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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers.
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Aus dem Stand der Technik sind Gleichspannungswandler bekannt, welche z.B. dazu dienen, unterschiedliche Netze, insbesondere Bordnetze eines Fahrzeuges, miteinander zu verbinden. Der Gleichspannungswandler sowie eine Steuerelektronik zur Steuerung des Gleichspannungswandlers werden dabei üblicherweise über eine Leistungsmasseverbindung mit einem gemeinsamen Massepotential verbunden.
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Allerdings ist hierbei oft ein Nachteil, dass Fehler wie ein Masseabriss zur Zerstörung des Geräts (d. h. insbesondere des Gleichspannungswandlers und der Steuerelektronik) führen können. Insbesondere kann im Standby des Gleichspannungswandlers ein Kurzschluss der Signal- oder Leistungsmasse gegen eine Versorgungsleitung zu einer Zerstörung des Gerätes führen (ein Stromfluss ist hierbei von der einen zur anderen Masse möglich). Weiter können bei einem Masseabriss hohe elektrische Ströme über elektrische Verbindungen fließen, welche nicht für derart hohe Ströme ausgelegt sind. Auch dies kann zu Beschädigungen und Störungen am Gerät führen. Weiter ist oft ein Problem, dass bei einem Masseabriss keine Kommunikation z. B. der Steuerelektronik mit dem Fahrzeug möglich ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe, dass trotz des Masseabrisses der Leistungsmasse die Kommunikation des Geräts, insbesondere einer Steuerelektronik, mit dem Fahrzeug bestehen bleibt.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, so dass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers (insbesondere DC-DC-Wandlers und/oder Gleichspannungsverstärkers), wobei die Vorrichtung zumindest eines der nachfolgenden Elemente aufweist:
- – eine Leistungsmasseverbindung zur elektrischen Verbindung zumindest des Gleichspannungswandlers (und insbesondere auch einer Kontrolleinheit) mit einem (gemeinsamen) Massepotential, wobei vorzugsweise in einem Normalbetrieb die Leistungsmasseverbindung (insbesondere vollständig) hergestellt ist, und bevorzugt in einem Fehlerbetrieb die Leistungsmasseverbindung zumindest teilweise getrennt (unterbrochen) oder eingeschränkt ist,
- – eine (bzw. die) Kontrolleinheit zur Detektion des Fehlerbetriebs (und/oder zumindest eines vom Normalbetrieb abweichenden Fehlerbetriebs),
- – eine Signalmasseverbindung zur elektrischen Verbindung wenigstens der Kontrolleinheit mit dem Massepotential im Fehlerbetrieb.
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Die Signalmasseverbindung liegt bspw. zwischen dem (externen bzw. gemeinsamen) Massepotential und einem Masseanschluss der Kontrolleinheit. Hierbei ist insbesondere denkbar, dass eine Massetrennschaltereinheit vorgesehen ist, welche in einen geschlossenen Zustand bringbar ist (geschlossen bzw. aktiviert), sodass die Signalmasseverbindung (insbesondere vollständig) hergestellt ist, und in einen geöffneten Zustand bringbar ist (geöffnet bzw. deaktiviert), sodass die Signalmasseverbindung unterbrochen (zumindest teilweise oder überwiegend getrennt) ist. Die Unterbrechung kann bspw. dadurch erfolgen, dass ein Stromfluss durch die Signalmasseverbindung bzw. durch die Massetrennschaltereinheit stark verringert wird, insbesondere indem die Signalmasseverbindung bzw. die Massetrennschaltereinheit stark hochohmig geschaltet wird.
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Unter „unterbrochen“ und/oder „zumindest teilweise unterbrochen“ bzw. „zumindest teilweise getrennt“ wird insbesondere verstanden, dass ein Stromfluss durch die elektrische Verbindung (z. B. Signalmasseverbindung) verringert wird, insbesondere überwiegend oder vollständig verhindert wird, bspw. durch eine vollständige Auftrennung der elektrischen Leitung oder durch eine hochohmige Trennung, bspw. durch einen Halbleiterschalter. Vorzugsweise liegt daher die Massetrennschaltereinheit in einem Strompfad der Signalmasseverbindung.
