DE102019128338A1 - Bordnetzkomponente für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Bordnetzkomponente für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Bordnetzkomponente (1) für ein Kraftfahrzeug (100), umfassend eine elektrische Sicherungseinheit (2) zum Trennen eines Verbraucherstrangs (13) eines Bordnetzes (3) von dem übrigen Bordnetz (3) bei Erreichen einer Reaktionsschwelle in einem Überlastfall und umfassend eine Batterieabschaltvorrichtung (4) zum Trennen einer das Bordnetz (3) versorgenden Batterie (5) von dem Bordnetz (3) bei Erreichen einer Abschaltschwelle im Überlastfall. Die Abschaltschwelle der Batterieabschaltvorrichtung (4) liegt über der Reaktionsschwelle der Sicherungseinheit (2). Im Überlastfall ist eine Reaktionszeit der Batterieabschaltvorrichtung (4) kürzer als eine Reaktionszeit der Sicherungseinheit (2). Eine Verzögerungseinrichtung (6) ist dazu geeignet und ausgebildet, bei einem Überlastfall im Verbraucherstrang (13) einen Stromanstieg von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle zeitlich derart zu verzögern, dass die Dauer des Stromanstiegs von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle länger als die Reaktionszeit der Sicherungseinheit (2) beträgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bordnetzkomponente für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Sicherungseinheit zum Trennen wenigstens eines Verbraucherstrangs eines Bordnetzes von dem übrigen Bordnetz bei Erreichen einer Reaktionsschwelle in einem Überlastfall.
  • Solche Sicherungen werden in Kraftfahrzeugen regelmäßig eingesetzt. Dadurch können die einzelnen Verbraucher bzw. Teilnehmer des Bordnetzes separat oder auch gruppiert abgesichert werden, um im Schadensfall bzw. Überlastfall eine kontrollierte Abschaltung von einzelnen elektrischen Komponenten gewährleisten zu können. Meist werden die einzelnen Verbraucherstränge mittels Schmelzsicherungen abgesichert. Kommt es an einem Verbraucher oder dessen Verkabelung beispielsweise zu einem Kurzschluss, wird der betroffene Strang über die Schmelzsicherung vom System getrennt, während die Funktionen des übrigen Bordnetzes erhalten bleiben.
  • Die Verwendung bestimmter Batteriesysteme und beispielsweise von Batterien mit Lithium-Technologie zur Versorgung des Bordnetzes erfordert aus funktionaler Sicht meist eine weitere Schutzabschaltung. Aufgrund des systembedingten sehr niedrigen Innenwiderstands solcher Batterien können sehr hohe Kurzschlussströme auftreten. Daher werden solche Systeme zum Bauteilschutz oft mit internen Batterieabschaltvorrichtungen ausgerüstet.
  • Die Batterieabschaltvorrichtung dient dann zum Trennen der das Bordnetz versorgenden Batterie von dem Bordnetz bei Erreichen einer Abschaltschwelle im Überlastfall. Unter ungünstigen Umständen könnte es dazu kommen, dass die Batterieabschaltvorrichtung schneller reagiert als die Sicherungseinheit, wodurch das gesamte Bordnetz abgeschaltet würde.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine im Hinblick auf die zuvor geschilderte Problematik verbesserte Bordnetzkomponente zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bordnetzkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine erfindungsgemäße Verzögerungseinrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 10. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
  • Die erfindungsgemäße Bordnetzkomponente ist für ein Kraftfahrzeug und insbesondere für einen Pkw ausgebildet. Die Bordnetzkomponente umfasst wenigstens eine elektrische Sicherungseinheit zum Trennen wenigstens eines Verbraucherstrangs eines Bordnetzes von dem übrigen Bordnetz bei Erreichen einer Reaktionsschwelle in einem Überlastfall. Die Bordnetzkomponente umfasst wenigstens eine Batterieabschaltvorrichtung zum wenigstens teilweisen Trennen einer das Bordnetz versorgenden Batterie von dem Bordnetz bei Erreichen einer Abschaltschwelle im Überlastfall. Die Abschaltschwelle der Batterieabschaltvorrichtung liegt insbesondere über der Reaktionsschwelle der Sicherungseinheit (in einem gegebenen Überlastfall). Eine Reaktionszeit der Batterieabschaltvorrichtung im Überlastfall ist insbesondere kürzer als eine Reaktionszeit der Sicherungseinheit im (gleichen) Überlastfall. Dabei umfasst die Bordnetzkomponente wenigstens eine Verzögerungseinrichtung. Die Verzögerungseinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens bei einem Überlastfall im Verbraucherstrang einen Stromanstieg wenigstens von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle zeitlich derart und insbesondere gezielt zu verzögern, dass die Dauer des Stromanstiegs von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle länger als die Reaktionszeit der Sicherungseinheit beträgt.
