DE102018130625A1

DE102018130625A1 - Versorgungsnetzwerk, Kraftfahrzeug und Verfahren

Info

Publication number: DE102018130625A1
Application number: DE102018130625.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Wortberg
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-12-04
Also published as: DE102018130625B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Versorgungsnetzwerk (100, 200) zur Versorgung einer Mehrzahl elektrischer Verbraucher (150, 250, 350, 351) mit elektrischer Energie, aufweisend eine Energiequelle (101, 201, 301), welche ausgebildet ist, die elektrische Energie bereitzustellen, und eine Anzahl von steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304), welche elektrisch mit der Energiequelle (101, 201, 301) und jeweils mit dem Versorgungspfad mindestens eines der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) gekoppelt sind und ausgebildet sind, die entsprechenden elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) steuerbar mit elektrischer Energie aus der Energiequelle (101, 201, 301) zu versorgen, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) ausgebildet sind, beim Zuschalten Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) die Versorgungspfade der einzelnen elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) zeitlich versetzt zuzuschalten bzw. aufzuschalten. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Fahrzeug und ein entsprechendes Verfahren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Versorgungsnetzwerk. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Kraftfahrzeug und ein entsprechendes Verfahren.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit elektrischen Versorgungsnetzwerken in Fahrzeugen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung aber auch in anderen Anwendungen genutzt werden kann.
In Fahrzeuge, wie z.B. PKW und LKW, wird heute eine Vielzahl elektrischer Verbraucher eingesetzt. Einige der elektrischen Verbraucher werden dabei lediglich im Betrieb des Fahrzeugs, also bei eingeschalteter Zündung, benötigt. Folglich werden diese elektrischen Verbraucher erst dann eingeschaltet, wenn die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet wird.
In herkömmlichen Fahrzeugnetzen wird das Signal für das Zuschalten von Klemmen gleichzeitig an alle Verbraucher bzw. die entsprechenden Verteiler oder Relais übermittelt. Klemmen im Fahrzeug sind z.B. die Klemme 15 mit der Gruppe der Bordnetzteilnehmer, die nach dem Einschalten der Zündung aktiv werden. Des Weiteren gibt es die Klemme 30_Nachlauf für Ruhestromrelevante Verbraucher. Mit den Anforderungen der Funktionalen Sicherheit für Sicherheitskritische Funktionen steigt die Anzahl der Klemmen im Fahrzeug. Hier geht es darum Bordnetzanteile mit geringerer Versorgungspriorität, z.B. mit Komfortfunktionen, von Bordnetzanteilen mit hohen Verfügbarkeitsanforderungen im Bedarfsfall trennen zu können.
Mit dem Zuschalten einer Klemme springt die Spannung der mit der jeweiligen Klemme einzuschaltenden Bordnetzteilnehmer von 0 V auf 12 V (12V-Bordnetz) oder 0 V auf 48 V (48V-Bordnetz). Da fast alle Bordnetzteilnehmer Kapazitäten in ihren Eingangskreisen aufweisen, kommt es im Moment des Zuschaltens zu großen Inrush-Strömen (Einschaltströmen, Einschaltstoßströmen) in diese Kapazitäten, die je nachdem wie viele Bordnetzteilnehmer gleichzeitig aufgeschaltete werden, mehrere 100 A betragen können.
Insbesondere die starken Stromgradienten führen zu entsprechenden elektromagnetischen Feldern, die Frequenzanteile von wenigen Hertz bis >100 kHz aufweisen. Diese Frequenzanteile wirken als elektromagnetische Störungen Diese Störungen können andere Bordnetzteilnehmer beeinflussen, sind also im Rahmen der elektromagnetischen Verträglichkeit zu betrachten. Im Bereich unter 100 kHz sind des Weiteren Wechselwirkungen mit dem menschlichen Körper der Fahrzeug-Insassen zu betrachten und dafür insbesondere die Magnetfeld-Exposition. Für die Exposition des Menschen hat die ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, englisch für Internationale Kommission für den Schutz vor nichtionisierender Strahlung) daher Grenzen für die Belastung mit niederfrequenten Magnetfeldern vorgegeben und diese Vorgaben werden relevant für die Fahrzeugzulassung. Besonders kritisch in Bezug auf die Verletzung der ICNIRP-Vorgaben sind Schalt-Stromtransienten im Fahrzeug und die mit den Schalttransienten von den Leitungen des Kabelsatzes ausgehenden transienten Magnetfelder in der Fahrgastzelle.
Üblicherweise dürfen Fahrzeuge für die Zulassung des jeweiligen Fahrzeugtyps im Innenraum vorgegebene Feldstärken nicht überschreiten. Steigt allerdings die Anzahl der elektrischen Verbraucher - wie seit Jahren im Fahrzeugbau zu beobachten - steigen auch die Stromgradienten und damit die Feldstärken im Moment des Klemmen-Zuschaltens der elektrischen Verbraucher.
