DE102017213409A1

DE102017213409A1 - Energy source unit for the separation of the subnetworks of a vehicle electrical system

Info

Publication number: DE102017213409A1
Application number: DE102017213409.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Wagner; Thomas Gauter; Markus Lämmermann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-02-07

Abstract

Es wird eine Energiequelleneinheit (101) für ein Energiebordnetz (100) eines Fahrzeugs beschrieben. Die Energiequelleneinheit (101) umfasst ein Gehäuse (203), mit einem ersten Anschluss (205) zum Anschluss eines ersten Teilnetzes (110) und mit einem zweiten Anschluss (206) zum Anschluss eines zweiten Teilnetzes (120) des Bordnetzes (100). Außerdem umfasst die Energiequelleneinheit (101) eine erste Teilquelle (201), die eingerichtet ist, elektrische Energie für das Bordnetz (100) bereitzustellen, sowie eine erste Leitung (206), die die erste Teilquelle (201) elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss (205) verbindet. Des Weiteren umfasst die Energiequelleneinheit (101) eine zweite Teilquelle (202), die eingerichtet ist, elektrische Energie für das Bordnetz (100) bereitzustellen, sowie eine zweite Leitung (207), die die zweite Teilquelle (202) elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss (206) verbindet. Die Energiequelleneinheit (101) umfasst ferner ein Schaltelement (204), das eingerichtet ist, die erste Leitung (206) und die zweite Leitung (207) elektrisch leitend zu verbinden oder zu entkoppeln, sowie eine Steuereinheit (200) zur Steuerung des Schaltelements (204).A power source unit (101) for an onboard power system (100) of a vehicle is described. The energy source unit (101) comprises a housing (203), with a first connection (205) for connecting a first subnetwork (110) and with a second connection (206) for connecting a second subnetwork (120) of the onboard network (100). In addition, the energy source unit (101) comprises a first partial source (201), which is set up to provide electrical energy for the on-board network (100), and a first line (206), which electrically conducts the first partial source (201) to the first terminal (20). 205) connects. Furthermore, the energy source unit (101) comprises a second partial source (202) which is set up to provide electrical energy for the vehicle electrical system (100), and a second line (207) which electrically conducts the second partial source (202) to the second terminal (206) connects. The power source unit (101) further includes a switching element (204) configured to electrically connect or disconnect the first line (206) and the second line (207), and a control unit (200) for controlling the switching element (204 ).

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiebordnetz für ein Fahrzeug, das mehrere redundante Teilnetze zur Energieversorgung von ein oder mehreren sicherheitsrelevanten Verbrauchern umfasst.The invention relates to an energy onboard power supply system for a vehicle, which comprises a plurality of redundant subnetworks for supplying energy to one or more safety-relevant consumers.

Ein teil- oder hochautomatisiert fahrendes Fahrzeug weist typischerweise ein oder mehrere kritische elektrische Verbraucher, insbesondere Steuergeräte, Sensoren, etc., auf, die eine besonders hohe Verfügbarkeit erfordern. Eine hohe Verfügbarkeit kann dabei u.a. durch eine redundante Energieversorgung der ein oder mehreren kritischen elektrischen Verbraucher ermöglicht werden. Das Energiebordnetz eines Fahrzeugs kann daher zwei oder mehr redundante Teilnetze umfassen, und ein kritischer elektrischer Verbraucher kann an die zwei oder mehr redundanten Teilnetze angeschlossen sein, um eine redundante Energieversorgung bereitzustellen.A partially or highly automated vehicle typically has one or more critical electrical consumers, in particular control devices, sensors, etc., which require particularly high availability. A high availability can u.a. be made possible by a redundant power supply of one or more critical electrical loads. The onboard power system of a vehicle may therefore include two or more redundant subnets, and one critical electrical load may be connected to the two or more redundant subnets to provide a redundant power supply.

Ein Teilnetz des Energiebordnetzes eines Fahrzeugs kann einen Defekt aufweisen, z.B. an einem Stromverteiler, an einem Kabel, an einem elektrischen Energiespeicher des Teilnetzes. Des Weiteren kann es in einem Teilnetz zu einem Kurzschluss oder zu einem Leitungsbruch kommen. Ein Defekt in einem Teilnetz kann Auswirkungen auf an anderes Teilnetz des Energiebordnetzes des Fahrzeugs haben.A subnetwork of the power plant network of a vehicle may have a defect, e.g. on a power distributor, on a cable, on an electrical energy store of the subnetwork. Furthermore, a short circuit or a line break may occur in a subnet. A defect in one subnet may affect another subnet of the vehicle's onboard power network.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein kosten- und bauraumeffizientes Fahrzeug-Bordnetz mit mehreren redundanten Teilnetzen bereitzustellen, durch das zuverlässig ein Defekt in einem Teilnetz isoliert werden kann. So kann ein sicherer Betrieb von ein oder mehreren elektrischen Verbrauchen gewährleistet werden, bei denen eine Energieversorgung aus mehreren Teilnetzen erfolgt.The present document deals with the technical problem of providing a cost-effective and space-efficient vehicle electrical system with several redundant subnets, which can reliably isolate a defect in a subnetwork. Thus, a safe operation of one or more electrical consuming can be ensured, in which a power supply is made of several subnets.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims. It should be noted that additional features of a claim dependent on an independent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form an independent invention independent of the combination of all features of the independent claim, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the specification, which may form an independent invention of the features of the independent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Energiequelleneinheit für ein Energiebordnetz eines Fahrzeugs (insbesondere eines Straßenkraftfahrzeugs) beschrieben. Das Energiebordnetz umfasst ein erstes Teilnetz und ein zweites Teilnetz, die eingerichtet sind, zumindest einen abgesicherten elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. Der abgesicherte elektrische Verbraucher kann einen gemeinsamen Verbraucher umfassen, der sowohl aus dem ersten als auch aus dem zweiten Teilnetz mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Alternativ oder ergänzend kann der abgesicherte elektrische Verbraucher zwei redundante (ggf. identische) elektrische Verbraucher aufweisen, wobei der erste redundante Verbraucher mit dem ersten Teilnetz und der zweite redundante Verbraucher mit dem zweiten Teilnetz gekoppelt ist.According to one aspect, a power source unit for an energy on-board network of a vehicle (in particular a road motor vehicle) is described. The energy on-board network comprises a first subnetwork and a second subnetwork, which are set up to supply at least one protected electrical consumer with electrical energy. The fused electrical consumer may comprise a common consumer, which can be supplied with electrical energy from both the first and from the second subnet. Alternatively or additionally, the fused electrical consumer can have two redundant (possibly identical) electrical consumers, wherein the first redundant consumer is coupled to the first subnet and the second redundant consumer is coupled to the second subnet.

