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Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und eine Einrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Eine Bremseinrichtung oder eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs kann elektronisch statt mechanisch oder hydraulisch beaufschlagt werden. Um die Funktionsweise einer derartigen elektrischen Bremseinrichtung oder Lenkeinrichtung zu gewährleisten, ist erforderlich, diese über ein Bordnetz zuverlässig mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 053 691 A1 beschreibt ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einem Spannungswandler und einer Spannungsquelle, die miteinander verbunden sind, wobei die Spannungsquelle eine Quellenspannung bereitstellt. Ein Basisenergiespeicher ist mit dem Spannungswandler verbunden und dazu ausgebildet, eine Basisspannung bereitzustellen, die betragsmäßig geringer als die Quellenspannung ist. Verbraucher des Bordnetzes sind zu dem Spannungswandler oder zu dem Basisspeicher koppelbar.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden ein Bordnetz und eine Einrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen des Bordnetzes und der Einrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
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Das vorgestellte Bordnetz für ein Kraftfahrzeug ist für eine in der Regel sicherheitsrelevante Einrichtung des Kraftfahrzeugs einzusetzen. Dabei ist diese Einrichtung zum Beeinflussen einer Bewegung und/oder Trajektorie des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Bei dieser Einrichtung handelt es sich bspw. um eine automatische Bremseinrichtung oder Lenkeinrichtung des Kraftfahrzeugs, mit der ein autonomes Fahren des Kraftfahrzeugs zu realisieren ist.
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Der Einrichtung sind bspw. zwei redundante, bspw. sogenannte sicherheitsrelevante Verbraucher zugeordnet, die über das vorgestellte Bordnetz redundant mit elektrischer Energie zu versorgen sind. Dabei umfasst das Bordnetz mindestens ein erstes Teilbordnetz mit einer Hauptleitung, entlang der zwei elektrische Schalteinrichtungen angeordnet sind. Jede Schalteinrichtung umfasst einen Knoten, von dem mindestens eine Nebenleitung abgezweigt ist. Ein erster der beiden redundanten Verbraucher ist hierbei über eine erste Nebenleitung mit einem Knoten einer ersten Schalteinrichtung verbunden. Der zweite der beiden redundanten Verbraucher ist über eine zweite Nebenleitung mit einem Knoten einer zweiten Schalteinrichtung verbunden.
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Hierbei umfasst jede Schalteinrichtung mehrere Feldeffekttransistoren, wobei jeder Feldeffekttransistor ausgehend von dem Knoten der jeweiligen Schalteinrichtung an einem Abschnitt der Hauptleitung sowie an jeweils einer Nebenleitung angeordnet ist. Ferner ist möglich, dass jede Schalteinrichtung ein Kontrollmodul als Intelligenz aufweist, mit dem ein Zustand mindestens eines der beiden redundanten Verbraucher, die an den beiden Schalteinrichtungen angeschlossen sind, zu überprüfen ist. Dabei ist ein jeweiliger Zustand anhand mindestens einer elektrischen Größe des mindestens einen redundanten Verbrauchers über das Kontrollmodul zu überwachen. Die mindestens eine elektrische Größe ist eine Spannung, die an dem mindestens einen redundanten Verbraucher anliegt, und/oder ein Strom, der durch den mindestens einen redundanten Verbraucher fließt.
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Unter Berücksichtigung des jeweiligen Zustands des mindestens einen redundanten Verbrauchers wird von einer jeweiligen Schalteinrichtung eine Richtung eines fließenden Stroms gesteuert. Bei Bedarf ist es auch möglich, ein Fließen des Stroms mit der jeweiligen Schalteinrichtung zu unterbrechen. Mit dem vorgestellten Bordnetz sind demnach die beiden redundanten Verbraucher der Einrichtung des Kraftfahrzeugs zuverlässig mit elektrischer Energie zu versorgen. In Ausgestaltung ist jede der genannten Schalteinrichtungen mehrdirektional, bspw. bidirektional ausgebildet, wodurch ein Strom innerhalb des ersten Teilbordnetzes über die jeweilige Schalteinrichtung in unterschiedlichen Richtungen entlang der Hauptleitung sowie mindestens einer Nebenleitung zu transportieren und bei Bedarf zu unterbrechen ist. In der Regel ist das erste Teilbordnetz über ein bspw. als Gleichspannungswandler ausgebildetes Koppelelement mit einem zweiten Teilbordnetz verbunden. Dabei weisen beide Teilbordnetze unterschiedliche Bordnetzspannungen, bspw. von 14 V und 48 V, auf. Hierbei ist möglich, dass beiden Teilbordnetzen jeweils mindestens eine elektrische Energiequelle, in der Regel eine Batterie, mit einer jeweiligen Bordnetzspannung zugeordnet ist. Weiterhin ist möglich, dass mindestens einem dieser beiden Teilbordnetze eine elektrische Maschine zugeordnet ist, die als Generator zu betreiben und somit ebenfalls als elektrische Energiequelle zu nutzen ist.
