DE102018201546A1 - Device for securing at least one consumer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absicherung zumindest eines Verbrauchers in einem Bordnetz, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest ein Schaltmittel (32) zur Versorgung zumindest eines Verbrauchers (22,26, 28,46) mit elektrischer Energie, zumindest einen Controller (30) zur Ansteuerung des Schaltmittels (32), zumindest Erfassungsmittel zur Erfassung von Kenngrößen, insbesondere Strom und/oder Spannung, wobei der Controller (30) in Abhängigkeit von der Kenngröße das Schaltmittel (32) ansteuert, wobei zumindest ein Überspannungsschutz (39) vorgesehen ist.The invention relates to a device for securing at least one load in a vehicle electrical system, in particular a motor vehicle, comprising at least one switching means (32) for supplying at least one load (22, 26, 28, 46) with electrical energy, at least one controller (30) Control of the switching means (32), at least detecting means for detecting characteristics, in particular current and / or voltage, the controller (30) depending on the characteristic the switching means (32) controls, wherein at least one overvoltage protection (39) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absicherung zumindest eines Verbrauchers nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a device for securing at least one consumer according to the preamble of the independent claim.

Stand der TechnikState of the art

Aus der EP 1453171 A1 ist eine elektronische Schutzschaltung bekannt.
Der als Schutzelement dienende Mosfet-Schutzschalter nutzt zum Schutz des Spannungsversorgungseingangs den im umgekehrten Betriebsmodus arbeitenden Mosfet mit interner Inversdiode, der mit seiner Drain-Source-Strecke entsprechend in umgekehrter Richtung zwischen den zu schützenden Versorgungsspannungseingang bzw. die zu schützende Eingangsleitung relativ geringen Spannungsniveaus des Lastreglers oder Steuergeräts und dessen interne, zum Beispiel eine gemeinsame relativ geringere Spannung für mehrere elektrische bzw. elektronische Komponenten liefernde Spannungsversorgungsschiene geschaltet ist. Im Normalbetrieb muss dieser zusätzliche Schalter den vollen Betriebsstrom tragen, ohne eine Funktion im Normalbetrieb zu besitzen.
From the EP 1453171 A1 is known an electronic protection circuit.
Serving as a protective element MOSFET circuit breaker uses to protect the power supply input operating in reverse mode Mosfet with internal inverse diode, with its drain-source path in the reverse direction between the protected supply voltage input or to be protected input line relatively low voltage levels of the load regulator or control device and its internal, for example, a common relatively lower voltage for a plurality of electrical or electronic components supplying voltage supply rail is connected. In normal operation, this additional switch must carry the full operating current without having a function in normal operation.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzschaltung insbesondere gegen Überspannungen weiter zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.It is an object of the present invention to further simplify a protection circuit, in particular against overvoltages. This object is solved by the features of the independent claim.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das Vorsehen eines Überspannungsschutzes im elektronischen Energieverteiler hat demgegenüber den Vorteil, dass zum einen das im elektronischen Energieverteiler vorgesehene Schaltmittel vor Überspannungen zuverlässig geschützt wird, ohne dass an dieses eine besondere Sperrfähigkeit bei Halbleiterschaltern zu stellen wäre. Die geeignete Anordnung des Überspannungsschutzes insbesondere am Ausgang des Verbrauchers dient der einfachen Aufnahme der Energie, ohne dass besonders aufwendige Bauelemente vorzusehen wären. Durch den vorgeschlagenen Überspannungsschutz wird es möglich, Überspannungen von kritischen Bordnetzpfaden zu isolieren bzw. solche Überspannungen abzuleiten. Dies ist gerade für sicherheitskritische Verbraucher, die im Zusammenhang mit automatischen Fahrfunktionen beispielsweise zur Durchführung eines Nothalts oder Ähnlichem benötigt werden, von besonderer Bedeutung, um die Verfügbarkeit dieser Funktionen weiter zu erhöhen. Zudem nehmen gerade im Zusammenhang mit der zunehmenden Elektrifizierung von Nebenaggregaten und mechatronischen Systemen rekuperativen Lasten zu, sodass vermehrt Überspannungen auftreten können. Weiterhin kann durch das vorgeschlagene Konzept auf der anderen Seite eine elektronische Sicherungsfunktion weiterhin gewährleistet bleiben, die Verbraucher und entsprechende Zuleitungen sicher vor kritischen Betriebssituationen schützt, wie dies durch eine schnelle Abschaltung mit Halbleiterschaltern als mögliche Schaltmittel erreicht werden kann.The provision of overvoltage protection in the electronic power distributor has the advantage that, on the one hand, the switching means provided in the electronic power distributor are reliably protected against overvoltages without the need for a special blocking capability in the case of semiconductor switches. The suitable arrangement of the overvoltage protection, in particular at the output of the consumer, is used to easily absorb the energy without the need to provide particularly complex components. The proposed overvoltage protection makes it possible to isolate overvoltages from critical vehicle electrical system paths or to derive such overvoltages. This is particularly important for safety-critical consumers who are needed in connection with automatic driving functions, for example, to carry out an emergency stop or the like, in order to further increase the availability of these functions. In addition, especially in connection with the increasing electrification of ancillary components and mechatronic systems, recuperative loads are increasing, so that more overvoltages can occur. Furthermore, the proposed concept on the other hand, an electronic security function remain guaranteed, the consumer and corresponding leads safely protects against critical operating situations, as can be achieved by rapid shutdown with semiconductor switches as a possible switching means.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Überspannungsschutz so angeordnet, dass er vom Verbraucher hervorgerufene Überspannungen vom Schaltmittel fernhält. Besonders bevorzugt ist hierzu der Überspannungsschutz zwischen dem Ausgang und einem Bezugspotenzial, insbesondere Masse geschaltet. Besonders bevorzugt weist der Überspannungsschutz zumindest einen Ableitpfad auf, der einen über den Ausgang rückfließenden Strom vor Erreichen des Schaltmittels insbesondere gegen Masse ableitet. Dadurch wird insbesondere ein Stromfluss über eine Inversdiode des als Halbleiterschalter ausgeführten Schaltmittels verhindert, indem das weitere Schaltmittel des Überspannungsschutzes geschlossen wird. Die Rekuperationsenergie kann sich dabei auf die ohmschen Verluste in der Quelle, den Leitungswiderstand im Kabelbaum und dem Widerstand im weiteren Schaltmittel verteilen. Durch den üblicherweise hohen Kupferwiderstand im Verbraucher wird ein Großteil der Verlustleistung bereits im Verbraucher umgesetzt. Dadurch muss nur ein kleiner Teil der Energie vom weiteren Schaltmittel getragen werden, weshalb sich diese Anordnung besonders eignet.In an expedient development of the overvoltage protection is arranged so that it keeps away from the consumer caused overvoltages from the switching means. For this purpose, the overvoltage protection is particularly preferably connected between the output and a reference potential, in particular ground. Particularly preferably, the overvoltage protection has at least one discharge path which, in particular, diverts a current flowing back through the output before reaching the switching means to ground. As a result, in particular, a current flow via an inverse diode of the switching means designed as a semiconductor switch is prevented by the further switching means of the overvoltage protection being closed. The recuperation energy can be distributed over the ohmic losses in the source, the line resistance in the wiring harness and the resistance in the other switching means. Due to the usually high copper resistance in the consumer, a large part of the power loss is already implemented in the consumer. As a result, only a small part of the energy must be carried by the further switching means, which is why this arrangement is particularly suitable.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung umfasst der Überspannungsschutz zumindest einen Überspannungsableiter und/oder ein Überspannungselement, das vorzugsweise in Reihe mit dem weiteren Schaltmittel geschaltet ist. Dadurch können besonders hohe Energien absorbiert werden, was unter Umständen mit Halbleiterschaltern allein nicht möglich wäre. Besonders zweckmäßig ist das Überspannungselement als resistives Element bzw. ohmscher Widerstand, vorzugsweise meanderförmig ausgebildet. Dadurch kann eine hohe Energiemenge im Schaltungsaufbau eingespeichert bzw. abgebaut werden. Außerdem könnte durch einen zusätzlichen Kanal ein Strom für Diagnosezwecke des Bordnetzes als Last eingeprägt werden.In an expedient development of the overvoltage protection comprises at least one surge arrester and / or an overvoltage element, which is preferably connected in series with the further switching means. As a result, particularly high energies can be absorbed, which might not be possible with semiconductor switches alone. Particularly expedient, the overvoltage element is designed as a resistive element or resistive resistor, preferably meander-shaped. As a result, a large amount of energy in the circuit structure can be stored or reduced. In addition, an additional channel could be used to load a current for diagnostic purposes of the vehicle electrical system as a load.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist als Überspannungsableiter zumindest ein Kondensator und/oder zumindest eine Diode, vorzugsweise eine Supressor-Diode und/oder zumindest ein Varistor und/oder zumindest eine Gasentladungsstrecke vorgesehen. Damit können hohe Energien bzw. Leistungen absorbiert werden unter Verwendung einfacher Bauteile.In an expedient development, at least one capacitor and / or at least one diode, preferably a suppressor diode and / or at least one varistor and / or at least one gas discharge path is provided as the surge arrester. This high energy or performance can be absorbed using simple components.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Überspannungsableiter in Reihe geschaltet mit zumindest einem weiteren Schaltmittel und parallel hierzu zumindest ein drittes Schaltmittel. Damit lassen sich entsprechende Elemente nur bei Bedarf zuschalten, wodurch negative Einflüsse durch beispielsweise grobe Toleranzen oder hohe Querströme verringert werden können.In an expedient development of the surge arrester is connected in series with at least one other switching means and in parallel this at least a third switching means. This allows corresponding elements only switch on when needed, which negative influences can be reduced by, for example, rough tolerances or high cross currents.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung aktiviert der Controller das weitere Schaltmittel und/oder das dritte Schaltmittel zeitlich gestaffelt und/oder getaktet. Damit kann dem angeschlossenen Verbraucher noch hinreichend Zeit gegeben werden, sich auf die Abschaltung vorzubereiten.In an expedient development, the controller activates the further switching means and / or the third switching means in a staggered and / or timed manner. Thus, the connected consumer still sufficient time can be given to prepare for the shutdown.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest ein Kondensator mit einem Eingang des elektronischen Energieverteilers verbunden und/oder mit einem Masseausgang verbunden. Dadurch kann der Schutz gegen Überspannungen, wie sie beispielsweise durch Induktivitätsbelägen in Leitungen hervorgerufen werden könnten, verbessert werden. Über diesen Pfad kann ein Bypass geschaffen werden, Überspannungen zu reduzieren.In an expedient development, at least one capacitor is connected to an input of the electronic power distributor and / or connected to a mass output. As a result, the protection against overvoltages, such as might be caused by Induktivitätsbelägen in lines can be improved. A bypass can be created via this path to reduce overvoltages.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Figurenlistelist of figures