Das erste Teilnetz kann typischerweise unabhängig von dem zweiten Teilnetz (und umgekehrt) betrieben werden. Insbesondere kann das erste Teilnetz einen ersten Energiespeicher (z.B. eine erste Batterie, etwa eine Lithium-Ionen Batterie) und das zweite Teilnetz kann einen zweiten Energiespeicher (z.B. eine zweite Batterie, etwa eine Lithium-Ionen Batterie) umfassen. Durch die jeweiligen Energiespeicher kann ein unabhängiger und/oder ein Insel-Betrieb des jeweiligen Teilnetzes ermöglicht werden (für einen Zeitraum, der von der Speicherkapazität des jeweiligen Energiespeichers abhängt). Durch das Anschließen eines abgesicherten elektrischen Verbrauchers an zwei Teilnetze, die unabhängig voneinander elektrische Energie bereitstellen können, kann der Betrieb des elektrischen Verbrauchers abgesichert werden. Dies kann insbesondere bei einem sicherheitsrelevanten elektrischen Verbraucher eines Fahrzeugs von Vorteil sein.The first subnetwork can typically be operated independently of the second subnetwork (and vice versa). In particular, the first subnet may comprise a first energy store (e.g., a first battery, such as a lithium ion battery) and the second subnet may comprise a second energy store (e.g., a second battery, such as a lithium ion battery). By the respective energy storage, an independent and / or an island operation of the respective subnet can be made possible (for a period of time which depends on the storage capacity of the respective energy store). By connecting a secure electrical load to two subnets that can provide electrical energy independently of each other, the operation of the electrical load can be secured. This can be advantageous in particular in the case of a safety-related electrical consumer of a vehicle.

Die Energiequelleneinheit umfasst ein Gehäuse, mit einem ersten Anschluss zum Anschluss des ersten Teilnetzes und mit einem zweiten Anschluss zum Anschluss des zweiten Teilnetzes. Das Gehäuse kann ein elektrisch leitendes Material (z.B. ein Metall) umfassen bzw. aus einem solchen gefertigt sein. Des Weiteren kann das Gehäuse eine abschirmende Wirkung (für elektromagnetische Strahlen) aufweisen. Außerdem kann das Gehäuse als mechanischer Schutz und/oder als Schutz vor Verunreinigungen der in dem Gehäuse angeordneten Komponenten der Energiequelleneinheit dienen. Die Anschlüsse können z.B. als Klemmen und/oder als Buchsen bzw. Stecker an einer Gehäusewand des Gehäuses angeordnet sein. Alle bzw. ein Teil der Komponenten der Energiequelleneinheit können vom Gehäuse umschlossen sein.The power source unit comprises a housing, with a first connection for connecting the first subnetwork and with a second connection for connecting the second subnetwork. The housing may include or be made of an electrically conductive material (e.g., a metal). Furthermore, the housing may have a shielding effect (for electromagnetic radiation). In addition, the housing can serve as mechanical protection and / or as protection against contamination of the components of the power source unit arranged in the housing. The terminals may e.g. be arranged as terminals and / or as sockets or plugs on a housing wall of the housing. All or part of the components of the power source unit may be enclosed by the housing.

Die Energiequelleneinheit umfasst eine erste Teilquelle (d.h. eine erste Teil-Energiequelle), die eingerichtet ist, elektrische Energie für das Bordnetz bereitzustellen. Außerdem umfasst die Energiequelleneinheit eine erste Leitung, die die erste Teilquelle elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss verbindet. Die erste Teilquelle und/oder die erste Leitung können innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Die erste Teilquelle kann insbesondere eingerichtet sein, elektrische Energie bzw. elektrische Leitung zu erzeugen.The power source unit includes a first sub-source (ie, a first sub-power source) configured to provide electrical power to the electrical system. In addition, the includes Power source unit, a first line which connects the first partial source electrically conductively connected to the first terminal. The first partial source and / or the first line can be arranged within the housing. The first partial source can be set up in particular to generate electrical energy or electrical line.

Außerdem umfasst die Energiequelleneinheit eine zweite Teilquelle, die eingerichtet ist, elektrische Energie für das Bordnetz bereitzustellen. Des Weiteren umfasst die Energiequelleneinheit eine zweite Leitung, die die zweite Teilquelle elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss verbindet. Die zweite Teilquelle und/oder die zweite Leitung können innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Die zweite Teilquelle kann insbesondere eingerichtet sein, elektrische Energie bzw. elektrische Leitung zu erzeugen. Beispielsweise können die erste Teilquelle und die zweite Teilquelle einen elektrischen Generator und/oder einen Spannungswandler umfassen bzw. Teil eines Generators und/oder Spannungswandlers sein.In addition, the energy source unit comprises a second partial source, which is set up to provide electrical energy for the vehicle electrical system. Furthermore, the energy source unit comprises a second line, which connects the second partial source in an electrically conductive manner to the second terminal. The second partial source and / or the second line can be arranged within the housing. The second partial source may in particular be designed to generate electrical energy or electrical conduction. By way of example, the first partial source and the second partial source may comprise an electric generator and / or a voltage converter or be part of a generator and / or voltage converter.

Die erste Teilquelle und/oder die zweite Teilquelle können somit dazu verwendet werden, die Teilnetze eines Bordnetzes eines Fahrzeugs während des Betriebs des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Die elektrische Energie, die den Teilnetzen zur Verfügung gestellt wird, kann dabei innerhalb der Teilquellen mittels eines elektrischen Generators erzeugt und/oder über einen Spannungswandler aus einer anderweitigen Energiequelle (z.B. aus einem Hochvolt-Energiespeicher, etwa bei 300V oder mehr) entnommen und in dem (Niedervolt-) Bordnetz (z.B. bei 12V oder bei 48V) bereitgestellt werden.The first partial source and / or the second partial source can thus be used to supply the subnetworks of a vehicle electrical system of a vehicle during operation of the vehicle with electrical energy. The electrical energy that is made available to the subnets can thereby generated within the sub-sources by means of an electric generator and / or via a voltage transformer from another source of energy (eg from a high-voltage energy storage, such as 300V or more) removed and in the (Low-voltage) electrical system (eg at 12V or 48V) are provided.

Die Energiequelleneinheit umfasst weiter zumindest bzw. genau ein Schaltelement, das eingerichtet ist, die erste Leitung und die zweite Leitung elektrisch leitend zu verbinden oder zu entkoppeln. Das Schaltelement kann z.B. ein Relais und/oder einen Transistor, insbesondere ein IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), umfassen. Das Schaltelement kann in einem Normalbetrieb des Bordnetzes bzw. der Energiequelleneinheit geschlossen sein, so dass auch der zweite Anschluss mit der ersten Teilquelle und der erste Anschluss mit der zweiten Teilquelle gekoppelt sind. Die einzelnen Teilnetze können somit im Normalbetrieb sowohl aus der ersten Teilquelle als auch aus der zweiten Teilquelle mit elektrischer Energie versorgt werden. Andererseits kann durch ein Öffnen des Schaltelements bewirkt werden, dass der erste Anschluss nur noch mit der ersten Teilquelle und der zweite Anschluss nur noch mit der zweiten Teilquelle gekoppelt sind. Das erste Teilnetz kann dann nur noch durch die erste Teilquelle und das zweite Teilnetz kann dann nur noch durch die zweite Teilquelle mit elektrischer Energie versorgt werden.The power source unit further comprises at least one switching element configured to electrically connect or decouple the first line and the second line. The switching element may e.g. a relay and / or a transistor, in particular an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). The switching element may be closed in a normal operation of the electrical system or the power source unit, so that the second terminal with the first partial source and the first terminal are coupled to the second partial source. The individual subnets can thus be supplied with electrical energy in normal operation both from the first sub-source and from the second sub-source. On the other hand, by opening the switching element, it can be effected that the first connection is coupled only to the first partial source and the second connection only to the second partial source. The first subnetwork can then only be supplied by the first partial source and the second subnetwork can only be supplied with electrical energy by the second partial source.