  • Die erfindungsgemäße Bordnetzkomponente bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Verzögerungseinrichtung. Dadurch kann die Reaktionszeit der Batterieabschaltvorrichtung soweit verzögert bzw. gedämpft werden, dass die Sicherungseinheit den fehlerhaften Anteil des Bordnetzes zuverlässig trennen kann, ohne dabei den Bauteilschutz zu beeinträchtigen. Zugleich wird bei Abschaltung des fehlerhaften Verbraucherstrangs das übrige Bordnetz aufrechterhalten. Die Batterie wird nicht getrennt und kann das Bordnetz weiterhin versorgen. Dadurch kann zuverlässig gewährleistet werden, dass bei Ausfall eines Verbraucherstrangs andere, noch funktionsfähige Stränge weiterhin zur Verfügung stehen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine solche Verzögerungseinrichtung in bereits bestehende Bordnetzsysteme konstruktiv besonders einfach integriert werden kann. Aufwendige Veränderungen des Bordnetzes, der Sicherungseinheiten oder der Batterieabschaltvorrichtung sind nicht notwendig.
  • Vorzugsweise umfasst die Verzögerungseinrichtung wenigstens einen elektrischen Widerstand oder ist als ein solcher ausgebildet. Insbesondere dient der Widerstand zur Verzögerung des zeitlichen Stromanstiegs. Das bietet eine unaufwendige und zugleich zuverlässige Verzögerung bzw. Dämpfung des Stromanstiegs. Insbesondere ist dazu ein ohmscher Widerstand vorgesehen. Es ist möglich, dass der Widerstand mit wenigstens einem Kondensator verschaltet ist, beispielsweise zu einem RC-Glied.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Verzögerungseinrichtung wenigstens eine elektrische Spule oder ist als eine solche ausgebildet. Die Spule dient insbesondere zur Verzögerung des zeitlichen Stromanstiegs. Möglich ist auch eine Verschaltung von zwei oder drei oder mehr elektrischen Spulen.
  • Es ist bevorzugt, dass die Verzögerungseinrichtung wenigstens ein Filter umfasst oder als ein solcher ausgebildet ist. Das Filter dient insbesondere zur Verzögerung bzw. Dämpfung des zeitlichen Stromanstiegs. Besonders bevorzugt ist das Filter als ein Tiefpassfilter ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Ein Filter ermöglicht ein besonders gezieltes Einwirken auf den zeitlichen Stromanstieg. Möglich sind auch andere geeignete Bauweisen eines Filters. Das Filter kann wenigstens eine Schaltung mit wenigstens einem ohmschen Widerstand und wenigstens einem Kondensator umfassen. Beispielsweise ist das Filter als ein RC-Tiefpass-Filter ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Möglich sind auch andere als Filter wirkende Bauteile bzw. Schaltungen.
  • Vorzugsweise ist die Verzögerungseinrichtung wenigstens teilweise zwischen einem Batterieausgang und dem Bordnetz angeordnet. Das ermöglicht beispielsweise eine besonders unaufwendige Nachrüstung der Verzögerungseinrichtung. Der Batterieausgang wird insbesondere durch einen Batteriepol bereitgestellt oder umfasst wenigstens einen solchen. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung zwischen den wenigstens einen Batterieausgang und das Bordnetz geschaltet. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung dem wenigstens einen Batterieausgang nachgeschaltet. Es ist möglich, dass die Verzögerungseinrichtung fest mit dem Batterieausgang verbunden ist. Die Verzögerungseinrichtung kann auch über eine Leitung und beispielsweise ein Kabel mit dem Batterieausgang verbunden sein.