Es zeigenShow it

  • 1 eine schematische Darstellung eines Bordnetzes mit integrierter Sicherungsvorrichtung, 1 a schematic representation of a vehicle electrical system with integrated safety device,
  • 2 eine detailliertere Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Sicherungsvorrichtung mit schaltbarem Ableitpfad am Ausgang zur Last, 2 a more detailed view of a first embodiment of a safety device with switchable Ableitpfad at the output to the load,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Mehrspannungsbordnetz mit zwei integrierten Sicherungsvorrichtungen, 3 a schematic representation of a multi-voltage vehicle electrical system with two integrated safety devices,
  • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sicherungsvorrichtung mit zusätzlichem Überspannungsableiter, 4 Another embodiment of a safety device with additional surge arrester,
  • 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sicherungsvorrichtung, welches gegenüber demjenigen der 4 um ein weiteres Schaltmittel erweitert ist, 5 a further embodiment of a securing device, which compared to that of 4 is extended by another switching means,
  • 6 eine Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Sicherungsvorrichtung, die besonders bei gefordertem Verpolschutz geeignet ist, 6 a circuit of a further embodiment of a safety device, which is particularly suitable for reverse polarity protection required,
  • 7 eine schematische Darstellung eines Überspannungs-Ableitelements, welches meanderförmig als resistiver Verbraucher ausgebildet ist, sowie 7 a schematic representation of an overvoltage diverting element, which is meander-shaped designed as a resistive consumer, as well as
  • 8 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Betriebsweise der Sicherungsvorrichtung bei einem Überspannungsrisiko durch von Leitungen herrührenden Induktivitätsbelegen. 8th a schematic representation to illustrate the operation of the safety device in a surge risk by originating from cables Induktivitätsbelegen.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In einem Bordnetz 10 sind exemplarisch zumindest ein Energiespeicher 16 sowie ein sicherheitskritischer Verbraucher 18 jeweils gegen Masse geschaltet angeordnet. Bei diesem Bordnetz 10 handelt es sich um ein sensibles Bordnetz, da es sicherheitskritische Verbraucher 18 umfasst, welche sicher insbesondere gegen Überspannungen geschützt werden müssen. Hierzu ist ein elektronischer Energieverteiler 20 vorgesehen, der einen weiteren Verbraucher 28 und die zugehörigen Leitungen in Form einer elektronischen Sicherung absichert und ansteuert. Hierzu ist in dem elektronischen Energieverteiler 20 zumindest ein Erfassungsmittel 50 zur Erfassung von zumindest einer die Versorgung des Verbrauchers 22, 26, 28, 46 betreffende Kenngröße, insbesondere zur Erfassung und Bewertung der fließenden Ströme bzw. Spannungen vorgesehen. Als Erfassungsmittel 50 können entsprechende Spannungsteiler zum Angriff der Eingangsspannung und/oder der Ausgangsspannung am elektronischen Energieverteiler 20 vorgesehen sein und/oder entsprechende Messeinrichtungen des fließenden Eingangsstroms und/oder Ausgangsstroms. Die benötigten Kenngrößen werden einem Controller zugeführt, in dem die entsprechenden Auswertungen erfolgen können. Sollte ein zu hoher Strom fließen bzw. eine nicht erlaubte Belastungssituation drohen, so leitet der elektronische Energieverteiler 20 entsprechende Gegenmaßnahmen ein. Hierzu ist beispielsweise ein Schaltmittel 32 vorgesehen, welches den Verbraucher 28 vom Bordnetz 10 trennt. Entsprechend weist der elektronische Energieverteiler 20 zumindest einen Eingang 34 auf, über den elektronische Energieverteiler vom Bordnetz 10 mit Energie versorgt wird. Außerdem weist der elektronische Energieverteiler 20 zumindest einen schaltbaren Ausgang 36 auf, der mit dem zugehörigen Verbraucher 28 verbunden ist. In der Praxis kann der elektronische Energieverteiler 20 noch eine Vielzahl von weiteren Ausgängen 36 aufweisen, die jeweils mit abzusichernden Verbrauchern 28 über entsprechende Schaltmittel 32 abschaltbar verbunden sind.In a wiring system 10 are exemplary at least one energy storage 16 as well as a safety-critical consumer 18 each switched to ground. In this electrical system 10 it is a sensitive on-board electrical system, as it is safety-critical consumers 18 includes, which must be protected against overvoltage especially safe. This is an electronic energy distributor 20 provided that another consumer 28 and the associated lines in the form of an electronic fuse protects and controls. This is in the electronic power distributor 20 at least one detection means 50 to capture at least one supply to the consumer 22 . 26 . 28 . 46 relevant characteristic, in particular for the detection and evaluation of the flowing currents or voltages provided. As a means of detection 50 can corresponding voltage divider to attack the input voltage and / or the output voltage at the electronic power distributor 20 be provided and / or corresponding measuring devices of the flowing input current and / or output current. The required parameters are fed to a controller in which the corresponding evaluations can be made. If an excessively high current flows or threatens an unacceptable load situation, then the electronic power distributor conducts 20 appropriate countermeasures. For this purpose, for example, a switching means 32 provided, which is the consumer 28 from the electrical system 10 separates. Accordingly, the electronic power distributor 20 at least one entrance 34 on, via the electronic power distributor from the electrical system 10 is energized. In addition, the electronic power distributor points 20 at least one switchable output 36 on that with the associated consumer 28 connected is. In practice, the electronic power distributor 20 a lot of other outputs 36 each with consumers to be protected 28 via appropriate switching means 32 disconnected are connected.