Die Energiequelleneinheit umfasst weiter eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, zu bestimmen, dass ein Defekt in dem ersten Teilnetz vorliegt. Beispielsweise kann es zu einem Kurzschluss in dem ersten Teilnetz gekommen sein. Zum Schutz des zweiten Teilnetzes und somit zur Sicherstellung des Betriebs des abgesicherten (ggf. gemeinsamen) elektrischen Verbrauchers, kann daraufhin eine Entkopplung des ersten Teilnetzes von dem zweiten Teilnetz bewirkt werden. Insbesondere kann die Steuereinheit zu diesem Zweck eingerichtet sein, das Schaltelement zu veranlassen (z.B. durch Öffnen des Schaltelements), die erste und die zweite Leitung voneinander zu entkoppeln. Als Folge daraus ist das zweite Teilnetz nicht mehr mit dem ersten Teilnetz gekoppelt, so dass sich ein Defekt im ersten Teilnetz nicht auf das zweite Teilnetz auswirken kann.The power source unit further comprises a control unit configured to determine that there is a defect in the first subnetwork. For example, there may have been a short circuit in the first subnetwork. In order to protect the second subnetwork and thus to ensure the operation of the secure (possibly common) electrical load, a decoupling of the first subnetwork from the second subnetwork can then be effected. In particular, for this purpose, the control unit may be arranged to cause the switching element (for example, by opening the switching element) to decouple the first and second lines from each other. As a result, the second subnet is no longer coupled to the first subnet, so that a defect in the first subnet can not affect the second subnet.

Es wird somit eine Energiequelleneinheit bereitgestellt, die in effizienter und zuverlässiger Weise zur Kopplung bzw. zur Entkopplung von unterschiedlichen Teilnetzen eines Bordnetzes verwendet werden kann. Dabei kann ein Schaltelement direkt in das Gehäuse der Energiequelleneinheit integriert werden, so dass eine bauraum-, kosten- und gewichtseffiziente Entkopplung der Teilnetze ermöglicht wird.A power source unit is thus provided which can be used in an efficient and reliable manner for the coupling or decoupling of different subnetworks of a vehicle electrical system. In this case, a switching element can be integrated directly into the housing of the power source unit, so that a construction space, cost and weight-efficient decoupling of the subnets is made possible.

Die erste Teilquelle und die zweite Teilquelle können elektrische Energie auf Basis von zumindest teilweise unterschiedlichen Phasen einer gemeinsamen Mehrphasen-Energiequelle, insbesondere eines elektrischen MehrphasenGenerators, bereitstellen. Dabei kann die Mehrphasen-Energiequelle in dem Gehäuse der Energiequelleneinheit angeordnet sein. Beispielsweise kann die Mehrphasen-Energiequelle eine Gleichspannung für die Teilnetze des Bordnetzes auf Basis von N Phasen einer Wechselspannung bereitstellen, mit N>1, z.B. N=6. The first sub-source and the second sub-source may provide electrical energy based on at least partially different phases of a common polyphase power source, in particular a multiphase electrical generator. In this case, the polyphase power source may be arranged in the housing of the power source unit. For example, the polyphase power source can provide a DC voltage for the subnetworks of the on-board network based on N phases of an AC voltage, with N> 1, e.g. N =. 6

Ein Teil der N Phasen (z.B. N/2 Phasen) können dazu verwendet werden, eine erste Gleichspannung bzw. einen ersten Gleichstrom der ersten Teilquelle zu erzeugen. Ein (typischerweise vollständig) unterschiedlicher Teil der N Phasen (z.B. die anderen N/2 Phasen) können dazu verwendet werden, eine zweite Gleichspannung bzw. einen zweiten Gleichstrom der zweiten Teilquelle zu erzeugen. So können in effizienter Weise unterschiedliche Teilquellen für unterschiedliche Teilnetze eines Bordnetzes bereitgestellt werden. Dabei stehen dennoch im Normalbetrieb (d.h. bei geschlossenem Schaltelement) alle N Phasen (und somit die gesamte elektrische Leistung einer Mehrphasen-Energiequelle) für alle Teilnetze des Bordnetzes zur Verfügung.A portion of the N phases (e.g., N / 2 phases) may be used to generate a first DC voltage or current of the first sub-source, respectively. A (typically complete) different portion of the N phases (e.g., the other N / 2 phases) may be used to generate a second DC voltage and a second DC current, respectively, of the second sub-source. Thus, different sub-sources for different subnetworks of a vehicle electrical system can be provided in an efficient manner. Nevertheless, in normal operation (i.e., when the switching element is closed), all N phases (and therefore the entire electrical power of a multi-phase power source) are available for all subnetworks of the electrical system.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine weitere Energiequelleneinheit für ein Energiebordnetz eines Fahrzeugs beschrieben. Das Energiebordnetz umfasst ein erstes Teilnetz und ein zweites Teilnetz, die ausgebildet sind, zumindest einen abgesicherten (ggf. gemeinsamen) elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen.In another aspect, another power source unit for an onboard power system of a vehicle is described. The energy on-board network comprises a first subnetwork and a second subnetwork, which are designed to supply at least one protected (possibly common) electrical consumer with electrical energy.

Die Energiequelleneinheit umfasst ein Gehäuse, mit einem ersten Anschluss zum Anschluss des ersten Teilnetzes und mit einem zweiten Anschluss zum Anschluss des zweiten Teilnetzes. Wie bereits oben dargelegt, kann das Gehäuse ein elektrisch leitendes Material (z.B. ein Metall) umfassen bzw. aus einem solchen gefertigt sein. Des Weiteren kann das Gehäuse eine abschirmende Wirkung (für elektromagnetische Strahlen) aufweisen. Außerdem kann das Gehäuse als mechanischer Schutz und/oder als Schutz vor Verunreinigungen der in dem Gehäuse angeordneten Komponenten der Energiequelleneinheit dienen. Die Anschlüsse können z.B. als Klemmen und/oder als Buchsen bzw. Stecker an einer Gehäusewand des Gehäuses angeordnet sein. Alle bzw. ein Teil der Komponenten der Energiequelleneinheit können vom Gehäuse umschlossen sein.The power source unit comprises a housing, with a first connection for connecting the first subnetwork and with a second connection for connecting the second subnetwork. As stated above, the housing may include or be made of an electrically conductive material (e.g., a metal). Furthermore, the housing may have a shielding effect (for electromagnetic radiation). In addition, the housing can serve as mechanical protection and / or as protection against contamination of the components of the power source unit arranged in the housing. The terminals may e.g. be arranged as terminals and / or as sockets or plugs on a housing wall of the housing. All or part of the components of the power source unit may be enclosed by the housing.