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Insbesondere kann es möglich sein, dass die Massetrennschaltereinheit durch die Kontrolleinheit in Abhängigkeit von der Detektion des Fehlerbetriebs ansteuerbar ist, sodass im Normalbetrieb die Massetrennschaltereinheit, insbesondere stets, den geöffneten Zustand aufweist, insbesondere sodass die Kontrolleinheit und der Gleichspannungswandler lediglich über die Leistungsmasseverbindung mit dem Massepotential verbunden sind, und vorzugsweise sodass (insbesondere nur) im Fehlerbetrieb die Massetrennschaltereinheit den geschlossenen Zustand aufweist, insbesondere nur dann, wenn ein Masseabriss der Leistungsmasse(verbindung) detektiert wurde. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einem Masseabriss/Leistungsmasseabriss (d. h. einem Abriss oder eines Defekts der Leistungsmasseverbindung) das Gerät nicht beschädigt wird, da die Signalmasseverbindung die Verbindung zum Massepotential im Fehlerbetrieb herstellt und damit den Ausfall der Leistungsmasseverbindung kompensiert. Die Leistungsmasseverbindung dient dabei insbesondere dazu, vorrangig oder ausschließlich die Verbindung zum Massepotential, insbesondere einem externen Massepotential, für das Gerät, d. h. insbesondere dem Gleichspannungswandler und/oder der Kontrolleinheit, im Normalbetrieb bereitzustellen.
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Es ist ferner denkbar, dass der Fehlerbetrieb ein Masseabriss, insbesondere bei der Leistungsmasseverbindung, für den Gleichspannungswandler ist. Insbesondere können dabei über die Leistungsmasseverbindung bis zu 250 Ampere, bspw. 100 Ampere bis 300 Ampere, fließen.
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Unter dem Gerät werden dabei insbesondere der Gleichspannungswandler und/oder weitere Elemente, insbesondere der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zum Betreiben und/oder Anschließen des Gleichspannungswandlers dienen, verstanden, vorzugsweise mit wenigstens einem der nachfolgenden Elemente:
- – die Kontrolleinheit, insbesondere mit einer Steuerelektronik für den Gleichspannungswandler,
- – zumindest einen Anschluss zur Verbindung einer elektrischen Leitung,
- – die Leistungsmasseverbindung und/oder die Signalmasseverbindung,
- – eine interne Verbindung und/oder ein internes Potential,
- – zumindest eine Leistungsendstufe.
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Ebenfalls unter Schutz gestellt ist somit auch das Gerät, d. h. insbesondere der Gleichspannungswandler mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Insbesondere wird die Massetrennschaltereinheit nur dann geschlossen, wenn ein Fehlerbetrieb detektiert wurde, d. h. insbesondere ein Abriss der Leistungsmasse erkannt wurde. Die Massetrennschaltereinheit kann dabei bspw. als ein Massetrennschalter wie ein mechanischer Schalter (bspw. Relais) oder ein Halbleiter, insbesondere Leistungshalbleiterschalter, oder dergleichen, ausgeführt sein. Bevorzugt ist der Normalbetrieb der normale Betrieb des Gleichspannungswandlers, und umfasst damit sowohl das Aktivieren als auch das Deaktivieren des Gleichspannungswandlers. Der Normalbetrieb umfasst z. B. eine Leistungsübertragung des Gleichspannungswandlers und/oder ein Standby des Gleichspannungswandlers.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass unabhängig vom Betriebsfall, und insbesondere auch unabhängig vom Vorliegen des Normalbetriebs und Fehlerbetriebs, immer nur eine Masse(verbindung) aktiv mit dem Gerät, insbesondere mit dem Gleichspannungswandler und/oder mit der Kontrolleinheit, verbunden ist (d. h. entweder ist die Leistungsmasseverbindung oder die Signalmasseverbindung hergestellt).
