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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeugvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13. Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug gemäß Anspruch 12.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugvorrichtungen bekannt, mit einem beispielsweise als Elektromotor ausgebildeten Aktor, mit einer Rechenlogik und mit einem Pufferkondensator, welcher dazu vorgesehen ist, zur Energieversorgung des Aktors eine Bordnetzspannung eines Fahrzeugbordnetzes zu puffern und/oder zu stabilisieren. Die Rechenlogik dient dabei beispielsweise zur Buskommunikation und/oder zum Aufzeichnen von Fehlerspeichern. Ferner kann die Fahrzeugvorrichtung, im Vergleich zu dem Pufferkondensator kleiner dimensionierte, weitere Pufferkondensatoren umfassen, welche der Rechenlogik zugeordnet und dazu vorgesehen sind, bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen des Fahrzeugbordnetzes, wie beispielsweise durch einen Anlasserimpuls und/oder einen Kurzschluss, die Rechenlogik möglichst lange aktiv zu halten. Insbesondere starke und/oder länger andauernde Spannungseinbrüche des Fahrzeugbordnetzes können jedoch dazu führen, dass eine Spannung der weiteren Pufferkondensatoren nicht mehr ausreicht, um den Spannungseinbruch vollständig zu überrücken, wodurch in der Regel ein ungewollter und/oder unerwünschter Reset bzw. Neustart der Rechenlogik ausgelöst wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Fahrzeugvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Energieversorgung bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung mit zumindest einer Rechenlogik, mit zumindest einer elektrischen und/oder elektronischen Funktionseinheit und mit zumindest einem elektrisch mit der Rechenlogik und der Funktionseinheit wirkverbundenen Pufferenergiespeicher, welcher dazu vorgesehen ist, in einem Normalbetriebszustand zur Energieversorgung der Funktionseinheit eine Bordnetzspannung eines Fahrzeugbordnetzes zumindest teilweise zu puffern und/oder zu stabilisieren.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung zumindest eine Überwachungseinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem, beispielsweise durch einen Anlasserimpuls und/oder einen Kurzschluss im Fahrzeugbordnetz bewirkten, Störbetriebszustand, in welchem die Bordnetzspannung unter einen Spannungsgrenzwert fällt und/oder ein Gradient der Bordnetzspannung einen Gradientengrenzwert übersteigt, eine Energieaufnahme der Funktionseinheit zumindest teilweise einzuschränken und eine zumindest temporäre Energieversorgung der Rechenlogik durch den Pufferenergiespeicher zu ermöglichen, insbesondere zusätzlich zu dem Fahrzeugbordnetz und/oder alternativ zu dem Fahrzeugbordnetz. Vorzugsweise ist der Störbetriebszustand dabei von einer reinen Bordnetzwelligkeit der Bordnetzspannung verschieden. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Energieversorgung der Rechenlogik verbessert werden, wobei vorteilhaft sichergestellt werden kann, dass eine Energieversorgung der Rechenlogik auch bei starken Spannungseinbrüchen des Fahrzeugbordnetzes ausreicht, um den Spannungseinbruch vollständig zu überrücken, wodurch vorteilhaft ein ungewollter und/oder unerwünschter Reset bzw. Neustart der Rechenlogik verhindert werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine Flexibilität der Fahrzeugvorrichtung erhöht und/oder eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Bauraumeffizienz, eine Bauteileeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden.