Die Energiequelleneinheit umfasst eine Energiequelle, die eingerichtet ist, elektrische Energie für das Bordnetz bereitzustellen. Die Energiequelle kann z.B. einen elektrischen Generator und/oder einen Spannungswandler umfassen. Die Energiequelle kann dazu verwendet werden, die Teilnetze mit elektrischer Energie zu versorgen (z.B. um die jeweiligen Energiespeicher der Teilnetze zu laden).The power source unit includes a power source configured to provide electrical power to the electrical system. The energy source may e.g. an electric generator and / or a voltage converter include. The power source can be used to provide electrical power to the subnets (e.g., to charge the respective subnet energy stores).

Außerdem umfasst die Energiequelleneinheit ein erstes Schaltelement, das eingerichtet ist, die Energiequelle elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss zu verbinden oder davon zu entkoppeln. Des Weiteren umfasst die Energiequelleneinheit ein zweites Schaltelement, das eingerichtet ist, die Energiequelle elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss zu verbinden oder davon zu entkoppeln. Im Normalbetrieb können die Schaltelemente geschlossen sein, um die Energiequelle sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Anschluss und somit mit dem ersten und dem zweiten Teilnetz zu koppeln. Als Folge daraus sind im Normalbetrieb auch die Anschlüsse und damit die Teilnetze miteinander elektrisch leitend gekoppelt. Andererseits kann durch Öffnen des ersten Schaltelements und/oder des zweiten Schaltelements eine Entkopplung der Anschlüsse und damit der Teilnetze bewirkt werden. Das erste und/oder das zweite Schaltelement können jeweils ein Relais und/oder einen Transistor, insbesondere ein IGBT, umfassen. Das erste und/oder zweite Schaltelemente und/oder die Energiequelle sind bevorzugt von dem Gehäuse umschlossen.In addition, the power source unit includes a first switching element configured to electrically connect or disconnect the power source with the first terminal. Furthermore, the energy source unit comprises a second switching element, which is set up to connect or decouple the energy source in an electrically conductive manner with the second connection. In normal operation, the switching elements may be closed to couple the power source to both the first and second terminals, and thus to the first and second subnets. As a result, in normal operation, the connections and thus the subnets are coupled to each other electrically conductive. On the other hand, can be effected by opening the first switching element and / or the second switching element decoupling of the terminals and thus the subnets. The first and / or the second switching element may each comprise a relay and / or a transistor, in particular an IGBT. The first and / or second switching elements and / or the energy source are preferably enclosed by the housing.

Die Energiequelleneinheit umfasst ferner eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, zu bestimmen, dass ein Defekt (z.B. ein Kurzschluss) in dem ersten Teilnetz vorliegt. In Reaktion darauf kann die Steuereinheit das erste Schaltelement veranlassen, den ersten Anschluss von der Energiequelle zu entkoppeln, und das zweite Schaltelement veranlassen, den zweiten Anschluss von der Energiequelle zu entkoppeln. So kann eine schnelle Entkopplung der Teilnetze zum Schutz des zweiten Teilnetzes und des abgesicherten (ggf. gemeinsamen) elektrischen Verbrauchers bewirkt werden.The power source unit further comprises a control unit configured to determine that there is a defect (e.g., a short circuit) in the first subnetwork. In response, the controller may cause the first switching element to decouple the first terminal from the power source and cause the second switching element to decouple the second terminal from the power source. Thus, a rapid decoupling of the subnets for the protection of the second subnetwork and the secure (possibly common) electrical load can be effected.

Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, zu einem späteren Zeitpunkt, das zweite Schaltelement zu veranlassen, den zweiten Anschluss wieder mit der Energiequelle zu verbinden, während der erste Anschluss weiterhin von der Energiequelle entkoppelt bleibt. Dabei kann der spätere Zeitpunkt eine vordefinierte Zeitdauer nach einem Zeitpunkt liegen, an dem die Energiequelle von dem ersten und zweiten Anschluss entkoppelt wird. So können die Energieversorgung des zweiten Teilnetzes sichergestellt und die Betriebszeit eines abgesicherten (ggf. gemeinsamen) elektrischen Verbrauchers nach einem Defekt eines Teilnetzes erhöht werden.The controller is further configured, at a later time, to cause the second switching element to reconnect the second terminal to the power source while the first terminal continues to remain disconnected from the power source. In this case, the later time may be a predefined period of time after a time at which the energy source is decoupled from the first and second terminals. Thus, the power supply of the second subnet can be ensured and the operating time of a secure (possibly common) electrical load can be increased after a defect of a subnet.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, nach Entkoppeln der Energiequelle von dem ersten und zweiten Anschluss zu bestimmen, ob auch das zweite Teilnetz einen Defekt aufweist oder nicht. Das zweite Schaltelement kann ggf. nur dann veranlasst werden, den zweiten Anschluss wieder mit der Energiequelle zu verbinden, wenn bestimmt wurde, dass das zweite Teilnetz keinen Defekt aufweist. So kann ein sicherer Betrieb eines Bordnetzes eines Fahrzeugs bewirkt werden.The control unit may be configured to determine, after decoupling the power source from the first and second terminals, whether the second subnetwork also has a defect or not. If necessary, the second switching element can only be made to reconnect the second connection to the energy source if it has been determined that the second partial network has no defect. Thus, a safe operation of a vehicle electrical system of a vehicle can be effected.

Die Steuereinheit ist typischerweise eingerichtet, die ein oder mehreren Schaltelemente einer Energiequelleneinheit anzusteuern, so dass der erste Anschluss und der zweite Anschluss im Normalbetrieb jeweils mit zumindest einer Energiequelle der Energiequelleneinheit gekoppelt sind. So kann die Energieversorgung der Teilnetze eines Bordnetzes im Normalbetrieb gewährleistet werden.The control unit is typically configured to control the one or more switching elements of a power source unit, so that the first terminal and the second terminal are each coupled in normal operation with at least one energy source of the power source unit. Thus, the power supply of the subnetworks of a vehicle electrical system can be ensured in normal operation.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, nach Öffnen des ersten Schaltelements und nach Öffnen des zweiten Schaltelements zunächst das erste Schaltelement wieder zu schließen (z.B. nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls), um zu überprüfen, ob das erste Teilnetz in Ordnung ist. Wenn erkannt wird, dass das erste Teilnetz in Ordnung ist, kann ggf. daraus geschlossen werden, dass das zweite Teilnetz defekt ist. Das erste Schaltelement kann dann geschlossen und ggf. das zweite Schaltelement geöffnet bleiben.The control unit may be configured, after opening the first switching element and after opening the second switching element, first to close the first switching element again (for example after a certain time interval has elapsed) in order to check whether the first subnetwork is in order. If it is detected that the first subnetwork is in order, it may be concluded from this that the second subnetwork is defective. The first switching element can then be closed and, if necessary, the second switching element remain open.