Hierzu sind im Controller 30 entsprechende Auswertefunktionen hinterlegt. Insbesondere wird der Laststrom als mögliche Kenngröße für die Versorgung des Verbrauchers 22, 26, 28, 46 durch eine Sicherungsfunktionalität bewertet und mit mindestens einem vorgegebenen Abschaltekriterium eines Parametersatzes verglichen. Der Controller 30 löst einen Auslöseprozess ein, wodurch die elektronische Sicherung (in Form des Schaltmittels 32) auslöst und den Laststrom zum korrespondierenden Verbraucher abschaltet, wenn das vorgegebene Abschaltkriterium erfüllt ist. Der Controller 30 ist zu eingerichtet, dass er Lastströme mehrerer elektronischer Sicherungen bzw. Schaltmittel zu den verschiedenen Verbrauchern erfassen und auswerten kann. Entsprechende Erfassungsmittel 50 zur Erfassung für die Versorgung des Verbrauchers 22, 26, 28, 46 relevanten Kenngrößen sind vorgesehen. Ein Abschalten kann individuell für jede der elektronischen Sicherungen bzw. Schaltmittel 32 erfolgen. Diese beschriebene Funktionalität ist wesentlich für den elektronischen Energieverteiler 20, 24. Weiterhin kann der Controller 30 in der Lage sein, je nach Anforderungen übergeordneter Steuergeräte die Verbraucher 22, 26, 28, 46 im Normalbetrieb zu aktivieren oder zu deaktivieren. Hierzu weist der Controller 30 nicht eigens dargestellte Signalanschlüsse auf, um beispielsweise über ein Bussystem mit weiteren Steuergeräten insbesondere im Kraftfahrzeug zu kommunizieren. Außerdem kann der Controller 30 bzw. der elektronische Energieverteiler 20, 24 als weitere Kommunikationsmöglichkeit einen Diagnoseanschluss aufweisen.These are in the controller 30 corresponding evaluation functions deposited. In particular, will the load current as a possible parameter for the supply of the consumer 22 . 26 . 28 . 46 evaluated by a backup functionality and compared with at least one predetermined Abschaltekriterium a parameter set. The controller 30 triggers a triggering process, causing the electronic fuse (in the form of switching means 32 ) and shuts off the load current to the corresponding load when the predetermined switch-off criterion is met. The controller 30 is set up to record and evaluate load currents of several electronic fuses or switching devices to the various consumers. Appropriate detection means 50 for recording for the supply of the consumer 22 . 26 . 28 . 46 relevant parameters are provided. A shutdown can individually for each of the electronic fuses or switching means 32 respectively. This described functionality is essential for the electronic power distributor 20 . 24 , Furthermore, the controller can 30 be able to, depending on the requirements of higher-level control devices consumers 22 . 26 . 28 . 46 in normal operation to activate or deactivate. For this the controller points 30 not specifically illustrated signal terminals to communicate, for example via a bus system with other control devices, especially in the vehicle. In addition, the controller can 30 or the electronic energy distributor 20 . 24 as a further communication option have a diagnostic connection.