Starke Stromtransienten können auch entstehen, wenn sich mehrere Hochstromlasten gleichzeitig im Bordnetz zuschalten. Hier sind insbesondere motorische Lasten zu nennen, wie z.B. elektrische Sitzverstellung. Wegen der hohen Losreisströmen, die typischerweise das 5-fache des Nennstroms betragen, können bei (zufällig) gleichzeitiger Aktivierung hohe Strom-Transienten entstehen.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel die Feldstärken beim Zuschalten von Klemmen oder beim gleichzeitigen Einschalten mehrerer Verbraucher zu begrenzen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
Ein erfindungsgemäßes Versorgungsnetzwerk zur Versorgung einer Mehrzahl, also mindestens zweier, elektrischer Verbraucher mit elektrischer Energie weist auf: eine Energiequelle, welche ausgebildet ist, die elektrische Energie bereitzustellen, und eine Anzahl, also eine oder mehrere, von steuerbaren Schalteinrichtungen, welche elektrisch mit der Energiequelle und jeweils mit dem Versorgungspfad mindestens eines der elektrischen Verbraucher gekoppelt sind und ausgebildet sind, die entsprechenden elektrischen Verbraucher steuerbar mit elektrischer Energie aus der Energiequelle zu versorgen, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen ausgebildet sind, beim Zuschalten der Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher die Versorgungspfade der einzelnen elektrischen Verbraucher zeitlich versetzt zuzuschalten bzw. aufzuschalten, also die elektrischen Verbraucher zeitlich versetzt einzuschalten.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist eine Mehrzahl elektrischer Verbraucher und ein Versorgungsnetzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung auf, welches ausgebildet ist, die elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Versorgen einer Mehrzahl elektrischer Verbraucher mit elektrischer Energie, weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen elektrischer Energie, zeitlich versetztes Initiieren der Versorgung der elektrischen Verbraucher mit der bereitgestellten elektrischen Energie über steuerbare Schalteinrichtungen, welche elektrisch mit der Energiequelle und jeweils mindestens einem der elektrischen Verbraucher gekoppelt sind.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass beim Zuschalten von Klemmen oder/und beim gleichzeitigen Einschalten elektrischer Verbraucher hohe Stromgradienten entstehen. Solche hohen Stromgradienten führen zu entsprechenden elektromagnetischen Feldern mit entsprechenden Feldstärken.
Im konventionellen Fahrzeug erfolgt die Klemmenschaltung mit Relais. Über ein Klemme 15 Relais werden z.B. mehr als 20 Bordnetzteilnehmer versorgt. Mit dem Durchschalten des Relais werden alle Bordnetzteilnehmer dieser Klemme gleichzeitig auf die Bordnetzspannung aufgeschaltet. Das Versorgungsnetzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung weist elektronische Stromverteiler, die steuerbaren Schalteinrichtungen, auf. Diese können für jeden der Bordnetzteilnehmer, also für jeden elektrischen Verbraucher (oder eine kleine Zahl bzw. Gruppe von parallelen Bordnetzteilnehmern) ein Schaltelement, z.B. einen MOSFET-Schalter, aufweisen. Das Schaltelement kann dabei zwei Aufgaben übernehmen: 1. Die elektronische Absicherung der Versorgungsleitung zum Bordnetzteilnehmer und 2. die elektronische Klemmenschaltung, auch Softklemme genannt, für den jeweiligen Bordnetzteilnehmer bzw. elektrischen Verbraucher.
Die einzelnen Bordnetzteilnehmer können also z.B. softwaregesteuert dem Klemmensignal der Klemme 15 zugeordnet werden. Aufgrund des zeitlichen Versatzes beim Zu- bzw. Einschalten der elektrischen Verbraucher bzw. Bordnetzteilnehmer kann das „Klemmen-Aufschalten“ folglich zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgen.
Die vorliegende Erfindung sieht daher vor, die Feldstärken der entstehenden Felder zu reduzieren, indem der Einschaltstrom begrenzt bzw. die Stromgradienten in dem Versorgungsnetzwerk im Moment des Zuschaltens bzw. Einschaltens reduziert werden. Im Gegensatz zu einer direkten Begrenzung des Einschaltstroms z.B. in der Energiequelle, sieht die vorliegende Erfindung vor, die Versorgungspfade der einzelnen elektrischen Verbraucher entsprechend zeitlich versetzt einzuschalten.
Dazu sind in dem Versorgungsnetzwerk, also z.B. in entsprechenden elektronischen Stromverteilern, steuerbare Schalteinrichtungen vorgesehen. Diese steuerbaren Schalteinrichtungen sind mit der Energiequelle des Versorgungsnetzwerks gekoppelt und können jeweils einen oder mehrere elektrische Verbraucher mit elektrischer Energie aus der Energiequelle versorgen. Dabei können die einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen angesteuert werden, sodass einzelne Versorgungspfade und/oder Verbraucher gezielt ein- bzw. abgeschaltet werden können. Die steuerbaren Schalteinrichtungen können eine Steuereinheit, z.B. einen Mikrocontroller, aufweisen, welche mit entsprechenden Schaltelementen, z.B. MOSFETs, gekoppelt ist. Dabei kann für jeden elektrischen Versorgungspfad und/oder Verbraucher, der durch eine steuerbare Schalteinrichtung angesteuert wird, ein Schaltelement in der steuerbaren Schalteinrichtung vorgesehen sein. Über die Steuereinheit kann folglich das sequentielle Einschalten der elektrischen Verbraucher sehr flexibel gesteuert werden.
Beispielsweise kann das Versorgungsnetzwerk ein elektrisches Versorgungsnetzwerk in einem Kraftfahrzeug sein. In einem Kraftfahrzeug wird z.B. üblicherweise mit dem Zuschalten von Klemmen eine Vielzahl elektrischer Verbraucher auf die Bordnetzversorgung geschaltet.
Bei dem erfindungsgemäßen Versorgungsnetzwerk werden die Versorgungspfade dieser elektrischen Verbraucher nun über die steuerbaren Schalteinrichtungen eingeschaltet, z.B. wenn die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet wird (Klemme 15). Dazu kann z.B. ein Zündungssignal an die einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen weitergeleitet werden.
Die steuerbaren Schalteinrichtungen schalten dann die Versorgungspfade der einzelnen Verbraucher zeitlich versetzt ein. Es werden also einzelne elektrische Verbraucher oder Gruppen von elektrischen Verbrauchern nacheinander eingeschaltet. Folglich wird der Einschaltstrom und damit auch die entstehenden Stromgradienten in dem Versorgungsnetzwerk zeitlich verteilt. Damit wird auch der Maximalbetrag des Inrush- bzw. Einschaltstroms bzw. die Steilheit der Stromgradienten reduziert.