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Unter einer „Fahrzeugvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Fahrzeugs und vorteilhaft eines Kraftfahrzeugs verstanden werden. Insbesondere kann das Fahrzeug dabei auch das Fahrzeugbordnetz umfassen. Ferner kann das Fahrzeug vorteilhaft ein Lenksystem umfassen, welches insbesondere zu einer Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen ist. Darüber hinaus kann die Fahrzeugvorrichtung weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine Schalteinheit, welche schaltungstechnisch zwischen einem Fahrzeugbordnetzanschluss der Fahrzeugvorrichtung, insbesondere zur Anbindung des Fahrzeugbordnetzes, und dem Pufferenergiespeicher angeordnet sein kann, wenigstens eine Koppelschaltung, welche schaltungstechnisch zwischen dem Pufferenergiespeicher und der Funktionseinheit und/oder der Rechenlogik angeordnet sein kann, und/oder wenigstens eine Steuerelektronik zur Steuerung eines Betriebs der Funktionseinheit, der Rechenlogik und/oder der Überwachungseinheit. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Unter einer „Rechenlogik“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Rechenlogik ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Speicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine und/oder zumindest eine Berechnungsroutine auf. Vorteilhaft wird die Rechenlogik in dem Normalbetriebszustand durch das Fahrzeugbordnetz mit elektrischer Energie versorgt. Die Rechenlogik kann dabei beispielsweise zur Buskommunikation, zum Aufzeichnen von Fehlerspeichern und/oder zumindest zur Steuerung eines Betriebs wenigstens einer, vorteilhaft sicherheitsrelevanten, Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs vorgesehen sein. Vorteilhaft ist die Rechenlogik zudem in ein Steuergerät des Fahrzeugs und/oder des Lenksystems integriert. Ferner kann die Rechenlogik vorteilhaft auch in die Überwachungseinheit integriert sein.
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Darüber hinaus soll unter einer „Funktionseinheit“ insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest eine, insbesondere mit dem Fahrzeug und vorteilhaft mit dem Lenksystem in Verbindung stehende, Funktion wahrzunehmen. Die Funktion kann dabei eine beliebige Funktion sein, wie beispielweise eine Beleuchtungsfunktion, eine Belüftungsfunktion, eine Klimatisierungsfunktion, eine Erfassungsfunktion, eine Steuer- und/oder Regelfunktion, eine Lenkmomentfunktion und/oder eine Lenkfunktion, insbesondere eine Lenkwinkelüberlagerungsfunktion und/oder eine Lenkunterstützungsfunktion. Bevorzugt ist die Funktionseinheit als Aktoreinheit ausgebildet, insbesondere als elektrische Maschine und vorteilhaft als Elektromotor. Besonders vorteilhaft ist die Funktionseinheit ferner als Teil des Lenksystems ausgebildet. Des Weiteren soll unter einem „Pufferenergiespeicher“ insbesondere ein, insbesondere mit dem Fahrzeugbordnetz elektrisch wirkverbundener, Energiespeicher verstanden werden, welcher dazu vorgesehen ist, zumindest temporär eine von dem Fahrzeugbordnetz bereitgestellte elektrische Energie zu speichern und/oder zu puffern. Insbesondere ist der Pufferenergiespeicher dabei zumindest in dem Normalbetriebszustand der Funktionseinheit zugeordnet. Insbesondere kann die Fahrzeugvorrichtung auch mehrere, wie beispielsweise zumindest zwei, zumindest drei und/oder zumindest vier, Pufferenergiespeicher umfassen, welche vorteilhaft parallel zueinander geschalten sind und insbesondere dazu vorgesehen sind, in dem Normalbetriebszustand zur Energieversorgung der Funktionseinheit und/oder in dem Störbetriebszustand zur zumindest temporären Energieversorgung der Rechenlogik zusammenzuwirken.
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Ferner soll unter einer „Überwachungseinheit“ insbesondere eine zumindest teilweise elektrisch und/oder elektronisch ausgebildete Einheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, zur Ermittlung des Störbetriebszustand die Bordnetzspannung des Fahrzeugbordnetzes, eine Energieaufnahme der Funktionseinheit, eine Energieversorgung der Rechenlogik und/oder ein mit dem Störbetriebszustand korreliertes Störsignal zu überwachen und insbesondere in dem Störbetriebszustand die Funktionseinheit, den Pufferenergiespeicher, die Schalteinheit, die Steuerelektronik und/oder die Koppelschaltung derart anzusteuern, dass in dem Störbetriebszustand zumindest ein Teil und vorteilhaft wenigstens ein Großteil einer in dem Pufferenergiespeicher gespeicherten Energie zur zumindest temporären Energieversorgung der Rechenlogik an die Rechenlogik übertragen wird. Unter dem Ausdruck „wenigstens ein Großteil“ sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Funktionseinheit und die Rechenlogik parallel zueinander geschalten, wodurch insbesondere ein vorteilhaft einfacher Steueralgorithmus bereitgestellt werden kann.
