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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern eines Bordnetzes für ein Fahrzeug, sowie ein Bordnetz für ein Fahrzeug.
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Mit Einführung von Systemen für den Einsatz beim autonomen Fahren muss zukünftig sichergestellt werden, dass die sicherheitsrelevanten Stromverbraucher priorisiert werden. In den öffentlich bekannten Lösungen wird dies beispielsweise mittels hartem Umschalten des Energieflusses durch Relais oder ähnliche Bauteile realisiert, wobei dies aufwendig ist und nur eine begrenzte Flexibilität aufweist. Auch werden getrennte Stromnetze eingesetzt, sodass hier von vornherein keine Distributionsproblematik hinsichtlich einer Verteilung der Energiereserven auftreten kann. Zudem muss in solchen zukünftigen Bordnetzen in Automobilen eine Trennung der Lastpfade der elektrischen Energieversorgung hinsichtlich ihrer Sicherheitsrelevanz erfolgen. Vollständig getrennte Netze sind dabei nicht zielführend. Aus dem Stand der Technik sind dabei erste Lösungsansätze als bekannt anzusehen, welche diesen Herausforderungen begegnen.
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So ist aus der Druckschrift
DE 100 20 304 A1 ein Bordnetz als bekannt zu entnehmen. Das System weist mindestens einen Generator, eine Bordbatterie, elektrische Lasten und Trennschalter zum Isolieren des Generators und der Batterie vom restlichen Bordsystem auf. Dem Generator und der Batterie ist jeweils ein Trennschalter zugeordnet, wodurch der Generator und die Batterie über beide Schalter mit den elektrischen Verbrauchern verbunden werden können. Wenn zwei Batterien verwendet werden, ist jeweils ein Trennschalter zugeordnet.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2006 010 713 B4 ist zudem ein Bordnetz für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Energieversorgung eines sicherheitsrelevanten Verbrauchers eines Bordnetzes als bekannt zu entnehmen. Das Bordnetz für ein Fahrzeug umfasst dabei zumindest einen sicherheitsrelevanten Verbraucher, der mit einem Primärsystem und einem Sekundärsystem des Bordnetzes elektrisch verbunden ist und durch diese beiden Systeme redundant energieversorgbar ist. Das Primärsystem und das Sekundärsystem zur Energieversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers sind voneinander entkoppelt. Dabei ist eine Rekuperationsvorrichtung dem Sekundärsystem zugeordnet und die in der Rekuperationsvorrichtung gespeicherte Energie ist situationsabhängig zumindest teilweise zur Energieversorgung des sicherheitsrelevanten Verbrauchers bereitstellbar. Zur Entkopplung des Primärsystems und des Sekundärsystems ist ein Spannungswandler, insbesondere ein DC/DC-Wandler und eine Diode vorgesehen, wobei der Spannungswandler unidirektional ausgebildet ist und dem Sekundärsystem zugeordnet ist. Zur situationsabhängigen zumindest teilweisen Abgabe der in der Rekuperationsvorrichtung gespeicherten Energie an das Primärsystem ist dieses mit dem Sekundärsystem mittels eines bidirektionalen Spannungswandlers, insbesondere einem DC/DC-Wandler gekoppelt.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2016 101 855 A1 ist zudem ein redundantes Schaltsystem als bekannt zu entnehmen. Solch ein redundantes Schaltsystem für ein Fahrzeugbordnetz mit zumindest zwei elektrischen Energieversorgungen eines Verbrauchers umfasst dabei ein Schaltnetzwerk, welches aus zumindest drei Schaltern gebildet ist, wobei ein erster Schalter zwischen einem Anschluss für eine erste Energieversorgung und einem gemeinsamen Knotenpunkt angeordnet ist, ein zweiter Schalter zwischen einem Anschluss für eine zweite Energieversorgung und dem gemeinsamen Knotenpunkt angeordnet ist und ein dritter Schalter zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt und einem Anschluss für den Verbraucher angeordnet ist.