Die oben erwähnten Gruppen von elektrischen Verbrauchern können z.B. anhand des Inrush- bzw. Einschaltstroms der einzelnen Verbraucher definiert werden. Beispielsweise können die Gruppen derart gewählt werden, dass ein vorgegebener maximaler Einschaltstrom bzw. Stromgradient nicht überschritten wird. Die Versorgungspfade der Verbraucher einer Gruppe werden dann gleichzeitig eingeschaltet. Durch die Definition solcher Gruppen kann der Einschaltvorgang beschleunigt werden und dennoch sichergestellt werden, dass ein maximaler Einschaltstrom bzw. Stromgradient nicht überschritten wird.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann der maximale Inrush- bzw. Einschaltstrom bzw. Stromgradient beim Einschalten mehrerer elektrischer Verbraucher kontrolliert bzw. begrenzt werden. Folglich kann auch sichergestellt werden, dass die entstehenden Feldstärken unter einem vorgegebenen Grenzwert liegen.
Weitere Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer Ausführungsform können die steuerbaren Schalteinrichtungen jeweils eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen und über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander gekoppelt sein. Die steuerbaren Schalteinrichtungen können ausgebildet sein, über die Kommunikationsschnittstelle ein Einschaltsignal zu empfangen und nach dem Empfang des Einschaltsignals das zeitlich versetzte Zuschalten der Versorgungspfade der entsprechenden elektrischen Verbraucher über das Kommunikationsnetzwerk zu koordinieren.
Die Kommunikationsschnittstelle kann eine diskrete Schnittstelle, z.B. ein Analogeingang oder ein Digitaleingang sein, über welchen das Einschaltsignal an die jeweilige steuerbare Schalteinrichtung übermittelt wird. Ein solches Einschaltsignal kann z.B. ein Spannungssignal sein, dessen Spannungswert den Sollzustand der elektrischen Verbraucher kennzeichnet, also z.B. auch den Zustand der Zündung des Fahrzeugs. In eine solchen Ausführung ist das Kommunikationsnetzwerk als die Leitung anzusehen, die von der Zündung des Fahrzeugs das Signal direkt oder indirekt an die steuerbaren Schalteinrichtungen übermittelt.
Alternativ kann die Kommunikationsschnittstelle auch eine Netzwerk- oder Busschnittstelle oder dergleichen sein. Über eine solche Kommunikationsschnittstelle können die steuerbaren Schalteinrichtungen mit einem Kommunikationsnetzwerk gekoppelt werden. In einem Fahrzeug kann ein solches Kommunikationsnetzwerk z.B. ein CAN-Bus, ein LIN-Bus, ein FlexRay-Bus oder dergleichen sein.
In einer weiteren Ausführungsform können die steuerbaren Schalteinrichtungen ausgebildet sein, über das Kommunikationsnetzwerk eine Sequenzierung bzw. Arbitrierung für das Einschalten der elektrischen Verbraucher bzw. dem Zuschalten der entsprechenden Versorgungspfade durchzuführen.
Unter Sequenzierung ist zu verstehen, dass die einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen sich über das Kommunikationsnetzwerk abstimmen. Die steuerbaren Schalteinrichtungen vereinbaren also wann welche elektrischen Verbraucher eingeschaltet werden sollen. So kann sichergestellt werden, dass zu jedem Zeitpunkt lediglich einer der elektrischen Verbraucher bzw. eine entsprechende Gruppe von elektrischen Verbrauchern eingeschaltet wird und alle elektrischen Verbraucher bzw. Gruppen sequentiell eingeschaltet werden.
Die Sequenzierung kann z.B. den Austausch von Nachrichten zwischen den einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen aufweisen. Insbesondere kann eine zufällige Bestimmung des Einschaltzeitpunkts verwendet werden. Wird die Abfolge zufällig bestimmt, so geht die Sequenzierung in eine Arbitrierung über.
Beispielsweise können die steuerbaren Schalteinrichtungen den anderen steuerbaren Schalteinrichtungen die zufällig bestimmten Einschaltzeitpunkte über das Kommunikationsnetzwerk mitteilen. Sollte eine der empfangenden steuerbaren Schalteinrichtungen den gleichen Zeitpunkt zufällig bestimmt haben, kann sie diesen Zeitpunkt erneut bestimmen.
Für das Aussenden dieser Information kann ebenfalls ein Zeitpunkt zufällig bestimmt werden. So sendet immer nur eine der steuerbaren Schalteinrichtungen diese Information über das Kommunikationsnetzwerk. Selbstverständlich können Arbitrierungen auf der physikalischen Ebene des Kommunikationsnetzwerks durchgeführt werden, wenn zwei der steuerbaren Schalteinrichtungen gleichzeitig senden wollen.
In noch einer Ausführungsform kann eine erste der steuerbaren Schalteinrichtungen ausgebildet sein, das Einschaltsignal zu empfangen und nach dem Einschalten der entsprechenden elektrischen Verbraucher bzw. dem Zuschalten der Versorgungspfade der entsprechenden elektrischen Verbraucher ein Folgeschaltsignal an eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen zu übermitteln. Die weiteren steuerbaren Schalteinrichtungen können ausgebildet sein, nach dem Einschalten der jeweiligen elektrischen Verbraucher bzw. dem Zuschalten der Versorgungspfade der entsprechenden elektrischen Verbraucher das Folgeschaltsignal jeweils an eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen zu übermitteln.
Die steuerbaren Schalteinrichtungen können in einer logischen Kette angeordnet sein. Unter einer logischen Kette ist zu verstehen, dass eine Reihenfolge vorgegeben sein kann, in welcher die einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen aktiviert werden. Diese Reihenfolge in der logischen Kette kann unabhängig von der Position der einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen in dem Kommunikationsnetzwerk sein.