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Die Funktionseinheit und/oder die Rechenlogik könnten beispielsweise mittels der, insbesondere optionalen, Koppelschaltung mit dem Pufferenergiespeicher verbunden sein. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die Funktionseinheit und/oder die Rechenlogik eine direkte elektrische Verbindung mit dem Pufferenergiespeicher aufweist/aufweisen, insbesondere ohne zwischengeschaltetes Schaltelement, wodurch insbesondere Kosten reduziert werden können und/oder eine Ansteuerung vereinfacht werden kann. Besonders vorteilhaft weisen die Funktionseinheit und die Rechenlogik eine direkte elektrische Verbindung mit dem Pufferenergiespeicher auf.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Pufferenergiespeicher dazu vorgesehen ist, in dem Störbetriebszustand eine Energieversorgung der Rechenlogik für zumindest 15 ms, vorzugsweise für zumindest 20 ms, bevorzugt für zumindest 25 ms und besonders bevorzugt für zumindest 50 ms, aufrechtzuerhalten. Insbesondere ist der Pufferenergiespeicher dabei derart dimensioniert, dass in dem Störbetriebszustand eine Energieversorgung der Rechenlogik für zumindest 15 ms, vorzugsweise für zumindest 20 ms, bevorzugt für zumindest 25 ms und besonders bevorzugt für zumindest 50 ms, aufrechterhalten werden kann. Hierdurch kann vorteilhaft zumindest ein Großteil aller im Fahrzeugbordnetz auftretender Spannungseinbrüche überbrückt werden.
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Eine besonders einfache und/oder kostengünstige Variante kann insbesondere bereitgestellt werden, wenn der Pufferenergiespeicher als Kondensator ausgebildet ist und eine Kapazität von zumindest 750 µF und vorzugsweise von zumindest 1000 µF aufweist.
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Vorzugsweise entspricht der Störbetriebszustand einem kurzzeitigen Spannungseinbruch der Bordnetzspannung, wobei der Spannungsgrenzwert höchstens 9 V, vorzugsweise höchstens 6 V und besonders bevorzugt höchstens 3 V, beträgt und/oder der Gradientengrenzwert betragsmäßig zumindest 1 V/ms, vorzugsweise zumindest 2 V/ms, bevorzugt zumindest 3 V/ms und besonders vorteilhaft zumindest 4 V/ms, beträgt. Unter dem Ausdruck „kurzzeitig“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Zeitdauer von zumindest 1 ms, vorzugsweise von zumindest 5 ms und besonders bevorzugt von zumindest 10 ms und/oder von maximal 50 ms, vorzugsweise von maximal 25 ms und besonders bevorzugt von maximal 15 ms verstanden werden. Hierdurch kann vorzugsweise eine Energieversorgung der Rechenlogik auch während eines kurzzeitigen Spannungseinbruchs gewährleistet werden.
