DE102018210667A1

DE102018210667A1 - Bordnetz eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018210667A1
Application number: DE102018210667.3A
Authority: DE
Inventors: Maximilian von Loewenfeld
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Bordnetzbereich. Um ein kostengünstiges Spannungsbordnetz für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, wird ein vorgeschlagen das Spannungsbordnetz mit einem ersten Bordnetzbereich, der stärker dynamische Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt und einen zweiten Bordnetzbereich, der ggü. den stärker dynamischen Verbrauchern gering dynamische Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt, zu versehen.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Bordnetzbereich, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In herkömmlichen Spannungs- bzw. Energiebordnetzen, zum Beispiel ein 12 V Bordnetz im Kraftfahrzeug, werden alle oder fast alle Verbraucher von den gleichen Energiespeichern oder Energieerzeugern versorgt. Beispielsweise werden eine elektrische Lenkung, die einen stärker dynamischen Verbraucher darstellt, oder eine durch Software bzw. eine durch eine Ablaufsteuerung gesteuerte Mikroprozessorsteuerung bzw. Logiksteuerung eines Steuergeräts, das einen gering dynamischen Verbraucher darstellt, von der gleichen elektrischen Spannungsquelle versorgt.
Die Bordnetzspannung wird durch eine stärkere dynamische Last bzw. einen hochstromigen Energieverbraucher, wie zum Beispiel eine elektrische Lenkung während eines Lenkvorgangs, stark beeinflusst bzw. schwankt stark. Alle herkömmlichen Steuergeräte müssen über einen weiten Spannungsbereich funktionsfähig sein, damit es bei starken Spannungsschwankungen im Bordnetz des Kraftfahrzeugs nicht zu Aussetzern kommen kann. Die zur Absicherung der Funktion auch bei niedrigen Spannungen bzw. starken Spannungsschwankungen erforderlichen aufwändigen Eingangsbeschaltungen aller Komponenten verursachen hohe Kosten. Zudem müssen Energiespeicher und Spannungserzeuger sehr groß dimensioniert werden, um bei steigenden dynamischen Lasten das Unterschreiten einer Mindestspannung zu verhindern. Dies verursacht zusätzliche hohe Kosten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein kostengünstiges Spannungsbordnetz für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch ein Spannungsbordnetz nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung geht insbesondere aus von einem Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Bordnetzbereich.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung zeichnet sich das vorgeschlagene Spannungsbordnetz für ein Kraftfahrzeug durch einen ersten Bordnetzbereich, der mindestens einen stärker dynamischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt, und einen zweiten Bordnetzbereich aus, der gegenüber dem stärker dynamischen Verbraucher mindestens einen gering dynamischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes ist vorgesehen, dass weitgehend sämtliche gering dynamischen Verbraucher im zweiten Bordnetzbereich angeordnet sind und von diesem mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt werden.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes vorgesehen, dass weitgehend sämtliche stärker dynamischen Verbraucher im zweiten Bordnetzbereich angeordnet sind und von diesem mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt werden.
Entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes sind die gering dynamischen Verbraucher Steuerungen bzw. Logiksteuerungen des Kraftfahrzeugs, wie insbesondere Steuergeräte bzw. die Steuerungen in Steuergeräten.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes vorgesehen, dass die stärker dynamischen Verbraucher Lastverbraucher bzw. im Vergleich zu Steuergeräten hochstromige elektrische Verbraucher sind, wie insbesondere der Anlasser des Kraftfahrzeugs, Heizvorrichtungen, wie Sitzheizungen, beheizbare Heckscheibe, Lenkradheizung, Beheizung der Außenspiegel oder elektrische Aktoren des Kraftfahrzeugs, wie Aktoren in Bremsanlagen, elektrischer Lenkunterstützung und Antiblockiersystemen oder Lüftermotoren.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes eines Kraftfahrzeugs zeichnet sich ein gering dynamischer Verbraucher durch eine weitgehend gleichbleibende Stromaufnahme in sämtlichen Betriebsmodi aus, insbesondere weist er eine geringe Stromaufnahme auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes zeichnet sich ein stärker dynamischer Verbraucher durch eine unterschiedliche Stromaufnahme in seinen unterschiedlichen Betriebsmodi aus, wie insbesondere eine stärker schwankende Stromaufnahme.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Bordnetzbereich durch eine DC/DC-Wandlervorrichtung voneinander elektrisch entkoppelt sind und der Teil der DC/DC-Wandlervorrichtung, der den zweiten Bordnetzbereich mit einer Spannung versorgt, vorzugsweise eine weitgehend konstante Spannung abgibt.
Entsprechend einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes ist die Ausgangsspannung der DC/DC-Wandlervorrichtung zur Versorgung der gering dynamischen Verbraucher erfindungsgemäß so ausgelegt, dass sie geringer als die Eingangsspannung der DC/DC-Wandlervorrichtung ist, wobei die Ausgangspannung vorzugsweise ca. 5 V und die Eingangsspannung ca. 11 bis 14 Volt beträgt.
Weiter ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes vorgesehen, dass der erste Bordnetzbereich einen elektrischen Generator, einen elektrischen Anlasser, eine Batterie, eine Mehrzahl von stärker dynamischen bzw. dynamischen Verbrauchern und den Eingang der DC/DC-Wandlervorrichtung aufweist.
Zusammenfassend, besteht ein bevorzugter Aspekt der Erfindung darin, die Spannungsversorgung in einen reinen Logik- bzw. Ablaufsteuerungsteil bzw. -bereich, in dem keine stärker dynamischen Lasten bzw. Verbraucher mit Spannung versorgt werden und in einen Lastteil bzw. -bereich für die dynamischen Verbraucher aufzuteilen, die (stark) unterschiedliche elektrische Ströme abrufen. Der Logikteil bzw. Logikbereich kann beispielsweise vorteilhaft über einen DC/DC-Wandler von dem Lastteil bzw. Lastbereich, der in zwei Bereiche unterteilten Spannungsversorgung, entkoppelt werden. Dadurch kann beispielsweise in dem Logikbereich eine konstante Spannung, zum Beispiel 12 V, zur Verfügung gestellt werden und sämtliche Komponenten in diesem Teil des Bordnetzes müssen nicht mehr für das Auftreten von signifikanten Spannungsschwankungen ausgelegt werden. Dies kann es auch ermöglichen auf einen Energiespeicher im Logikteil bzw. Logikbereich zu verzichten. Es ist auch denkbar, den Logikteil bzw. den Teil der Ablaufsteuerung, zum Beispiel einer elektrischen Lenkung, durch den zweiten Bereich des erfindungsgemäßen Bordnetzes zu versorgen und den Lastteil bzw. den Aktor der elektrischen Lenkung, die sich beide im gleichen Steuergerät befinden können, durch den ersten Bereich des erfindungsgemäßen Bordnetzes zu versorgen. Ebenso kann es vorteilhaft sein den zweiten Bereich des erfindungsgemäßen Bordnetzes, quasi ein Logikbordnetz, so zu gestalten, dass es direkt die Versorgungsspannung der Logikbauteile bzw. die Betriebsspannung der ablaufgesteuerten Mikroprozessoren in den betreffenden Steuergeräten aufweist, wie etwa 5 V. Hierdurch kann eine ansonsten erforderliche Spannungsanpassung im Steuergerät vorteilhaft vermieden werden.
Eine konstante Eingangsspannung für den zweiten Bereich des erfindungsgemäßen Bordnetzes kann ermöglichen, dass alle Steuergeräte die von dem zweiten Bereich des erfindungsgemäßen Bordnetzes mit elektrischer Spannung versorgt werden sollen effizienter und kostengünstiger entwickelt werden können. Sicherheitsrelevante Funktionen, wie zum Beispiel Licht oder Notruf, können von kritischen Verbrauchern, wie Lenkung oder Bremse, entkoppelt werden.
Zudem schlägt die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Spannungsbordnetz vor.
Schließlich schlägt die Erfindung ein Steuergerät vor, insbesondere für ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug, das Teil eines erfindungsgemäßen Spannungsbordnetzes ist.