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Mit einem Kraftfahrzeug, das die vorgestellte Einrichtung mit den beiden redundanten Verbrauchern sowie das vorgestellte Bordnetz aufweist, ist ein automatisches bzw. autonomes Fahren möglich, wobei der Fahrer nicht mehr für die Kontrolle des Kraftfahrzeugs verantwortlich ist, so dass eine sensorische, regelungstechnische, mechanische und energetische Rückfallebene durch den Fahrer für eine definierte Zeit nicht mehr gegeben oder nur eingeschränkt vorhanden ist. Mit dem Bordnetz und den beiden zueinander redundanten Verbrauchern für die Einrichtung des Kraftfahrzeugs wird jedoch eine Rückfallebene bereitgestellt, da einer der beiden redundanten Verbraucher den jeweils anderen gleichwertig ersetzen kann, so dass eine fehlertolerante Energieversorgung der Einrichtung zum Beeinflussen der Bewegung des Kraftfahrzeugs gewährleistet ist.
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Dieses Bordnetz erfüllt die Norm ECE R13-H (Stand 2015) zum Koppeln der redundanten Verbraucher an dem ersten Teilbordnetz.
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Bezüglich dieser Norm ECE R13-H ist laut Absatz 5.2.2.8 vorgesehen: "Entsteht die Betriebsbremskraft und erfolgt ihre Übertragung ausschließlich durch einen vom Fahrzeugführer gesteuerten Energievorrat, so müssen mindestens zwei voneinander völlig unabhängige Energiespeicher mit je einer eigenen, ebenfalls unabhängigen Übertragungseinrichtung vorhanden sein; jeder Vorrat darf auf die Bremsen von nur zwei oder mehr Rädern wirken, die so gewählt sind, dass sie allein die vorgeschriebene Wirkung der Hilfsbremse gewährleisten, ohne dass die Stabilität des Fahrzeugs während des Bremsens beeinträchtigt wird; jeder Energievorrat muss außerdem mit einer Warneinrichtung nach Absatz 5.2.14 ausgerüstet sein."
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Das vorgestellte Bordnetz mit den beiden Schalteinrichtungen ist vor diesem Hintergrund zweikanalig ausgebildet, so dass die elektrische Bremseinrichtung oder die elektrische Lenkeinrichtung als Einrichtung des Kraftfahrzeugs ebenfalls zweikanalig ausführbar ist. Mit dem Bordnetz ist möglich, eine große Anzahl von Verbrauchern, bspw. Aktoren, Sensoren oder Steuergeräte, wobei jeweils zwei Verbraucher zueinander redundant ausgebildet sind, aus unterschiedlichen elektrischen Kanälen mit Energie zu versorgen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Beispiel für ein Bordnetz, das aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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2 zeigt in schematischer Darstellung ein zweites Beispiel für ein Bordnetz, das aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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3 zeigt in schematischer Darstellung ein drittes Beispiel für ein Bordnetz, das aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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4 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bordnetzes.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
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Das in 1 schematisch dargestellte erste Beispiel des Bordnetzes 2, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, umfasst ein erstes Teilbordnetz 4 und ein zweites Teilbordnetz 6, wobei das erste Teilbordnetz 4 eine erste hohe Bordnetzspannung von 48 V aufweist, wohingegen das zweite Teilbordnetz 6 eine zweite niedrige Bordnetzspannung von hier 14 V aufweist. Beide Teilbordnetze 4, 6 sind hier über einen Gleichspannungswandler 8 (48 V/14 V) miteinander verbunden.
