-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern eines Bordnetzes für ein Fahrzeug, sowie ein Bordnetz für ein Fahrzeug.
-
Zukünftige Bordnetze von Automobilen werden nicht nur zunehmend komplexer, sondern weisen auch eine Vielzahl von unterschiedlichsten Verbrauchern auf, wobei ein Teil von diesen Verbrauchern als sicherheitsrelevant einzustufen sind. Dabei sind in Bezug auf die Sicherheit und einer zuverlässigen Funktionsweise verschiedene Aspekte zu beachten beziehungsweise vor und während eines Betriebszustands zu organisieren. Ein Aspekt kann dabei beispielsweise mit unterschiedlichen Überlasten auf den Absicherungszweigen im Bordnetz des Automobils gesehen werden. In diesem Zusammenhang ist das Erkennen von sogenannten „harten“ Kurzschlüssen in einer Überlastsituation relativ einfach zu erkennen. Wenn die Last aber durch schleichende Probleme oder besondere Situationen wie zum Beispiel parallelen Lichtbögen hervorgerufen wird, schalten Schmelzsicherungen unzuverlässig. Aus dem Stand der Technik sind dabei erste Lösungsansätze als bekannt anzusehen, welche diesen Herausforderungen begegnen.
-
So ist aus der Druckschrift
DE 696 35 502 T2 ein Gerät zur Multiplexierung zwischen Einheiten in einem Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen. Eine Multiplexvorrichtung multiplext dabei zwischen Verarbeitungseinheiten und einer Batterieeinheit eines Fahrzeugs, die durch Kabelbäume und durch Gruppieren einer Vielzahl von an Bord gesteuerten Objekten miteinander verbunden sind. Das Gruppieren wird dabei vollzogen, indem eine Vielzahl von benachbarten gesteuerten Objekten gruppiert werden, wobei jede der Gruppen durch jeweilige Verarbeitungseinheiten gesteuert werden. Der Kabelbaum weist elektrische Leiter auf, von denen der äußere Umfangsabschnitt mit einer ersten Isolierschicht bedeckt ist. Zudem weist der Leiter eine elektrische Leitfähigkeitsschicht auf, welche die elektrischen Leiter bedeckt, zudem eine zweite Isolierschicht, die den Umfangsabschnitt der elektrischen Leitfähigkeitsschicht bedeckt. Zudem weisen sie Mittel zum Anlegen eines elektrischen Potentials an die elektrische Leitfähigkeitsschicht und Mittel zum Überwachen des elektrischen Potentials der elektrischen Leitfähigkeitsschicht auf.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2010 054 211 A1 ist zudem ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden einer Spannungsquelle mit einem Verbraucher als bekannt zu entnehmen. Das Verfahren beinhaltet das Schließen von Relais, zum Beispiel Halbleiterrelais in einem Verbindungszweig von Spannungspotentialen. Eines der Relais wird vor dem Schließen eines Widerstands parallel geschaltet und nur dann geschlossen, wenn die Spannung über den Schaltkontakten der Relais unter zwei voreingestellten Schwellenwerten liegt. Ein Spulenstrom des anderen Relais ist größer als ein dritter voreingestellter Schwellenwert. Einer der beiden Schwellenwerte wird basierend auf einem voreingestellten zulässigen Verhältnis zwischen einer Akkumulatorspannung und einer Spannung an einer Last bestimmt. Zudem wird eine entsprechende Vorrichtung zum Anschließen einer Spannungsquelle an eine Last vorgestellt.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2012 207 624 A1 ist zudem eine Moduleinheit, ein Verbund sowie ein Verfahren zum Überwachen eines Energieversorgungsnetzes als bekannt zu entnehmen. Der vorgestellte Lösungsansatz betrifft dabei eine Moduleinheit umfassend: eine erste Verbindungseinrichtung, eine zweite Verbindungseinrichtung, eine Schalteinheit, die zwischen die erste Verbindungseinrichtung und die zweite Verbindungseinrichtung geschaltet ist, eine Erfassungseinheit, eine Steuereinheit, die ausgangsseitig mit der Schalteinheit und eingangsseitig mit einer Detektionseinheit verbunden ist, und eine Empfangseinheit, die ausgangsseitig zu der Steuereinheit eingekoppelt ist und umfasst entweder eine zusätzliche Erfassungseinheit, die elektrischen Strom oder elektrische Leistung für eine Verbrauchereinheit basierend auf einer dritten Verbindungseinrichtung erfasst, oder eine Speichereinheit, bei dem ein Wert des elektrischen Stroms oder der elektrischen Leistung für eine Verbrauchereinheit eingespart wird.