Wenn andererseits erkannt wird, dass das erste Teilnetz defekt ist, so kann das erste Schaltelement wieder geöffnet werden. Es kann dann das zweite Schaltelement geschlossen werden, um zu überprüfen, ob das zweite Teilnetz in Ordnung ist. Wenn das zweite Teilnetz in Ordnung ist, so kann das zweite Schaltelement geschlossen (und ggf. das erste Schaltelement geöffnet) bleiben. Andererseits kann das zweite Schaltelement wieder geöffnet werden.On the other hand, if it is detected that the first subnetwork is defective, then the first switching element can be opened again. It can then be closed, the second switching element to check whether the second subnet is OK. If the second subnet is ok, so can the second switching element closed (and possibly the first switching element open) remain. On the other hand, the second switching element can be opened again.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Energiebordnetz für ein Fahrzeug beschrieben. Das Bordnetz kann in einem Niedervoltbereich (z.B. bei 60V oder weniger, insbesondere bei 12V oder 48V) betrieben werden. Das Bordnetz umfasst ein erstes Teilnetz (ggf. mit einem ersten Stromverteiler), wobei das erste Teilnetz eingerichtet ist, ein oder mehrere erste elektrische Verbraucher des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Das erste Teilnetz kann einen ersten Energiespeicher umfassen.In another aspect, an onboard power system for a vehicle is described. The electrical system can be operated in a low-voltage range (for example at 60V or less, in particular at 12V or 48V). The vehicle electrical system comprises a first subnetwork (possibly with a first power distributor), wherein the first subnetwork is set up to supply one or more first electrical consumers of the vehicle with electrical energy. The first subnetwork may comprise a first energy store.

Außerdem umfasst das Bordnetz ein zweites Teilnetz (ggf. mit einem zweiten Stromverteiler), wobei das zweite Teilnetz eingerichtet ist, ein oder mehrere zweite elektrische Verbraucher des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Das zweite Teilnetz kann einen zweiten Energiespeicher umfassen. Die ein oder mehreren zweiten elektrischen Verbraucher können sich zumindest teilweise von den ein oder mehreren ersten elektrischen Verbrauchern unterscheiden.In addition, the electrical system comprises a second subnet (possibly with a second power distributor), wherein the second subnet is arranged to supply one or more second electrical consumers of the vehicle with electrical energy. The second subnetwork may comprise a second energy store. The one or more second electrical loads may be at least partially different from the one or more first electrical loads.

Ferner umfasst das Bordnetz zumindest einen abgesicherten, elektrischen Verbraucher, der sowohl über das erste Teilnetz als auch über das zweite Teilnetz mit elektrischer Energie versorgt werden kann bzw. versorgt wird. Der abgesicherte Verbraucher kann z.B. zwei redundante (ggf. identische) Verbraucher umfassen, wobei einer der redundanten Verbraucher aus dem ersten Teilnetz und der andere redundante Verbraucher aus dem zweiten Teilnetz mit elektrischer Energie versorgt werden kann.Furthermore, the vehicle electrical system comprises at least one protected, electrical consumer, which can be supplied with electrical energy both via the first subnetwork and via the second subnetwork. The secured consumer may e.g. comprise two redundant (possibly identical) consumers, wherein one of the redundant load from the first subnet and the other redundant load from the second subnet can be supplied with electrical energy.

Der abgesicherte Verbraucher kann sowohl mit dem ersten Stromverteiler als auch mit dem zweiten Stromverteiler elektrisch leitend verbunden sein, um unabhängig von dem jeweils anderen Teilnetz sowohl aus dem ersten Teilnetz als auch aus dem zweiten Teilnetz mit elektrischer Energie versorgt zu werden.The protected consumer can be electrically conductively connected both to the first power distributor and to the second power distributor in order to be supplied with electrical energy, independently of the respective other subnetwork, both from the first subnetwork and from the second subnetwork.

Außerdem umfasst das Bordnetz eine in diesem Dokument beschriebene Energiequelleneinheit, die eingerichtet ist, über einen ersten Anschluss elektrische Energie in dem ersten Teilnetz und über einen zweiten Anschluss elektrische Energie in dem zweiten Teilnetz bereitzustellen. Die Energiequelleneinheit kann eingerichtet sein, elektrische Energie zu erzeugen, z.B. auf Basis von mechanischer Energie.In addition, the on-board network comprises a power source unit described in this document, which is set up to provide electrical energy in the first subnetwork via a first connection and electrical energy in the second subnetwork via a second connection. The power source unit may be configured to generate electrical energy, e.g. based on mechanical energy.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1 ein beispielhaftes Bordnetz mit zwei Teilnetzen;
2a eine Energiequelleneinheit mit einem Trenn- bzw. Schaltelement zur Entkoppelung der Teilnetze eines Bordnetzes;
2b eine Energiequelleneinheit mit mehreren Trenn- bzw. Schaltelementen zur Entkoppelung der Teilnetze eines Bordnetzes; und
3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Entkopplung der Teilnetze eines Bordnetzes.

Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show

1 an exemplary on-board network with two subnetworks;
2a a power source unit with a separating or switching element for decoupling the subnetworks of a vehicle electrical system;
2 B a power source unit with a plurality of separating or switching elements for decoupling the subnetworks of a vehicle electrical system; and
3 a flowchart of an exemplary method for decoupling the subnets of a vehicle electrical system.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen sowie kosten-, bauraum- und gewichtseffizienten Isolierung eines Defektes in einem Teilnetz des Energiebordnetzes eines Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Bordnetz 100 mit einem ersten Teilnetz 110 und einem zweiten Teilnetz 120. Die Teilnetze 110, 120 können jeweils zumindest einen elektrischen Energiespeicher 111, 121, jeweils ein oder mehrere dedizierte elektrische Verbraucher 112, 122 und/oder jeweils zumindest einen Stromverteiler 113, 123 zur Verteilung der elektrischen Energie in dem jeweiligen Teilnetz 110, 120 umfassen.As stated above, the present document deals with the reliable and cost-effective, space and weight-efficient isolation of a defect in a subnetwork of the power system of a vehicle. In this context shows 1 an exemplary wiring system 100 with a first subnet 110 and a second subnet 120 , The subnets 110 . 120 can each have at least one electrical energy storage 111 . 121 , one or more dedicated electrical consumers 112 . 122 and / or at least one power distributor 113 . 123 for distributing the electrical energy in the respective subnetwork 110 . 120 include.

Das erste Teilnetz 110 und das zweite Teilnetz 120 können dazu verwendet werden, gemeinsam ein oder mehrere sicherheitsrelevante bzw. abgesicherte elektrische Verbraucher 102 mit elektrischer Energie zu versorgen. Zu diesem Zweck kann ein sicherheitsrelevanter Verbraucher 102 sowohl mit dem ersten Stromverteiler 113 des ersten Teilnetzes 110 als auch mit dem zweiten Stromverteiler 123 des zweiten Teilnetzes 120 elektrisch leitend verbunden sein. So kann gewährleistet werden, dass der Verbraucher 102 auch bei Ausfall eines Teilnetzes 110 mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher 121 des anderen Teilnetzes 120 versorgt werden kann.The first subnet 110 and the second subnet 120 can be used to collectively one or more safety-related or secured electrical consumers 102 to supply with electrical energy. For this purpose, a security-relevant consumer 102 both with the first power distributor 113 of the first subnetwork 110 as well as with the second power distributor 123 of the second subnetwork 120 be electrically connected. This can ensure that the consumer 102 even if a subnet fails 110 with electrical energy from the energy storage 121 of the other subnet 120 can be supplied.