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Ferner könnte die Überwachungseinheit dazu vorgesehen sein, die Funktionseinheit in dem Störbetriebszustand abzukoppeln und/oder zu überbrücken, beispielsweise mittels Ansteuerung der, insbesondere optionalen, Koppelschaltung. Besonders bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass die Überwachungseinheit dazu vorgesehen ist, die Funktionseinheit in dem Störbetriebszustand zumindest teilweise abzuschalten und/oder in einen, insbesondere energiesparenden, Ruhezustand zu versetzen, insbesondere derart, dass eine Energieaufnahme der Funktionseinheit um zumindest 35 %, vorzugsweise um zumindest 55 %, vorteilhaft um zumindest 75 % und besonders bevorzugt um zumindest 95 % reduziert ist. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Bauteileeffizienz und/oder eine Bauraumeffizienz, weiter verbessert werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Überwachungseinheit dazu vorgesehen ist, zur Ermittlung des Störbetriebszustands die Bordnetzspannung des Fahrzeugbordnetzes, insbesondere ein Spannungsverlauf und/oder einen aktuellen Spannungswert der Bordnetzspannung, insbesondere direkt, zu überwachen. Vorteilhaft ist die Überwachungseinheit in diesem Fall als Spannungsdetektionseinheit ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft direkte Überwachung der Bordnetzspannung erreicht werden.
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Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Überwachungseinheit zur Ermittlung des Störbetriebszustands mit einer Fahrzeugsteuerung, wie beispielsweise einer Motorsteuerung, verbunden und dazu vorgesehen ist, den Störbetriebszustand anhand eines Störsignals der Fahrzeugsteuerung, insbesondere des bereits zuvor genannten Störsignals, zu ermitteln. Insbesondere kann das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugvorrichtung dabei auch die Fahrzeugsteuerung umfassen. Insbesondere ist die Fahrzeugvorrichtung dazu vorgesehen, in dem Störbetriebszustand das Störsignal bereitzustellen und an die Überwachungseinheit zu übermitteln. Hierdurch kann insbesondere eine steuerungstechnisch besonders einfache und/oder kostengünstige Überwachung der Bordnetzspannung erreicht werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung wenigstens eine Schalteinheit, insbesondere die bereits zuvor genannte Schalteinheit, umfasst, welche dazu vorgesehen ist, in dem Störbetriebszustand in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal der Überwachungseinheit das Fahrzeugbordnetz zumindest von dem Pufferenergiespeicher und vorzugsweise von der Funktionseinheit und/oder der Rechenlogik abzutrennen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Energieversorgung der Rechenlogik gewährleistet werden, wobei insbesondere verhindert werden kann, dass eine in dem Pufferenergiespeicher gespeicherte Energie in das Fahrzeugbordnetz zurückfließt.
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Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass die Schalteinheit als Verpolschutzschaltung ausgebildet ist und insbesondere wenigstens ein, vorteilhaft als Halbleiterschaltelement ausgebildetes, Schaltelement sowie wenigstens eine zu dem Schaltelement parallelgeschaltete Diode umfasst. Hierdurch kann insbesondere eine Kosteneffizienz verbessert werden, da vorteilhaft bereits bestehende Baugruppen zum Abtrennen des Fahrzeugbordnetzes genutzt werden können.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zudem vorgeschlagen, dass die Funktionseinheit als Elektromotor ausgebildet ist und zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer elektrischen Lenkunterstützung vorgesehen ist. Hierdurch können insbesondere Bauteile und/oder Baugruppen des Lenksystems vorteilhaft zur Energieversorgung der Rechenlogik verwendet und/oder eingeschränkt werden.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeugvorrichtung, welche zumindest eine Rechenlogik, zumindest eine elektrische und/oder elektronische Funktionseinheit und zumindest einen elektrisch mit der Rechenlogik und der Funktionseinheit wirkverbundenen Pufferenergiespeicher umfasst, welcher dazu vorgesehen ist, in einem Normalbetriebszustand zur Energieversorgung der Funktionseinheit eine Bordnetzspannung eines Fahrzeugbordnetzes zumindest teilweise zu puffern und/oder zu stabilisieren.