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2015 101 247 A1 ist zudem ein Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Energieversorgungssystem als bekannt zu entnehmen. Solch ein Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug umfasst dabei eine elektrische Energiequelle, einen ersten Stromverteiler, einen zweiten Stromverteiler, einen ersten elektrischen Verbraucher, einen zweiten elektrischen Verbraucher, und einen Schalter, der dem ersten elektrischen Verbraucher zugeordnet ist. Der Schalter ist mit einem ersten Eingang über eine erste Zuführleitung mit dem ersten Stromverteiler gekoppelt und mit einem zweiten Eingang über eine zweite Zuführleitung mit dem zweiten Stromverteiler gekoppelt. Der zweite Verbraucher ist über die zweite Zuführleitung mit dem zweiten Stromverteiler gekoppelt.
-
Der Schalter ist ausgebildet, den ersten elektrischen Verbraucher in einem Hauptschaltzustand über die erste Zuführleitung mit der elektrischen Energiequelle zu koppeln, und den ersten elektrischen Verbraucher in einem Hilfsschaltzustand über die zweite Zuführleitung mit der elektrischen Energiequelle zu koppeln.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2016 115 823 A1 ist zudem ein Kraftfahrzeugbordnetz sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugbordnetz als bekannt zu entnehmen. Solch ein Kraftfahrzeugbordnetz umfasst dabei zumindest zwei elektrisch parallel zueinander angeordnete Hauptleitungsstränge. Die Hauptleitungsstränge sind in zwei voneinander getrennten Bereichen miteinander elektrisch kurzgeschlossen und weisen einen Anschluss für jeweils eine von zumindest zwei Bordnetzenergieversorgungen auf, wobei in den zumindest zwei Hauptleitungssträngen den jeweiligen Hauptleitungsstrang unterbrechend zumindest ein Kraftfahrzeugbordnetzschaltnetzwerk angeordnet ist. Das Kraftfahrzeugbordnetzschaltnetzwerk weist zudem zumindest drei Schalter auf, wobei ein erster Schalter zwischen einem ersten Hauptleitungsstranganschluss und einem gemeinsamen Knotenpunkt angeordnet ist, ein zweiter Schalter zwischen einem zweiten Hauptleitungsstranganschluss und dem gemeinsamen Knotenpunkt angeordnet ist, und ein dritter Schalter zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt und zumindest einem Verbraucheranschluss angeordnet ist.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2016 216 213 A1 ist zudem ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Trennen einer Spannungsquelle von mindestens einem Verbraucher als bekannt zu entnehmen. Dieser Lösungsvorschlag betrifft dabei eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Trennen einer Spannungsquelle von mindestens einem Verbraucher, wobei die Schaltungsanordnung mit mindestens einem Strommesser versehen ist, welcher direkt oder indirekt zumindest anteilig den von der Spannungsquelle abgegebenen Strom misst, der über ein Netzwerk dem Verbraucher zugeführt wird, wobei die Schaltungsanordnung mit einer Steuerlogik versehen ist, die in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des Strommessers einen elektrischen insbesondere elektronischen Schalter betätigt, über welchen die Zufuhr des Stroms über das Netzwerk abtrennbar ist und wobei zusätzlich eine den Zustand des Verbrauchers messende Messeinrichtung vorgesehen ist, deren Ausgang mit der Steuerlogik verbunden ist. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung beziehungsweise ein Verfahren anzugeben, welches hinsichtlich des Grenzwertes des Stroms, bei welchen der zur Last geführte Strom abgeschaltet wird, auch den gemessenen Zustand an der Last berücksichtigt. