noch Verbraucher allein mittels der zweiten Versorgungsspannung betrieben werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 Ein System für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung,
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2 eine Vorrichtung für ein Fahrzeugbordnetz und
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3 eine weitere Vorrichtung für ein Fahrzeugbordnetz. Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt ein System 1 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung. Das System 1 weist eine Vorrichtung 3 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung auf.
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Die erste Versorgungsspannung ist insbesondere größer ist als die zweite Versorgungsspannung.
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Beispielsweise beträgt die erste Versorgungsspannung 48V und die zweite Versorgungsspannung 12V.
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Die Vorrichtung 3 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung weist eine Lastversorgung 5 auf, die mit der ersten Versorgungsspannung verbunden werden kann und die dazu ausgebildet ist eine Last 21, 23 mit Strom und/oder Spannung zu versorgen, also mit anderen Worten mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Die Lastversorgung 5 kann beispielsweise mittels einer Steckverbindung mit der ersten Versorgungsspannung verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Lastversorgung 5 auch fest mit der ersten Versorgungsspannung verbunden sein.
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Die Last 21, 23 umfasst insbesondere einen elektrischen Verbraucher mit einem hohen elektrischen Verbrauch. Die Last umfasst beispielsweise Aktuatoren. Alternativ oder zusätzlich kann die Last 21, 23 die Treiber 25, 26 der Aktuatoren umfassen. Die Last 21, 23 kann beispielsweise über einen Lastanschluss 27, 28 mit der Lastversorgung 5 verbunden werden. Der Lastanschluss 27, 28 kann beispielsweise mittels einer Steckverbindung mit der Last 27, 28 verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Lastanschluss 27, 28 auch fest mit der Last 27, 28 verbunden sein.
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In dem in der 1 gezeigten Beispiel sind zwei Lasten 21, 23 vorgesehen, es kann allerdings alternativ auch eine Last oder mehr als zwei Lasten vorgesehen sein.
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Die Vorrichtung 3 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung weist einen Datenanschluss 10 auf, der mit einer Datenleitung 11 verbunden werden kann und der dazu ausgebildet ist Daten von und/oder zu einer Logikschaltung der Vorrichtung 3 zu übertragen.
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Der Datenanschluss 10 kann beispielsweise mittels einer Steckverbindung mit der Datenleitung 11 verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Datenanschluss 10 auch fest mit der Datenleitung 11 verbunden sein.
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Die Logikschaltung umfasst insbesondere einen elektrischen Verbraucher mit einem geringen elektrischen Verbrauch. Die Logikschaltung umfasst beispielsweise Mikrocontroller 15 und/oder Daten- und/oder Programspeicher 17 und/oder Kommunikationsschnittstellen 19, insbesondere Kommunikationsschnittstellen 19 für Sensorik und/oder Ein-/Ausgabeschnittstellen.
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Die Datenleitung 11 umfasst insbesondere eine Leitung eines Datenbusses, die für die Übertragung von Daten vorgesehen ist. Die Datenleitung 11 ist beispielsweise dazu ausgebildet, die Daten mittels eines CAN-Busses und/oder eines FlexRay-Busses zu übertragen.
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In dem in der 1 gezeigten Beispiel ist eine Datenleitung 11 vorgesehen, es kann allerdings alternativ auch zwei oder mehr als zwei Datenleitungen 11 vorgesehen sein, wie drei oder vier oder mehr als vier.
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Die Vorrichtung 3 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung weist eine Logikversorgungseinheit 13 auf.
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Die Logikversorgungseinheit 13 ist mit dem Datenanschluss 10 verbunden. Die Logikversorgungseinheit 13 umfasst insbesondere Mittel zum Ableiten von elektrischer Energie von der Datenleitung 11, wie Spulen, Induktivitäten und Ähnliches.
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Die Logikversorgungseinheit 13 ist dazu ausgebildet, die zweite Versorgungsspannung aus der elektrischen Energie, die auf der Datenleitung 11 übertragen wird, abzuleiten.
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Die Logikversorgungseinheit 13 ist dazu ausgebildet, die zweite Versorgungsspannung zum Betreiben der Logikschaltung der Vorrichtung 3 bereitzustellen.
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Das System 1 weist des Weiteren eine Versorgungsquelle 33 zum Bereitstellen der ersten Versorgungsspannung auf. Die Versorgungsquelle 33 umfasst insbesondere einen Energiespeicher, wie eine Batterie, und/oder einen Generator.
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Das System 1 weist eine Datenschnittstelle 31 auf. Die Datenschnittstelle 31 kann beispielsweise mittels einer Steckverbindung mit der Datenleitung 11 verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenschnittstelle 31 auch fest mit der Datenleitung 11 verbunden sein.
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Die Datenschnittstelle 31 ist dazu ausgebildet Daten auf der Datenleitung 11 zu übertragen.