  • Es ist möglich und bevorzugt, dass die Verzögerungseinrichtung wenigstens teilweise in die Batterie integriert ist. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung wenigstens einem Batterieausgang vorgeschaltet. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung in eine Steuer- und/oder Leistungselektronik der Batterie integriert. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung innerhalb eines Gehäuses der Batterie angeordnet. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung derart in die Batterie integriert, dass die Verzögerungseinrichtung zusammen mit der Batterie als ein Bauteil gehandhabt und vorzugsweise montiert werden kann. Möglich ist auch, dass die Verzögerungseinrichtung als ein separates Bauteil außerhalb und/oder innerhalb der Batterie vorgesehen ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Sicherungseinheit wenigstens eine Schmelzsicherung oder ist als eine solche ausgebildet. Die Sicherungseinheit kann auch als eine Verschaltung mehrerer Schmelzsicherungen für einen oder mehrere Verbraucherstränge ausgebildet sein. Möglich und bevorzugt ist auch, dass die Sicherungseinheit wenigstens einen Leitungsschutzschalter umfasst oder als ein solcher ausgebildet ist. Die Sicherungseinheit kann auch als eine andere geeignete Überstromschutzeinrichtung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen.
  • Besonders bevorzugt ist die Batterieabschaltvorrichtung für eine Lithium-Batterie geeignet und ausgebildet. Bei solchen Batterien kann die Verzögerungseinrichtung besonders vorteilhaft eingesetzt werden. Die Batterieabschaltvorrichtung kann auch für andere Batteriebauarten geeignet und ausgebildet sein. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, die durch den konzeptbedingten niedrigen Widerstand verursachten hohen Kurzschlussstrom einer solchen Batterie derart zu verzögern und/oder zu dämpfen, dass die Dauer des Stromanstiegs von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle länger als die Reaktionszeit der Sicherungseinheit beträgt. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung an die Reaktionszeit der Batterieabschaltvorrichtung und der Reaktionszeit der im Bordnetz verwendeten Sicherungseinheiten angepasst.
  • In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Bordnetzkomponente dazu geeignet und ausgebildet ist, mit einer Nennspannung von 12 V und/oder 24 V und/oder mehr betrieben zu werden. Insbesondere ist die Bordnetzkomponente dazu geeignet und ausgebildet, mit Gleichspannung betrieben zu werden. Insbesondere ist das Bordnetz ein Gleichspannungsnetz. Die Bordnetzkomponente kann auch für andere im Kraftfahrzeugbereich übliche und geeignete Nennspannungen vorgesehen sein.
  • Die erfindungsgemäße Verzögerungseinrichtung dient zur Verwendung in der zuvor beschriebenen Bordnetzkomponente. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung so ausgebildet, wie es zuvor für die Bordnetzkomponente beschrieben wurde. Eine solche Verzögerungseinrichtung kann in Kraftfahrzeugen besonders vorteilhaft eingesetzt werden.
  • Die Anmelderin behält sich vor, ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Bordnetzkomponente zu beanspruchen. Insbesondere umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens ein Bordnetz mit wenigstens einem und vorzugsweise einer Mehrzahl von Verbrauchersträngen. Insbesondere umfasst das Kraftfahrzeug für jeden Verbraucherstrang jeweils wenigstens einen Verbraucher. Insbesondere umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens eine Batterie zur Versorgung des Bordnetzes. Die Batterie ist insbesondere eine Lithium-Batterie. Insbesondere ist das Bordnetz mit 12 V und/oder 24 V und/oder mehr betreibbar.
  • Die Sicherungseinheit dient insbesondere zum Absichern eines Verbraucherstrangs mit wenigstens einem bestimmungsgemäß für ein Kraftfahrzeug vorgesehenen Verbraucher gegen einen bei einem solchen Verbraucher im vorgesehenen Betrieb eines Kraftfahrzeugs zu erwartenden Kurzschlussstrom. Die Verzögerungseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, einen solchen Kurzschlussstrom zu verzögern.