Die logische Kette entspricht also einer Art Daisy Chain, bei welcher das Einschaltsignal von der ersten steuerbaren Schalteinrichtungen als Folgeschaltsignal zu der nächsten weitergegeben wird, bis alle steuerbaren Schalteinrichtungen das Einschaltsignal erhalten haben. Es versteht sich, dass die letzte der steuerbaren Schalteinrichtungen das Folgeschaltsignal nicht ausgeben muss. Allerdings kann sie das Folgeschaltsignal z.B. zur Verifikation an eine zentrale Steuereinheit übermitteln.
In noch einer weiteren Ausführungsform können die steuerbaren Schalteinrichtungen ausgebildet sein, vor dem Einschalten der jeweiligen elektrischen Verbraucher bzw. dem Zuschalten der Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher ein Reservierungssignal über die Kommunikationsschnittstelle auszugeben und zu prüfen, ob das ausgegebene Reservierungssignal dominant ist, also z.B. das erste oder einzige Reservierungssignal ist oder das Reservierungssignal mit der höchsten Priorität ist. Die steuerbaren Schalteinrichtungen können ferner ausgebildet sein die jeweiligen elektrischen Verbraucher einzuschalten, wenn ihr Reservierungssignal dominant ist, und das Reservierungssignal nach dem Einschalten der jeweiligen elektrischen Verbraucher zu löschen bzw. zu widerrufen.
Die oben erwähnte Arbitrierung kann über das aktive Aussenden des Reservierungssignals erfolgen. Das Reservierungssignal kann z.B. ein entsprechendes Flag sein und in einer Netzwerk- oder Busnachricht enthalten sein, die über das Kommunikationsnetzwerk gesendet wird.
Die jeweilige steuerbare Schalteinrichtung kann die elektrischen Verbraucher einschalten, wenn das von ihr ausgesendete Reservierungssignal dominant ist. Dominant bedeutet, dass das Signal im Sinne der Arbitrierung die Freigabe für das Einschalten der Verbraucher kennzeichnet. Das kann z.B. der Fall sein, wenn das Reservierungssignal die höchste Priorität hat, z.B. auf einem CAN-Bus. Als dominant kann das Reservierungssignal z.B. auch angesehen werden, wenn es das erste bzw. einzige Reservierungssignal in dem Kommunikationsnetzwerk ist.
Nachdem eine steuerbare Schalteinrichtung ein dominantes Reservierungssignal in dem Kommunikationsnetzwerk ausgesendet hat und die entsprechenden elektrischen Verbraucher eingeschaltet bzw. die entsprechenden Versorgungspfade zugeschaltet hat, kann die steuerbare Schalteinrichtung das Reservierungssignal wieder löschen. Unter einem Löschen des Reservierungssignals ist zu verstehen, dass die weiteren steuerbaren Schalteinrichtungen darüber informiert werden, dass die entsprechenden elektrischen Verbraucher eingeschaltet bzw. die entsprechenden Versorgungspfade zugeschaltet wurden und eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen ihre elektrischen Verbraucher oder einen anderen Versorgungspfad einschalten kann.
Beispielsweise kann eine steuerbare Schalteinrichtung das Reservierungssignal für die gesamte Dauer des Einschaltvorgangs ausgeben, also z.B. in regelmäßigen Nachrichten über das Kommunikationsnetzwerk. Bleibt das Reservierungssignal z.B. länger als eine oder zwei Zykluszeiten in dem Kommunikationsnetzwerk aus, kann das Reservierungssignal als gelöscht gelten. Alternativ kann das Reservierungssignal auch nur einmalig ausgesendet werden und ein entsprechendes Löschsignal zum Löschen des Reservierungssignals ausgesendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform können die steuerbaren Schalteinrichtungen das Einschaltsignal gleichzeitig empfangen und ausgebildet sein, die entsprechenden elektrischen Verbraucher nach einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf versetzt einzuschalten.
Das Einschaltsignal kann z.B. das oben bereits erwähnte Klemme 15 Signal in einem Fahrzeug sein. Es versteht sich, dass je nach Anwendung ein anderes Signal auch möglich ist. Das Einschaltsignal kann allen steuerbaren Schalteinrichtungen gleichzeitigt übermittelt werden. Beispielsweise kann ein entsprechendes Signal in einem Kommunikationsnetzwerk ausgesendet werden, z.B. als CAN-Bus Nachricht oder dergleichen.
Empfangen alle steuerbaren Schalteinrichtungen das Einschaltsignal gleichzeitigt, kann in den steuerbaren Schalteinrichtungen hinterlegt sein, wann diese die jeweiligen elektrischen Verbraucher einschalten können. Beispielsweise können für alle elektrischen Verbraucher Zeiträume bzw. -Intervalle vorgegeben werden. Die steuerbaren Schalteinrichtungen können nach dem Eintreffen des Einschaltsignals den jeweiligen elektrischen Verbraucher nach Ablauf des entsprechenden Zeitintervalls einschalten. Die Reihenfolge für das Einschalten der Verbraucher kann dadurch bereits zur Entwicklungszeit für die jeweilige Anwendung vorgegeben werden. Insbesondere kann auf diese Art sichergestellt werden, dass elektrische Verbraucher, die für den Betrieb eines anderen elektrischen Verbrauchers benötigt werden, vor diesem eingeschaltet werden.
In noch einer weiteren Ausführungsform können die steuerbaren Schalteinrichtungen das Einschaltsignal gleichzeitig empfangen und ausgebildet sein, für jeden der entsprechenden elektrischen Verbraucher einen zufälligen Zeitpunkt zum Einschalten zu bestimmen und den jeweiligen Verbraucher zu dem bestimmten zufälligen Zeitpunkt einzuschalten.
