DE102020112836A1

DE102020112836A1 - Vorrichtung zum Versorgen eines Anhängers mit elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102020112836A1
Application number: DE102020112836.3A
Authority: DE
Inventors: Joachim Froeschl; Ottmar Sirch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum Versorgen eines Anhängers (300) mit elektrischer Energie, wobei die Vorrichtung (100) ein zweikanaliges Anhängerbordnetz (210, 220) mit einem ersten und einem zweiten Teilnetz, eine zweikanalige, bidirektionale Anhängerschnittstelle (200) für elektrische Energie, und eine Anhängersteuervorrichtung (260) zum Steuern des Versorgens des Anhängers (300) mit elektrischer Energie aufweist. Die Vorrichtung (100) kann auch einen oder mehrere Energiespeicher (230, 240) sowie eine Datenschnittstelle aufweisen, welche für eine bidirektionale Datenvernetzung (205) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch einen Anhänger (300) mit einer derartigen Vorrichtung (100).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Versorgen eines Anhängers mit elektrischer Energie sowie einen Anhänger mit einer derartigen Vorrichtung.
Aufgrund der zunehmenden Anzahl elektrischer Aggregate und der zunehmenden elektrischen Leistungsanforderungen im Bordnetz werden in Kraftfahrzeugen zweikanalige Bordnetze zur Versorgung sicherheitskritischer Funktionen eingesetzt.
Zunehmend werden auch hydraulische oder mechanische Betätigungsvorrichtungen durch elektromechanische oder elektrohydraulische Aktoren ersetzt, die elektronisch leichter zu steuern und zu regeln sind, dafür aber höhere Sicherheitsanforderungen und Zuverlässigkeitsanforderungen an die Stromversorgung des Bordnetzes stellen. Diese Anforderungen gelten auch für Anhänger, die ihrerseits sicherheitskritische Beleuchtungseinrichtungen, aber auch elektrohydraulische oder elektromechanische Bremsen aufweisen und mit elektrischen Zusatzantrieben ausgestattet sein können.
Die Versorgung eines Anhängers erfolgt meist aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs, vornehmlich mit einer 48 V Spannungslage, über eine elektrische Anhängerschnittstelle. Wünschenswert ist auch hier eine zweikanalige Ausführung sowie ein zusätzlicher elektrischer Energiespeicher für das Anhängerbordnetz. Ein derartiger Energiespeicher erfordert ein eigenes elektrisches Ladesystem. Vorteilhafterweise kann dieses Ladesystem bidirektional ausgeführt werden, so dass auch eine Energieversorgung des Kraftfahrzeugbordnetzes oder weiterer Zusatzaggregate aus dem Energiespeicher des Anhängers möglich ist.
Aus dem Dokument DE 10 2018 206 761 A1 ist eine Vorrichtung zum Versorgen zumindest einer Beleuchtungskomponente eines Fahrzeugs und eines Anhängers mittels eines zweikanaligen Bordnetzes bekannt. Der Anhänger weist ebenso wie das Kraftfahrzeug ein zweikanaliges Bordnetz und eine zweikanalige Schnittstelle auf. Eine im Kraftfahrzeug angeordnete Steuereinrichtung ist ausgebildet, die Beleuchtungskomponenten des Kraftfahrzeugs und des Anhängers bei Auftreten eines Fehlers aus einem ersten oder aus einem zweiten Teilnetz anzusteuern, wobei die Teilnetze des Kraftfahrzeugbordnetzes und des Anhängerbordnetzes unabhängig voneinander angesteuert werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Versorgen eines Anhängers mit elektrischer Energie sowie einen Anhänger mit einer derartigen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und einen Anhänger gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Versorgen eines Anhängers mit elektrischer Energie, wobei die Vorrichtung ein zweikanaliges Anhängerbordnetz mit einem ersten und einem zweiten Teilnetz, eine zweikanalige, bidirektionale Anhängerschnittstelle für elektrische Energie, und eine Anhängersteuervorrichtung zum Steuern des Versorgens des Anhängers mit elektrischer Energie aufweist.
Ein Anhängerbordnetz im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein in einem Anhänger angeordnetes elektrisches Bordnetz. Eine Anhängerschnittstelle ist eine elektrische Schnittstelle zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Anhänger, wobei die Schnittstelle sowohl Energieübertragung als auch Datenübertragung umfassen kann. Eine Anhängersteuervorrichtung ist ein zusätzliches Bordnetzsteuergerät, welches im Anhänger angeordnet ist und das Anhängerbordnetz separat steuert.
Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass die übertragbare elektrische Leistung verdoppelt wird. Insbesondere kann bei einer Spannung von ca. 48 V eine Leistung in der Größenordnung von ca. 5 kW übertragen werden. Dies ist wiederum für die Auslegung eines Anhängerantriebs bzw. der zu versorgenden Verbraucher im Anhänger von Vorteil.
Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der weitere Vorteil erreicht, dass das zweikanalige Anhängerbordnetz zwei redundante Teilnetze zur Verfügung stellt, wobei die Steuerung des Anhängerbordnetzes und die Zuordnung der Verbraucher zu den Teilnetzen durch die Anhängersteuervorrichtung vorgenommen wird. Damit ist auch die Erkennung von Fehlern in den Teilnetzen des Anhängerbordnetzes möglich und die Verbraucher können im Fehlerfall entsprechend umgeschaltet werden.
Durch die vorgeschlagene bidirektionale Ausführung der Anhängerschnittstelle kann nicht nur elektrische Energie von einem Kraftfahrzeug oder einer stationären Ladeeinrichtung in das Anhängerbordnetz übertragen werden, sondern es kann auch umgekehrt aus den Energiespeichern des Anhängers Energie in das Bordnetz des Kraftfahrzeugs oder an stationäre Einrichtungen übertragen werden.
Entsprechend einer ersten exemplarischen Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Datenschnittstelle auf, welche für eine bidirektionale Datenvernetzung ausgebildet ist.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass eine Datenvernetzung bereits in der Anhängerschnittstelle integriert ist und keine zusätzlichen Datenschnittstellen erforderlich sind. Falls die Anhängerfunktionen über eine derartige Datenschnittstelle digital angesteuert werden, kann die Anhängersteckdose mit 4 Energiekontakten und 4 Datenkontakten ausgeführt werden.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung ist die Anhängersteuervorrichtung ausgebildet, um elektrische Komponenten des Anhängers in einem Fehlerfall für eine Versorgung aus dem ersten Teilnetz oder aus dem zweiten Teilnetz zu konfigurieren.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen oder mehrere aufladbare elektrische Energiespeicher. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass das Anhängerbordnetz auch bei abgestelltem Anhänger oder nicht angekoppeltem Kraftfahrzeug funktionsfähig ist.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung ist die Anhängersteuervorrichtung ausgebildet, den einen oder die mehreren aufladbaren elektrischen Energiespeicher mit dem ersten oder dem zweiten Teilnetz zu verbinden. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass eines der beiden Teilnetze im Fehlerfall abgeschaltet werden kann und die Energiespeicher mit dem anderen Teilnetz verbunden werden können.
Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung ist die Vorrichtung eingerichtet, (a) den Anhänger aus dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs zu versorgen und/oder die elektrischen Energiespeicher daraus zu laden; (b) den Anhänger aus einer stationären Energieversorgung zu versorgen und/oder die elektrischen Energiespeicher daraus zu laden; (c) das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs aus den elektrischen Energiespeichern des Anhängers zu versorgen; (d) eine stationäre Einrichtung aus den elektrischen Energiespeichern des Anhängers zu versorgen; und/oder (e) ein Zusatzaggregat aus den elektrischen Energiespeichern des Anhängers zu versorgen.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass der Anhänger auch genutzt werden kann, um das Fahrzeugbordnetz zu versorgen. Ebenso kann der Anhänger in abgestelltem Zustand auch als elektrische Energieversorgung für Zusatzaggregate oder stationäre Infrastruktur, beispielsweise auf Campingplätzen, genutzt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Anhänger aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Entsprechend einer exemplarischen Ausgestaltung weist der Anhänger einen bzw. eine oder mehrere elektrisch angesteuerte bzw. elektrisch versorgte Fahrantriebe, Lenkvorrichtungen, Bremsen und/oder Beleuchtungsvorrichtungen auf, welche durch die Anhängersteuervorrichtung für eine Versorgung aus dem ersten Teilnetz und/oder aus dem zweiten Teilnetz konfigurierbar sind.
Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die genannten Sicherheitsfunktionen und Fahrfunktionen des Anhängers mit der Redundanz und Zuverlässigkeit des zweikanaligen Anhängerbordnetzes versorgt werden.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen exemplarische Ausgestaltungen beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, soweit technisch sinnvoll, auch für den zweiten Aspekt der Erfindung.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Figur.
1 zeigt eine teilweise schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
Ein Anhänger 300 weist eine bidirektionale zweikanalige Schnittstelle 200 zur Versorgung mit elektrischer Energie aus dem Bordnetz eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs auf. Der Anhänger 300 weist außerdem ein zweikanaliges Anhängerbordnetz mit zwei Teilnetzen 210, 220 auf, wobei dem Teilnetz 210 ein elektrischer Energiespeicher 230 und dem Teilnetz 220 der elektrische Energiespeicher 240 zugeordnet ist. Einen bidirektionalen Energieaustausch des Anhängers über die Anhängerschnittstelle 200 sowie eine Datenvernetzung 205 stellt ein Anhängersteuergerät 260 mittels einer Datenverbindung 250 zur Verfügung.
