DE102021101746A1

DE102021101746A1 - Schaltungsanordnung für Mehrspannungsbordnetze, System mit Schaltungsanordnung und Bordnetz sowie Verfahren zum Betreiben eines Systems

Info

Publication number: DE102021101746A1
Application number: DE102021101746.7A
Authority: DE
Inventors: Abdelelah Albarri
Original assignee: Auto Kabel Management GmbH
Current assignee: Auto Kabel Management GmbH
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2022-07-28

Abstract

Schaltungsanordnung für Mehrspannungsbordnetze von Kraftfahrzeugen umfassend, zumindest einen DC/DC Wandler mit einem erste Anschlussterminal für einen ersten Teil des Bordnetzes mit einer ersten Spannung und einem zweiten Anschlussterminal für einen zweiten Teil des Bordnetzes mit einer zweiten Spannung, zumindest einen Dreipol mit einem ersten Eingangsanschluss, einem zweiten Eingangsanschluss, einem zwischen den Eingangsanschlüssen angeordneten gemeinsamen Knotenpunkt und einem von dem Knotenpunkt ausgehenden Ausgangsanschluss

Description

Der Gegenstand betrifft eine Schaltungsanordnung für Mehrspannungsbordnetze von Kraftfahrzeugen. Darüber hinaus betrifft der Gegenstand ein System mit zwei Schaltungsanordnungen, welche bevorzugt die beiden Bordnetze mit unterschiedlichen Spannungen miteinander verbinden. Darüber hinaus betrifft der Gegenstand ein Bordnetz in einem Kraftfahrzeug als auch ein Verfahren zum Betreiben eines genannten Systems.
Mehrspannungsbordnetze, insbesondere Bordnetze mit einem 12V Spannungsnetz und einem 48V Spannungsnetz finden zunehmend Verbreitung im Kraftfahrzeugbau. Insbesondere für Anwendungen des teilautomatisierten oder vollautomatisierten Fahrens sind höhere Spannungen in Bordnetzen hilfreich, insbesondere wenn Lenkassistenten, Bremsassistenten, Überwachungssysteme und dergleichen im Einsatz sind. Solche Systeme benötigen in der Regel für einen einwandfreien Betrieb höhere Spannungen als dies in herkömmlichen 12V Bordnetzen zur Verfügung gestellt wird. Daher werden neben den 12V Netzen innerhalb des gleichen Fahrzeugs auch höherspannige Bordnetze, insbesondere 48V Bordnetze eingesetzt.
Auch ist bekannt, diese Bordnetze über einen bidirektionalen DC/DC Wandler oder zwei unidirektionale DC/DC Wandler elektrisch miteinander zu verbinden. Die Verbindung der Bordnetze erhöht insbesondere die Ausfallsicherheit. Für den Fall, dass eine Energieversorgung eines der beiden Netze ausfällt, kann über den DC/DC Wandler eine Energieversorgung durch den Energiespeicher des jeweils anderen Netzes erfolgen. Auch lassen sich Ausgleichsströme zwischen den verschiedenen Spannungsebenen innerhalb des Bordnetzes realisieren, insbesondere um beispielsweise die beiden Spannungsquellen/Energiespeicher bei einem gleichen Ladungspegel halten zu können.
Sowohl im 12V Spannungsbordnetz als auch im 48V Spannungsnetz können sicherheitsrelevante Verbraucher eingesetzt werden. Diese sicherheitsrelevanten Verbraucher, insbesondere wenn diese für ein teilautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren zum Einsatz zu kommen, benötigen eine redundante Energieversorgung. Diese redundante Energieversorgung wird über die beschriebenen DC/DC Wandler realisiert. Wie bereits erläutert, kann ein Ausgleichsstrom von einem Spannungsnetz in das andere Spannungsnetz über den jeweiligen DC/DC Wandler oder den einen bidirektionalen DC/DC Wandler erfolgen. Dies stellt sicher, dass bei einem Ausfall einer Spannungsquelle die sicherheitsrelevanten Verbraucher innerhalb dieses Teils des Bordnetzes durch die Spannungsquelle des jeweils anderen Teils des Bordnetzes versorgt werden.
Wenn in der nachfolgenden Beschreibung von einem 12V Bordnetz die Rede ist, so ist dies auch als erster Teil eines Bordnetzes zu verstehen. Dies kann auch als Spannungsnetz mit einer ersten Spannung bezeichnet werden. 12V werden hier nur beispielhaft genannt, die 12V stehen stellvertretend für eine erste Spannung.
Wenn in der nachfolgenden Beschreibung von einem 48V Bordnetz die Rede ist, so ist dies auch als erster Teil eines Bordnetzes zu verstehen. Dies kann auch als Spannungsnetz mit einer zweiten Spannung bezeichnet werden. 48V werden hier nur beispielhaft genannt, die 48V stehen stellvertretend für eine zweite Spannung.
Problematisch sind jedoch Spannungseinbrüche innerhalb eines Bordnetzes, die nicht auf einen Spannungsabfall an einer Spannungsquelle des Teils des Bordnetzes zurückzuführen sind, sondern aufgrund von Fehlfunktionen, Kurzschlüssen oder dergleichen. Wenn eine Spannung innerhalb eines der Teile der Bordnetze unter einen Mindestspannungswert, beispielsweise 5V, insbesondere 4,8V oder darunter fällt, beispielsweise Richtung 0V fällt, so kann gegebenenfalls dieser Spannungseinbruch auch nicht mehr über einen Ausgleichsstrom vom anderen Teil des Bordnetzes ausgeglichen werden. Die sicherheitsrelevanten Verbraucher in den jeweiligen Teilen des Bordnetzes können so aufgrund eines Spannungsabfalls in diesem Bordnetz gegebenenfalls nicht mehr mit einer ausreichenden Spannung versorgt werden und versagen.
