DE102018212353A1 - Vorrichtung zur Energieversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit automatisierter Fahrfunktion - Google Patents

Vorrichtung zur Energieversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit automatisierter Fahrfunktion Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit automatisierter Fahrfunktion, umfassend zumindest ein Basisbordnetz (10), zumindest zwei, mit dem Basisbordnetz (10) koppelbare sicherheitsrelevante Teilbordnetze (24, 32), wobei die sicherheitsrelevanten Teilbordnetze (24,32) sicherheitsrelevante Verbraucher (28, 36) mit Energie versorgen, umfassend zumindest ein Trennelement (16) mit einer Ansteuerung (18), wobei das Trennelement (16) ausgebildet ist, zumindest eine Komponente (12) mit dem Basisbordnetz (10) und/oder dem Teilbordnetz (24,32) zu verbinden oder zu trennen, wobei zumindest ein Versorgungselement (38) vorgesehen ist, welches mit beiden sicherheitsrelevanten Teilbordnetzen (24,32) verbunden ist und die Energieversorgung der Ansteuerung (18) sicherstellt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit automatisierter Fahrfunktion, nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
  • Zur Erhöhung der Verfügbarkeit wurden zweikanalige Bordnetz-Strukturen wie beispielsweise in der WO 2015/135729 A1 vorgeschlagen. Diese werden benötigt, um Systeme für den hoch- oder vollautomatischen Fahrbetrieb fehlertolerant zu versorgen. Diese Sicherheitskanäle sind Bordnetz-Abschnitte bzw. Teilbordnetze, die über Koppelelemente miteinander oder mit einem herkömmlichen Bordnetz verbunden sind. Sollte ein Fehler auftreten, hat das Koppelelement die Aufgabe, die Kanäle sicher voneinander zu trennen, dass bestimmte Funktionen über beispielsweise redundant ausgeführte Komponenten aufrechterhalten werden können. Beispielsweise bei Zweispannungsbordnetzen werden aus funktions- und sicherheitstechnischen Gründen einige Komponenten wie beispielsweise ein Energiespeicher mit einer integrierten Trennvorrichtung versehen. Wenn sich das Fahrzeug im abgestellten Zustand befindet, sind diese Trennelemente üblicherweise geöffnet. Beim Hochfahren des Fahrzeugs bzw. der Fahrzeugsteuergeräte müssen diese Trennelemente wieder geschlossen werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zuverlässigkeit bzw. Sicherheit des Gesamtsystems weiter zu erhöhen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Dadurch, dass zumindest ein Versorgungselement vorgesehen ist, welches mit beiden sicherheitsrelevanten Teilbordnetzen verbunden ist und die Energieversorgung der Ansteuerung sicherstellt, kann die Zuverlässigkeit bzw. Sicherheit des Gesamtsystems weiter erhöht werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Trennelement in dem Basisbordnetz und/oder in dem Teilbordnetz nicht öffnet, obwohl in einem Versorgungskanal ein Fehler auftritt, was nach dem Stand der Technik beispielsweise zum Verlust der Logik-Versorgung führen würde. Auch beim Auftreten einer Unterspannung beispielsweise durch eine fehlerhafte Komponente oder durch Kabelbruch verliert die Ansteuerung des Trennelements aufgrund einer intelligenten redundanten Auslegung seine Versorgungsspannung nicht. Damit öffnet das Trennelement nicht. Damit kann ein Systemausfall aufgrund mangelnder bereitstehender Energie für weitere Komponenten, insbesondere solcher für den automatisierten Fahrbetrieb, sicher vermieden werden.
  • In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist das Versorgungselement Erfassungsmittel auf zur Erfassung zumindest einer Kenngröße des einen sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes und/oder einer weiteren Kenngröße des weiteren sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes. Durch entsprechende weitere Auswertungen kann die Sicherheit des Gesamtsystems weiter erhöht werden, da zum einen ein Fehlerfall ermittelt, zum anderen das geeignetere Teilbordnetz zur Versorgung ausgewählt werden kann.