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Vorzugsweise sind die Leistungsmasseverbindung und die Signalmasseverbindung die einzigen Masseverbindungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder des Gleichspannungswandlers und/oder des Geräts mit dem (externen) Massepotential, insbesondere der Fahrzeugmasse.
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Vorzugsweise kann der Gleichspannungswandler ein oder mehrere Leistungsendstufen und/oder eine Kontrolleinheit und/oder eine Steuerelektronik, insbesondere einer Kontrolleinheit, zur Steuerung, insbesondere auch zur Regelung, des Gleichspannungswandlers aufweisen. Der Gleichspannungswandler und/oder zumindest eine der Leistungsendstufen und/oder die Kontrolleinheit und/oder die Steuerelektronik können dabei einen gemeinsamen Massepunkt aufweisen, bspw. ein internes Potential und/oder ein (gemeinsames und/oder externes) Massepotential, insbesondere eine (metallische) Fahrzeugkarosserie. Das (externe) Massepotential dient dabei insbesondere als ein Rückleiter für einen elektrischen Strom der Leistungsendstufen und/oder für einen Signalstrom. Insbesondere in einem inaktiven Zustand bzw. im Standby des Gleichspannungswandler werden dabei die Leistungsendstufen nicht angesteuert und/oder nicht aktiviert, d. h. es findet keine Energieübertragung durch den Gleichspannungswandler und/oder durch die Leistungsendstufen statt.
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Weiter ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass im Normalbetrieb, insbesondere ausschließlich, die Leistungsmasseverbindung die Kontrolleinheit und den Gleichspannungswandler elektrisch mit dem Massepotential verbindet, wobei im Normalbetrieb der Gleichspannungswandler, insbesondere abwechselnd und/oder umschaltbar, aktiv und inaktiv betreibbar ist. Mit anderen Worten wird die Signalmasseverbindung nur dann hergestellt und/oder die Massetrennschaltereinheit nur dann geschlossen, wenn der Fehlerbetrieb, insbesondere ein Masseabriss der Leistungsmasseverbindung, insbesondere Leistungsmasse, detektiert wird. Dies hat den Vorteil, dass im Normalbetrieb kein Umschalten der Massen (z. B. beim Wechsel zwischen dem aktiven und inaktiven Betrieb des Gleichspannungswandlers) erfolgen muss, und somit auch Ausgleichsströme vermieden werden können. Des Weiteren ist der Gleichspannungswandler auch im Standby niederohmig angeschlossen. Insbesondere im aktiven Betrieb des Gleichspannungswandler liegt dabei eine Leistungsübertragung des Gleichspannungswandlers vor und vorzugsweise im inaktiven Betrieb liegt keine Leistungsübertragung des Gleichspannungswandlers vor, bspw. befindet sich der Gleichspannungswandler dann im Standby.
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Außerdem ist es denkbar, dass wenigstens eine interne Verbindung zur elektrischen Verbindung der Kontrolleinheit und/oder des Gleichspannungswandlers mit einem internen Potential, insbesondere eine interne Masse, vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Leistungsmasseverbindung im Normalbetrieb und im Fehlerbetrieb die Signalmasseverbindung das interne Potential mit dem extern vorgesehenen Massepotential (externe Masse) verbinden. Bevorzugt dient dabei die Signalmasseverbindung nur zum Verbinden der Kontrolleinheit mit dem Massepotential (d. h. zur Übertragung von Signalströmen), da im Fehlerbetrieb der Gleichspannungswandler deaktiviert ist. Somit wird vermieden, dass hohe Ströme im Fehlerbetrieb durch die Signalmasseverbindung geleitet werden müssen. Hierdurch ist ein einfacher und sicherer Aufbau und Betrieb des Geräts möglich.