Das Bordnetz 100 umfasst typischerweise zumindest eine Energiequelleneinheit 101, d.h. zumindest eine Quelle von elektrischer Energie, die eingerichtet ist, die Teilnetze 110, 120 mit zusätzlicher elektrischer Energie zu versorgen. Die Energiequelleneinheit 101 kann z.B. einen Generator umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Energiequelleneinheit 101 einen Spannungswandler umfassen, um elektrische Energie aus einem Hochvolt-Bordnetz des Fahrzeugs in dem (Niedervolt-) Bordnetz 100 bereitzustellen.The electrical system 100 typically includes at least one power source unit 101 ie at least one source of electrical energy that is established, the subnetworks 110 . 120 to provide additional electrical energy. The power source unit 101 may include, for example, a generator. Alternatively or additionally, the Power source unit 101 include a voltage converter to electrical energy from a high-voltage electrical system of the vehicle in the (low-voltage) electrical system 100 provide.

Die Teilnetze 110, 120 eines Bordnetzes 100 können durch ein dediziertes Entkoppelungselement miteinander verbunden sein, wobei das Entkoppelungselement (z.B. ein Relais) eingerichtet sein kann, die Teilnetze 110, 120 voneinander zu entkoppeln (z.B. in Reaktion auf einen Defekt in zumindest einem der Teilnetze 110, 120). Ein derartiges, dediziertes Entkoppelungselement erfordert typischerweise ein dediziertes Gehäuse und ein dediziertes Steuergerät und führt somit zu zusätzlichen Kosten, Bauraum und Gewicht. Außerdem kann ein derartiges Entkopplungselement im geöffneten Zustand dazu führen, dass ein funktionsfähiges Teilnetz 110, 120 von der Energiequelleneinheit 101 entkoppelt wird, so dass das funktionsfähige Teilnetz 110, 120 nicht mehr mit neuer elektrischer Energie versorgt wird. Als Folge daraus kann der verfügbare Betriebszeitraum eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers 102 infolge eines Defekts in einem Teilnetz 110, 120 substantiell reduziert werden.The subnets 110 . 120 of a vehicle electrical system 100 may be interconnected by a dedicated decoupling element, where the decoupling element (eg, a relay) may be arranged, the subnets 110 . 120 decouple from each other (eg in response to a defect in at least one of the subnetworks 110 . 120 ). Such a dedicated decoupling element typically requires a dedicated housing and dedicated controller, thus adding cost, space, and weight. In addition, such a decoupling element in the open state can lead to a functional subnet 110 . 120 from the power source unit 101 is decoupled, leaving the functional subnet 110 . 120 is no longer supplied with new electrical energy. As a consequence, the available operating period of a security-relevant consumer 102 as a result of a defect in a subnetwork 110 . 120 be substantially reduced.

2a zeigt eine beispielhafte Energiequelleneinheit 101, die Teilquellen 201, 202 für die unterschiedlichen Teilnetze 110, 120 des Bordnetzes 100 umfasst. Die Teilquellen 201, 202 können bei einem Mehrphasengenerator z.B. durch unterschiedliche Teilmengen von Phasen des Mehrphasengenerators gebildet werden. Beispielsweise können bei einem Sechsphasengenerator drei der Phasen der ersten Teilquelle 201 und die anderen drei Phasen der zweiten Teilquelle 202 zugeordnet werden. Durch Aufteilung der Phasen eines Mehrphasengenerators können somit durch einen einzigen Generator mehrere unterschiedliche Teilquellen 201, 202 für die unterschiedlichen Teilnetze 110, 120 des Bordnetzes 100 bereitgestellt werden. 2a shows an exemplary power source unit 101 , the partial sources 201 . 202 for the different subnets 110 . 120 of the electrical system 100 includes. The partial sources 201 . 202 can be formed in a multi-phase generator, for example, by different subsets of phases of the multi-phase generator. For example, in a six-phase generator, three of the phases of the first partial source 201 and the other three phases of the second sub-source 202 be assigned. By dividing the phases of a multi-phase generator can thus by a single generator several different sub-sources 201 . 202 for the different subnets 110 . 120 of the electrical system 100 to be provided.

Die Energiequelleneinheit 101 umfasst typischerweise ein Gehäuse 203. An dem Gehäuse 203 können Anschlüsse 205, 206 (insbesondere Klemmen) für die unterschiedlichen Teilnetze 110, 120 angeordnet sein. Die Teilquellen 201, 202 können über interne Leitungen 206, 207 mit den unterschiedlichen Anschlüssen 205, 206 elektrisch leitend verbunden sein, um über die Anschlüsse 205, 206 elektrische Energie in den unterschiedlichen Teilnetzen 110, 120 bereitzustellen.The power source unit 101 typically includes a housing 203 , On the case 203 can connections 205 . 206 (in particular terminals) for the different subnetworks 110 . 120 be arranged. The partial sources 201 . 202 can via internal lines 206 . 207 with the different connections 205 . 206 be electrically connected to the terminals 205 . 206 electrical energy in different subnets 110 . 120 provide.

Außerdem umfasst die Energiequelleneinheit 101 eine Schaltelement 204, das über eine Steuereinheit 200 der Energiequelleneinheit 101 angesteuert werden kann. Typischerweise ist auch die Steuereinheit 200 innerhalb des Gehäuses 203 der Energiequelleneinheit 101 angeordnet. Die Steuereinheit 200 kann dazu verwendet werden, die Teilquellen 201, 202 (insbesondere einen elektrischen Generator und/oder einen Spannungswandler) zu steuern bzw. zu regeln.In addition, the power source unit includes 101 a switching element 204 that has a control unit 200 the power source unit 101 can be controlled. Typically, the control unit is also 200 inside the case 203 the power source unit 101 arranged. The control unit 200 can be used to the partial sources 201 . 202 (In particular, an electric generator and / or a voltage converter) to control or regulate.

Die Steuereinheit 200 kann ferner eingerichtet sein, einen Fehler bzw. Defekt in zumindest einem der Teilnetze 110, 120 zu detektieren. In Reaktion darauf, kann das Schaltelement 204 (z.B. ein Relais) geöffnet werden, um die internen Leitungen 206. 207 und damit die Teilnetze 110, 120 voneinander zu entkoppeln. Das Schaltelement 204 ist dabei innerhalb des Gehäuses 203 der Energiequelleneinheit 101 angeordnet. Des Weiteren kann zur Steuerung des Schaltelements 204 die Steuereinheit 200 der Energiequelleneinheit 101 (d.h. eine gemeinsame Prozessoreinheit) verwendet werden. So kann eine bauraum-, kosten- und gewichtsoptimierte Trennung der Teilnetze 110, 120 bewirkt werden.The control unit 200 may further be configured to fail in at least one of the subnets 110 . 120 to detect. In response, the switching element can 204 (eg a relay) to be opened to the internal lines 206 , 207 and thus the subnets 110 . 120 to decouple from each other. The switching element 204 is inside the case 203 the power source unit 101 arranged. Furthermore, for controlling the switching element 204 the control unit 200 the power source unit 101 (ie, a common processor unit). Thus, a space-saving, cost and weight-optimized separation of subnets 110 . 120 be effected.