Die einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen können ausgebildet sein, selbständig und zufällig den Zeitpunkt für das Einschalten der einzelnen elektrischen Verbraucher zu bestimmen nachdem sie das Einschaltsignal empfangen haben. Insbesondere können z.B. Zufallsgeneratoren in den steuerbaren Schalteinrichtungen vorgesehen werden, die von unterschiedlichen Faktoren abhängen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die elektrischen Verbraucher zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingeschaltet werden.
Ferner kann die zeitliche Auflösung der Zufallsgeneratoren derart gewählt werden, dass sie der maximalen Einschaltdauer der elektrischen Verbraucher entspricht. Beträgt die längste Einschaltdauer also z.B. 10 ms kann die zeitliche Auflösung der Zufallsgeneratoren auch 10 ms betragen.
In noch einer weiteren Ausführungsform kann mindestens eine der steuerbaren Schalteinrichtungen für mindestens einen der elektrischen Verbraucher einen Vorladekreis aufweisen und ausgebildet sein, den jeweiligen elektrischen Verbraucher über den Vorladekreis mit einem begrenzten Strom aufzuladen.
Einige Verbraucher weisen einen sehr hohen Einschaltstrom auf. Dies betrifft insbesondere elektrische Verbraucher mit Kapazitäten in der Eingangsschaltung. Um die Stromgradienten beim Einschalten solcher Verbraucher zu reduzieren, können diese über den Vorladekreis „langsam“ vorgeladen werden. Die Vorladekreise können insbesondere auch mit der Gruppierung mehrerer elektrischer Verbraucher kombiniert werden.
Mit dem arbitrierten Zuschalten von Bordnetzteilnehmern bzw. deren Versorgungspfaden und mit einem arbitrierten Einschalten von Verbrauchern mit großen Einschalt-Stromtransienten unter Vermeidung der konstruktiven Überlagerung bei zufällig gleichzeitigem Durchschalten durch Kommunikation von Verriegelungssignalen auf dem Bussystem, wird eine sich selbst organisierende Versorgungsstruktur aufgebaut. Daher können z.B. beliebige unterschiedliche Bordnetzteilnehmer je nach Kombinatorik der Sonderausstattungen eines Fahrzeugs in dem Versorgungssystem zusammengeschaltet werden. Die Zuschaltreihenfolge ergibt ich jeweils durch die Arbitrierung. Eine Programmierung von Sequenzen für jede Kombination ist möglich aber nicht notwendig.
Figurenliste
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Versorgungsnetzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Versorgungsnetzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung; und
4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt ein Versorgungsnetzwerk 100 zur Versorgung einer Mehrzahl elektrischer Verbraucher 150 mit elektrischer Energie. Das Versorgungsnetzwerk 100 weist eine Energiequelle 101 auf, die mit einer Mehrzahl von steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 gekoppelt ist. Es versteht sich, dass obwohl lediglich zwei steuerbare Schalteinrichtungen 103, 104 gezeigt sind, mehr als zwei steuerbare Schalteinrichtungen 103, 104 (durch drei Punkte angedeutet) möglich sind oder auch nur eine steuerbare Schalteinrichtung 103, 104 möglich ist. Die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 sind lediglich beispielhaft mit drei bzw. zwei elektrischen Verbrauchern 150 gekoppelt. Jede andere Zahl von elektrischen Verbrauchern pro steuerbarer Schalteinrichtung ist ebenfalls möglich.
Die Energiequelle 101 stellt die elektrische Energie zur Versorgung der elektrischen Verbraucher 150 bereit. Die Energiequelle 101 kann z.B. als eine Batterie, ein Generator, ein Anschluss an ein öffentliches Versorgungsnetzwerk oder dergleichen sein. Insbesondere kann die Energiequelle 101 auch mehr als nur ein Energiespeicherelement aufweisen. Beispielsweise kann die Energiequelle 101 auch eine Hochvoltbatterie und einen DC/DC-Wandler aufweisen. Diese Art von Energiequelle 101 kann z.B. in einem Elektrofahrzeug zur Versorgung der Niederspannungsverbraucher mit 12 V eingesetzt werden.
Die Energiequelle 101 ist über entsprechende Leitungen mit den steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 gekoppelt, um diesen elektrische Energie bereitzustellen. Bei dem Versorgungsnetzwerk 100 ist lediglich der positive Pol der Energiequelle 101 mit den steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 gekoppelt. Alle Verbraucher 150 und die Energiequelle 101 sind ferner mit einer gemeinsamen Masse gekoppelt. Es versteht sich, dass andere Anordnungen ebenfalls möglich sind. Beispielsweise können dedizierte Leitungen anstelle einer gemeinsamen Masse vorgesehen sein.
Die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 können ein Einschaltsignal 105 empfangen. Dieses Einschaltsignal 105 kann z.B. ein sog. Klemme 15 Signal in einem Fahrzeug sein. Nach Erhalt dieses Einschaltsignals 105 versorgen die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 die entsprechenden elektrischen Verbraucher 150 mit elektrischer Energie aus der Energiequelle 101. Allerdings schalten die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 nicht alle elektrischen Verbraucher 150 gleichzeitig ein. Vielmehr schalten die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 die einzelnen elektrischen Verbraucher 150 zeitlich versetzt ein, also nacheinander.
Durch das sequentielle Einschalten der elektrischen Verbraucher 150 werden die Einschaltströme der einzelnen elektrischen Verbraucher 150 zeitlich versetzt aus der Energiequelle 101 abgerufen. Folglich addieren diese sich nicht. Gleiches gilt auch für die Stromgradienten beim Einschalten, welche ebenfalls zeitlich versetzt auftreten. Die Stärke der ausgesendeten elektromagnetischen Felder wird folglich ebenfalls reduziert.