  • Die Sicherungseinheit ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, in einem gegebenen Überlastfall, welcher sowohl einen Überlastfall für die Sicherungseinheit als auch für die Batterieabschaltvorrichtung darstellt, langsamer als die Batterieabschaltvorrichtung zu reagieren. Insbesondere beträgt die Reaktionszeit der Sicherungseinheit im Überlastfall länger als eine Reaktionszeit der Batterieabschaltvorrichtung im gleichen Überlastfall. Die Reaktionsschwelle der Sicherungseinheit liegt insbesondere unter der Abschaltschwelle der Batterieabschaltvorrichtung.
  • Die Batterieabschaltvorrichtung dient insbesondere zum Schutz der Batterie vor einem zu hohen Strom und insbesondere vor einem zu hohen Kurzschlussstrom. Die Batterieabschaltvorrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, im Überlastfall das gesamte Bordnetz von der Batterie zu trennen.
  • Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens bei einem Überlastfall, welcher durch einen bestimmungsgemäß im Verbraucherstrang angeordneten und bestimmungsgemäß betriebenen Verbraucher ausgelösten Kurzschlussstrom bedingt ist, beispielsweise durch Defekt eines solchen Verbrauchers, den Stromanstieg zu verzögern.
  • Die Verzögerungseinrichtung ist beispielsweise dazu geeignet und ausgebildet, bei Kurzschlussströmen bis zu dem Dreifachen oder Doppelten oder 1,5-Fachen der Abschaltschwelle der Batterieabschaltvorrichtung und/oder der Reaktionsschwelle der Sicherungseinheit zu verzögern. Die Verzögerungseinrichtung ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens bei den im bestimmungsgemäßen Fahrzeugbetrieb möglichen Kurzschlussströmen eine bestimmungsgemäße Verzögerung bereitzustellen. Solche Kurzschlussströme können bis zu wenigstens 10 A oder bis zu wenigstens 50 A und bis zu 500 A oder mehr betragen.
  • Die Verzögerung beträgt insbesondere wenigstens das 1,5-Fache oder wenigstens das Zweifache oder wenigstens das Dreifache oder wenigstens das Vierfache oder wenigstens das Fünffache oder auch wenigstens das Zehnfache der Reaktionszeit der Batterieabschaltvorrichtung. Möglich sind auch andere Verzögerungen. Das ermöglicht eine zuverlässige Verzögerung, sodass beispielsweise Schmelzsicherungen reagieren bzw. durchschmelzen können.
  • Die Verzögerungszeit beträgt insbesondere wenigstens die Dauer der Reaktionszeit der Sicherungseinheiten und insbesondere einer Schmelzsicherung für Bordnetze von Kraftfahrzeugen. Die Verzögerungszeit entspricht insbesondere wenigstens der Reaktionszeit einer zur Absicherung eines 12 V oder 24 V Bordnetzes vorgesehenen Schmelzsicherung. Insbesondere ist die Verzögerungseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, den Stromanstieg zeitlich derart zu verzögern, dass die Dauer des Stromanstiegs von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle länger als die längste Reaktionszeit der im Bordnetz vorgesehenen Sicherungseinheiten beträgt.
  • Das Erreichen der Reaktionsschwelle ist insbesondere durch Erreichen und/oder Überschreiten eines Reaktionsstroms im Überlastfall definiert. Das Erreichen der Abschaltschwelle ist insbesondere durch Erreichen und/oder Überschreiten eines Abschaltstroms im Überlastfall definiert.
  • Ein Überlastfall für die Sicherungseinheit liegt insbesondere dann vor, wenn der Strom in einem Verbraucherstrang gleich oder größer der Reaktionsschwelle ist. Insbesondere wird dann ein Kurzschlussstrom im Verbraucherstrang überschritten. Ein Überlastfall der Batterieabschaltvorrichtung liegt insbesondere dann vor, wenn der Batteriestrom gleich oder größer der Abschaltschwelle ist. Insbesondere liegt dann ein Kurzschlussstrom in der Batterie bzw. in einem Batteriestromkreis vor.