Zur Verdeutlichung der Zusatzfunktion des elektronischen Energieverteilers 20, 24 wird angenommen, dass es sich bei dem Verbraucher 28 um einen unter gewissen Umständen das Bordnetz 10 störenden Verbraucher handelt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 kann der störende Verbraucher 28 bei Fehlern durch das Schaltmittel 32 vom sensiblen Bordnetz (ein solcher Bordnetz Zweig 10, der insbesondere einen sicherheitskritischen Verbraucher 18 umfasst) unidirektional getrennt werden. Um die benötigte Geschwindigkeit bei der Abschaltung zu realisieren, werden in der Regel Halbleiterschalter als Schaltmittel 32 eingesetzt, welche eine maximal zulässige Sperrspannung kombiniert mit einer maximal zulässigen Energieaufnahme oberhalb dieser Sperrspannung haben. Gerade im Zusammenhang mit rekuperativen Verbrauchern 28 wie beispielsweise Generatoren, die eine Bremsenergie wieder zurück in das Bordnetz 10 speisen, können temporär hohe Überspannungen entstehen. Gerade solche Verbraucher 28 können durch Induktion sehr hohe Spannungen erzeugen, die oberhalb der Sperrfähigkeit einfacher, günstiger Halbleiter liegen, die zur Absicherung im elektronischen Energieverteiler 20, 24 zum Einsatz kommen sollen. Diese induzierten Spannungen können durch die mechanische Energie, aus der sie erzeugt werden, häufig einen Energieinhalt besitzen, der im Bereich mehrerer Joule liegt. Ziel ist es nun, eine Sicherungsvorrichtung insbesondere als Bestandteil des elektronischen Energieverteilers 20, 24 anzugeben, welche diese Energien zuverlässig und ohne Rückgriff auf besonders teure Halbleiter aufnimmt. Hierbei sollen Überspannungen, welche durch Verbraucher 28 und/oder Leitungsinduktivitäten (Induktivitätsbelägen 68) erzeugt werden können, von kritischen Bordnetzpfaden isoliert bzw. Überspannungen abgeleitet werden.To clarify the additional function of the electronic power distributor 20 . 24 It is believed that it is the consumer 28 in some circumstances the on-board network 10 disturbing consumer acts. In the embodiment according to 1 may be the disturbing consumer 28 in case of errors by the switching means 32 from the sensitive electrical system (such a vehicle electrical system branch 10 , in particular a safety-critical consumer 18 includes) unidirectionally separated. In order to realize the required speed at the shutdown, usually semiconductor switches are used as switching means 32 used, which have a maximum permissible reverse voltage combined with a maximum allowable energy intake above this reverse voltage. Especially in connection with recuperative consumers 28 such as generators that return a braking energy back to the electrical system 10 feed, temporarily high surges can occur. Just such consumers 28 By induction, they can generate very high voltages, which are above the blocking capability of simple, less expensive semiconductors, which are used for protection in the electronic energy distributor 20 . 24 to be used. These induced voltages can often have an energy content in the range of several joules due to the mechanical energy from which they are generated. The aim now is a security device in particular as part of the electronic power distributor 20 . 24 specify which of these energies absorbs reliably and without resorting to particularly expensive semiconductors. This should be overvoltages caused by consumers 28 and / or Leitungsinduktivitäten (Induktivitätsbelägen 68 ) can be generated isolated from critical electrical system paths or surges are derived.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der elektronische Energieverteiler 20, 24 näher gezeigt, der zudem mit einem Überspannungsschutz 39 erweitert wurde. Zwischen dem Eingang 34 und dem Ausgang 36 befindet sich im Strompfad das Schaltmittel 32. Das Schaltmittel 32 wird von dem Controller 30 angesteuert. Dem Controller 30 sind relevante Messgrößen wie die Eingangsspannung und/oder die Ausgangsspannung und/oder der Eingangsstrom und/oder der Ausgangsstrom oder Ähnliches, gegebenenfalls über entsprechende Spannungsteiler abgegriffen, zugeführt. Der Controller 30 ermittelt aus den Messgrößen und gegebenenfalls weiteren Informationen Steuerbefehle für das Schaltmittel 32. So wird das Schaltmittel 32 beispielsweise geöffnet, wenn mit zu hohen Belastungen zu rechnen ist, die den Verbraucher 46 und/oder dessen Zuleitung schädigen könnten.In the embodiment according to 2 is the electronic energy distributor 20 . 24 shown in more detail, which also has a surge protection 39 was extended. Between the entrance 34 and the exit 36 is the switching means in the current path 32 , The switching means 32 is from the controller 30 driven. The controller 30 Relevant measured variables such as the input voltage and / or the output voltage and / or the input current and / or the output current or the like, possibly tapped via corresponding voltage divider supplied. The controller 30 determines control commands for the switching means from the measured variables and, if appropriate, further information 32 , This is how the switching device works 32 open, for example, if too high loads are expected, the consumer 46 and / or damage its supply.

Zum Schutze insbesondere gegen Überspannungen ist als Teil des Überspannungsschutzes 39 ein weiteres Schaltmittel 40 vorgesehen. Das weitere Schaltmittel 40 ist zwischen dem Schaltmittel 32 und dem Ausgang 36 einerseits und gegen Masse (über einen Masseausgang 38) andererseits geschaltet. Das weitere Schaltmittel 40 wird beispielsweise angesteuert durch den Controller 30. Durch diese Anordnung wird ein schaltbarer Ableitpfad 48, an dem der die Überspannung hervorrufende Strom, wie mit einem Pfeil angedeutet, abgeleitet wird, am Ausgang 36 bzw. am Ausgang zur Last 46 realisiert. Bei einer überhöhten Stromaufnahme durch den Verbraucher 46 kann dieser durch Öffnen des Schaltmittels 32 schnell vom Bordnetz 10 getrennt werden. Erfolgt nun beispielsweise eine überhöhte Rekuperation dieses Verbrauchers 46 in das Bordnetz 10, so wird ebenfalls das Schaltmittel 32 geöffnet. Bei dem Schaltmittel 32 kann es sich vorzugsweise um einen Leistungshalbleiter, beispielsweise einen Feldeffekttransistor mit Inversdiode bzw. Mosfet handeln. Um einen Stromfluss über diese Inversdiode des Schaltmittels 32 zu verhindern, wird nun das weitere Schaltmittel 40 geschlossen. Der Rekuperationsstrom wird durch das weitere Schaltmittel 40 kurzgeschlossen. Die aufzunehmende Rekuperationsenergie verteilt sich entlang des Ableitpfads 48 (entlang dessen der Rekuperationsstrom fließt wie mit einem Pfeil eingezeichnet) dabei auf die ohmschen Verluste in der Quelle 46 wie mit dem Innenwiderstand 44 angedeutet, einen Leitungswiderstand 42 im Kabelbaum und dem Widerstand im weiteren Schaltmittel 40. Bei dem weiteren Schaltmittel 40 könnte es sich ebenfalls wieder um einen Halbleiterschalter wie einen Mosfet wie in 2 angedeutet handeln. Der ohmsche Verlust an dem weiteren Schaltmittel 40 wird umgesetzt am Widerstand Rds, also dem Widerstand in der Strecke zwischen Drain und Source eines Mosfets. Durch den üblicherweise hohen Kupferwiderstand 44 des Verbrauchers 46 wird ein Großteil der Verlustleistung in diesem Verbraucher 46 umgesetzt. Lediglich ein kleiner Teil der Energie muss vom weiteren Schaltmittel 40 getragen werden.To protect especially against overvoltages is part of the overvoltage protection 39 another switching means 40 intended. The further switching means 40 is between the switching means 32 and the exit 36 on the one hand and against ground (via a mass output 38 ) on the other hand switched. The further switching means 40 is controlled by the controller, for example 30 , By this arrangement, a switchable Ableitpfad 48 at which the overvoltage inducing current, as indicated by an arrow, is derived at the output 36 or at the output to the load 46 realized. With an excessive current consumption by the consumer 46 this can be done by opening the switching means 32 fast from the electrical system 10 be separated. Now, for example, an excessive recuperation of this consumer 46 in the electrical system 10 , so too is the switching means 32 open. In the switching means 32 it can preferably be a power semiconductor, for example a field effect transistor with inverse diode or MOSFET. To a current flow through this inverse diode of the switching means 32 to prevent, is now the other switching means 40 closed. The Rekuperationsstrom is through the other switching means 40 shorted. The absorbed recuperation energy is distributed along the discharge path 48 (along which the recuperation flows as indicated by an arrow) while the ohmic losses in the source 46 as with the internal resistance 44 indicated a line resistance 42 in the wiring harness and the resistance in the other switching means 40 , In the further switching means 40 it could also be a semiconductor switch like a Mosfet again 2 indicated act. The ohmic loss at the other switching means 40 is implemented on the resistor Rds, so the resistance in the path between the drain and source of a mosfet. Due to the usually high copper resistance 44 of the consumer 46 Much of the power loss in this consumer 46 implemented. Only a small part of the energy must be from the other switching means 40 be worn.