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass die Steuerlogik den Schalter in Abhängigkeit der parallel und im Wesentlichen gleichzeitig auf sie einwirkenden Signale des Strommessers und der Messeinrichtung betätigt, wodurch der Grenzwert des Stroms, bei dem der elektrische Schalter abschaltet, dynamisch an den gemessenen Zustand des Verbrauchers anpassbar ist.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern eines Bordnetzes für ein Fahrzeug und ein Bordnetz für ein Fahrzeug bereitzustellen, welches ein verbessertes und benutzerdefiniertes Energiemanagement während der Verwendung aufweist.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern eines Bordnetzes für ein Fahrzeug bereitgestellt wird. Solch ein Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Koppeln wenigstens einer elektrischen Energieversorgungsquelle mit Verbrauchern in einem Fahrzeug, wobei zwischen der wenigstens einen elektrischen Energieversorgungsquelle und den Verbrauchern eine zentrale Recheneinheit geschaltet ist, sodass jegliche Zustände eines jeweiligen gekoppelten Verbrauchers zentral diagnostiziert werden und in Abhängigkeit der jeweiligen Diagnose situationsabhängig eine jeweilige Abschaltung eines jeweiligen Verbrauchers realisiert wird. Auf diese Weise kann ein verbessertes und benutzerdefiniertes Energiemanagement während der Verwendung erreicht werden, da somit auf die vorgestellte Weise eine Abschaltintelligenz hilft, Defekte in Komponenten zu vermeiden. Hierzu wird die Situation auf einem jeweiligen Lastzweig mit a priori Wissen gekoppelt und entsprechend bewertet. Mit anderen Worten erkennt die zentrale Recheneinheit einen jeweiligen Zustand unterschiedlicher Zweige beziehungsweise Verbindungsleitungen und kann entsprechend diagnostizieren und bei Bedarf einen Abschaltvorgang initiieren beziehungsweise allgemein diesen Verbraucher oder diese Verbraucher abschalten. Die Zuverlässigkeit und Verbesserung im Energiemanagement kann also durch ein frühzeitiges Abschalten und eine Rückwirkungsfreiheit auf die anderen Zweige sichergestellt beziehungsweise gewährleistet werden. Die zentrale Recheneinheit kann beispielsweise so ausgelegt sein, sodass diese ein gewisses a priori Wissen über das Verhalten von schleichenden Kurzschlüssen benutzerdefiniert hinterlegt aufweist. Da die zentrale Recheneinheit jeden Zweig überwachen und diagnostizieren kann, wird ein jegliches Fehlverhalten erkannt. Es wird somit auf einfache Weise und kostengünstig eine zentrale Kenntnis aller Verbraucherzustände ermöglicht, sodass eine einheitliche Schaltstrategie zu einem verbesserten Energiemanagement führt. Eine zentrale, einmalige Umsetzung ermöglicht es entsprechend ein verbessertes Energiemanagement bereitzustellen. Zudem kann auf diese Weise eine Reduzierung der Systemkomplexität erreicht werden. Es kann somit ein Abschalten von Lastpfaden bei potenzieller Überlastung des Bordnetzes sicher gestellt werden. Es kann somit vorab eine entsprechende Diagnose erreicht werden, welche Basis für ein rechtzeitiges Abschalten von Lastpfaden bei potenzieller Überlast ermöglicht, sodass ein verbessertes Energiemanagement gewährleistet wird.
-
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Bordnetz für ein Fahrzeug bereitgestellt wird. Solch ein Bordnetz für ein Fahrzeug umfasst dabei wenigstens eine elektrische Energieversorgungsquelle, welche ausgelegt ist Verbraucher in dem Fahrzeug mit Energie zu versorgen. Zwischen der wenigstens einen elektrischen Energieversorgungsquelle und den Verbrauchern ist dabei eine zentrale Recheneinheit geschaltet, sodass jegliche Zustände eines jeweiligen gekoppelten Verbrauchers zentral diagnostizierbar sind und in Abhängigkeit der jeweiligen Diagnose situationsabhängig eine jeweilige Abschaltung eines jeweiligen Verbrauchers realisierbar ist. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für das vorgestellte Bordnetz für ein Fahrzeug.