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Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem, beispielsweise durch einen Anlasserimpuls und/oder einen Kurzschluss im Fahrzeugbordnetz bewirkten, Störbetriebszustand, in welchem die Bordnetzspannung unter einen Spannungsgrenzwert fällt und/oder ein Gradient der Bordnetzspannung einen Gradientengrenzwert übersteigt, eine Energieaufnahme der Funktionseinheit, insbesondere mittels einer Überwachungseinheit, zumindest teilweise eingeschränkt wird und die Rechenlogik zumindest temporär durch den Pufferenergiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird. Insbesondere wird dabei in dem Störbetriebszustand zumindest ein Teil und vorteilhaft wenigstens ein Großteil einer in dem Pufferenergiespeicher gespeicherten Energie zur zumindest temporären Energieversorgung der Rechenlogik an die Rechenlogik übertragen. Hierdurch kann insbesondere eine Energieversorgung der Rechenlogik verbessert werden, wobei vorteilhaft sichergestellt werden kann, dass eine Energieversorgung der Rechenlogik auch bei starken Spannungseinbrüchen des Fahrzeugbordnetzes ausreicht, um den Spannungseinbruch vollständig zu überrücken, wodurch vorteilhaft ein ungewollter und/oder unerwünschter Reset bzw. Neustart der Rechenlogik verhindert werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine Flexibilität der Fahrzeugvorrichtung erhöht und/oder eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Bauraumeffizienz, eine Bauteileeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden.
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Die Fahrzeugvorrichtung und das Verfahren zum Betrieb der Fahrzeugvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Fahrzeugvorrichtung und das Verfahren zum Betrieb der Fahrzeugvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 ein beispielhaft als Kraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug mit einer Fahrzeugvorrichtung in einer Draufsicht und
- 2 eine Schaltungsanordnung der Fahrzeugvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt ein beispielhaft als Kraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 24 mit mehreren Fahrzeugrädern und mit einem Lenksystem 26 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 26 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 24 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 26 als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstützung auf. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem als hydraulisch unterstütztes Lenksystem, insbesondere mit einer hydraulischen Hilfskraftunterstützung, auszubilden. Zudem ist denkbar, ein Lenksystem mit einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Fremdkraftlenkung auszubilden. Ferner könnte ein Lenksystem prinzipiell auch als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein.
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Das Fahrzeug 24 umfasst eine Energiequelle in Form eines Fahrzeugbordnetzes 16 (vgl. 2). Das Fahrzeugbordnetz 16 ist dazu vorgesehen, eine Bordnetzspannung bereitzustellen. Das Fahrzeugbordnetz 16 weist dabei beispielhaft eine Bordnetzspannung von 12 V auf. Prinzipiell könnte ein Fahrzeugbordnetz jedoch auch eine von 12 V abweichende Bordnetzspannung bereitstellen. Zudem ist denkbar, mehrere Fahrzeugbordnetze mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen bereitzustellen.
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Das Fahrzeug 24 weist ferner eine Fahrzeugvorrichtung auf. Die Fahrzeugvorrichtung umfasst eine Rechenlogik 10. Die Rechenlogik 10 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Speicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Rechenlogik 10 zumindest ein im Speicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Steuerroutine und/oder zumindest einer Regelroutine.
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Die Rechenlogik 10 weist ferner eine elektrische Wirkverbindung mit dem Fahrzeugbordnetz 16 auf. Die Rechenlogik 10 ist dabei derart mit dem Fahrzeugbordnetz 16 verbunden, dass die Rechenlogik 10 in einem Normalbetriebszustand durch das Fahrzeugbordnetz 16 mit elektrischer Energie versorgt wird. Im vorliegenden Fall ist die Rechenlogik 10 beispielhaft zum Aufzeichnen von Fehlerspeichern vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Rechenlogik jedoch auch zur Buskommunikation und/oder zumindest zur Steuerung eines Betriebs wenigstens einer, vorteilhaft sicherheitsrelevanten, Fahrzeugkomponente vorgesehen sein.
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Ferner umfasst die Fahrzeugvorrichtung eine Funktionseinheit 12. Die Funktionseinheit 12 ist elektrisch und/oder elektronisch ausgebildet. Die Funktionseinheit 12 ist als Aktoreinheit ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist die Funktionseinheit 12 beispielhaft als Elektromotor, insbesondere als permanenterregter Synchronmotor, ausgebildet.