  • Hierzu weist das Versorgungselement zweckmäßiger Weise Vergleichsmittel auf zum Vergleich zumindest einer Kenngröße mit zumindest einem Grenzwert. Das Versorgungselement erkennt erfindungsgemäß auf einen ordnungsgemäßen Betrieb, wenn die Kenngröße innerhalb eines durch zumindest zwei Grenzwerte definierten Bereichs liegt. Damit kann in einfacher Weise ein ordnungsgemäßer Betriebszustand des jeweiligen Teilbordnetzes ermittelt werden.
  • In einer zweckmäßigen Weiterbildung wählt das Versorgungselement in Abhängigkeit von den beiden Kenngrößen die Versorgung der Ansteuerung durch das eine sicherheitsrelevante Teilbordnetz oder das weitere sicherheitsrelevante Teilbordnetz aus. Dies erhöht die Sicherheit des Gesamtsystems. Besonders zweckmäßig ermittelt das Versorgungselement einen Extremwert, insbesondere ein Maximum, aus den beiden Kenngrößen. Das Versorgungselement wählt dasjenige sicherheitsrelevante Teilbordnetz zur Versorgung der Ansteuerung aus mit der geeigneten, beispielsweise der maximalen, Kenngröße. Damit könnte beispielsweise das Teilbordnetz mit dem größeren Spannungspegel zur sicheren Versorgung der Ansteuerung gezielt ausgewählt werden. Besonders zweckmäßig ermittelt das Versorgungselement nur dann einen Extremwert, wenn beide Kenngrößen im zulässigen Bereich liegen. Dadurch vereinfacht sich die Vorgehensweise bei der Ermittlung der geeigneten Ansteuerung.
  • Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
  • Figurenliste
  • Es zeigen
    • 1 als erstes Ausführungsbeispiel ein zweikanaliges Bordnetz, als ZweiSpannungs-Bordnetz ausgeführt,
    • 2 als weiteres Ausführungsbeispiel ein zweikanaliges Bordnetz mit nur einem Spannungsniveau sowie
    • 3 ein Funktionsprinzip der Vorrichtung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • 1 zeigt eine mögliche Topologie eines Energieversorgungssystems, umfassend zumindest ein Basisbordnetz 10. Das Basisbordnetz 10 weist ein Spannungsniveau Ub auf. Das Basisbordnetz 10 umfasst zumindest einen Energiespeicher 12, der einerseits gegen Masse geschaltet, andererseits über ein Trennelement 16 mit integrierter Ansteuerung 18 mit dem Basisbordnetz 10 verbunden ist. Beispielhaft sind als weitere Komponenten des Basisbordnetzes 10 eine elektrische Maschine 14 sowie ein exemplarischen Verbraucher 20 gezeigt. Das Basisbordnetz 10 ist über ein Koppelelement 22 mit einem sicherheitsrelevanten Teilbordnetz 24 verbunden. Das sicherheitsrelevante Teilbordnetz 24 weist ein Spannungsniveau U1 auf. Das sicherheitsrelevante Teilbordnetz 24 kann durch einen Energiespeicher 26 versorgt werden. Beispielhaft dargestellt ist außerdem exemplarisch ein Basisverbraucher 27, der mit dem Spannungsniveau U1 versorgt wird. Außerdem versorgt das sicherheitsrelevante Teilbordnetz 24 zumindest einen sicherheitsrelevanten Verbraucher 28. Es können auch mehrere sicherheitsrelevante Verbraucher 28 bzw. Lasten durch das sicherheitsrelevante Teilbordnetz 24 versorgt werden.
  • Außerdem ist ein weiteres sicherheitsrelevantes Teilbordnetz 32 vorgesehen, welches über ein weiteres Koppelelement 32 mit dem Basisbordnetz 10 verbunden ist. Das weitere sicherheitsrelevante Teilbordnetz 32 weist ein Spannungsniveau U2 auf. Das weitere sicherheitsrelevante Teilbordnetz 32 kann optional einen weiteren Energiespeicher 34 aufweisen. Außerdem versorgt das weitere sicherheitsrelevante Teilbordnetz 32 zumindest eine weitere sicherheitsrelevante Last bzw. einen weiteren sicherheitsrelevanten Verbraucher 36. Je nach Bedarf können weitere sicherheitsrelevante Verbraucher 36 durch das weitere Teilbordnetz 32 versorgt werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist beispielhaft ein Zweispannungs-Bordnetz gezeigt. So ist die Versorgungsspannung Ub des Basisbordnetzes 10 höher als die Spannungsniveaus U1, U2 der sicherheitsrelevanten Teilbordnetze 24, 32. Beispielhaft kann es sich bei dem Basisbordnetz 10 um ein Hochvolt-Bordnetz oder um ein Spannungsniveau von beispielsweise 48 V handeln. Bei den Spannungsniveaus U1, U2 der sicherheitsrelevanten Teilbordnetze 24, 32 könnte es sich um herkömmliche 12 V-Bordnetze handeln. Alternativ sind auch höhere Spannungsniveaus (48 V oder Ähnliches) denkbar.