Wie aus 2a ersichtlich, ist das erste Teilnetz 110 nach Entkopplung der Teilnetze 110, 120 weiterhin mit der ersten Teilquelle 201 und das zweite Teilnetz 120 weiterhin mit der zweiten Teilquelle 202 elektrisch leitend verbunden. Es kann somit weiterhin eine Energieversorgung der Teilnetze 110, 120 erfolgen, so dass die Betriebszeit eines sicherheitskritischen Verbrauchers 102 infolge eines Teilnetz-Defektes erhöht werden kann.How out 2a is the first subnet 110 after decoupling of the subnets 110 . 120 continue with the first partial source 201 and the second subnet 120 continue with the second partial source 202 electrically connected. It can thus continue to provide power to the subnets 110 . 120 done so that the operating time of a safety-critical consumer 102 can be increased due to a subnet defect.

Die Energiequelleneinheit 101 aus 2a umfasst nur ein einziges Schaltelement 204 zur Trennung der Teilnetze 110, 120. So kann eine Trennung der Teilnetze 110, 120 mit kurzer Reaktionszeit bewirkt werden.The power source unit 101 out 2a includes only a single switching element 204 to separate the subnetworks 110 . 120 , So can a separation of subnets 110 . 120 be effected with a short reaction time.

2b zeigt eine Energiequelleneinheit 101 mit einer gemeinsamen Energiequelle 210. Die Energiequelle 210 ist über eine Leitung 213 mit einem ersten Schaltelement 211 und mit einem zweiten Schaltelement 212 elektrisch leitend verbunden. Das erste Schaltelement 211 ist angeordnet, um den ersten Anschluss 205 von der Energiequelle 210 zu trennen. Das zweite Schaltelement 212 ist angeordnet, um den zweiten Anschluss 206 von der Energiequelle 210 zu trennen. Die Energiequelleneinheit 101 aus 2b umfasst somit zwei, in dem Gehäuse 203 der Energiequelleneinheit 101 angeordnete, Schaltelemente 211, 212. 2 B shows a power source unit 101 with a common source of energy 210 , The energy source 210 is over a line 213 with a first switching element 211 and with a second switching element 212 electrically connected. The first switching element 211 is arranged to the first connection 205 from the energy source 210 to separate. The second switching element 212 is arranged to the second port 206 from the energy source 210 to separate. The power source unit 101 out 2 B thus comprises two, in the housing 203 the power source unit 101 arranged, switching elements 211 . 212 ,

Die Steuereinheit 200 kann in Reaktion auf das Detektieren eines Fehlers beide Schaltelement 211, 212 öffnen, um eine möglichst schnelle Entkopplung der Teilnetze 110, 120 zu bewirken. In einem zweiten Schritt kann dann das Schaltelement 212 für ein fehlerfreies Teilnetz 220 wieder geschlossen werden, während das Schaltelement 211 für ein fehlerbehaftetes Teilnetz 210 weiterhin geöffnet bleibt. So kann gewährleistet werden, dass das fehlerfreie Teilnetz 220 weiterhin mit elektrischer Energie versorgt wird und somit die Betriebszeit eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers 102 erhöht wird. Dabei steht dem fehlerfreien Teilnetz 220 die gesamte elektrische Leistung der gemeinsamen Energiequelle 210 zur Verfügung, so dass der Fehler in einem Teilnetz 110 keinen Einfluss auf die Betriebszeit eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers 102 hat.The control unit 200 may be both switching elements in response to detecting a fault 211 . 212 open to the fastest possible decoupling of subnets 110 . 120 to effect. In a second step, then the switching element 212 for a bug-free subnet 220 be closed again while the switching element 211 for a faulty subnet 210 remains open. This ensures that the error-free subnetwork 220 continues to be supplied with electrical energy and thus the operating time of a safety-relevant consumer 102 is increased. This is the error-free subnet 220 the entire electrical power of the common energy source 210 available, so the error in a subnet 110 no influence on the operating time of a safety-relevant consumer 102 Has.

Es können somit ein oder mehrere Schalt- bzw. Trennelemente 204, 211, 212 in ein leistungserzeugendes Steuergerät 101 eines Fahrzeugs integriert werden, z.B. in den Generator und/oder Startergenerator eines 12V-Bordnetzes oder in den DC/DC-Wandler eines 48V Bordnetzes. Das Entkoppeln kann über ein oder zwei Schaltelemente 204, 211, 212 realisiert werden, mit einer Gesamt-Energiequelle 210 oder mit zwei Teil-Energiequellen 201, 202. Die beiden Teilnetze 110, 120 sind dabei parallel verschaltet und können über die ein oder mehreren Schaltelemente 204, 211, 212 verbunden bzw. getrennt werden. Im Fehlerfall öffnen sich die ein oder mehreren Schaltelemente 204, 211, 212. Bei der Realisierung mit zwei Schaltelementen 211, 212 (siehe 2b) kann das Schaltelement 212 für das fehlerfreie Teilnetz 120 wieder geschlossen werden, nachdem infolge eines Fehlers zunächst beide Schaltelemente 211, 212 geöffnet wurden.It can thus one or more switching or separating elements 204 . 211 . 212 in a power generating controller 101 be integrated into a vehicle, eg in the generator and / or starter generator of a 12V vehicle electrical system or in the DC / DC converter of a 48V vehicle electrical system. Decoupling can be via one or two switching elements 204 . 211 . 212 be realized with a total energy source 210 or with two partial energy sources 201 . 202 , The two subnets 110 . 120 are connected in parallel and can via the one or more switching elements 204 . 211 . 212 connected or disconnected. In the event of a fault, the one or more switching elements open 204 . 211 . 212 , In the realization with two switching elements 211 . 212 (please refer 2 B) can the switching element 212 for the error-free subnet 120 be closed again after initially due to a fault both switching elements 211 . 212 were opened.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Entkopplung der Teilnetze 110, 120 eines Energiebordnetzes 100 eines Fahrzeugs. Das Verfahren 300 kann durch eine Steuereinheit 200 einer Energiequelleneinheit 101 (z.B. eines Generators und/oder eines Spannungswandlers) ausgeführt werden. Die Energiequelleneinheit 101 kann dabei ein Gehäuse 203, mit einem ersten Anschluss 205 zum Anschluss des ersten Teilnetzes 110 und mit einem zweiten Anschluss 206 zum Anschluss des zweiten Teilnetzes 120 umfassen. Außerdem kann die Energiequelleneinheit 101 eine Energiequelle 201 umfassen, die eingerichtet ist, elektrische Energie für das Bordnetz 100 bereitzustellen. Ferner kann die Energiequelleneinheit 101 ein erstes Schaltelement 211 umfassen, das eingerichtet ist, die Energiequelle 201 elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss 205 zu verbinden oder davon zu entkoppeln, sowie ein zweites Schaltelement 212 umfassen, das eingerichtet ist, die Energiequelle 201 elektrisch leitend mit dem zweiten Anschluss 206 zu verbinden oder davon zu entkoppeln. 3 shows a flowchart of an exemplary method 300 for decoupling the subnetworks 110 . 120 an energy board network 100 of a vehicle. The procedure 300 can by a control unit 200 a power source unit 101 (Eg a generator and / or a voltage converter) are executed. The power source unit 101 can be a case 203 , with a first connection 205 for connecting the first subnetwork 110 and with a second connection 206 for connecting the second subnetwork 120 include. In addition, the power source unit 101 an energy source 201 include, which is set up electrical energy for the electrical system 100 provide. Furthermore, the power source unit 101 a first switching element 211 which is set up, the energy source 201 electrically conductive with the first connection 205 to connect or disconnect from it, as well as a second switching element 212 which is set up, the energy source 201 electrically conductive with the second connection 206 to connect or disconnect from it.