Claims

Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Bordnetzbereich, gekennzeichnet durch einen ersten Bordnetzbereich, der stärker dynamische Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt und einen zweiten Bordnetzbereich, der ggü. den stärker dynamischen Verbrauchern gering dynamische Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitgehend sämtliche gering dynamischen Verbraucher im zweiten Bordnetzbereich angeordnet sind und von diesem mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt werden.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitgehend sämtliche stärker dynamischen Verbraucher im zweiten Bordnetzbereich angeordnet sind und von diesem mit elektrischer Spannung bzw. Energie versorgt werden.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gering dynamischen Verbraucher Steuerungen bzw. Logiksteuerungen des Kraftfahrzeugs sind, wie insbesondere die Steuerungen in Steuergeräten.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stärker dynamischen Verbraucher Lastverbraucher sind, wie insbesondere der Anlasser des Kraftfahrzeugs, Heizvorrichtungen, wie Sitzheizungen, beheizbare Heckscheibe, Lenkradheizung, Beheizung der Außenspiegel oder elektrische Aktoren des Kraftfahrzeugs, wie Aktoren in Bremsanlagen, elektrischer Lenkunterstützung und Antiblockiersystemen oder Lüftermotoren.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gering dynamische Verbraucher sich durch eine weitgehend gleich bleibende, insbesondere geringe Stromaufnahme in sämtlichen Betriebsmodi auszeichnen.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stärker dynamische Verbraucher sich durch eine stärker schwankende Stromaufnahme in ihren unterschiedlichen Betriebsmodi auszeichnen.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Bordnetzbereich durch eine DC/DC-Wandlervorrichtung voneinander elektrisch entkoppelt sind und der Teil der DC/DC-Wandlervorrichtung, der den zweiten Bordnetzbereich mit einer Spannung versorgt, vorzugsweise eine weitgehend konstante Spannung abgibt.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung der DC/DC-Wandlervorrichtung zur Versorgung der gering dynamischen Verbraucher geringer als die Eingangsspannung der DC/DC-Wandlervorrichtung ist, wobei die Ausgangspannung vorzugsweise ca. 5 V und die Eingangsspannung ca. 11 bis 14 Volt beträgt.
Spannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bordnetzbereich einen elektrischen Generator, einen elektrischen Anlasser, eine Batterie, eine Mehrzahl von stärker dynamischen bzw. dynamischen Verbrauchern und den Eingang der DC/DC-Wandlervorrichtung aufweist.
Kraftfahrzeug, insbesondere ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch ein Spannungsbordnetz nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Steuergerät, insbesondere für ein zwei- oder vierrädriges Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es Teil eines Spannungsbordnetzes nach einem der vorstehenden Ansprüche ist.