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Das erste Teilbordnetz 4 umfasst als Komponenten eine elektrische Maschine 10, mindestens einen nicht-sicherheitsrelevanten Verbraucher 12 sowie eine hier als Batterie ausgebildete elektrische Energiequelle 14.
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Das zweite Teilbordnetz 6 umfasst hier einen ersten Schalter 16 (ePDU), mindestens einen daran angeschlossenen nicht-sicherheitsrelevanten Verbraucher 18 und eine elektrische Energiequelle 20, die hier als Batterie ausgebildet ist. Weiterhin umfasst das erste Teilbordnetz 4 einen ersten Kanal 22, der über einen Gleichspannungswandler 24 (14 V/14 V) an dem zweiten Teilbordnetz 6 angeschlossen ist, eine als Batterie ausgebildete elektrische Energiequelle 26, einen als Booster ausgebildeten sicherheitsrelevanten Verbraucher 28 als Komponente einer Bremseinrichtung und einen elektrischen Schalter 30 (ePDU). Über diesen Schalter 30 ist der erste Kanal 22 mit zwei weiteren Verbrauchern 40, 42 zu verbinden. Ein zweiter Kanal 32 des Teilbordnetzes 6 umfasst einen ersten sicherheitsrelevanten Verbraucher 34 (ESP) als Komponente der Bremseinrichtung und einen zweiten sicherheitsrelevanten Verbraucher 36 als Komponente der Lenkeinrichtung. Außerdem umfasst der zweite Kanal 32 einen elektrischen Schalter 38 (ePDU), über den der zweite Kanal 32 ebenfalls mit den beiden Verbrauchern 40, 42 zu verbinden ist, die hier als Sensoren ausgebildet sind. Somit sind diese beiden Verbraucher 40, 42 über die jeweiligen elektrischen Schalter 30, 38 mit mindestens einem der beiden Kanäle 22, 32 zu verbinden.
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Das in 2 schematisch dargestellte zweite Beispiel des Bordnetzes 50, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, umfasst ein erstes Teilbordnetz 52 mit einer ersten hohen Bordnetzspannung von hier 48 V sowie ein zweites Teilbordnetz 54 mit einer zweiten niedrigen Bordnetzspannung von hier 14 V. Dabei sind die beiden Teilbordnetze 52, 54 über einen Gleichspannungswandler 56 miteinander verbunden. Das erste Teilbordnetz 52 umfasst als Komponenten eine elektrische Maschine 58, eine als Batterie ausgebildete elektrische Energiequelle 60, die die hohe Bordnetzspannung aufweist, sowie einen Verbraucher 62, der ebenfalls die hohe Bordnetzspannung aufweist. Das zweite Teilbordnetz 54 umfasst eine als Batterie ausgebildete elektrische Energiequelle 64 mit der niedrigen Bordnetzspannung und einen Verbraucher 66, der ebenfalls die niedrige Bordnetzspannung aufweist.
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Außerdem ist an dem ersten Teilbordnetz 52 über einen Gleichspannungswandler 68 ein erster Kanal 70 angeschlossen, an dem wiederum eine als Batterie ausgebildete Energiequelle 72 und ein sicherheitsrelevanter Verbraucher 74 angeschlossen sind, die beide die zweite niedrige Bordnetzspannung von hier 14 V aufweisen. Außerdem ist an dem zweiten Teilbordnetz 54 ein zweiter Kanal 76 angeschlossen, an dem wiederum ein Verbraucher 78 angeschlossen ist. Die beiden sicherheitsrelevanten Verbraucher 74, 78, die über die jeweiligen Kanäle 70, 72 an den Teilbordnetzen 52, 54 angeschlossen sind, sind hier zueinander redundant ausgebildet. Dabei sind diese beiden Verbraucher 74, 78 einer Bremseinrichtung oder einer Lenkeinrichtung zugeordnet. Demnach ist dieses Beispiel des Bordnetzes 50 für ein Kraftfahrzeug einzusetzen, mit dem ein autonomes Fahren durchführbar ist.