  • Außerdem ist ein Versorgungselement 38 vorgesehen. Dieses Versorgungselement 38 ist sowohl mit dem sicherheitsrelevanten Teilbordnetz 24 wie auch mit dem weiteren sicherheitsrelevanten Teilbordnetz 32 verbunden. Nach einer später noch näher beschriebenen Logik wählt das Versorgungselement 38 aus einem der beiden Spannungsniveaus U1, U2 der beiden sicherheitsrelevanten Teilbordnetze 24, 32 eine geeignete Versorgungsspannung für die Versorgung der Ansteuerung 18 des Trennelements 16 aus. Entsprechend ist das Versorgungselement 38 mit der Ansteuerung 18 des Trennelements 16 zur Energieversorgung verbunden.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 darin, dass nun auch das Basisbordnetz 10 dasselbe Spannungsniveau Ub aufweist wie die Spannungsniveaus U1, U2 der sicherheitsrelevanten Teilbordnetze 24, 32. Im Ausführungsbeispiel könnte das Spannungsniveau bei 12 V liegen. Eine entsprechende Anpassung der Koppelelemente 22, 30 kann vorgenommen werden. Das Versorgungselement 38 ist jedoch gleichermaßen wie auch in 1 sowohl mit dem einen sicherheitsrelevanten Teilbordnetz 24 wie auch mit dem weiteren sicherheitsrelevanten Teilbordnetz 32 verbunden. Der Ausgang des Versorgungselements 38 ist wiederum mit der Ansteuerung 18 des Trennelements 16 verbunden.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 dient der Erläuterung der Funktionsweise des Versorgungselements 38. In einem ersten Block 50 führt das Versorgungselement 38 eine Überprüfung der Spannung U1 des sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes 24 durch, indem die von Versorgungselement 38 erfasste Spannung U1 mit Grenzwerten Umin1 und Umax1 verglichen wird (vergleiche Block 54). Befindet sich die Spannung U1 nicht innerhalb des durch die Grenzwerte Umin, Umax als zulässig definierten Bereichs, so wird eine ordnungsgemäße Funktion nicht freigegeben (vergleiche Block 58). Andernfalls wird in einem Block 60 der erfasste Wert U1 mit einem weiteren Wert U2 (sofern wie nachfolgend beschrieben ebenfalls als zulässig erachtet) verglichen und der Extremwert, insbesondere der Maximalwert, ausgewählt.
  • In einem weiteren Block 52 erfasst nun das Versorgungselement 38 die Spannung U2 des weiteren sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes 32 und vergleicht diese Spannung U2 wiederum mit zwei Grenzwerten Umin2, Umax2. Befindet sich die Spannung U2 nicht innerhalb des durch die Grenzwerte Umin2, Umax2 als zulässig definierten Bereichs, so wird eine ordnungsgemäße Funktion nicht freigegeben (vergleiche Block 64). Liegt die Spannung U2 im zulässigen Bereich, so wird in dem Block 60 das Maximum der beiden zulässigen Spannungen U1, U2 ermittelt. Das Versorgungselement 38 versorgt nun die Ansteuerung 18 des Trennelements 16 mit der in Block 60 ermittelten maximalen Spannung Umax, Block 62.