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Die Funktionseinheit 12 weist eine elektrische Wirkverbindung mit dem Fahrzeugbordnetz 16 auf. Die Funktionseinheit 12 ist dabei derart mit dem Fahrzeugbordnetz 16 verbunden, dass die Funktionseinheit 12 in einem Normalbetriebszustand zumindest teilweise durch das Fahrzeugbordnetz 16 mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Funktionseinheit 12 ist zudem parallel zu der Rechenlogik 10 geschalten. Die Funktionseinheit 12 weist im vorliegenden Fall eine direkte elektrische Verbindung mit der Rechenlogik 10 auf, insbesondere ohne zwischengeschaltetes Schaltelement oder dergleichen.
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Darüber hinaus ist die Funktionseinheit 12 Teil des Lenksystems 26. Im vorliegenden Fall ist die Funktionseinheit 12 Teil der elektrischen Hilfskraftlenkung und insbesondere zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer elektrischen Lenkunterstützung vorgesehen. Alternativ könnte eine Funktionseinheit jedoch auch als beliebige andere Funktionseinheit ausgebildet sein und/oder eine von einer Lenkunterstützungsfunktion abweichende Funktion wahrnehmen. In diesem Zusammenhang ist rein beispielhaft denkbar, dass eine Funktionseinheit zur Verstellung eines Lenkungsstellelements und/oder einer Zahnstangenpositionsregelung vorgesehen ist, wie beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem autonomen Fahrbetrieb und/oder einem Steer-by-Wire-Lenksystem. Zudem könnte eine Funktionseinheit als Lenkmomenteinheit ausgebildet sein und zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf ein Lenkrad eines Fahrzeugs vorgesehen sein. Ferner ist grundsätzlich auch denkbar, eine Funktionseinheit unabhängig von einem Lenksystem auszubilden. Darüber hinaus ist denkbar, eine Funktionseinheit in Reihe zu einer Rechenlogik anzuordnen. Zudem könnte eine Funktionseinheit auch über mindestens ein Schaltelement mit einer Rechenlogik verbunden sein.
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Ferner umfasst die Fahrzeugvorrichtung wenigstens einen Pufferenergiespeicher 14. Im vorliegenden Fall umfasst die Fahrzeugvorrichtung beispielhaft genau einen Pufferenergiespeicher 14. Der Pufferenergiespeicher 14 ist als Kondensator ausgebildet. Der Pufferenergiespeicher 14 weist eine Kapazität von etwa 1000 µF auf.
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Der Pufferenergiespeicher 14 weist eine elektrische Wirkverbindung mit dem Fahrzeugbordnetz 16 auf. Zudem weist der Pufferenergiespeicher 14 eine elektrische Wirkverbindung mit der Rechenlogik 10 und der Funktionseinheit 12 auf. Im vorliegenden Fall ist der Pufferenergiespeicher 14 parallel zu der Rechenlogik 10 und zu der Funktionseinheit 12 geschalten. Der Pufferenergiespeicher 14 weist dabei jeweils eine direkte elektrische Verbindung mit der Rechenlogik 10 und der Funktionseinheit 12 auf, insbesondere ohne zwischengeschaltetes Schaltelement oder dergleichen.
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Der Pufferenergiespeicher 14 ist dazu vorgesehen, zumindest temporär eine von dem Fahrzeugbordnetz 16 bereitgestellte elektrische Energie zu speichern und/oder zu puffern. Im vorliegenden Fall ist der Pufferenergiespeicher 14 zumindest dazu vorgesehen, in dem Normalbetriebszustand zur Energieversorgung der Funktionseinheit 12 die Bordnetzspannung des Fahrzeugbordnetzes 16 zumindest teilweise zu puffern und/oder zu stabilisieren. Prinzipiell könnte eine Fahrzeugvorrichtung jedoch auch mehrere Pufferenergiespeicher aufweisen. Zudem könnte ein Pufferenergiespeicher auch als Akkumulator oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner ist denkbar, einen Pufferenergiespeicher in Reihe zu einer Rechenlogik und/oder einer Funktionseinheit anzuordnen. Darüber hinaus könnte eine Rechenlogik und/oder eine Funktionseinheit auch über mindestens ein Schaltelement mit einem Pufferenergiespeicher verbunden sein.