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Das dritte Beispiel des Bordnetzes 80, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist in 3 schematisch dargestellt. Dieses Bordnetz 80 umfasst ein erstes Teilbordnetz 82 mit einer ersten, niedrigen Bordnetzspannung von hier 14 V und ein zweites Teilbordnetz 84 mit einer zweiten, hohen Bordnetzspannung von 48 V. Beide Teilbordnetze 82, 84 sind hier über einen Gleichspannungswandler 86 miteinander verbunden. Das erste Teilbordnetz 82 umfasst eine Hauptleitung 88, entlang der eine erste Schalteinrichtung 90, die einen ersten Knoten 92 umfasst, und eine zweite Schalteinrichtung 94, die einen zweiten Knoten 96 umfasst, angeordnet sind. Außerdem umfasst die Hauptleitung 88 zwischen den beiden Schalteinrichtungen 90, 94 einen dritten Knoten 98 und einen vierten Knoten 100.
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Die erste Schalteinrichtung 90 umfasst einen ersten Feldeffekttransistor 102 sowie einen zweiten Feldeffekttransistor 104, die relativ zu dem ersten Knoten 92 back-to-back angeordnet sind. Außerdem umfasst die erste Schalteinrichtung 90 einen dritten Feldeffekttransistor 106, der ausgehend von dem ersten Knoten 92 entlang einer Nebenleitung angeordnet ist und einen ersten Verbraucher 108, der hier als Booster ausgebildet ist, mit der Hauptleitung 88 verbindet.
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Die zweite Schalteinrichtung 94 umfasst ebenfalls einen ersten Feldeffekttransistor 110 und einen zweiten Feldeffekttransistor 112, die hier ebenfalls back-to-back angeordnet sind. Ein dritter Feldeffekttransistor 114 der zweiten Schalteinrichtung 94 ist dazu ausgebildet, einen Verbraucher 116 (ESP) für eine Bremseinrichtung mit der Hauptleitung 88 zu verbinden. Über den dritten Knoten 98 ist ein dritter Verbraucher 118 (EPS) für eine Lenkeinrichtung und über den vierten Knoten 100 ein vierter Verbraucher 120 mit der Hauptleitung 88 verbunden. Weiterhin ist an der Hauptleitung 88 eine als Batterie ausgebildete elektrische Energiequelle 122 angeschlossen.
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Das zweite Teilbordnetz 84 umfasst eine elektrische Maschine 124, die als Generator zu betreiben ist, sowie eine elektrische Energiequelle 126, hier eine Batterie, die über eine dritte Schalteinrichtung 128 an einer Hauptleitung 130 des zweiten Teilbordnetzes angeschlossen ist.
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Bei einem normalen Betrieb des Bordnetzes 80 sind alle drei vorgestellten Schalteinrichtungen 90, 94, 128 geschlossen. Somit ist möglich, die Energiequelle 126 des zweiten Teilbordnetzes 84 und die Verbraucher 108, 116, 118, 120 sowie die elektrische Energiequelle 122 des ersten Teilbordnetzes 82 ausgehend von der elektrischen Maschine 124 mit elektrischer Energie zu versorgen. Falls von den Verbrauchern 108, 116, 118, 120 zusätzlich elektrische Energie benötigt wird, wird diese den Verbrauchern 108, 116, 118, 120 ausgehend von den beiden elektrischen Energiequellen 122, 126 zusätzlich zu der Energie der elektrischen Maschine 124 bereitgestellt.