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Optional kann es vorgesehen sein, dass im Fehlerbetrieb ein Masseabriss vorliegt, sodass die Leistungsmasseverbindung zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, getrennt (d. h. ein Stromfluss zumindest überwiegend verhindert) ist, und insbesondere die Signalmasseverbindung zur Kompensation des Masseabrisses dadurch hergestellt wird und/oder herstellbar ist, dass die Massetrennschaltereinheit in den geschlossenen Zustand gebracht wird und/oder bringbar ist. Insbesondere kann es möglich sein, dass außerdem (zuvor oder gleichzeitig oder anschließend) als Reaktion auf den Masseabriss der Gleichspannungswandler deaktiviert wird und/oder die Leistungsübertragung bzw. Energieübertragung des Gleichspannungswandlers deaktiviert wird und/oder der Gleichspannungswandler in einen inaktiven Betrieb (Zustand) überführt wird. Hierdurch kann eine Beschädigung des Geräts vermieden werden.
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Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn zumindest ein elektrischer Anschluss für den Gleichspannungswandler vorgesehen ist, welcher mit zumindest einem Bordnetz eines Fahrzeuges elektrisch verbindbar ist, sodass vorzugsweise das Massepotential zumindest teilweise als eine Fahrzeugmasse, vorzugsweise Fahrzeugkarosserie, ausgeführt ist. Hierdurch ist ein zuverlässiger Betrieb eines Fahrzeug-Bordnetzes möglich, da die Kommunikation zum Fahrzeug noch immer gewährleistet ist und die Fehlerzustände dem Bordnetz mitgeteilt werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erster Anschluss zur Verbindung mit mindestens einem ersten Bordnetz, insbesondere 12 V Bordnetz, am Fahrzeug ausgeführt ist, und ein zweiter Anschluss zur Verbindung mit mindestens einem vom ersten Bordnetz unterschiedlichen zweiten Bordnetz, insbesondere 48 V Bordnetz, ausgeführt ist, um eine Verbindung des ersten Bordnetzes mit dem zweiten Bordnetz über den Gleichspannungswandler herzustellen. Insbesondere verbindet der Gleichspannungswandler ein 12 Volt (V) Bordnetz mit einem 48 V Bordnetz des Fahrzeuges. Dabei kann der Gleichspannungswandler bspw. in beide Richtungen (zum ersten und/oder zum zweiten Bordnetz) übertragen, und somit Energie in beide Richtungen transferieren. Bevorzugt kann der Gleichspannungswandler zum Aufladen zumindest eines der Bordnetze, vorzugsweise des 48 V Bordnetzes, verwendet werden, insbesondere eines Energiespeichers des Bordnetzes.
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Bevorzugt ist der Gleichspannungswandler mit einem Mehrfachbordnetz eines Fahrzeuges verbindbar, sodass der Gleichspannungswandler zur Energieübertragung zwischen den Bordnetzen des Mehrfachbordnetzes dient.
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Insbesondere ist das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug und/oder Personenkraftfahrzeug und/oder Lastkraftfahrzeug und/oder Elektrofahrzeug und/oder dergleichen ausgeführt.
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Weiter ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass eine interne Verbindung zur Verbindung zumindest des Gleichspannungswandlers und einer Steuerelektronik für den Gleichspannungswandler mit einem internen Potential vorgesehen ist, wobei die Kontrolleinheit die Steuerelektronik umfasst. Dies ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb des Geräts.