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Des Weiteren weist die Fahrzeugvorrichtung eine Schalteinheit 22 auf. Die Schalteinheit 22 ist im vorliegenden Fall als Verpolschutzschaltung ausgebildet. Die Schalteinheit 22 ist schaltungstechnisch zwischen einem Fahrzeugbordnetzanschluss 28 der Fahrzeugvorrichtung, welcher insbesondere zur Anbindung des Fahrzeugbordnetzes 16 vorgesehen ist, und dem Pufferenergiespeicher 14 angeordnet. Die Schalteinheit 22 ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, das Fahrzeugbordnetz 16 mit dem Pufferenergiespeicher 14, der Funktionseinheit 12 und der Rechenlogik 10 zu verbinden und/oder das Fahrzeugbordnetz 16 von dem Pufferenergiespeicher 14, der Funktionseinheit 12 und der Rechenlogik 10 abzutrennen.
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Dazu umfasst die Schalteinheit 22 wenigstens ein Halbleiterschaltelement 30, beispielsweise in Form eines MOSFETs, sowie eine zu dem Halbleiterschaltelement 30 parallelgeschaltete Diode 32. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, auf eine Diode zu verzichten. Zudem könnte eine Schalteinheit mehrere Schaltelemente und/oder Halbleiterschaltelemente umfassen. Darüber hinaus ist auch denkbar, wenigstens ein Schaltelement der Schalteinheit als Relais auzubilden. Ferner könnte prinzipiell auf eine Schalteinheit auch vollständig verzichtet werden. In diesem Fall ist denkbar, eine Verpolschutzschaltung beispielsweise ausschließlich mittels einer Diode und/oder mehrerer Dioden zu realisieren.
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Beim Betrieb des Fahrzeugs 24 können nun verschiedene Störbetriebszustände, wie beispielsweise ein kurzzeitiger Spannungseinbruch der Bordnetzspannung, auftreten, in welchem die Bordnetzspannung unter einen Spannungsgrenzwert fällt und/oder ein Gradient der Bordnetzspannung einen Gradientengrenzwert übersteigt und welche beispielsweise durch einen Anlasserimpuls und/oder einen Kurzschluss im Fahrzeugbordnetz 16 bewirkt sein können. Derartige Störbetriebszustände können aufgrund einer unzureichenden Energieversorgung beispielsweise zu ungewollten und/oder unerwünschten Neustarts der Rechenlogik 10 führen.
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Um auch in einem derartigen Störbetriebszustand eine ausreichende Energieversorgung der Rechenlogik 10 zu gewährleisten, umfasst die Fahrzeugvorrichtung ferner eine Überwachungseinheit 18. Die Überwachungseinheit 18 ist zumindest teilweise elektrisch und/oder elektronisch ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist die Überwachungseinheit 18 als Spannungsdetektionseinheit ausgebildet.
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Die Überwachungseinheit 18 weist eine elektrische Wirkverbindung mit dem Fahrzeugbordnetz 16 auf. Die Überwachungseinheit 18 weist ferner eine elektrische Wirkverbindung mit der Funktionseinheit 12 auf. Zudem steht die Überwachungseinheit 18 in Wirkverbindung mit der Schalteinheit 22. Im vorliegenden Fall weist die Überwachungseinheit 18 eine direkte elektrische Verbindung mit der Schalteinheit 22, insbesondere einem Steueranschluss der Schalteinheit 22, auf.