Die zeitliche Abfolge beim Einschalten der einzelnen elektrischen Verbraucher 150 kann dabei auf unterschiedliche Arten bestimmt werden. Beispielsweise kann in jeder der einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 ein Zeitpunkt für das Einschalten jedes einzelnen elektrischen Verbrauchers 150 hinterlegt sein. Der Zeitpunkt ist dabei als relative Zeitangabe ausgehend vom Empfang des Einschaltsignals 105 ausgebildet. Alternativ kann jede der steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 zufällige Zeitpunkte für das Einschalten der elektrischen Verbraucher 150 bestimmen.
Eine aktive Arbitrierung zwischen den steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104 kann ebenfalls stattfinden. Dies wird im Zusammenhang mit 2 und 3 näher erläutert.
2 zeigt ein weiteres Versorgungsnetzwerk 200. Das Versorgungsnetzwerk 200 weist ebenfalls eine Energiequelle 201 auf, welche mit steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 gekoppelt ist. In dem Versorgungsnetzwerk 200 sind lediglich zwei steuerbare Schalteinrichtungen 203, 204 dargestellt. Es versteht sich, dass jede andere Anzahl von steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 ebenfalls möglich ist (durch drei Punkte angedeutet). Die steuerbare Schalteinrichtung 203 ist mit drei elektrischen Verbrauchern 250 gekoppelt und die steuerbare Schalteinrichtung 204 ist mit einem elektrischen Verbraucher 250 gekoppelt. Auch hier versteht sich, dass jede andere Anzahl von elektrischen Verbrauchern 250 möglich ist.
Das Versorgungsnetzwerk 200 weist ferner ein Kommunikationsnetzwerk 209 auf und jede der steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 ist über eine Kommunikationsschnittstelle 207, 208 mit dem Kommunikationsnetzwerk 209 gekoppelt. Das Kommunikationsnetzwerk 209 kann z.B. ein Datennetzwerk wie Ethernet bzw. ein Datenbus sein. Im Fahrzeug kann z.B. ein CAN-Bus, ein FlexRay-Bus oder dergleichen eingesetzt werden.
In dem Versorgungsnetzwerk 200 wird das Einschaltsignal 205 über das Kommunikationsnetzwerk 209 an die steuerbare Schalteinrichtung 203 übermittelt. Allerdings wird das Einschaltsignal 205 nicht direkt an alle weiteren steuerbaren Schalteinrichtungen 204 übermittelt. Vielmehr findet eine Arbitrierung zwischen den einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 statt. Dies bedeutet, dass die erste steuerbare Schalteinrichtung 203 nach dem Empfang des Einschaltsignals 205 direkt beginnt, die entsprechenden die Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher 250, sequentiell oder in Gruppen, einzuschalten. Nachdem die steuerbare Schalteinrichtung 203 alle Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher 250 eingeschaltet hat, übermittelt sie ein Folgeschaltsignal 210 an die nächste der steuerbaren Schalteinrichtungen 204. Das Folgeschaltsignal 210 wird dann von Schalteinrichtung zu Schalteinrichtung übermittelt, bis alle steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 nacheinander die Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher 250 eingeschaltet haben.
Bei diesem System kann die Reihenfolge der einzelnen steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 in der Konzeption des Versorgungsnetzwerks 200 vorgegeben werden. Dabei kann z.B. jedes der Folgeschaltsignale 210 an einen vorgegebenen Empfänger gerichtet sein.
Um eine einfache Erweiterung der Kette aus steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 zu ermöglichen, kann die letzte der steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 in der Kette stets ein Folgeschaltsignal 210 an eine entsprechende Empfängeradresse richten bzw. mit einer entsprechenden Nachrichtenkennung versehen. Diese Empfängeradresse bzw. Nachrichtenkennung kann z.B. eine Adresse oder eine Kennung sein, welche von einem zentralen Steuergerät ausgewertet werden. Dieses wird durch den Empfang des letzten Folgeschaltsignal 210 darüber informiert, dass die gesamte Kette durchlaufen wurde.
Soll nun eine neue steuerbare Schalteinrichtung in das Kommunikationsnetzwerk 209 eingefügt werden, kann diese konfiguriert werden, das letzte Folgeschaltsignal 210 auszuwerten, also auf Nachrichten mit der entsprechenden Empfängeradresse bzw. Nachrichtenkennung zu warten. Das zentrale Steuergerät dagegen kann neu konfiguriert werden, sodass es auf das Folgeschaltsignal 210 des neu hinzugefügten Geräts hört. Eine Integration neuer steuerbarer Schalteinrichtungen ist folglich einfach möglich.
Als alternative zu der voreingestellten Reihenfolge der steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 kann auch ein automatisches Arbitrierungsverfahren genutzt werden, bei dem die steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 sich automatisch abstimmen. Dazu kann z.B. eine steuerbare Schalteinrichtung 203, 204 bevor sie einen der elektrischen Verbraucher 250 einschaltet über das Kommunikationsnetzwerk 209 sicherstellen, dass keine andere der steuerbaren Schalteinrichtungen 203, 204 momentan Versorgungspfade und/oder elektrische Verbraucher 250 einschaltet.
Beispielsweise kann die entsprechende steuerbare Schalteinrichtung 203, 204 das Vorhandensein eines Reservierungssignals in dem Kommunikationsnetzwerk 209 überwachen. Ist kein solches Reservierungssignal vorhanden, kann die entsprechende steuerbare Schalteinrichtung 203, 204 ein eigenes Reservierungssignal für die Dauer des Einschaltvorgangs ausgeben.