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Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass im Normalbetrieb die interne Verbindung ausschließlich über die Leistungsmasseverbindung elektrisch mit dem Massepotential verbunden ist, und im Fehlerbetrieb ausschließlich über die Signalmasseverbindung elektrisch mit dem Massepotential verbunden ist. Bevorzugt kann es möglich sein, dass zum Trennen der Signalmasseverbindung, insbesondere einer Kleinsignalmasseverbindung und/oder Elektronikmasseverbindung, die Signalmasseverbindung durch die Massetrennschaltereinheit hochohmig abgetrennt oder vollständig abgetrennt wird. Insbesondere wird hierdurch ein Stromfluss durch die Signalmasseverbindung deutlich reduziert und/oder zumindest teilweise verhindert. Zum Herstellen der Signalmasseverbindung wird dagegen der Stromfluss zugelassen und/oder die Signalmasseverbindung durch die Massetrennschaltereinheit niederohmig geschlossen. Bevorzugt wird im Fehlerbetrieb der Gleichspannungswandler inaktiv geschaltet, damit ausschließlich Kleinsignale über die Signalmasseverbindung geleitet werden.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers.
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Hierbei ist möglich, dass eine Leistungsmasseverbindung zur elektrischen Verbindung zumindest des Gleichspannungswandlers mit einem(externen) Massepotential vorgesehen ist, wobei in einem Normalbetrieb die Leistungsmasseverbindung hergestellt ist und insbesondere in einem Fehlerbetrieb die Leistungsmasseverbindung zumindest teilweise unterbrochen oder eingeschränkt ist.
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Es können zumindest die nachfolgenden Schritte vorgesehen sein, welche bevorzugt nacheinander oder in beliebiger Reihenfolge, insbesondere auch wiederholt, durchgeführt werden:
- – Detektieren des (insbesondere zumindest einen vom Normalbetrieb abweichenden) Fehlerbetriebs durch eine Kontrolleinheit,
- – Ansteuern einer Massetrennschaltereinheit in Abhängigkeit von der Detektion, sodass im Fehlerbetrieb eine Signalmasseverbindung die Kontrolleinheit mit dem Massepotential elektrisch verbindet, und im Normalbetrieb die Signalmasseverbindung, insbesondere stets, unterbrochen (d. h. zumindest teilweise getrennt) ist, wobei bevorzugt die Massetrennschaltereinheit die Kontrolleinheit mit dem (externen) Massepotential verbindet.
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Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind. Zudem kann das Verfahren geeignet sein, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu betreiben.
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Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass vor (oder nach oder bei) dem Ansteuern einer Massetrennschaltereinheit in Abhängigkeit von der Detektion und/oder nach dem Detektieren des Fehlerbetriebs durch die Kontrolleinheit als ein weiterer Schritt in Abhängigkeit von der Detektion ein Deaktivieren der Energieübertragung und/oder Leistungsübertragung des Gleichspannungswandlers und/oder ein Überführen des Gleichspannungswandlers von einem aktiven in einen inaktiven Betrieb erfolgt.
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Bevorzugt ist es dabei möglich, dass durch eine permanente und/oder zyklische Messung und/oder Überwachung eines Masseversatzes (d. h. insbesondere einer Spannungsdifferenz zwischen einem internen Potential, insbesondere internen Masse, zu einem externen Massepotential, insbesondere Fahrzeugmasse) ein Abriss der Leistungsmasse in jedem Betriebsfall sicher erkannt werden kann. Vorzugsweise kann bei oder nach der Detektion des Masseabrisses anhand des Masseversatzes die Leistungsübertragung des Gleichspannungswandlers deaktiviert und (anschließend) die Massetrennschaltereinheit aktiviert bzw. geschlossen werden. Dies hat den Vorteil, dass die Kommunikation mit dem Fahrzeug bestehen bleibt, da die Kontrolleinheit über die Signalmasseverbindung weiterhin mit dem externen Massepotential verbunden ist. Des Weiteren wird das Gerät nicht zerstört.