  • Zur Ausführung der beschriebenen Funktionalität weist das Versorgungsmittel 38 beispielsweise Erfassungsmittel auf, die der Ermittlung einer Kenngröße, insbesondere der Spannung U1, U2 des jeweiligen sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes 24, 32 dienen. Auch könnten weitere geeignete Kenngrößen (Strom etc.) erfasst und weiterverarbeitet werden. Außerdem umfasst das Versorgungselement 38 beispielsweise Vergleichsmittel zur Ausführung des in den Blöcken 54, 56 durchgeführten Vergleichs wie oben beschrieben. Weiterhin umfasst das Versorgungsmittel 38 geeignete Mittel zur Bestimmung eines Extremwerts, insbesondere eines Maximalwerts, wie in Block 60 durchgeführt. Außerdem umfasst das Versorgungsmittel 38 beispielsweise entsprechende Umschaltmittel, um entweder die Versorgung durch das eine sicherheitsrelevante Bordnetz 24 oder das weitere sicherheitsrelevante Bordnetz 32 zuzulassen. In Verbindung mit der beschriebenen Auswertelogik kann das Versorgungselement 38 also einen der beiden Eingänge (entspricht den jeweiligen Verbindungen zu den sicherheitsrelevanten Teilbordnetzen 24, 32) als Ausgang zur Speisung der Ansteuerung 18 durchleiten. Eine Realisierung des Versorgungselements 38 könnte in Form einer analogen Schaltung, in bestehender Hardware beispielsweise des Energiespeichers 12, eines Koppelelement 22, 30 etc. oder in einem separaten Steuergerät erfolgen.
  • Die Ausführungsbeispiele gemäß den 1-3 arbeiten wie folgt. Beispielsweise bei Einspannungs- oder Zweispannungs-Bordnetzen werden aus funktions- und sicherheitstechnischen Gründen einige Komponenten - wie in den Ausführungsbeispielen beispielhaft dargestellt der Energiespeicher 12 - mit einem integrierten Trennelement 16 versehen. Auch andere Einheiten könnten mit einem solchen Trennelement 16 ausgestattet sein. Wenn sich das Fahrzeug im abgestellten Zustand befindet, sind solche Trennelemente 16 üblicherweise geöffnet, sodass der Energiespeicher 12 nicht mit dem Bordnetz 10 verbunden ist. Beim Hochfahren des Fahrzeugs bzw. der zugehörigen Fahrzeugsteuergeräte müssen die Trennelemente 16 geschlossen werden.
  • Im Rahmen des automatisierten Fahrens werden zur Erhöhung der Verfügbarkeit mehrere sicherheitsrelevante Teilbordnetze 24, 32, im Ausführungsbeispiel zumindest zwei, je nach Bedarf jedoch noch weitere, vorgeschlagen. In diesen sicherheitsrelevanten Teilbordnetzen 24, 32 sind sicherheitsrelevante Verbraucher 28, 36 angeordnet. Diese zeichnen sich durch höhere Sicherheitsanforderungen aus, sodass sich sicherheitsrelevante Klassifizierungen bzw. Zustände oder Maßnahmen nur auf das jeweilige sicherheitsrelevante Teilbordnetz 24, 32 erstrecken. Die sicherheitsrelevanten Teilbordnetze 24, 32 sind hierzu über Koppelelemente 22, 30, beispielsweise Wandler, Schalter oder Ähnliches) miteinander und/oder mit dem herkömmlichen Bordnetz, im Ausführungsbeispiel als Basisbordnetz 10 bezeichnet, verbunden. Sollte ein Fehler auftreten, so hat das Koppelelement 22, 30 die Aufgabe, die sicherheitsrelevanten Teilbordnetze 24, 32 voneinander und/oder vom Basisbordnetz 10 zu trennen, sodass bestimmte Funktionen über die redundant ausgeführten Komponenten bzw. sicherheitsrelevante Verbraucher 28, 36 aufrechterhalten werden können. Hierbei handelt es sich beispielsweise für insbesondere für das autonome Fahren wichtige Funktionen wie das Lenken und/oder Bremsen. Als entsprechende sicherheitsrelevante Verbraucher 28, 36 sind beispielsweise Bremse und Lenkung jeweils redundant ausgeführt und durch unterschiedliche sicherheitsrelevante Teilbordnetze 24, 32 versorgt, sodass bei einer fehlerhaften