-
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
-
So ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zentrale Recheneinheit eine benutzerdefiniert einstellbare ePDU (ePDU = electronic Power Distribution Unit = elektronische Stromverteilereinheit) mit angeschlossenem programmierbaren Prozessor ist. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen. Insbesondere kann ein Benutzer im Vorfeld eine benutzerdefinierte Einstellung vornehmen, sodass eine individuelle Gestaltung je nach Priorisierungswunsch kostengünstig erreicht werden kann. Beispielsweise kann dies etwa mittels des programmierbaren Prozessors erreicht werden.
-
Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein jeweiliger erster Diagnosepunkt einer jeweiligen Kopplung zwischen Verbraucher und zentraler Recheneinheit räumlich getrennt von einem zentralen zweiten Diagnosepunkt einer Energiebereitstellung betrieben wird. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
-
Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein jeweiliger erster Diagnosepunkt einer jeweiligen Kopplung außerhalb der zentralen Recheneinheit betrieben wird. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
-
Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweiligen ersten Diagnosepunkte zentral über den angeschlossenen programmierbaren Prozessor mit dem zentralen zweiten Diagnosepunkt der Energiebereitstellung gekoppelt werden. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
-
Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die benutzerdefiniert einstellbare ePDU (ePDU = electronic Power Distribution Unit = elektronische Stromverteilereinheit) zumindest ein Halbleiter-Sicherungselement aufweist. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
-
Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein jeweiliger Abschaltvorgang eines jeweiligen Verbrauchers aufgrund eines diagnostizierten Fehlverhaltens des abzuschaltenden Verbrauchers vollzogen wird. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
-
Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein jeweiliger Abschaltvorgang eines jeweiligen Verbrauchers aufgrund eines diagnostizierten Fehlverhaltens des abzuschaltenden Verbrauchers vollzogen wird, wobei das diagnostizierte Fehlverhalten aufgrund eines kontinuierlichen Soll/Ist-Abgleichs des Verbrauchers mittels der zentralen Recheneinheit ermittelt wird. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
-
Schlussendlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in einer besonderen Ausführungsform des Bordnetzes für ein Fahrzeug die zentrale Recheneinheit eine ePDU (ePDU = electronic Power Distribution Unit = elektronische Stromverteilereinheit) mit angeschlossenem Prozessor ist. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für diese spezielle Gestaltung des vorgestellten Bordnetzes.
-
Das vorgestellte Verfahren und das Bordnetz für ein Fahrzeug lassen sich generell in jeglichen Automotive-Anwendungen einsetzen. Auch in jeglichen Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugtypen ist eine Anwendung denkbar. Darüber hinaus ist auch ein Einsatz in der Flugzeugindustrie, insbesondere direkt in einem Flugzeug, vorstellbar.
-
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schaltanordnung eines Bordnetzes für ein Fahrzeug;
- 2 ein Flussdiagramm von einem Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern eines Bordnetzes.