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Allerdings ist denkbar, dass einzelne Komponenten des Bordnetzes 84 einen Fehler aufweisen können. Dabei ist bei einem ersten Fall eines Fehlers vorgesehen, dass der Gleichspannungswandler 86 einen Kurzschluss aufweist. In diesem Fall wird der erste Feldeffekttransistor 102 der ersten Schalteinrichtung 90 gesperrt. Die Verbraucher 108, 116, 118, 120 werden dann nur von der elektrischen Energiequelle 122 mit elektrischer Energie versorgt. Bei einem zweiten Fall eines Fehlers ist vorgesehen, dass die elektrische Energiequelle 122 einen Kurzschluss aufweist. Dann wird der zweite Feldeffekttransistor 112 der zweiten Schalteinrichtung 94 geschlossen, so dass die Verbraucher 108, 116, 118, 120 ausgehend von dem zweiten Teilbordnetz 84 mit elektrischer Energie versorgt werden. Bei einem dritten Fall eines Fehlers ist vorgesehen, dass der erste Verbraucher 108 einen Kurzschluss aufweist und dass der dritte Feldeffekttransistor 106 der ersten Schalteinrichtung 90 gesperrt wird. Bei einem vierten Fehlerfall weist der zweite Verbraucher 116 einen Kurzschluss auf. In diesem Fall wird der dritte Feldeffekttransistor 114 der zweiten Schalteinrichtung 94 gesperrt. Bei Vorliegen eines fünften Falls eines Fehlers, wobei entweder der dritte Verbraucher 118 oder der vierte Verbraucher 120 einen Kurzschluss aufweist, werden der zweite Feldeffekttransistor 104 der ersten Schalteinrichtung und der erste Feldeffekttransistor 110 der zweiten Schalteinrichtung gesperrt. Somit ergibt sich bei den genannten Fällen, dass die Verbraucher 108, 116, 118, 120 über das Bordnetz 84 nur unzureichend oder gar nicht mit elektrischer Energie versorgt werden können, weshalb dieses Bordnetz 84 bei Auftreten der genannte Fehler nicht für ein autonomes Fahren des Kraftfahrzeugs geeignet ist.
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Die in 4 schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bordnetzes 130 für ein Kraftfahrzeug umfasst ein erstes Teilbordnetz 132, das hier eine erste niedrige Bordnetzspannung von 14 V aufweist, und ein zweites Teilbordnetz 134, das hier eine zweite hohe Bordnetzspannung von 48 V aufweist. Hierbei sind die beiden Teilbordnetze 132, 134, die unterschiedliche Bordnetzspannungen aufweisen, über einen Gleichspannungswandler 136 als Koppelelement miteinander verbunden.
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Dabei umfasst das erste Teilbordnetz 132 eine Hauptleitung 138, entlang der ausgehend von dem Gleichspannungswandler 136 eine erste Schalteinrichtung 140 angeordnet ist, die einen ersten Knoten 142 umfasst. Außerdem ist an der Hauptleitung 138 eine zweite Schalteinrichtung 144 angeordnet, die einen zweiten Knoten 146 umfasst. Zwischen den beiden Schalteinrichtungen 140, 144 und somit auch zwischen den beiden voranstehend genannten Knoten 144, 146 weist die Hauptleitung 138 einen dritten Knoten 148 auf. Außerdem ist an der Hauptleitung 138 ausgehend von dem Gleichspannungswandler 136 hinter der zweiten Schalteinrichtung 144 eine hier als Batterie ausgebildete elektrische Energiequelle 150 angeschlossen.
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An dem ersten Knoten 142 ist hier eine erste Nebenleitung 152 angeschlossen, die einen ersten Verbraucher 154 mit der Hauptleitung 138 verbindet. Außerdem ist an dem zweiten Knoten 146 eine zweite Nebenleitung 156 angeschlossen, über die ein zweiter Verbraucher 158 mit der Hauptleitung 138 verbunden ist. Hierbei ist vorgesehen, dass der erste Verbraucher 154 und der zweite Verbraucher 158 zueinander redundant ausgebildet und einer ersten Einrichtung zum Beeinflussen einer Bewegung des Kraftfahrzeugs, hier einer Lenkeinrichtung, zugeordnet sind.
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Weiterhin ist an dem ersten Knoten 142 eine dritte Nebenleitung 160 angeschlossen, über die ein dritter Verbraucher 162 mit der Hauptleitung 138 verbunden ist. Dabei sind die erste Nebenleitung 152 und die dritte Nebenleitung 160 zueinander parallel geschaltet. An dem zweiten Knoten 146 ist weiterhin eine vierte Nebenleitung 164 angeschlossen, über die ein vierter Verbraucher 166 mit der Hauptleitung 138 verbunden ist. Weiterhin sind der dritte Verbraucher 162 und der vierte Verbraucher 166 ebenfalls zueinander redundant ausgebildet und einer zweiten Einrichtung zum Beeinflussen der Bewegung des Kraftfahrzeugs zugeordnet, wobei diese zweite Einrichtung hier als Bremseinrichtung ausgebildet ist. Die zweite Nebenleitung 156 und die vierte Nebenleitung 164 sind zueinander parallel angeordnet.