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Es ist weiter denkbar, dass wenn der Fehlerbetrieb, insbesondere als ein Masseabriss, detektiert wird, zunächst der Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) deaktiviert (abgeschaltet bzw. in Standby geschaltet) wird und dann erst die Massetrennschaltereinheit geschlossen wird.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass im Normalbetrieb der Gleichspannungswandler durch eine Steuerelektronik der Kontrolleinheit sowohl aktiv als auch inaktiv (im Standby) betrieben wird, und bei der Detektion des Fehlerbetriebs (bspw. ausgelöst durch die Detektion), insbesondere durch eine Überführung vom aktiven in den inaktiven (Standby-)Betrieb und/oder in sonstiger Weise, (der Gleichspannungswandler) deaktiviert wird, wobei vorzugsweise (erst) nach dieser Deaktivierung des Gleichspannungswandlers die Massetrennschaltereinheit in den geschlossenen Zustand überführt wird. Bevorzugt kann dabei zwischen der Detektion oder dem Auftreten des Fehlerbetriebs bzw. Masseabrisses und dem Überführen der Massetrennschaltereinheit in den geschlossenen Zustand, d. h. der (bspw. vollständigen) Herstellung der Signalmasseverbindung, ein masseloser Zustand für das Gerät vorliegen. Insbesondere liegt die Dauer für diesen masselosen Zustand maximal in einem Bereich von 1 ms bis 50 ms, vorzugsweise maximal 10 ms. Somit ist gewährleistet, dass eine Beschädigung durch den masselosen Zustand verhindert wird.
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Insbesondere erfolgt die Detektion durch eine Erfassung eines Masseversatzes des internen Potentials (interne Masse) zum (gemeinsamen) Massepotential (externen Masse bzw. Fahrzeugmasse). Hierzu wird insbesondere ein elektrischer Widerstandsteiler (Spannungsteiler), insbesondere zur Messung einer Differenzspannung, vorzugsweise mit einem Mikrocontroller, eingesetzt. Weiter ist hierzu vorzugsweise auch ein Verpolschutz vorgesehen, welche vorzugsweise mindestens eine Diode aufweist, um einen Defekt bei einer falschen Stromflussrichtung zu verhindern. Insbesondere ist der Spannungsteiler mit dem Verpolschutz verbunden, um eine sichere und fehlerfreie Messung und Montage zu ermöglichen.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Normalbetrieb,
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2 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Fehlerbetrieb,
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3 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den 1 und 2 sind schematisch Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers 20 gezeigt. Dabei ist in 1 ein Normalbetrieb I und in 2 ein Fehlerbetrieb II dargestellt.
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Der Gleichspannungswandler 20 ist über wenigstens eine elektrische Verbindung mit einer Kontrolleinheit 12, insbesondere mit einer Steuerelektronik der Kontrolleinheit 12, elektrisch verbunden. Somit ist es möglich, dass die Steuerelektronik der Kontrolleinheit 12 den Gleichspannungswandler 20 aktiviert und deaktiviert (d. h. in einen Standby-Betrieb überführt). Dies entspricht somit dem Normalbetrieb I, in welchem für den ordnungsgemäßen Betrieb des Gleichspannungswandlers 20 eine Leistungsmasseverbindung 32 hergestellt ist. Die Leistungsmasseverbindung 32 verbindet wenigstens den Gleichspannungswandler 20, und insbesondere auch die Kontrolleinheit 12, über eine interne Verbindung 30 mit einem (externen) Massepotenzial 35, vorzugsweise einer Fahrzeugmasse 35. Ferner wird durch die interne Verbindung 30 ein internes Potenzial (bzw. internes Massepotenzial) 34 bereitgestellt. Verbunden an die interne Verbindung 30 ist außerdem eine Massetrennschaltereinheit 11 vorgesehen, sodass die Massetrennschaltereinheit 11 eine elektrische Verbindung zwischen dem internen Potenzial 34 und einer Signalmasseverbindung 31 herstellen kann.