Gemäß 3 ist ein Mehrspannungsbordnetz vorgesehen, wobei ein erstes Teilbordnetz 10 mit einer ersten Spannung U1 von beispielsweise 12 V betrieben wird. Ein weiteres Teilbordnetz 12 weist eine weitere Spannung U2 auf, die höher ist als die erste Spannung U1. Die weitere Spannung U2 liegt beispielsweise im Bereich von 48 V oder höher. Die beiden Teilbordnetze 10,12 sind durch einen Gleichspannungswandler 14 miteinander gekoppelt. In dem Teilbordnetz 10 sind beispielhaft ein sicherheitskritischer Verbraucher 18 sowie ein Energiespeicher 16, jeweils parallel gegen Masse geschaltet, vorgesehen. Außerdem ist in dem Teilbordnetz 10 ein elektronischer Energieverteiler 20 vorgesehen, der weitere Verbraucher 22, exemplarisch dargestellt lediglich ein einziger Verbraucher 22, mit der Versorgungsspannung U1 versorgen kann. Wiederum ist in dem elektronischen Energieverteiler 20 die Absicherung von Leitung und/oder Verbraucher 22 wie bereits beschrieben realisiert. Zudem sind ebenfalls Maßnahmen getroffen zur Überspannungssicherung wie nachfolgend näher beschrieben. In dem weiteren Teilbordnetz 12 ist ein weiterer elektronische Energieverteiler 24 vorgesehen, der die mit der weiteren Spannung U2 gespeisten Hochvolt-Verbraucher 26 ansteuert und entsprechend der beschriebenen Funktionalität des elektronischen Energieverteilers 20, 24 absichert. Der weitere elektronische Energieverteiler 24 könnte in der Lage sein, noch eine Vielzahl weiterer Verbraucher 26 entsprechend anzusteuern und abzusichern.According to 3 a multi-voltage vehicle electrical system is provided, wherein a first sub-board network 10 with a first tension U1 operated by, for example, 12V. Another sub-board network 12 has another tension U2 on, which is higher than the first voltage U1 , The further tension U2 is for example in the range of 48 V or higher. The two sub-networks 10 . 12 are through a DC-DC converter 14 coupled together. In the sub-board network 10 are exemplary a safety-critical consumer 18 as well as an energy storage 16 , each connected in parallel to ground, provided. Also, in the sub-board network 10 an electronic energy distributor 20 provided, the more consumers 22 exemplified only a single consumer 22 , with the supply voltage U1 can provide. Again, in the electronic energy distributor 20 the protection of management and / or consumers 22 realized as already described. In addition, measures are also taken to overvoltage protection as described in more detail below. In the further sub-board network 12 is another electronic energy distributor 24 provided that with the further tension U2 powered high-voltage consumers 26 controls and according to the described functionality of the electronic power distributor 20 . 24 safeguards. The further electronic energy distributor 24 could be able to do a lot of other consumers 26 accordingly to control and secure.

Aus Kostengründen werden in Teilen des weiteren Teilbordnetzes 12 (Hochspannungsbordnetz) sowie in dem ersten Teilbordnetz 10 (Niederspannungsbordnetz) in einem gemeinsamen Leitungssatz geführt, was ein Risiko von Kurzschlüssen wie mit einem Pfeil angedeutet erhöht. Aus dem weiteren Teilbordnetz 12 fließt im Fehlerfall eines Kurzschlusses ein hoher Strom ins erste Teilbordnetz 10. Durch die hohe treibende Spannung U2 und dem meist geringeren Innenwiderstand der (nicht gezeigten) Hochspannungsquelle erreicht der Strom Werte, die deutlich über 1000 A liegen und von der konventionellen 12 V-Batterie (Energiespeicher 16) nicht geklemmt werden können. Falls statt der elektronischen Energieverteiler 20, 24 konventionelle Schmelzsicherungen verbaut sind, lösen diese erst nach mehreren Millisekunden aus, wenn bereits hohe Energiemengen ins erste Bordnetz 10 geflossen sind. Im Bereich des Niederspannungsbordnetzes 10 sind die Sicherungen nicht auf die höhere Spannung U2 ausgelegt und gegebenenfalls nicht in der Lage, den Stromfluss zu unterbrechen. Somit fließt im Falle eines Kurzschlusses zwischen den beiden Bordnetzzweigen 10,12 ein sehr hoher Strom durch unter anderem den Verbraucher 18.For cost reasons are in parts of the further sub-board network 12 (High voltage electrical system) as well as in the first sub-board network 10 (Low-voltage electrical system) in a common wiring set, which increases the risk of short circuits as indicated by an arrow. From the further sub-board network 12 In the event of a fault, a high current flows into the first onboard power supply 10 , Due to the high driving voltage U2 and the usually lower internal resistance of the (not shown) high voltage source, the current reaches values that are well above 1000 A and from the conventional 12 V battery (energy storage 16 ) can not be clamped. If instead of the electronic power distributor 20 . 24 Conventional fuses are installed, they trigger only after several milliseconds, if already high amounts of energy in the first electrical system 10 flowed. In the area of the low voltage on-board network 10 the fuses are not at the higher voltage U2 designed and possibly unable to interrupt the flow of electricity. Thus flows in the case of a short circuit between the two Bordnetzzweigen 10 . 12 a very high current through among others the consumer 18 ,

Bei dem in 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel bei einer Absicherung über zwei in den unterschiedlichen Teilbordnetze 10,12 angeordnete elektronische Energieverteiler 20, 24 werden nicht versorgungskritische Verbraucher 22, 26 über den Ausgang der elektronischen Energieverteiler 20, 24 abgesichert und überwacht. Diese Absicherung umfasst neben dem Schutz des Leitungssatzes eine Überwachung auf die Stromrichtung über einen Stromsensor (beispielsweise integriert in dem Schaltmittel 32) in dem elektronischen Energieverteiler 20 des ersten Teilbordnetzes 10.At the in 3 described embodiment in a hedge over two in the different sub-networks 10 . 12 arranged electronic power distributors 20 . 24 do not become supply-critical consumers 22 . 26 over the output of the electronic power distributors 20 . 24 secured and monitored. In addition to the protection of the wiring harness, this protection includes monitoring for the current direction via a current sensor (for example integrated in the switching means) 32 ) in the electronic power distributor 20 of the first sub-board network 10 ,