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An dem dritten Knoten 148 ist eine fünfte Nebenleitung 168 angeschlossen, über die ein weiterer fünfter Verbraucher 170 mit der Hauptleitung 138 verbunden ist.
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Die erste Schalteinrichtung 140 umfasst hier einen ersten Feldeffekttransistor 172, einen zweiten Feldeffekttransistor 174, einen dritten Feldeffekttransistor 176 und einen vierten Feldeffekttransistor 178, wobei parallel zu jedem dieser Feldeffekttransistoren 172, 174, 176, 178 eine Diode geschaltet ist. In der hier vorgestellten Ausführungsform des Bordnetzes 130 ist der erste Feldeffekttransistor 172 an einem ersten Abschnitt der Hauptleitung 18 zwischen dem Gleichspannungswandler 136 und dem ersten Knoten 142 angeordnet. Der zweite Feldeffekttransistor 174 ist an einem zweiten Abschnitt der Hauptleitung 138 zwischen dem ersten Knoten 142 und dem zweiten Knoten 146 bzw. dem dritten Knoten 148 angeordnet. Der erste und der zweite Feldeffekttransistor 172, 174 sind hier entgegengesetzt orientiert und somit back-to back angeordnet. Der dritte Feldeffekttransistor 176 und der vierte Feldeffekttransistor 178 ist jeweils entgegengesetzt zu dem ersten Feldeffekttransistor 172 und dem zweiten Feldeffekttransistor 174 orientiert, wobei der dritte und vierte Feldeffekttransistor 176, 178 zueinander parallel orientiert sind.
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Weiterhin weist die erste Nebenleitung 152 den dritten Feldeffekttransistor 176 auf, der zwischen dem ersten Knoten 142 und dem ersten Verbraucher 154 angeordnet ist. Die dritte Nebenleitung 160 weist den vierten Feldeffekttransistor 178 der ersten Schalteinrichtung 140 auf, der hier zwischen dem ersten Knoten 142 und dem dritten Verbraucher 162 angeordnet ist.
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Weiterhin umfasst die zweite Schalteinrichtung 144 einen ersten Feldeffekttransistor 180, einen zweiten Feldeffekttransistor 182, einen dritten Feldeffekttransistor 184 sowie einen vierten Feldeffekttransistor 186. Dabei ist der erste Feldeffekttransistor 180 an einem dritten Abschnitt der Hauptleitung 138 zwischen dem ersten Knoten 142 bzw. dritten Knoten 148 und dem zweiten Knoten 146 angeordnet. Der zweite Feldeffekttransistor 182 ist hier an einem vierten Abschnitt der Hauptleitung 138 zwischen dem zweiten Knoten 146 und der elektrischen Energiequelle 150 angeordnet.
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Die dritte Nebenleitung 156 weist den dritten Feldeffekttransistor 184 auf, der hier zwischen dem zweiten Knoten 146 und dem dritten Verbraucher 158 angeordnet ist. Die vierte Nebenleitung 164 umfasst den vierten Feldeffekttransistor 186, der zwischen dem zweiten Knoten 146 und dem vierten Verbraucher 166 angeordnet ist. Auch hier ist vorgesehen, dass parallel zu jedem Feldeffekttransistor 180, 182, 184, 186 eine Diode geschaltet ist. Dabei sind der erste und der zweite Feldeffekttransistor 180, 182 zueinander entgegengesetzt orientiert und demnach back-to-back angeordnet. Außerdem ist der dritte Feldeffekttransistor 184 sowohl zu dem ersten als auch zu dem zweiten Feldeffekttransistor 180, 182 entgegengesetzt orientiert. Der vierte Feldeffekttransistor 186 ist ebenfalls zu dem ersten und dem zweiten Feldeffekttransistor 180, 182 entgegengesetzt orientiert.