Das Verfahren 300 umfasst das Bestimmen 301, dass ein Defekt in dem ersten Teilnetz 110 vorliegt. Außerdem umfasst das Verfahren 300, in Reaktion darauf, das Veranlassen 302 des ersten Schaltelement 211, den ersten Anschluss 205 von der Energiequelle 210 zu entkoppeln, und des zweiten Schaltelements 212, den zweiten Anschluss 206 von der Energiequelle 210 zu entkoppeln. Ferner umfasst das Verfahren 300, zu einem späteren Zeitpunkt, Veranlassen 303 des zweiten Schaltelements 212, den zweiten Anschluss 206 wieder mit der Energiequelle 210 zu verbinden, während der erste Anschluss 205 weiterhin von der Energiequelle 210 entkoppelt bleibt.The procedure 300 includes determining 301 that a defect in the first subnet 110 is present. In addition, the process includes 300 , in response, inducing 302 of the first switching element 211 , the first connection 205 from the energy source 210 to decouple, and the second switching element 212 , the second connection 206 from the energy source 210 to decouple. Furthermore, the method comprises 300 , at a later date, cause 303 of the second switching element 212 , the second connection 206 again with the energy source 210 to connect while the first connection 205 continue from the source of energy 210 remains decoupled.

Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen eine effiziente und schnelle Entkopplung von Teilnetzes 110, 120 eines Bordnetzes 100 (insbesondere ohne zusätzlichen Bauraum und ohne substantielle zusätzliche Kosten).The measures described in this document allow an efficient and fast decoupling of subnetworks 110 . 120 of a vehicle electrical system 100 (especially without additional space and without substantial additional costs).

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims

Power source unit (101) for an onboard power system (100) of a vehicle; wherein the energy on-board network (100) comprises a first subnetwork (110) and a second subnetwork (120) which supply at least one protected electrical consumer (102) with electrical energy; wherein the power source unit (101) comprises - A housing (203), with a first terminal (205) for connection of the first subnetwork (110) and with a second terminal (206) for connection of the second subnetwork (120); - A first partial source (201), which is arranged to provide electrical energy for the electrical system (100); - A first line (206) electrically connecting the first partial source (201) to the first terminal (205); - A second partial source (202), which is adapted to provide electrical energy for the electrical system (100); a second line (207) electrically connecting the second sub-source (202) to the second terminal (206); a switching element (204) arranged to electrically connect or decouple the first line (206) and the second line (207); and a control unit (200) that is set up - determine that there is a defect in the first subnetwork (110); and in response to causing the switching element (204) to decouple the first and second leads (207) from each other.

Energy source unit (101) according to Claim 1 wherein the first sub-source (201) and the second sub-source (202) provide electrical energy based on at least partially different phases of a common polyphase power source, in particular a multi-phase electric generator.

Energy source unit (101) according to Claim 1 wherein the polyphase power source is disposed in the housing (203).

Power source unit (101) for an onboard power system (100) of a vehicle; wherein the energy on-board network (100) comprises a first subnetwork (110) and a second subnetwork (120) which supply at least one protected electrical consumer (102) with electrical energy; wherein the power source unit (101) comprises - A housing (203), with a first terminal (205) for connection of the first subnetwork (110) and with a second terminal (206) for connection of the second subnetwork (120); - An energy source (210), which is arranged to provide electrical energy for the electrical system (100); a first switching element (211) arranged to electrically connect or disconnect the power source (201) with the first terminal (205); a second switching element (212) arranged to electrically connect or disconnect the power source (201) with the second terminal (206); and a control unit (200) that is set up - determine that there is a defect in the first subnetwork (110); and in response to causing the first switching element (211) to decouple the first terminal (205) from the power source (210) and causing the second switching element (212) to connect the second terminal (206) from the power source (210 ) to decouple; and at a later time, causing the second switching element (212) to reconnect the second terminal (206) to the power source (210) while the first terminal (205) remains decoupled from the power source (210).

Energy source unit (101) according to Claim 4 wherein the later time is a predefined time period after a time when the power source (210) is decoupled from the first and second ports (205, 206).

Energy source unit (101) according to one of Claims 4 to 5 wherein the control unit (200) is arranged to - after decoupling the power source (210) from the first and second terminals (205, 206) to determine whether or not the second subnetwork (120) also has a defect; and - causing the second switching element (212) to reconnect the second terminal (206) to the power source (210) only if it has been determined that the second subnetwork (120) is not defective.

Power source unit (101) according to one of the preceding claims, wherein a switching element (204, 211, 212) comprises a relay and / or a transistor, in particular an IGBT.

The power source unit (101) of any of the preceding claims, wherein the one or more switching elements (204, 211, 212) and the one or more power sources (201, 202, 210) are enclosed by the housing (203).

Power source unit (101) according to one of the preceding claims, wherein the control unit (204, 211, 212) is set up to control the one or more switching elements (204, 211, 212), so that the first terminal (205) and the second terminal (205) 206) in a normal operation are each coupled to at least one energy source (201, 202, 210) of the energy source unit (101).

Power cord network (100) for a vehicle; wherein the electrical system comprises (100), a first subnetwork (110) having a first power distributor (113), the first subnetwork (110) being arranged to supply one or more first electrical consumers (112) of the vehicle with electrical energy; - a second subnetwork (120) having a second power distributor (123), the second subnetwork (120) being arranged to supply one or more second electrical consumers (122) of the vehicle with electrical energy; - A secure electrical load (102) which is electrically connected to both the first power distributor (113) and with the second power distributor (123) to independently of the respective other subnet (110, 120) both from the first subnet (110) as well as being supplied with electrical energy from the second subnetwork (120); and - A power source unit (101) according to one of the preceding claims, which is adapted to provide electrical energy in the first subnetwork (110) via a first terminal (205) and electrical energy in the second subnetwork (120) via a second terminal (206) ,