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So wird in der Druckschrift
DE 10 2016 103 829 A1 eine Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug offenbart. Solch eine Energieversorgungseinheit umfasst dabei einen Eingangsanschluss mit einem ersten Leiter zur Führung einer ersten Spannung, sowie einen zweiten Leiter zur Führung einer zweiten Spannung. Ferner umfasst die Energieversorgungseinheit einen Spannungswandler, der zur Übertragung elektrischer Energie zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter elektrisch mit diesen gekoppelt ist und einen Verbraucheranschluss. Darüber hinaus umfasst die Energieversorgungseinheit einen Stromverteiler mit wenigstens einem ersten Sicherungselement und wenigstens einem zweiten Sicherungselement, wobei das wenigstens eine erste Sicherungselement eingangsseitig mit dem ersten Leiter elektrisch gekoppelt ist und das wenigstens eine zweite Sicherungselement eingangsseitig mit dem zweiten Leiter elektrisch gekoppelt ist. Der Verbraucheranschluss umfasst jeweils eine Schnittstelle, mit dem das wenigstens eine erste Sicherungselement und das wenigstens eine zweite Sicherungselement ausgangsseitig elektrisch gekoppelt ist, wobei die jeweilige Schnittstelle zur Bereitstellung der ersten Spannung beziehungsweise der zweiten Spannung mit einem Verbraucher elektrisch koppelbar ausgebildet ist. Es wird ferner ein Energieversorgungssystem offenbart.
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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 zwei elektrisch parallel zueinander angeordnete Hauptleitungsstränge, wobei die Hauptleitungsstränge in zwei voneinander getrennten Bereichen miteinander elektrisch kurzgeschlossen sind und einen Anschluss für jeweils eine von zumindest zwei Bordnetzenergieversorgungen aufweisen. In den zumindest zwei Hauptleitungssträngen ist, den jeweiligen Hauptleitungsstrang unterbrechend, zumindest ein Kraftfahrzeugbordnetzschaltnetzwerk angeordnet, wobei das Kraftfahrzeugbordnetzschaltnetzwerk zumindest drei Schalter aufweist, 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.
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DE 10 2014 015 883 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben von wenigstens zwei kraftfahrzeugseitigen elektrischen Verbrauchern. Elektrische Verbraucher sind über ein Bordnetz mit einer elektrischen Enerigeversorgungsquelle verbunden. Ein Steuergerät ist in der Lage, einzelne elektrische Verbraucher abhängig von einer Priorisierung, die benutzerdefiniert oder durch Betriebsparameter des Kraftfahrzeuges mit der Energieversorgungsquelle zu verbinden oder von dieser zu trennen.
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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.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Energieversorgung von Verbrauchern eines Bordnetzes für ein Fahrzeug bereitgestellt wird.
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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 in Abhängigkeit eines benutzerdefinierten Priorisierungsvorgangs in dieser zentralen Recheneinheit, welcher die Verbraucher hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Kritikalität gewichtet, eine jeweilige Energieversorgung der Verbraucher situationsabhängig realisiert wird und/oder im Falle einer Überlastsituation bei wenigstens einem Verbraucher, ein Trennvorgang der Verbraucher voneinander mittels zumindest einer Trennvorrichtung in der zentralen Recheneinheit realisiert wird.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zentrale Recheneinheit eine benutzerdefiniert einstellbare ePDU (ePDU = electronic Power Distribution Unit = elektronische Stromverteilereinheit) mit angeschlossenem programmierbaren Prozessor ist.
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Auf diese Weise kann auf einfache Weise ein verbessertes Energiemanagement bereitgestellt werden, welches einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet. Bei Bedarf können die einzelnen Verbraucher gegen jeden anderen Verbraucher getrennt werden, sodass ein verbessertes und benutzerdefiniertes Energiemanagement während der Verwendung ermöglicht wird. Insofern umfasst die vorgestellte Lösung ein gemeinsames Energienetz, wobei eine Trennung von Netzen in unterschiedlichen Stufen gegeneinander möglich ist. Die zentrale Recheneinheit verfügt dabei über eine Intelligenz zur Umsetzung dieser Steuerungsaufgabe. Wenn zudem eine Überlastsituation entsteht, kann die Energieversorgung für die entsprechenden sicherheitsrelevanten Verbraucher priorisiert werden. Die einzelnen Verbindungsleitungen beziehungsweise Energiezweige der zentralen Recheneinheit können dabei voneinander getrennt werden. Auf diese Weise kann einen Trennung derart bereitgestellt werden, sodass eine Aufrechterhaltung der Energieversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher gewährleistet bleibt. Es ist somit in allen Lagen eine intelligente Zu- und Abschaltung von entsprechenden Verbrauchern möglich, wobei eine Trennung, falls dies von der zentralen Recheneinheit als nötig detektiert wird, der einzelnen Verbraucher zueinander möglich ist.