  • Unter einer Verzögerungseinrichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Einrichtung zum Dämpfen des Stromanstiegs verstanden. Unter einem Verzögern des Stromanstiegs wird insbesondere auch ein Dämpfen des Stromanstiegs verstanden.
  • Die Batterie ist insbesondere ein Akkumulator bzw. eine Sekundärbatterie. Die Batterie ist insbesondere eine Lithium-Batterie. Die Batterie ist insbesondere als eine Batterie für ein 12 V Bordnetz oder 24 V Bordnetz oder vorzugsweise auch für Bordnetze mit höheren Spannungen ausgebildet. Die Batterie dient insbesondere zur Versorgung von Verbrauchern des Bordnetzes. Insbesondere ist die Batterie als eine Starterbatterie ausgebildet. Die Batterie kann auch als eine Traktionsbatterie eines wenigstens teilweise elektrisch betreibbaren Fahrzeugs ausgebildet sein.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
  • In den Figuren zeigen:
    • 1 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Bordnetzkomponente;
    • 2 eine Skizze eines stark schematisierten Überlastfalls bei einem Bordnetz ohne Verwendung einer erfindungsgemäßen Bordnetzkomponente; und
    • 3 eine Skizze eines stark schematisierten Überlastfalls bei einem Bordnetz mit der erfindungsgemäßen Bordnetzkomponente.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Bordnetzkomponente 1 für ein Bordnetz 3 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Bordnetz 3 umfasst hier eine Mehrzahl von Verbrauchersträngen 13 zur Versorgung jeweils wenigstens eines Verbrauchers 23, von denen hier zur besseren Übersichtlichkeit nur zwei dargestellt sind. Als Verbraucher sind hier beispielsweise die in einem Pkw üblicherweise vorhandenen elektrischen Komponenten vorgesehen.
  • Zur Versorgung des Bordnetzes 3 mit elektrischer Energie ist hier eine Batterie 5 vorgesehen, welche beispielsweise als eine Lithium-Batterie mit einer Nennspannung von 12 V ausgebildet ist. Dazu ist die Batterie 5 mit einem Batterieausgang 15 ausgestattet, an welchen das Bordnetz 3 angebunden ist.
  • Um einen schadhaften bzw. überlasteten Verbraucherstrang 13 von dem übrigen Bordnetz 3 trennen zu können, ist hier eine elektrische Sicherungseinheit 2 vorgesehen. Beispielsweise stellt die Sicherungseinheit 2 für jeden Verbraucherstrang 13 jeweils wenigstens eine Schmelzsicherung 12 zur Verfügung. Wenn der Kurzschlussstrom eine Reaktionsschwelle erreicht, schmilzt die Schmelzsicherung 12 durch.
  • Systembedingt weist die Batterie 5 hier einen sehr niedrigen Innenwiderstand auf, sodass entsprechend hohe Kurzschlussströme auftreten können. Daher ist die Batterie 5 zum Bauteilschutz mit einer Batterieabschaltvorrichtung 4 ausgestattet. Dadurch kann bei Erreichen einer Abschaltschwelle in einem Überlastfall die Batterie 5 von dem Bordnetz 3 getrennt werden. Die Batterieabschaltvorrichtung 4 ist hier in die Batterie 5 integriert.
  • Bei dem hier gezeigten Bordnetz 3 liegt die Abschaltschwelle der Batterieabschaltvorrichtung 4 in einem gegebenen Überlastfall über der Reaktionsschwelle der Sicherungseinheit 2. Zudem ist die Reaktionszeit der Batterieabschaltvorrichtung 4 im gegebenen Überlastfall kürzer als eine Reaktionszeit der Sicherungseinheit 2.