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Die Überwachungseinheit 18 ist dazu vorgesehen, einen Störbetriebszustand, in welchem die Bordnetzspannung unter einen Spannungsgrenzwert fällt und/oder ein Gradient der Bordnetzspannung einen Gradientengrenzwert übersteigt, zu ermitteln. Dabei ist die Überwachungseinheit 18 dazu vorgesehen, die Bordnetzspannung des Fahrzeugbordnetzes 16 aktiv zu überwachen und anhand eines Spannungsverlaufs und/oder eines aktuellen Spannungswerts der Bordnetzspannung den Störbetriebszustand zu ermitteln. Der Störbetriebszustand entspricht dabei einem kurzzeitigen Spannungseinbruch der Bordnetzspannung von höchstens 25 ms. Der Spannungsgrenzwert liegt ferner zwischen 3 V und 9 V. Zusätzlich ist die Überwachungseinheit 18 im vorliegenden Fall zur Ermittlung des Störbetriebszustands mit einer Fahrzeugsteuerung 20, wie beispielsweise einer Motorsteuerung, der Fahrzeugvorrichtung verbunden und dazu vorgesehen, den Störbetriebszustand zusätzlich anhand eines Störsignals der Fahrzeugsteuerung 20 zu ermitteln. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, einen Störbetriebszustand ausschließlich anhand eines Spannungsverlaufs und/oder eines aktuellen Spannungswerts der Bordnetzspannung oder anhand eines Störsignals einer Fahrzeugsteuerung zu ermitteln.
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Zudem ist die Überwachungseinheit 18 dazu vorgesehen, in einem Störbetriebszustand, in welchem die Bordnetzspannung unter den Spannungsgrenzwert fällt und/oder der Gradient der Bordnetzspannung den Gradientengrenzwert übersteigt, eine Energieaufnahme der Funktionseinheit 12 zumindest teilweise einzuschränken und eine zumindest temporäre Energieversorgung der Rechenlogik 10 durch den Pufferenergiespeicher 14 zu ermöglichen. Der Pufferenergiespeicher 14 ist dabei derart dimensioniert, dass in dem Störbetriebszustand eine Energieversorgung der Rechenlogik 10 für zumindest 25 ms aufrechterhalten werden kann, wodurch insbesondere zumindest ein Großteil aller im Fahrzeugbordnetz 16 auftretender Spannungseinbrüche überbrückt werden kann.
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Im vorliegenden Fall ist die Überwachungseinheit 18 dazu vorgesehen, in dem Störbetriebszustand die Schalteinheit 22 derart anzusteuern, dass das Fahrzeugbordnetz 16 von dem Pufferenergiespeicher 14, der Funktionseinheit 12 und der Rechenlogik 10 abgetrennt wird, wodurch insbesondere verhindert werden kann, dass eine in dem Pufferenergiespeicher 14 gespeicherte Energie in das Fahrzeugbordnetz 16 zurückfließt. Zudem ist die Überwachungseinheit 18 dazu vorgesehen, die Funktionseinheit 12 in dem Störbetriebszustand zumindest teilweise abzuschalten und/oder in einen, insbesondere energiesparenden, Ruhezustand zu versetzen, sodass eine Energieaufnahme der Funktionseinheit 12 reduziert wird und wenigstens ein Großteil einer in dem Pufferenergiespeicher 14 gespeicherten Energie zur zumindest temporären Energieversorgung der Rechenlogik 10 an die Rechenlogik 10 übertragen wird. Durch diese Maßnahmen kann eine vorteilhafte Energieversorgung der Rechenlogik 10 erreicht und sichergestellt werden, dass eine Energieversorgung der Rechenlogik 10 auch bei starken Spannungseinbrüchen des Fahrzeugbordnetzes 16 ausreicht, um den Spannungseinbruch vollständig zu überrücken und einen ungewollten und/oder unerwünschten Neustart der Rechenlogik 10 zu verhindern.