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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, wobei zwischen der wenigstens einen elektrischen Energieversorgungsquelle und den Verbrauchern eine zentrale Recheneinheit geschaltet ist, sodass in Abhängigkeit eines benutzerdefinierten Priorisierungsvorgangs in dieser zentralen Recheneinheit, welcher die Verbraucher hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Kritikalität gewichtet, eine jeweilige Energieversorgung der Verbraucher situationsabhängig realisierbar ist und/oder im Falle einer Überlastsituation bei wenigstens einem Verbraucher, ein Trennvorgang der Verbraucher mittels zumindest einer Trennvorrichtung in der zentralen Recheneinheit realisierbar ist. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für das vorgestellte Bordnetz für ein Fahrzeug.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verbraucher in zumindest zwei Kritikalitätsklassen unterteilt werden. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
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Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass auf Grundlage der Gewichtung hinsichtlich der Kritikalität Zu- und Abschaltvorgänge realisiert werden, sodass im Falle eines erhöhten Energiebedarfs von HAF-Verbrauchern (HAF = Hochautomatisiertes Fahren) die Energieversorgung dieser HAF-Verbraucher sichergestellt wird. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
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Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Abschaltvorgänge mittels von elektronischen Halbleiterelementen realisiert wird. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
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Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zentrale Recheneinheit mit der wenigstens einen elektrischen Energieversorgungsquelle mittels einer Versorgungsleitung gekoppelt wird und in Abhängigkeit der Anzahl der Verbraucher die zentrale Recheneinheit eine entsprechende Anzahl von Schnittstellen für die Verbraucher aufweist. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
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Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest zeitweise eine Komplettabschaltung aller QM-Verbraucher (nicht sicherheitsrelevant) mittels der zentralen Recheneinheit realisierbar ist. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
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Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest eine Schmelzsicherung vorgesehen ist, wobei diese Schmelzsicherung zwischen jeweiligem Verbraucher und zentraler Recheneinheit vorgesehen wird. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
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Schlussendlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Bordnetz für ein Fahrzeug nach Anspruch 9 derart ausgelegt ist, sodass 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.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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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.
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1 zeigt 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, in Abhängigkeit eines benutzerdefinierten Priorisierungsvorgangs in dieser zentralen Recheneinheit 16, welcher die Verbraucher 26, 28 hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Kritikalität gewichtet, eine jeweilige Energieversorgung der Verbraucher 26, 28 situationsabhängig zu realisieren und/oder im Falle einer Überlastsituation bei wenigstens einem Verbraucher 26, 28, einen Trennvorgang der Verbraucher 26, 28 voneinander mittels zumindest einer Trennvorrichtung 32 in der zentralen Recheneinheit 16 zu realisieren. In dieser Ausführung umfasst die zentrale Recheneinheit 16 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 weisenden Ende mit Verbrauchern 26, 28 gekoppelt werden. Diese Verbraucher 26, 28, welche sich in QM-Verbraucher (nicht sicherheitsrelevant) 26 und ASIL-Verbraucher (sicherheitsrelevant) 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. Um entsprechende Trennvorgänge der Verbraucher 26, 28 voneinander in der zentralen Recheneinheit 16 zu realisieren, sind zudem jeweilige Trennvorrichtungen 32 in der 1 dargestellt. Diese Trennvorrichtungen 32 sind dabei zwischen der zweiten Verbindungsleitung 22 und den vierten Verbindungsleitung 30 vorgesehen, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die entsprechende zweite Verbindungsleitung 22 mittig zwischen den beiden Trennvorrichtungen 32 in der zentralen Recheneinheit 16 angeordnet ist. Die Trennvorrichtung 32 ist dabei sowohl in der ePDU 18 als auch im Prozessor 20 angeordnet.
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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 in Abhängigkeit eines benutzerdefinierten Priorisierungsvorgangs in dieser zentralen Recheneinheit 16, welcher die Verbraucher 26, 28 hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Kritikalität gewichtet, eine jeweilige Energieversorgung der Verbraucher 26, 28 situationsabhängig realisiert wird und/oder im Falle einer Überlastsituation bei wenigstens einem Verbraucher 26, 28, ein Trennvorgang der Verbraucher voneinander mittels zumindest einer Trennvorrichtung 32 in der zentralen Recheneinheit 16 realisiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 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 (nicht sicherheitsrelevant)
- 28
- ASIL-Verbraucher (sicherheitsrelevant)
- 30
- vierte Verbindungsleitung
- 32
- Trennvorrichtung
- 100
- Flussdiagramm
- 110
- erster Schritt
- 120
- zweiter Schritt