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Das zweite Teilbordnetz 134 umfasst eine zweite elektrische Energiequelle 188, hier eine Batterie, die über eine dritte Schalteinrichtung 190 mit dem Gleichspannungswandler 136 verbunden ist. Parallel hierzu ist eine elektrische Maschine 192 geschaltet, die hier als Generator zu betreiben und demnach ebenfalls als elektrische Energiequelle zu nutzen ist.
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Außerdem umfasst hier sowohl die erste als auch die zweite Schalteinrichtung 140, 144 zusätzlich ein Kontrollmodul 194, 196 als Intelligenz, das jeweils dazu ausgebildet ist, einen Zustand mindestens einer Komponente des hier vorgestellten Bordnetzes, d. h. mindestens eines Verbrauchers 154, 158, 162, 164, mindestens eines Feldeffekttransistors 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 186, des weiteren fünften Verbrauchers 170, der elektrischen Energiequelle 150, des Gleichspannungswandlers 136, der dritten Schalteinrichtung 190, der elektrischen Energiequelle 188 und/oder der elektrischen Maschine 192 zu überwachen. Hierbei wird von dem jeweiligen Kontrollmodul 194, 196 mindestens eine elektrische Größe und/oder mindestens ein Betriebsparameter der mindestens einen genannten Komponente des Bordnetzes 130 überwacht. Hierbei ist vorgesehen, als elektrische Größe einen Strom, der durch die mindestens eine Komponente fließt, und/oder eine Spannung, die an der mindestens einen Komponente anliegt, zu überwachen und auf Grundlage eines jeweils aktuellen Werts der mindestens einen elektrischen Größe den Zustand der mindestens einen Komponente zu bestimmen. Abhängig von dem Zustand der mindestens einen Komponente ist von dem jeweiligen Kontrollmodul 194, 196 eine Richtung eines Stroms, die durch mindestens einen Feldeffekttransistor 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 186 fließt, einzustellen oder ein Fließen des Stroms durch den jeweiligen Feldeffekttransistor 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 186 bei Bedarf zu unterbrechen.
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Mit dem vorgestellten Bordnetz 130 ist u. a. möglich, den ersten und den zweiten Verbraucher 154, 158, die zueinander redundant ausgebildet sind, über eine jeweilige Schalteinrichtung 140, 144 voneinander unabhängig mit elektrischer Energie zu versorgen. Entsprechend sind der dritte Verbraucher 162 und der vierte Verbraucher 166, die ebenfalls zueinander redundant ausgebildet sind, über die beiden Schalteinrichtungen 140, 144 unabhängig voneinander mit elektrischer Energie zu versorgen. Somit sind hier über die erste Schalteinrichtung 140 und die zweite Schalteinrichtung 144 für die beiden jeweils zueinander redundanten Verbraucher 154, 158, 162, 166 voneinander unabhängige Übertragungseinrichtungen zum Übertragen elektrischer Energie bereitzustellen.
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Weiterhin sind der erste und der zweite Verbraucher 154, 158, die zueinander redundant ausgebildet sind, über die erste und die zweite Nebenleitung 152, 156 voneinander getrennt und somit zweikanalig mit elektrischer Energie zu versorgen. Analog sind der dritte und der vierte Verbraucher 162, 166 über die dritte und die vierte Nebenleitung 160, 164 unabhängig voneinander und demnach zweikanalig mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Somit ist es möglich, die als Lenkeinrichtung ausgebildete Einrichtung über den ersten und den zweiten redundanten Verbraucher 154, 158 redundant mit elektrischer Energie zu versorgen und die zweite als Bremseinrichtung ausgebildete Einrichtung über den dritten und vierten Verbraucher 162, 166 redundant mit elektrischer Energie zu versorgen. Eine derartige redundante Betriebsweise mindestens einer der beiden genannten Einrichtungen des Kraftfahrzeugs ist auch bei Ausfall einer Komponente des Bordnetzes 130 gewährleistet, weshalb über das Bordnetz 130 auch Anforderungen für ein hochautomatisches und somit automatisches Fahren des Kraftfahrzeugs erfüllt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009053691 A1 [0003]