Wird ein rückwärtiger Stromfluss oberhalb eines Grenzwerts aus dem Verbraucher 18 zurück in das Bordnetz 10 erkannt, wird das Schaltmittel 32 geöffnet und gleichzeitig das weitere Schaltmittel 40 geschlossen. Das Schaltmittel 32 sowie das weitere Schaltmittel 40 sind in der elektronischen Energieverteilung 20 angeordnet und werden durch den Controller 30 angesteuert. Dadurch wird der Stromfluss innerhalb des elektronischen Energieverteiler 20 abgeleitet und ein weiterer Stromfluss in das Bordnetz 10 verhindert. Durch den direkten Schluss nach Masse wird über das weitere Schaltmittel 40 ein schneller Stromanstieg des Kurzschlussstroms erreicht, der zu einem automatischen Auslösen der Schnellabschaltung in dem weiteren elektronischen Energieverteiler 24 des weiteren Teilbordnetzes 12 (Hochspannungsnetz) führt und damit zum Öffnen des Schaltmittels 32' der weiteren elektronischen Energieverteilung 24.Is a backward current flow above a limit from the consumer 18 back to the electrical system 10 detected, becomes the switching means 32 open and at the same time the other switching means 40 closed. The switching means 32 as well as the further switching means 40 are in electronic power distribution 20 arranged and controlled by the controller 30 driven. This will cause the flow of current within the electronic power distributor 20 derived and another current flow into the electrical system 10 prevented. By the direct conclusion to mass becomes over the further switching means 40 achieved a rapid increase in current of the short-circuit current, which leads to an automatic triggering of the quick shutdown in the other electronic power distributor 24 the further sub-board network 12 (High voltage network) leads and thus to open the switching means 32 ' the further electronic energy distribution 24 ,

Unter Umständen müssen sehr hohe Energien bzw. Leistungen absorbiert werden. Dies kann mit als Halbleiter ausgeführten Schaltmittel 40 zur Realisierung des Überspannungsschutzes 39 allein unter Umständen nicht bewerkstelligt werden. Beispielsweise bei bestimmten Verbrauchern 46 könnte die Lösung gemäß 2 oder 3 zu unzulässig hohen Bremsmomenten durch den Verbraucher 46 führen. Um dem entgegenzuwirken, ist entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß den 4 und 5 zumindest ein Überspannungsableiter 52 als Bestandteil des Überspannungsschutzes 39 vorgesehen. Der Überspannungsableiter 52 ist hierbei zwischen dem Schaltmittel 32 und dem weiteren Schaltmittel 40 angeordnet. Bei dem Überspannungsableiter 52 handelt es sich beispielsweise um einen Varistor, eine Gasentladungsstrecke oder eine Diode, vorzugsweise eine Überspannungsschutz-Diode wie Suppressordioden. Suppressordioden zeichnen sich insbesondere durch eine rechteckförmige Kennlinien auch bei großen Strömen aus und können hohe Energien absorbieren. Suppressor-Dioden weisen den Nachteil relativ grober Toleranzen auf. Varistoren weisen den Nachteil hoher Querströme auf. Dem kann begegnet werden, indem man diese Komponenten aktiv, d.h. nur im Falle einer Notwendigkeit in den Stromkreis einschaltet. Wenn sehr hohe Energien absorbiert werden müssen, kann auch einer der vorgenannten Überspannungsableiter 52 überfordert sein. In diesem Fall kann der Lösungsansatz gemäß 4 mit demjenigen der 2 kombiniert werden. Dadurch entsteht eine Schaltung gemäß 5.Under certain circumstances, very high energies or services must be absorbed. This can be done with semiconductor designed as switching means 40 for the realization of overvoltage protection 39 alone may not be accomplished. For example, with certain consumers 46 could be the solution according to 2 or 3 too inadmissibly high braking torque by the consumer 46 to lead. To counteract this, according to the embodiments according to the 4 and 5 at least one surge arrester 52 as part of the overvoltage protection 39 intended. The surge arrester 52 is here between the switching means 32 and the further switching means 40 arranged. In the surge arrester 52 it is, for example, a varistor, a gas discharge path or a diode, preferably an overvoltage protection diode such as Suppressor diodes. Suppressor diodes are characterized in particular by a rectangular characteristics even at high currents and can absorb high energies. Suppressor diodes have the disadvantage of relatively rough tolerances. Varistors have the disadvantage of high cross currents. This can be counteracted by activating these components actively, ie only in case of a need in the circuit. If very high energies must be absorbed, one of the aforementioned surge arresters can also be used 52 to be overwhelmed. In this case, the approach according to 4 with that of the 2 be combined. This creates a circuit according to 5 ,

Gemäß 5 ist noch ein drittes Schaltmittel 54 als Bestandteil des Überspannungsschutzes 39 vorgesehen. Beispielsweise kann das dritte Schaltmittel 54 hierzu parallel geschaltet sein zu der Reihenschaltung von weiterem Schaltmittel 40 und Überspannungsableiter 52. Auch das dritte Schaltmittel 54 wird angesteuert durch den Controller 30. Dies könnte zeitlich gestaffelt erfolgen, um beispielsweise dem angeschlossenen Verbraucher 28 noch genügend Zeit zu geben, sich auf eine Abschaltung vorzubereiten. Abhängig von der inneren Struktur des angeschlossenen Verbrauchers 28 sind auch getaktete Varianten denkbar, bei denen zwischen den einzelnen Schaltmitteln 40, 54 mehrfach umgeschaltet wird. Auch das dritte Schaltmittel 54 kann als Halbleiterschalter, insbesondere als Mosfet ausgestaltet sein.According to 5 is still a third switching means 54 as part of the overvoltage protection 39 intended. For example, the third switching means 54 to be connected in parallel to the series connection of further switching means 40 and surge arresters 52 , Also the third switching means 54 is controlled by the controller 30 , This could be staggered over time, for example to the connected consumer 28 still enough time to prepare for a shutdown. Depending on the internal structure of the connected consumer 28 are also clocked variants conceivable in which between the individual switching means 40 . 54 is switched several times. Also the third switching means 54 can be configured as a semiconductor switch, in particular as Mosfet.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 6 eignet sich insbesondere bei Einrichtungen, bei denen ein Verpolschutz 56 gefordert ist. Hierzu ist in dem elektronischen Energieverteiler 20, 24 zwischen dem Eingang 34 und dem Schaltmittel 32 ein Verpolschutz-Schaltmittel 56 angeordnet, das wiederum von dem Controller 30 ansteuerbar ist. Wiederum ist das weitere Schaltmittel 40 als Bestandteil des Überspannungsschutzes 39 vorgesehen, an welches sich ein Überspannungs-Ableitelement 58 anschließt. Parallel zu dem aus dem weiteren Schaltmittel 40 und dem Überspannungs-Ableitelement 58 gebildeten Zweig kann eine Diode 60 als Freilauf parallel geschaltet sein wie in 6 dargestellt. Das weitere Schaltmittel 40 ist zwischen dem Verpolschutz 56 und dem Schaltmittel 32 angeschlossen und über das Überspannungs-Ableitelement 58 gegen Masse geschaltet.The embodiment according to 6 is particularly suitable for facilities where a reverse polarity protection 56 is required. This is in the electronic power distributor 20 . 24 between the entrance 34 and the switching means 32 a polarity reversal switching means 56 arranged, in turn, by the controller 30 is controllable. Again, this is the other switching means 40 as part of the overvoltage protection 39 provided, to which an overvoltage diverting element 58 followed. Parallel to that from the other switching means 40 and the overvoltage diverter 58 formed branch can be a diode 60 be connected in parallel as freewheel as in 6 shown. The further switching means 40 is between the reverse polarity protection 56 and the switching means 32 connected and via the surge arrester 58 switched to ground.