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Des Weiteren sind mehrere Anschlüsse vorgesehen, insbesondere ein erster Anschluss 21 (insbesondere Eingangsanschluss 21) und ein zweiter Anschluss 22 (insbesondere Ausgangsanschluss 22). Vorzugsweise dienen der erste und zweite Anschluss 21, 22 zum Verbinden von mindestens einem ersten Bordnetz 101, insbesondere einem 12V Bordnetz 101, und einem zweiten Bordnetz 102, vorzugsweise 48V Bordnetz 102, mit dem Gleichspannungswandler 20. Auf diese Weise kann durch den Gleichspannungswandler 20 eine Energieübertragung zwischen verschiedenen Bordnetzen 100 erfolgen.
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Außerdem dient ein dritter Anschluss 23 zur elektrischen Versorgung der Elektronik, insbesondere zur Versorgung der Kontrolleinheit 12. Optional kann außerdem ein vierter Anschluss 24 zur Leistungsmasseverbindung 32 sowie ein fünfter Anschluss 25 zur Signalmasseverbindung 31 vorgesehen sein.
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Über eine Signalmasseverbindung 31 kann dabei, insbesondere lediglich, im Fehlerbetrieb II die interne Verbindung 30 bzw. das interne Potenzial 34 mit dem (externen) Massepotenzial 35 verbunden werden. Hierbei ist die Massetrennschaltereinheit 11 im Strompfad der Signalmasseverbindung 31 und/oder der internen Verbindung 30 angeordnet, um die Signalmasseverbindung 31 herzustellen oder zu unterbrechen.
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Nur wenn ein Fehlerbetrieb II vorliegt, d. h. bspw. ein Masseabriss der Leistungsmasse (Leistungsmasseverbindung 32) vorliegt, wird die Massetrennschaltereinheit 11 geschlossen und die Signalmasseverbindung 31 hergestellt. Dieser Zustand ist in 2 zu sehen.
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Der Fehlerbetrieb II kann durch die Kontrolleinheit 12 bspw. dadurch detektiert werden, dass ein Masseversatz zwischen dem internen Potenzial 34 und dem (externen) Massepotenzial 35 gemessen wird. Diese Masseversatz-Messung 14 wird bspw. durch einen Spannungsteiler ermöglicht. Insbesondere erfolgt die Masseversatz-Messung 14 hochohmig, sodass im Normalbetrieb I im Wesentlichen kein oder nur ein stark verringerter Stromfluss durch die Signalmasseverbindung 31 erfolgt (entsprechend gilt die Signalmasseverbindung 31 als unterbrochen).
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In 3 wird schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren visualisiert. Dabei erfolgt gemäß einem ersten Verfahrensschritt 501 ein Detektieren des Fehlerbetriebs II durch eine Kontrolleinheit 12. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 502 erfolgt ein Ansteuern einer Massetrennschaltereinheit 11 in Abhängigkeit von der Detektion des Fehlerbetriebes II.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 11
- Massetrennschaltereinheit
- 12
- Kontrolleinheit
- 14
- Masseversatz-Messung
- 20
- Gleichspannungswandler
- 21
- erster Anschluss, Eingang
- 22
- zweiter Anschluss, Ausgang
- 23
- dritter Anschluss, zur Elektronikversorgung
- 24
- vierter Anschluss, zur Leistungsmasseverbindung
- 25
- fünfter Anschluss, zur Signalmasseverbindung
- 30
- interne Verbindung
- 31
- Signalmasseverbindung, Elektronikmasseverbindung
- 32
- Leistungsmasseverbindung
- 34
- internes Potential, internes Massepotential
- 35
- Massepotential, Fahrzeugmasse
- 100
- Bordnetz
- 101
- erstes Bordnetz, 12 V Bordnetz
- 102
- zweites Bordnetz, 48 V Bordnetz
- 501
- erster Verfahrensschritt
- 502
- zweiter Verfahrensschritt
- I
- Normalbetrieb
- II
- Fehlerbetrieb