  • Um bei Überlast eine zuverlässige gezielte Abschaltung des fehlerhaften Verbraucherstrangs 13 zu gewährleisten und eine unerwünschte Abschaltung des gesamten Bordnetzes 3 zu verhindern, ist hier eine Verzögerungseinrichtung 6 vorgesehen. Die Verzögerungseinrichtung 6 verzögert bzw. dämpft den Stromanstieg von der Reaktionsschwelle der Sicherungseinheit 2 zur Abschaltschwelle der Batterieabschaltvorrichtung 4. Die Verzögerungseinrichtung 6 ist hier zwischen dem Batterieausgang 15 und dem Bordnetz 3 angeordnet. Möglich ist aber auch, dass die Verzögerungseinrichtung 6 in die Batterie 5 integriert ist.
  • Dabei ist die Verzögerung hier so gewählt, dass die Dauer des Stromanstiegs von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle länger als die Reaktionszeit der Sicherungseinheit 2 und beispielsweise die Zeit bis zum Durchbrennen der Schmelzsicherung 12 beträgt. Die Verzögerung wird hier beispielsweise durch ein Filter 16 und beispielsweise ein Tiefpassfilter erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Verzögerungseinrichtung 6 auch mit einem elektrischen Widerstand oder einer Spule oder einem anderen zur Verzögerung geeigneten elektrischen Bauteil ausgestattet sein.
  • In der 2 ist ein zeitlicher Stromverlauf in einem Bordnetz 3 ohne Verwendung der Verzögerungseinrichtung 6 in einem Überlastfall gezeigt. Die Stromstärke 200 wurde über die Zeit 201 aufgetragen. Vor dem Zeitpunkt t0 befindet sich die Stromstärke 200 im Bordnetz 3 in Nominallage 203. Zum Zeitpunkt t0 kommt es in dem hier gezeigten Beispiel zu einer Beschädigung in einem Verbraucherstrang 13, sodass der Kurzschlussstrom sprunghaft ansteigt. Die durchgezogene Kurve entspricht dabei der Stromstärke im Bordnetz 3 und die gestrichelte Kurve entspricht der Stromstärke in dem betroffenen Verbraucherstrang 13 bzw. des beschädigten Verbrauchers 23.
  • Der Strom steigt durch die Überlast hier soweit an, dass zunächst die Reaktionsschwelle 202 für die Sicherungseinheit 2 und anschließend auch die Abschaltschwelle 204 der Batterieabschaltvorrichtung 4 überschritten werden. Die Abschaltschwelle 204 liegt hier über der Reaktionsschwelle 202. Dabei ist die Reaktionszeit 212 der Sicherungseinheit 2 durch einen schraffierten Balken angedeutet. Zudem ist die Reaktionszeit 216 der Batterieabschaltvorrichtung 4 durch einen gepunkteten Balken angedeutet.
  • Die Reaktionszeit 216 der Batterieabschaltvorrichtung 4 ist hier erheblich kürzer als die Reaktionszeit 212 der Sicherungseinheit 2. Dadurch wird in dem hier gezeigten beispielhaften Szenario die Reaktionszeit 212 der Sicherungseinheit 2 unterschritten. Daher kommt es zum Reagieren der Batterieabschaltvorrichtung 4 und somit zu einem Ausfall des gesamten Bordnetzes 3. Die Batterieabschaltvorrichtung 4 wird zum Zeitpunkt 205 aktiv und trennt das Bordnetz 3 von der Batterie 5. Der Zeitpunkt 205 liegt zeitlich vor dem Zeitpunkt 206 für ein voraussichtliches Auslösen der Sicherungseinheit 2.
  • Die 3 zeigt einen Überlastfall in einem mit der erfindungsgemäßen Bordnetzkomponente 1 ausgestatteten Bordnetz 3, wie es beispielsweise mit Bezug zu der 1 beschrieben wurde. Die Art der Auftragung und die Bezeichnungen entsprechen hier denen der 2.
  • Durch die Überlast bzw. die Beschädigung zum Zeitpunkt t0 kommt es auch hier zu einem sprunghaften Anstieg des Kurzschlussstroms. Allerdings wird der Stromanstieg hier durch die Verzögerungseinrichtung 6 so verzögert bzw. gedämpft, dass die Steigung erheblich flacher ausfällt. Durch den flacheren Stromanstieg kommt es nach dem Überschreiten der Reaktionsschwelle 202 zu einem Auslösen der Sicherungseinheit 2, bevor die Abschaltschwelle 204 für die Batterieabschaltvorrichtung 4 erreicht wird. Der Stromanstieg ist hier so verzögert, dass die Reaktionszeit 212 für die Sicherungseinheit 2 verstrichen ist, bevor die Abschaltschwelle 204 erreicht wird.