Energieversorgung eines der Teilbordnetze 24, 32 der weitere (funktionsredundante) sicherheitsrelevante Verbraucher 28, 32 durch das weitere sicherheitsrelevante Teilbordnetz 24,32 sicher versorgt werden kann. Die über die beiden sicherheitsrelevanten Bordnetze 24, 32 versorgbaren redundanten, insbesondere funktionsredundanten, sicherheitsrelevanten Verbraucher 28, 36 sind solche, die notwendig sind, ein Fahrzeug von einem automatisierten Fahrbetrieb (kein Eingreifen des Fahrers notwendig) beispielsweise in kritischen Fehlerfällen in einen sicheren Zustand zu überführen. Hierbei kann es sich um ein Anhalten des Fahrzeugs, sei es sofort, sei es am Fahrbahnrand oder erst am nächsten Rastplatz etc. handeln. Als weitere sicherheitsrelevante Komponente bzw. Verbraucher 24, 36 kann eine automatisierte Fahrfunktion vorgesehen sein. Hierbei könnten jeweils eine Gruppe von Sensoren und ein verarbeitendes Steuergerät, das die Aktoren steuert, redundant vorgesehen sein. Die automatisierte Fahrfunktion selbst kann ebenfalls redundant aufgebaut sein. So werden eine erste Recheneinheit sowie eine erste Sensoreinheit von dem ersten sicherheitsrelevanten Teilbordnetz 24 mit Energie versorgt. In redundanter Art und Weise kann die automatisierte Fahrfunktion durch eine weitere Recheneinheit sowie eine oder mehrere Sensoreinheiten realisiert werden, welche durch den weiteren sicherheitsrelevanten Kanal bzw. zugehörige weitere sicherheitsrelevante Bordnetz 32 bzw. versorgt werden. In den Recheneinheiten erfolgt beispielsweise die Trajektorienplanung mit zugehörigen Ansteuerwerten für die benötigten Aktuatoren. Die Sensoreinheiten stellen jeweils die aktuellen Umfeldinformationen des Fahrzeugs für die Trajektorienplanung zur Verfügung.
  • Insbesondere für sogenannte Hochvolt-Komponenten wird die Ansteuerung 18 bzw. die Logik, beispielsweise des Trennelements 16 in der Regel aus einem Niederspannung-Bordnetz (12 V) versorgt. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Versorgungselements 38 wird beispielsweise bei Auftreten einer Unterspannung (beispielsweise durch eine fehlerhafte Komponente oder durch Kabelbruch) in einem Niederspannungs-Teilbordnetz, welches die Versorgung der Ansteuerung 18 sicherstellt, eine redundante Versorgung aus dem anderen Teilbordnetz 24, 32 hergestellt. Damit wird verhindert, dass bei Verlust der Versorgungsspannung für die Ansteuerung 18 das Trennelement 16 gemäß des Fail-Safe-Prinzips öffnet. Damit kann verhindert werden, dass die von dem Energiespeicher 12 bereitgestellte Energie insbesondere für sicherheitsrelevante Verbraucher 28, 36 durch ungewolltes Öffnen des Trennelements 16 nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Um dies zu erreichen, wird das Versorgungselement 38 zur Versorgung der Ansteuerung 18 bzw. der Logik des Trennelements 16 vorgesehen. Das Versorgungselement 38 realisiert eine redundante Energieversorgung durch quasi eine logische Oder-Funktion. Das Versorgungselement 38 ist in Form einer elektronischen Schaltung realisiert, die über mindestens zwei Leistungseingänge (Verbindung mit den beiden sicherheitsrelevanten Teilbordnetzen 24, 32) und zumindest einem Leistungsausgang verfügt. Die Eingänge des Versorgungselements 38 sind jeweils mit einem unabhängigen Kanal, im Ausführungsbeispiel jeweils die sicherheitsrelevanten Teilbordnetze 24, 32, verbunden. Der Ausgang ist mit der Ansteuerung 18 des Trennelements 16 zur Energieversorgung der Ansteuerung 18 verbunden. Die Einführung des Funktionselements 38 verhindert das Öffnen des Trennelements 16 beim Auftreten eines Einfachfehlers in einem beispielsweise 12 V-Teilbordnetz.