3 zeigt ein Fahrzeug 320 Versorgungsnetzwerk (nicht separat bezeichnet). Obwohl in dem Fahrzeug 320 eine Ausführung des Versorgungsnetzwerks dargestellt ist, versteht sich, dass jede andere Ausführung des Versorgungsnetzwerks in dem Fahrzeug ebenfalls eingesetzt werden kann.
In dem Fahrzeug 320 ist eine Energiequelle 301 mit steuerbaren Schalteinrichtungen 303, 304 gekoppelt. Die steuerbaren Schalteinrichtungen 303, 304 sind über ein Kommunikationsnetzwerk 309 miteinander gekoppelt und versorgen beispielhaft jeweils einen elektrischen Verbraucher 350, 351 mit elektrischer Energie aus der Energiequelle 301. Bei dem elektrischen Verbraucher 350 handelt es sich um einen Verbraucher mit großen Kapazitäten in der Eingangsschaltung. Um einen solchen elektrischen Verbraucher 350 einzuschalten ohne hohe Einschaltströme bzw. ohne starke Stromgradienten zu erzeugen, weist die steuerbare Schalteinrichtung 303 einen Vorladekreis 312 auf. Dieser dient dazu, den elektrischen Verbraucher mit einem begrenzten Einschaltstrom vorzuladen, bevor er vollständig eingeschaltet wird.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Versorgen einer Mehrzahl elektrischer Verbraucher 150, 250, 350, 351 mit elektrischer Energie. Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1-3 als Referenz beibehalten.
In einem ersten Schritt S1 des Bereitstellens wird elektrische Energie z.B. aus einer Fahrzeugbatterie oder einem Generator in einem Fahrzeug bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S2 des Initiierens wird die Versorgung der elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 mit der bereitgestellten elektrischen Energie über steuerbare Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304, welche elektrisch mit der Energiequelle 101, 201, 301 und jeweils mindestens einem der elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 gekoppelt sind, zeitlich versetzt initiiert.
Um den steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 mitzuteilen, dass die elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 eingeschaltet werden sollen, kann ein Einschaltsignals 105, 205 an die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 übermittelt werden. Die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 können die Verbraucher 150, 250, 350, 351 nach dem Empfang des Einschaltsignals 105, 205 zeitlich versetzt einschalten. Das Einschaltsignal 105, 205 kann z.B. über ein Kommunikationsnetzwerk 209, 309 übermittelt werden.
In einer Ausführung können die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 über das Kommunikationsnetzwerk 209, 309 eine Arbitrierung für das Einschalten der elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 durchführen.
Beispielsweise kann eine erste der steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 das Einschaltsignal 105, 205 empfangen und nach dem Einschalten der entsprechenden elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 ein Folgeschaltsignal 210 an eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 übermitteln. Die weiteren steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 können nach dem Einschalten der jeweiligen elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 das Folgeschaltsignal 210 jeweils an eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 übermitteln. Alternativ können die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 vor dem Einschalten der elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 ein Reservierungssignal über die Kommunikationsschnittstelle 207, 208, 307, 308 ausgeben und prüfen, ob das ausgegebene Reservierungssignal dominant ist. Wenn das Reservierungssignal dominant ist, können die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 die jeweiligen elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 einschalten. Ferner können die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 das Reservierungssignal nach dem Einschalten der jeweiligen elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 löschen.
Für elektrische Verbraucher 150, 250, 350, 351 mit besonders hohen Einschaltströmen kann mindestens eine der steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 einen entsprechenden elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 zum Einschalten über einen Vorladekreis 312 mit einem begrenzten Strom vorladen.
Das Einschaltsignal 105, 205 kann auch gleichzeitig an alle steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 übermittelt werden. Die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 können die entsprechenden elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 daraufhin z.B. nach einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf versetzt einschalten.
Alternativ kann das Einschaltsignal 105, 205 gleichzeitig an alle steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 übermittelt werden und die steuerbaren Schalteinrichtungen 103, 104, 203, 204, 303, 304 können einen zufälligen Zeitpunkt für jeden Verbraucher 150, 250, 350, 351 bestimmen und die entsprechenden elektrischen Verbraucher 150, 250, 350, 351 zu dem bestimmten zufälligen Zeitpunkt einschalten.
Da es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft. Insbesondere versteht sich, dass ein „Zuschalten der Versorgungspfade“ als ein „Einschalten der entsprechenden elektrischen Verbraucher“ zu verstehen ist bzw. mit diesem gleichzusetzen ist.
Bezugszeichenliste

100, 200: Versorgungsnetzwerk
101, 201, 301: Energiequelle
102, 202: Leitung
103, 104, 203, 204, 303, 304: steuerbare Schalteinrichtung
105, 205: Einschaltsignal
207, 208, 307, 308: Kommunikationsschnittstelle
209, 309: Kommunikationsnetzwerk
210: Folgeschaltsignal
312: Vorladekreis
320: Kraftfahrzeug
150, 250, 350, 351: elektrische Verbraucher

Claims

Versorgungsnetzwerk (100, 200) zur Versorgung einer Mehrzahl elektrischer Verbraucher (150, 250, 350, 351) mit elektrischer Energie, aufweisend: eine Energiequelle (101, 201, 301), welche ausgebildet ist, die elektrische Energie bereitzustellen, eine Anzahl von steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304), welche elektrisch mit der Energiequelle (101, 201, 301) und jeweils mit dem Versorgungspfad mindestens eines der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) gekoppelt sind und ausgebildet sind, die entsprechenden elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) steuerbar mit elektrischer Energie aus der Energiequelle (101, 201, 301) zu versorgen, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) ausgebildet sind, beim Zuschalten der Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) die Versorgungspfade der einzelnen elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) zeitlich versetzt aufzuschalten.