Das erste Teilnetz 210 ist eingerichtet, auf der rechten Seite des Anhängers einen Fahrantrieb 310, eine elektrisch angesteuerte elektrische Bremse 330 und eine Beleuchtungskomponente 350 zu versorgen. Ebenso ist das zweite Teilnetz 220 eingerichtet, auf der linken Seite des Anhängers einen Fahrantrieb 320, eine elektrisch angesteuerte elektrische Bremse 340 und eine Beleuchtungskomponente 360 zu versorgen.
Bei Auftreten eines Fehlers oder einer Überlast in einem der Teilnetze 210, 220 kann das Anhängersteuergerät 260 die Teilnetze 210, 220 umkonfigurieren und die Zuordnung der Teilnetze 210, 220 zu den Kanälen der Anhängerschnittstelle 200 verändern sowie einige oder sämtliche elektrischen Verbraucher des Anhängers einem anderen Teilnetz 210, 220 zuordnen. Mit der Neuzuordnung der Schnittstellenkanäle kann das Anhängersteuergerät 260 auf einen Teilnetzausfall im Kraftfahrzeugbordnetz reagieren. Mit der Neuzuordnung der Verbraucher im Anhänger 300 zu den Teilnetzen 210, 220 kann das Anhängersteuergerät 260 auf einen Fehler in einem Teilnetz 210, 220 des Anhängers reagieren.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung zum Versorgen eines Anhängers mit elektrischer Energie
200: Anhängerschnittstelle
205: bidirektionale Energie- und Datenvernetzung
210: erstes Teilnetz
220: zweites Teilnetz
230: erster Energiespeicher
240: zweiter Energiespeicher
250: Datenverbindung
260: Steuergerät für das Anhängerbordnetz
280: Standrad lenkbar
300: Anhänger
310: Fahrantrieb rechts
320: Fahrantrieb links
330: Bremse elektrisch rechts
340: Bremse elektrisch links
350: Beleuchtungskomponente rechts
360: Beleuchtungskomponente links

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018206761 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung (100) zum Versorgen eines Anhängers (300) mit elektrischer Energie, wobei die Vorrichtung (100) ein zweikanaliges Anhängerbordnetz (210, 220) mit einem ersten und einem zweiten Teilnetz, eine zweikanalige, bidirektionale Anhängerschnittstelle (200) für elektrische Energie, und eine Anhängersteuervorrichtung (260) zum Steuern des Versorgens des Anhängers (300) mit elektrischer Energie aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (100) eine Datenschnittstelle aufweist, welche für eine bidirektionale Datenvernetzung (205) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Anhängersteuervorrichtung (260) ausgebildet ist, um elektrische Komponenten des Anhängers in einem Fehlerfall für eine Versorgung aus dem ersten Teilnetz (210) oder aus dem zweiten Teilnetz (220) zu konfigurieren.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) einen oder mehrere aufladbare elektrische Energiespeicher (230, 240) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anhängersteuervorrichtung (260) ausgebildet ist, den einen oder die mehreren aufladbaren elektrischen Energiespeicher (230, 240) mit dem ersten oder dem zweiten Teilnetz (210, 220) zu verbinden.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist: a. den Anhänger (300) aus dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs zu versorgen und/oder die elektrischen Energiespeicher (230, 240) daraus zu laden; b. den Anhänger (300) aus einer stationären Energieversorgung zu versorgen und/oder die elektrischen Energiespeicher (230, 240) daraus zu laden; c. das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs aus den elektrischen Energiespeichern (230, 240) des Anhängers (300) zu versorgen; d. eine stationäre Einrichtung aus den elektrischen Energiespeichern (230, 240) des Anhängers (300) zu versorgen; und/oder e. ein Zusatzaggregat aus den elektrischen Energiespeichern (230, 240) des Anhängers (300) zu versorgen.
Anhänger (300) aufweisend eine Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
Anhänger (300) nach Anspruch 7, der Anhänger (300) aufweisend einen bzw. eine oder mehrere elektrisch angesteuerte bzw. elektrisch versorgte Fahrantriebe (310, 320), Lenkvorrichtungen (280), Bremsen (330, 340) und/oder Beleuchtungsvorrichtungen (350, 360), welche durch die Anhängersteuervorrichtung (260) für eine Versorgung aus dem ersten Teilnetz (230) und/oder aus dem zweiten Teilnetz (240) konfigurierbar sind.