Das Überspannungselement bzw. Überspannung-Ableitelement 58 ist in diesem Beispiel als resistiver Verbraucher ausgebildet. Das vorzugsweise meanderförmig bzw. flächig aufgebaute Überspannungselement 58 dient dazu, eine eventuelle Rekuperationsleistung in der Leiterplatte flächig in Wärme umzuwandeln. Gerade durch den flächigen Aufbau des Überspannungselement 58 kann eine hohe Energiemenge in der Aufbau-und-Verbindung-Technik des elektronischen Energieverteiler 20,24, insbesondere in der PCB und der Kühlbank, eingespeichert werden. Außerdem kann durch diesen zusätzlichen Kanal ein Strom für Diagnosezwecke des Bordnetzes 10 als Last eingeprägt werden.The overvoltage element or overvoltage discharge element 58 is designed in this example as a resistive consumer. The preferably meander-shaped or areal constructed overvoltage element 58 serves to convert a possible Rekuperationsleistung in the circuit board surface in heat. Especially by the flat structure of the overvoltage element 58 can be a high amount of energy in the construction and connection technique of the electronic power distributor 20 . 24 , in particular in the PCB and the cooling bank, are stored. In addition, through this additional channel a power for diagnostic purposes of the electrical system 10 be impressed as a load.

Der Ableitpfad 48 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 verläuft über das Schaltmittel 32 (bzw. seine Inversdiode), das geschlossene weitere Schaltmittel 40, das Überspannungselement 58 zum Masseausgang 38. Über diesen Ableitpfad 48 fließt der Strom ab.The discharge path 48 in the embodiment according to 6 runs over the switching means 32 (or its inverse diode), the closed further switching means 40 , the overvoltage element 58 to the mass output 38 , Via this discharge path 48 the current flows away.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind unterschiedliche Ausführungsformen des Überspannungselements 58, 58', 58" gezeigt. Bei dem einen Ausführungsbeispiel bilden sich die Mäander des Überspannungselements 58' quer, beim anderen Ausführungsbeispiel bilden sich die Mäander des Überspannungselements 58" längs zu der zwischen den Kontaktierungspunkten sich erstreckenden Leiterbahn-Richtung aus.In the embodiment according to 7 are different embodiments of the overvoltage element 58 . 58 ' . 58 " shown. In one embodiment, the meanders of the overvoltage element form 58 ' transverse, in the other embodiment form the meander of the overvoltage element 58 " along to the between the contact points extending conductor track direction.

Zusätzlich zu den beschriebenen Szenarien, bei denen eine Überspannung im Rekuperationsbetrieb eines Verbrauchers 46 erzeugt werden kann, könnte eine Überspannung auch aufgrund von Induktivitätsbelägen 68 in den Leitungen entstehen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind die Induktivitätsbeläge 68 sowohl am Eingang 34, am Ausgang 36 und am Masseausgang 38 eingezeichnet. Im Falle des Öffnens des Schaltmittels 32, bei gleichzeitigem hohen Stromfluss in der Ein-/Ausgangsleitung des elektronischen Energieverteilers 20, 24 kann eine hohe Energiemenge im Induktivitätsbelag 68 des Leitungssatzes gespeichert sein. Dieser Stromfluss führt zu einer Spannungsüberhöhung am Eingang 34 des elektronischen Energieverteiler 20, 24 und kann zu gefährlichen Überspannungen für den elektronischen Energieverteiler 20, 24 und weitere an zusätzlichen Kanälen angebundene Verbraucher 22, 26 führen. Zur Minimierung von Schädigungen wird zum einen die Energiemenge, welche im Kabelbaum eingespeichert wird, minimiert. Um den Überstrom, welcher beispielsweise durch Kurzschlüsse verbraucherseitig auftreten kann, zu minimieren, ist eine im Vergleich zu konventionellen Sicherungselementen um ca. den Faktor 10 schnellere Reaktion auf Kurzschlüsse nötig (<< 100 µs). Außerdem wird ein weiterer Pfad 66 (sogenannter Bypasspfad) zwischen Eingang 34 und Masseausgang 38 vorgesehen. In diesem Pfad 66 sind ein weiteres Schaltmittel 64 und ein hierzu in Reihe geschalteter Kondensator 62 vorgesehen. Das weitere Schaltmittel 64 wird von dem Controller 30 angesteuert. Über diesen Pfad 66 kann ein Bypass geschaffen werden, um Überspannungen zu reduzieren. Statt einer aktiven Klemmung über das weitere Schaltmittel 64 könnten auch passive Entlastungsnetzwerke für den Kondensator 62 verwendet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist weiterhin das weitere Schaltmittel 40 als Bestandteil des Überspannungsschutzes 39 zwischen Ausgang 36 und Masseausgang 38 angeordnet wie bereits zuvor näher beschrieben. Die Kombination aus einer Minimierung der eingespeicherten Energie durch eine schnelle Fehlerreaktion sowie die Bereitstellung eines gedämpften kapazitiven Energiespeichers (Kondensator 62), der vorzugsweise nur eine geringe Energiemenge aufnehmen muss, ermöglicht einen effektiven Überspannungsschutz bei Abschalttransienten.In addition to the described scenarios in which an overvoltage in the recuperation of a consumer 46 can be generated, an overvoltage also due to Induktivitätsbelägen 68 arise in the pipes. In the embodiment according to 8th are the inductance pads 68 both at the entrance 34 , at the exit 36 and at the mass output 38 located. In case of opening the switching means 32 , with simultaneous high current flow in the input / output line of the electronic power distributor 20 . 24 can a high amount of energy in the inductance coating 68 be stored in the wiring harness. This current flow leads to a voltage increase at the input 34 of the electronic power distributor 20 . 24 and can lead to dangerous surges for the electronic power distributor 20 . 24 and other consumers connected to additional channels 22 . 26 to lead. To minimize damage on the one hand, the amount of energy that is stored in the wiring harness is minimized. In order to minimize the overcurrent, which can occur, for example due to short circuits on the consumer side, compared to conventional fuse elements by approximately the factor 10 faster response to short circuits needed (<< 100 μs). There will also be another path 66 (so-called bypass path) between entrance 34 and mass output 38 intended. In this path 66 are another switching device 64 and a capacitor connected in series therewith 62 intended. The further switching means 64 is from the controller 30 driven. About this path 66 a bypass can be created to reduce overvoltages. Instead of an active clamping on the other switching means 64 could also be passive relief networks for the capacitor 62 be used. In the embodiment according to 8th is still the other switching means 40 as part of the overvoltage protection 39 between exit 36 and mass output 38 arranged as described earlier in more detail. The combination of a minimization of the stored energy by a fast error response and the provision of a damped capacitive energy storage (condenser 62 ), which preferably has to absorb only a small amount of energy, allows effective overvoltage protection at shutdown transients.