-
1 eine schematische Schaltanordnung eines Bordnetzes 10 für ein Fahrzeug. Dieses Bordnetz 10 für ein Fahrzeug ist dabei mit einer elektrischen Energieversorgungsquelle 12 dargestellt. Diese Energieversorgungsquelle 12 ist über eine erste Verbindungsleitung 14 elektrisch mit einer zentralen Recheneinheit 16 gekoppelt. Die zentrale Recheneinheit 16 ist dabei ausgelegt jegliche Zustände eines jeweiligen gekoppelten Verbrauchers zentral zu diagnostizieren und in Abhängigkeit der jeweiligen Diagnose situationsabhängig eine jeweilige Abschaltung eines jeweiligen Verbrauchers zu realisieren. In dieser Ausführung umfasst die zentrale Recheneinheit dazu eine benutzerdefiniert einstellbare ePDU 18 (ePDU = electronic Power Distribution Unit = elektronische Stromverteilereinheit) mit angeschlossenem programmierbaren Prozessor 20. Die zentrale Recheneinheit 16 weist dabei innenliegend eine zweite Verbindungsleitung 22 auf, von welcher zentral jeweilige weitere dritte Verbindungsleitungen 24 nach außen wegführen. Diese Verbindungsleitungen 22, 24 können zusammen auch als jeweilige Schnittstelle angesehen werden. Dabei sind diese dritten Verbindungsleitungen 24 im Bereich der einstellbaren ePDU 18 angeordnet und können jeweils an ihrem nach außen weisendem Ende mit Verbrauchern 26, 28 gekoppelt werden. Diese Verbraucher 26, 28, welche sich in QM-Verbraucher 26 und ASI-Verbraucher 28 unterscheiden, sind dabei über jeweilige vierte Verbindungsleitungen 30 entsprechend mit der zentralen Recheneinheit 16 gekoppelt und somit über diese zentrale Recheneinheit 16 auch mit der elektrischen Energieversorgungsquelle 12 gekoppelt. Zudem sind an den jeweiligen vierten Verbindungsleitungen 30 in diesem Ausführungsbeispiel jeweilige erste Diagnosepunkte 32 dargestellt, welche über jeweilige fünfte Verbindungsleitungen 33 mit einem zentralem zweiten Diagnosepunkt 34 verbunden sind. Diese ersten Diagnosepunkte 32 können auch als Diagnosepunkte für Versorgungszweige bezeichnet werden und der zweite Diagnosepunkt 34 kann auch als Diagnosepunkt für die Energiebereitstellung bezeichnet werden. Schematisch und lediglich für die Zwecke der Veranschaulichung ist ein möglicher Lichtbogen 36 als beispielhafte Fehlerquelle dargestellt. Zudem ist symbolisch ein steuerbarer Abschaltpunkt 38 dargestellt.
-
2 zeigt ein Flussdiagramm 100 von einem Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern 26, 28 eines Bordnetzes 10. In einem ersten Schritt 110 wird wenigstens eine elektrische Energieversorgungsquelle 12 mit Verbrauchern 26, 28 in einem Fahrzeug gekoppelt. In einem zweiten Schritt 120 wird zwischen der wenigstens einen elektrischen Energieversorgungsquelle 12 und den Verbrauchern 26, 28 eine zentrale Recheneinheit 16 geschaltet, sodass jegliche Zustände eines jeweiligen gekoppelten Verbrauchers 26, 28 zentral diagnostiziert werden und in Abhängigkeit der jeweiligen Diagnose situationsabhängig eine jeweilige Abschaltung eines jeweiligen Verbrauchers 26, 28 realisiert wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Bordnetz für ein Fahrzeug
- 12
- Energieversorgungsquelle
- 14
- erste Verbindungsleitung
- 16
- zentrale Recheneinheit
- 18
- ePDU (ePDU = electronic Power Distribution Unit = elektronische Stromverteilereinheit)
- 20
- Prozessor
- 22
- zweite Verbindungsleitung
- 24
- dritte Verbindungsleitung
- 26
- QM-Verbraucher
- 28
- ASI-Verbraucher
- 30
- vierte Verbindungsleitung
- 32
- erster Diagnosepunkt
- 33
- fünfte Verbindungsleitung
- 34
- zweiter Diagnosepunkt
- 36
- Lichtbogen
- 38
- Abschaltpunkt
- 100
- Flussdiagramm
- 110
- erster Schritt
- 120
- zweiter Schritt
-
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
-
- DE 69635502 T2 [0003]
- DE 102010054211 A1 [0004]
- DE 102012207624 A1 [0005]
- DE 102015101247 A1 [0006]
- DE 102016115823 A1 [0008]
- DE 102016216213 A1 [0009]