  • Nach dem Auslösen der Sicherungseinheit 2 zum Zeitpunkt 206 kommt es dann zur Abschaltung bzw. Trennung des beschädigten Verbraucherstrangs 13. Die Stromstärke im übrigen Bordnetz 3 geht nach dem Zeitpunkt 206 wieder in die Nominallage. Es kommt somit zu keinem Ausfall des gesamten Bordnetzes 3. Alle übrigen Verbraucher 23 und insbesondere sicherheitsrelevante Komponenten können weiterhin mit elektrischer Energie versorgt werden. Durch die Erfindung wird der Betrieb von Kraftfahrzeugen erheblich sicherer gestaltet, da es in Überlastfällen nicht zu einem ungezielten Abschalten kommt und die für die Betriebssicherheit und Fahrsicherheit notwendigen Komponenten weiter versorgt werden.

Claims (10)

  1. Bordnetzkomponente (1) für ein Kraftfahrzeug (100), umfassend wenigstens eine elektrische Sicherungseinheit (2) zum Trennen wenigstens eines Verbraucherstrangs (13) eines Bordnetzes (3) von dem übrigen Bordnetz (3) bei Erreichen einer Reaktionsschwelle in einem Überlastfall und umfassend wenigstens eine Batterieabschaltvorrichtung (4) zum wenigstens teilweisen Trennen einer das Bordnetz (3) versorgenden Batterie (5) von dem Bordnetz (3) bei Erreichen einer Abschaltschwelle im Überlastfall, wobei die Abschaltschwelle der Batterieabschaltvorrichtung (4) über der Reaktionsschwelle der Sicherungseinheit (2) liegt und wobei im Überlastfall eine Reaktionszeit der Batterieabschaltvorrichtung (4) kürzer als eine Reaktionszeit der Sicherungseinheit (2) ist, gekennzeichnet durch wenigstens eine Verzögerungseinrichtung (6), welche dazu geeignet und ausgebildet ist, wenigstens bei einem Überlastfall im Verbraucherstrang (13) einen Stromanstieg von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle zeitlich derart zu verzögern, dass die Dauer des Stromanstiegs von der Reaktionsschwelle zur Abschaltschwelle länger als die Reaktionszeit der Sicherungseinheit (2) beträgt.
  2. Bordnetzkomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Verzögerungseinrichtung (6) wenigstens einen elektrischen Widerstand zur Verzögerung des zeitlichen Stromanstiegs umfasst.
  3. Bordnetzkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzögerungseinrichtung (6) wenigstens eine elektrische Spule zur Verzögerung des zeitlichen Stromanstiegs umfasst.
  4. Bordnetzkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzögerungseinrichtung (6) wenigstens ein Filter (16) zur Verzögerung des zeitlichen Stromanstiegs umfasst und wobei das Filter (16) vorzugsweise als Tiefpassfilter ausgebildet ist.
  5. Bordnetzkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzögerungseinrichtung (6) wenigstens teilweise zwischen wenigstens einem Batterieausgang (15) und dem Bordnetz (3) angeordnet ist.
  6. Bordnetzkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzögerungseinrichtung (6) wenigstens teilweise in die Batterie (5) integriert ist.
  7. Bordnetzkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherungseinheit (2) wenigstens eine Schmelzsicherung (12) und/oder wenigstens einen Leitungsschutzschalter umfasst.
  8. Bordnetzkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterieabschaltvorrichtung (4) für eine Lithium-Batterie geeignet und ausgebildet ist.
  9. Bordnetzkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dazu geeignet und ausgebildet, mit einer Nennspannung von 12 Volt oder 24 Volt betrieben zu werden.
  10. Verzögerungseinrichtung (6) für eine Bordnetzkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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