Versorgungsnetzwerk (100, 200) nach Anspruch 1, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) jeweils eine Kommunikationsschnittstelle (207, 208, 307, 308) aufweisen und über ein Kommunikationsnetzwerk (209, 309) miteinander gekoppelt sind, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) ausgebildet sind, über die Kommunikationsschnittstelle (207, 208, 307, 308) ein Einschaltsignal (105, 205) zu empfangen und nach dem Empfang des Einschaltsignals (105, 205) das zeitlich versetzte Zuschalten der entsprechenden Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) über das Kommunikationsnetzwerk (209, 309) zu koordinieren.
Versorgungsnetzwerk (100, 200) nach Anspruch 2, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) ausgebildet sind, über das Kommunikationsnetzwerk (209, 309) eine Arbitrierung für das Zuschalten der Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) durchzuführen.
Versorgungsnetzwerk (100, 200) nach Anspruch 3, wobei eine erste der steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) ausgebildet ist, das Einschaltsignal (105, 205) zu empfangen und nach dem Zuschalten der Versorgungspfade der entsprechenden elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) ein Folgeschaltsignal (210) an eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) zu übermitteln, wobei die weiteren steuerbaren Schalteinrichtung (103, 104, 203, 204, 303, 304) ausgebildet sind, nach dem Zuschalten der jeweiligen Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) das Folgeschaltsignal (210) jeweils an eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) zu übermitteln.
Versorgungsnetzwerk (100, 200) nach Anspruch 3, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) ausgebildet sind, vor dem Zuschalten der Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) ein Reservierungssignal über die Kommunikationsschnittstelle (207, 208, 307, 308) auszugeben und zu prüfen, ob das ausgegebene Reservierungssignal dominant ist, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) ausgebildet sind, die Versorgungspfade der jeweiligen elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) zuzuschalten, wenn ihr Reservierungssignal dominant ist, und das Reservierungssignal nach dem Zuschalten der Versorgungspfade der jeweiligen elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) zu löschen.
Versorgungsnetzwerk (100, 200) nach Anspruch 2, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) das Einschaltsignal (105, 205) gleichzeitig empfangen und ausgebildet sind, die entsprechenden Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) nach einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf versetzt zuzuschalten.
Versorgungsnetzwerk (100, 200) nach Anspruch 2, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) das Einschaltsignal (105, 205) gleichzeitig empfangen und ausgebildet sind, für jeden der entsprechenden elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) einen zufälligen Zeitpunkt zum Zuschalten des Versorgungspfades zu bestimmen und den Versorgungspfad des jeweiligen Verbraucher (150, 250, 350, 351) zu dem bestimmten zufälligen Zeitpunkt zuzuschalten.
Versorgungsnetzwerk (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eine der steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) für mindestens einen Versorgungszweig der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) einen Vorladekreis (312) aufweist und ausgebildet ist, den jeweiligen Versorgungszweig des elektrischen Verbrauchers (150, 250, 350, 351) über den Vorladekreis (312) mit einem begrenzten Strom vorzuladen.
Kraftfahrzeug (320) aufweisend: eine Mehrzahl elektrischer Verbraucher (150, 250, 350, 351), und ein Versorgungsnetzwerk (100, 200) nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ausgebildet ist, die elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) mit elektrischer Energie zu versorgen.
Verfahren zum Versorgen einer Mehrzahl elektrischer Verbraucher (150, 250, 350, 351) mit elektrischer Energie, aufweisend die Schritte: Bereitstellen (S1) elektrischer Energie, zeitlich versetztes Initiieren (S2) der Versorgung der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) mit der bereitgestellten elektrischen Energie über steuerbare Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304), welche elektrisch mit der Energiequelle (101, 201, 301) und jeweils mindestens einem der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) gekoppelt sind.
Verfahren nach Anspruch 10, aufweisend Übermitteln eines Einschaltsignals (105, 205) an die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) über ein Kommunikationsnetzwerk (209, 309) und Koordinieren des zeitlich versetzten Zuschaltens der Versorgungspfade der entsprechenden elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) über das Kommunikationsnetzwerk (209, 309).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) über das Kommunikationsnetzwerk (209, 309) eine Arbitrierung für das Zuschalten der Versorgungspfade für elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) durchführen, insbesondere indem eine erste der steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) das Einschaltsignal (105, 205) empfängt und nach dem Zuschalten der Versorgungspfade der entsprechenden elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) ein Folgeschaltsignal (210) an eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) übermittelt und die weiteren steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) nach dem Zuschalten der Versorgungspfade der jeweiligen elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) das Folgeschaltsignal (210) jeweils an eine weitere der steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) übermitteln, oder indem die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) vor dem Zuschalten der Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) ein Reservierungssignal über die Kommunikationsschnittstelle (207, 208, 307, 308) ausgeben und prüfen, ob das ausgegebene Reservierungssignal dominant ist, wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) die jeweiligen Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) zuschalten, wenn ihr Reservierungssignal dominant ist, und wobei die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) das Reservierungssignal nach dem Zuschalten der jeweiligen Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) löschen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einschaltsignal (105, 205) gleichzeitig an alle steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) übermittelt wird und die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) die entsprechenden Versorgungspfade der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) nach einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf versetzt zuschalten.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einschaltsignal (105, 205) gleichzeitig an alle steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) übermittelt wird und die steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) einen zufälligen Zeitpunkt für jeden Verbraucher (150, 250, 350, 351) bestimmen und die Versorgungspfade der entsprechenden elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) zu dem bestimmten zufälligen Zeitpunkt zuschalten.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 14, wobei mindestens eine der steuerbaren Schalteinrichtungen (103, 104, 203, 204, 303, 304) mindestens einen Versorgungszweig der elektrischen Verbraucher (150, 250, 350, 351) zum Zuschalten über einen Vorladekreis (312) mit einem begrenzten Strom vorlädt.