  • Die Beschreibung der Funktion des Versorgungselement 38 wird in zwei Bereiche, dem Aufstarten und dem Normalbetrieb, unterteilt. Zum Aufstarten muss der Energiespeicher 12 über eine zusätzliche Spannungsversorgung aus einem Niederspannungsteilbordnetz 24, 32 hochgefahren werden. Dabei wird nach einer Überprüfung der internen Zustandsgrößen bzw. Kenngrößen das Trennelement 16 geschlossen.
  • Beim Aufstarten werden die Spannungen U1, U2 beider sicherheitsrelevanter Teilbordnetze 24,32, alternativ weiterer oder sämtlicher Teilbordnetze, die eine geeignete Spannung (im Ausführungsbeispiel Niederspannung 12 V) zur Verfügung stellen können, gemessen. Ist die Spannung in einem Teilbordnetz 24, 32 größer als eine Mindestspannung (Umin1, Umin2) und kleiner als eine Maximalspannung (Umax1, Umax2), so ist dieses Teilbordnetz 24,32 gültig im Sinne dieser Anwendung. Die Mindestspannungen (Umin1, Umin2) und die Maximalspannungen (Umax1, Umax2) können dabei von Teilbordnetz 24 zu Teilbordnetz 32 variieren und sind beispielsweise von der Technologie des jeweiligen Energiespeichers 26, 34 abhängig. Anschließend werden die Spannungen U1, U2 verglichen. Es wird die höhere Spannung (max(U1, U2)) der zugehörigen Teilbordnetze 24, 32 für das Aufstarten verwendet. Die Ansteuerung 18 wird durch dieses Teilbordnetz 24, 32 mit der größeren Spannung U1, U2 versorgt. Diesen Versorgungspfad schleift das Versorgungselement 38 durch. Dies erfolgt ggf. durch einen nicht eigens gezeigten Umschalter im Versorgungselement 38.
  • Im Normalbetrieb ist der Ablauf ähnlich. Es werden in geregelten Zeitabschnitten die Spannungen U1, U2 in allen relevanten Teilbordnetzen in 24, 32 gemessen. Liegen diese oberhalb eines Mindestgrenzwerts Umin1, Umin2 und unter einem Maximalgrenzwert Umax1, Umax2, so sind die Zustände der jeweiligen zugehörigen Teilbordnetze 24, 32 Ordnung. In einem anschließenden Vergleich werden die Spannungswerte U1, U2 der Teilbordnetze 24,32 verglichen und es wird der jeweils größere Wert für die Energieversorgung insbesondere der Ansteuerung 18 verwendet. Sollte eine Kenngröße, bspw. ein Spannungswert U1, U2, eines Teilbordnetzes 24, 32 unzulässig abweichen, so bedeutet dies ein erhöhtes Sicherheitsrisiko und der Betrieb kann gegebenenfalls kontrolliert und in einem angemessenen Rahmen beendet werden, beispielsweise durch das Einleiten eines sogenannten Safe-Stop-Szenarios (ein Fahrzeug wird definiert stillgesetzt beispielsweise durch Anfahren des nächsten Rastplatzes, durch Stillstand am Seitenstreifen oder Ähnliches).
  • Das Versorgungselement 38 ist auch bei anderen Bordnetz-Topologien wie beispielsweise derjenigen nach 2 einsetzbar. In diesem Ausführungsbeispiel ist man beispielsweise nicht auf einen Einsatz eines DC/DC-Wandlers als mögliches Koppelelement 30 beschränkt. Hier können auch andere Koppelelemente 22, 30 wie beispielsweise elektronische Schalter bzw. Dioden oder auch mechanische Schalter zum Verbinden bzw. Trennen der Teilbordnetze 24, 32 zum Einsatz kommen.
  • Die vorgeschlagene Anordnung insbesondere des Versorgungselements 38 kann außerdem zu Kostenreduktion eingesetzt werden. So könnte beispielsweise der weitere Energiespeicher 34 unter gewissen Randbedingungen entfallen. Dieser Fall tritt ein, wenn für die Versorgung des weiteren sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes 32 der Energiespeicher 12 (insbesondere des Hochvolt-Bordnetzes 10) und ein weiteres Koppelelement 30 (beispielsweise ein DC/DC-Wandler) genutzt werden. Sollte der Fehlerfall in dem sicherheitsrelevanten Teilbordnetz 24 auftreten, so muss das Trennelement 16 des Energiespeichers 12 geschlossen bleiben, da andernfalls die Spannungsversorgung des weiteren sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes 32 zusammenbricht. Die Versorgung des Trennelements 16 bzw. zugehörige Ansteuerung 18 erfolgt in diesem Fall aus dem weiteren sicherheitsrelevanten Teilbordnetz 32, was durch das vorgeschlagene Versorgungselement 38 sichergestellt wird.