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Die Datenschnittstelle 31 ist weiterhin dazu ausgebildet die elektrische Energie auf der Datenleitung 11 zu übertragen, so dass die Logikversorgungseinheit 13 die zweite Versorgungsspannung aus der elektrischen Energie ableiten kann. Die Datenschnittstelle 31 umfasst hierfür insbesondere Mittel zur Übertragung der elektrischen Energie auf die Datenleitung 11, wie Mittel zum Aufmodulieren der elektrischen Energie auf die Datenleitung 11.
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Die Datenschnittstelle 31 ist optional dazu ausgebildet, die elektrische Energie für die zweite Versorgungsspannung aus der ersten Versorgungsspannung abzuleiten. Hierfür ist die Datenschnittstelle 31 beispielsweise mit der Versorgungsquelle 33 verbunden, beispielsweise fest und/oder mit einer Steckverbindung.
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2 zeigt eine Vorrichtung 100 für ein Fahrzeugbordnetz, die der Vorrichtung 3 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung der 1 ähnlich ist. Allerdings ist bei der Vorrichtung 100 für ein Fahrzeugbordnetz der 2 nur eine Versorgung 105 vorgesehen. Die Versorgung 105 versorgt sowohl die Last 21, 23 mit elektrischer Energie als auch die Logikschaltung über eine Energieversorgungseinheit 110.
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Die Vorrichtung 3 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung der 1 hat im Vergleich mit der Vorrichtung 100 für ein Fahrzeugbordnetz der 2 den Vorteil dass die Energieversorgung der Logikschaltung von der Energieversorgung der Last 21, 23 getrennt ist. Durch die Trennung der elektrischen Versorgung der Logikschaltung von der elektrischen Versorgung der Last kann dazu beigetragen werden, dass die Logikschaltung und somit das Fahrzeugbordnetz zuverlässig betrieben werden kann, da im Falle eines Spannungseinbruchs bei der ersten Versorgungsspannung die Logikschaltung nicht betroffen ist.
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3 zeigt eine Vorrichtung 200 für ein Fahrzeugbordnetz, die der Vorrichtung 3 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung der 1 ähnlich ist. Allerdings ist bei der Vorrichtung 200 für ein Fahrzeugbordnetz der 3 eine Lastversorgung 205 für die Last 21, 23 und eine Logikversorgung 207 vorgesehen, die über eine Energieversorgungseinheit 210 die Logikschaltung mit elektrischer Energie versorgt.
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Die Vorrichtung 3 für ein Fahrzeugbordnetz mit einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung der 1 hat im Vergleich mit der Vorrichtung 200 für ein Fahrzeugbordnetz der 3 den Vorteil, dass keine Leitung für die Logikversorgung 207 notwendig ist, da die Logikschaltung mittels der Datenleitung 11 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Hierdurch können Kosten gespart werden, da weniger Leitungen/Stecker notwendig sind und weiterhin ist hierdurch ein sehr einfacher Betrieb des Fahrzeugbordnetzes möglich.
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Zusammenfassend ergeben sich für die Vorrichtung 3 beziehungsweise für das System 1 der 1 folgende Vorteile.
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Eine separate Versorgung für die zweite Versorgungsspannung entfällt und somit der Mehraufwand, der notwendig wäre um diese separate Versorgung zu realisieren.
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Weiterhin kann die Energieversorgung der Logikschaltung von der Energieversorgung der Last getrennt werden, was zu einem zuverlässig Betrieb des Fahrzeugbordnetzes beiträgt.
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Weiterhin kann die Erzeugung der zweiten Versorgungsspannung beispielsweise mittels DC/DC Wandlers optimiert werden.
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Weiterhin ist für die zweite Versorgungsspannung kein eigener Energiespeicher mehr nötig, bzw. ein kleinerer, falls in dem Fahrzeug noch Verbraucher allein mittels der zweiten Versorgungsspannung betrieben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 3
- Vorrichtung
- 5
- Lastversorgung
- 10
- Datenanschluss
- 11
- Datenleitung
- 13
- Logikversorgungseinheit
- 15
- Mikrokontroller
- 17
- Daten- und/oder Programspeicher
- 19
- Kommunikationsschnittstelle
- 21
- Last
- 23
- Last
- 25
- Treiber
- 26
- Treiber
- 27
- Lastanschluss
- 28
- Lastanschluss
- 31
- Datenschnittstelle
- 33
- Versorgungsquelle
- 100
- Vorrichtung
- 105
- Versorgung
- 110
- Energieversorgungseinheit
- 200
- Vorrichtung
- 205
- Lastversorgung
- 207
- Logikversorgung
- 210
- Energieversorgungseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm ISO 11898 [0020]
- ISO 11898-1:2003 [0020]
- ISO 11898-2:2003 [0020]
- ISO 11898-3:2006 [0020]
- ISO 11898-4:2004 [0020]
- ISO 11898-5:2007 [0020]
- ISO 11898-6:2013 [0020]
- Norm ISO 17458 [0021]
- ISO 17458-1:2013 [0021]
- ISO 17458-2:2013 [0021]
- ISO 17458-3:2013 [0021]
- ISO 17458-4:2013 [0021]
- ISO 17458-5:2013 [0021]