Die vorgestellte Vorrichtung ist insbesondere bei Fahrzeugen geeignet, in denen das Bordnetz 10, 12 eine hohe Sicherheitsrelevanz besitzt bzw. sicherheitsrelevante Verbraucher 18 speist. Dies ist beispielsweise bei Fahrzeugen mit automatisierten Fahrfunktionen der Fall.The presented device is particularly suitable for vehicles in which the electrical system 10 . 12 has a high safety relevance or security relevant consumers 18 fed. This is the case, for example, for vehicles with automated driving functions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1453171 A1 [0002]EP 1453171 A1 [0002]

Claims (12)

Vorrichtung zur Absicherung zumindest eines Verbrauchers in einem Bordnetz insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest einen elektronischen Energieverteiler (20,24), der zumindest ein Schaltmittel (32) zur Versorgung zumindest eines über einen Ausgang (36) angeschlossenen elektrischen Verbrauchers (22, 26, 28, 46), zumindest einen Controller (30) zur Ansteuerung des Schaltmittels (32), zumindest ein Erfassungsmittel (50) zur Erfassung von zumindest einer die Versorgung des Verbrauchers (22, 26, 28, 46) betreffenden Kenngröße und zumindest einen Eingang (34) zur Versorgung des elektronischen Energieverteilers (20,24) mit elektrischer Energie umfasst, wobei der Controller (30) in Abhängigkeit von der Kenngröße das Schaltmittel (32) zum Schutz des Verbrauchers (22, 26, 28, 46) und/oder dessen Zuleitung vor übermäßigen Belastungen ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Energieverteiler (20, 24) neben dem Schaltmittel (32) zumindest einen Überspannungsschutz (39) umfasst.Device for protecting at least one consumer in a vehicle electrical system, in particular of a motor vehicle, comprising at least one electronic power distributor (20, 24), which has at least one switching means (32) for supplying at least one electrical load (22, 26, 28) connected via an output (36) , 46), at least one controller (30) for controlling the switching means (32), at least one detecting means (50) for detecting at least one of the supply of the consumer (22, 26, 28, 46) relevant parameter and at least one input (34 ) for supplying the electronic power distributor (20,24) with electrical energy, wherein the controller (30) depending on the characteristic, the switching means (32) for protecting the consumer (22, 26, 28, 46) and / or its supply line against excessive loads, characterized in that the electronic power distributor (20, 24) in addition to the switching means (32) at least one Überspannun protection (39). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überspannungsschutz (39) so angeordnet ist, dass er vom Verbraucher (22, 26, 28, 46) hervorgerufene Überspannungen vom Schaltmittel (32) fernhält.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) is arranged so that it by the consumer (22, 26, 28, 46) caused overvoltages of the switching means (32) keeps away. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überspannungsschutz (39) zwischen dem Ausgang (36) und einem Bezugspotenzial, insbesondere Masse, geschaltet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) is connected between the output (36) and a reference potential, in particular ground. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überspannungsschutz (39) zumindest einen Ableitpfad (48, 66) aufweist, der einen über den Ausgang (36) rückfließenden Strom vor Erreichen des Schaltmittels (32) insbesondere gegen Masse ableitet.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) has at least one discharge path (48, 66) which discharges a current flowing back through the output (36) before reaching the switching means (32) in particular to ground. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überspannungsschutz (39) zumindest ein weiteres Schaltmittel (40, 54, 64) umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) comprises at least one further switching means (40, 54, 64). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schaltmittel (40, 54) auf demselben Potenzial liegt wie ein Ausgang (36), an dem der anzusteuernde Verbraucher (22, 26, 28, 46) angeschlossen ist, und/oder dass das weitere Schaltmittel (40, 54) mit einem Masseausgang (38) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the further switching means (40, 54) is at the same potential as an output (36) to which the consumer to be controlled (22, 26, 28, 46) is connected, and / or that the further switching means (40, 54) is connected to a ground output (38). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überspannungsschutz (39) zumindest ein Überspannungsableiter (52) und/oder ein Überspannungselement (58) umfasst, das vorzugsweise in Reihe zu dem weiteren Schaltmittel (40) geschaltet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage protection (39) comprises at least one surge arrester (52) and / or an overvoltage element (58), which is preferably connected in series with the further switching means (40). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überspannungselement (58) als resistives Element bzw. ohmscher Widerstand, vorzugsweise meanderförmig, ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the overvoltage element (58) is designed as a resistive element or ohmic resistor, preferably meandering. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest als Überspannungsableiter zumindest ein Kondensator (62) und/oder zumindest eine Diode (52, 60), vorzugsweise eine Supressor-Diode, und/oder zumindest ein Varistor und/oder zumindest eine Gasentladungsstrecke vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least as a surge arrester at least one capacitor (62) and / or at least one diode (52, 60), preferably a suppressor diode, and / or at least one varistor and / or at least one gas discharge path is provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überspannungsableiter (52) in Reihe geschaltet ist mit dem weiteren Schaltmittel (40) und parallel hierzu zumindest ein drittes Schaltmittel (54) geschaltet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the surge arrester (52) is connected in series with the further switching means (40) and parallel thereto at least a third switching means (54) is connected. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (30) das weitere Schaltmittel (40) und das dritte Schaltmittel (54) zeitlich gestaffelt und/oder getaktet aktiviert.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the controller (30) activates the further switching means (40) and the third switching means (54) staggered in time and / or clocked. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kondensator (62) mit einem Eingang (34) des elektronischen Energieverteilers (20) verbunden ist und/oder mit einem Masseausgang (38) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one capacitor (62) with an input (34) of the electronic power distributor (20) is connected and / or connected to a ground output (38).
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