  • Die beschriebene Vorrichtung findet bevorzugt Verwendung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mit integrierter autonomer Fahrfunktionen. Die Verwendung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/135729 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Energieversorgung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit automatisierter Fahrfunktion, umfassend zumindest ein Basisbordnetz (10), zumindest zwei, mit dem Basisbordnetz (10) koppelbare sicherheitsrelevante Teilbordnetze (24, 32), wobei die sicherheitsrelevanten Teilbordnetze (24,32) sicherheitsrelevante Verbraucher (28, 36) mit Energie versorgen, umfassend zumindest ein Trennelement (16) mit einer Ansteuerung (18), wobei das Trennelement (16) ausgebildet ist, zumindest eine Komponente (12) mit dem Basisbordnetz (10) und/oder dem Teilbordnetz (24,32) zu verbinden oder zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Versorgungselement (38) vorgesehen ist, welches mit beiden sicherheitsrelevanten Teilbordnetzen (24,32) verbunden ist und die Energieversorgung der Ansteuerung (18) sicherstellt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungselement (38) Erfassungsmittel aufweist zur Erfassung zumindest einer Kenngröße (U1) des einen sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes (24) und/oder einer weiteren Kenngröße (U2) des weiteren sicherheitsrelevanten Teilbordnetzes (32).
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungselement (38) Vergleichsmittel aufweist zum Vergleich zumindest einer Kenngröße (U1, U2) mit zumindest einem Grenzwert (Umin1, Umin2, Umax1, Umax2).
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungselement (38) auf einen ordnungsgemäßen Betrieb erkennt, wenn die Kenngröße (U1, U2) innerhalb eines durch zumindest zwei Grenzwerte (Umin1, Umin2, Umax1, Umax2) definierten Bereichs liegt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungselement (38) in Abhängigkeit von den beiden Kenngrößen (U1, U2) die Versorgung der Ansteuerung (18) durch das eine sicherheitsrelevante Teilbordnetz (24) oder das weitere sicherheitsrelevante Teilbordnetz (32) auswählt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungselement (38) einen Extremwert, insbesondere ein Maximum, aus den beiden Kenngrößen (U1, U2) ermittelt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungselement (38) dasjenige sicherheitsrelevante Teilbordnetz (28, 32) zur Versorgung der Ansteuerung (18) auswählt mit der maximalen Kenngröße (U1, U2).
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungselement (38) nur dann einen Extremwert ermittelt, wenn beide Kenngrößen (U1, U2) im zulässigen Bereich liegen.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungselement (38) nur dann ein sicherheitsrelevantes Teilbordnetz (28, 32) zur Versorgung der Ansteuerung (18) auswählt, wenn beide Kenngrößen (U1, U2) in einem zulässigen Bereich liegen.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (16) mit einem Energiespeicher (12) verbunden ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngröße (U1, U2) zumindest eine Spannung des Teilbordnetzes (24, 32) verwendet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilbordnetz (10) und/oder das bzw. die sicherheitsrelevante Teilbordnetz(e) (24, 32) über zumindest ein Koppelelement (22, 30), insbesondere ein DC/DC-Wandler oder ein Schaltmittel, miteinander verbunden sind.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von den unterschiedlichen Teilbordnetze (24, 32) versorgten sicherheitsrelevanten Verbraucher (28, 36) funktionsredundant ausgebildet sind, insbesondere mit für automatisierte Fahrfunktionen erforderliche Funktionen wie Bremsfunktion, Lenkfunktion oder Trajektorienplanung.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisbordnetz (10) zumindest eine höhere Spannung (Ub) aufweist als zumindest eine der Spannungen (U1, U2) der Teilbordnetze (24, 32).
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