Dem Gegenstand lag daher die Aufgabe zugrunde, die Ausfallsicherheit von sicherheitsrelevanten Verbrauchern in Mehrspannungsbordnetzen zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, ein System nach Anspruch 11, ein Bordnetz nach Anspruch 12 als auch ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst.
Die gegenständliche Schaltungsanordnung weist zumindest einen DC/DC Wandler auf. Der DC/DC Wandler ist dazu eingerichtet, eine Spannung eines ersten Teils eines Bordnetzes in eine Spannung eines zweiten Teils des Bordnetzes zu wandeln und optional zusätzlich auch umgekehrt. Dabei ist der DC/DC Wandler mit einem ersten Anschlussterminal für einen ersten Teil des Bordnetzes mit einer ersten Spannung gebildet. An diesem Anschlussterminal ist der DC/DC Wandler mit seiner Elektronik für die erste Spannung des Bordnetzes angeschlossen. Auch ist der DC/DC Wandler mit einem zweiten Anschlussterminal für einen zweiten Teil des Bordnetzes mit einer zweiten Spannung gebildet. An diesem Anschlussterminal ist der DC/DC Wandler mit seiner Elektronik für die zweite Spannung des Bordnetzes angeschlossen. Beispielhaft seien hier eine erste Spannung von 12V und eine zweite Spannung von 48V genannt. Über den DC/DC Wandler lässt sich unidirektional oder bidirektional ein Ausgleichsstrom zwischen den beiden Teilen des Bordnetzes mit den voneinander verschiedenen Spannungen realisieren.
Neben dem zumindest einen DC/DC Wandler weist die gegenständliche Schaltungsanordnung zumindest einen Dreipol auf. Dieser Dreipol dient zur Verbindung der sicherheitsrelevanten Verbraucher, wie nachfolgend gezeigt werden wird. Über den Dreipol lässt sich eine wahlweise Kopplung der sicherheitsrelevanten Verbraucher mit jeweils einem Teil des Bordnetzes realisieren und insbesondere ein jeweils anderer Teil des Bordnetzes von den sicherheitsrelevanten Verbrauchern trennen. Im Fall eines Spannungsabfalls in einem Teil des Bordnetzes, in dem der Fehler oder ein Kurzschlusses auftritt kann dieser Teil von den sicherheitsrelevanten Verbrauchern durch den Dreipol getrennt werden. Hierzu weist der gegenständliche Dreipol einen ersten Eingangsanschluss und einen zweiten Eingangsanschluss auf. Die beiden Eingangsanschlüsse haben einen gemeinsamen elektrischen Knotenpunkt und ausgehend von diesem Knotenpunkt hat der Dreipol einen Ausgangsanschluss.
Wenn vorliegend von einem Anschlussterminal oder einem Eingangsanschluss/Ausgangsanschluss die Rede ist, so dient diese sprachliche Unterscheidung der Zuordnung der jeweiligen Anschlüsse/Terminals zu DC/DC Wandler oder zum Dreipol. Diese sprachliche Unterscheidung ist nicht zwingend als körperlich strukturelle Unterscheidung zu verstehen. Sowohl Terminals als auch Anschlüsse können als Anschlusslaschen, Anschlusspins, Anschlussfahnen, Anschlussbolzen, Anschlussbohrungen oder dergleichen gebildet sein. Die Anschlüsse oder Terminals sind dabei insbesondere elektrisch leitend und für eine elektrische Verbindung mit einem Kabel oder einem elektrischen Bauteil gebildet. An den Anschlüssen oder Terminals können die weiteren elektrischen Bauteile oder Kabel elektrisch leitend kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig angebunden werden, insbesondere vercrimpt, verlötet oder verschweißt werden.
Wie bereits erläutert, soll der Dreipol eine wahlweise Verbindung der sicherheitsrelevanten Verbraucher mit zumindest einem Teil des Bordnetzes ermöglichen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem gemeinsamen Knotenpunkt ein erster Schalter angeordnet ist und zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem gemeinsamen Knotenpunkt ein zweiter Schalter angeordnet ist. Die beiden Schalter lassen sich wahlfrei ansteuern und insbesondere von außerhalb des Dreipols über einen Steuerimpuls ansteuern. Ein solcher Steuerimpuls ermöglicht das Öffnen/Schließen des Schalters. Ein gegenständlicher Schalter ist bevorzugt NC (Normally Closed). Es ist jedoch auch möglich, dass ein gegenständlicher Schalter NO (Normally Open) ist. Beim Anliegen einer Steuerspannung oder beim Nichtvorhandensein einer Steuerspannung kann ein derartiger Schalter öffnen oder schließen. Mit Hilfe der Schalter ist somit eine wahlfreie Verbindung des Ausgangsanschlusses mit dem ersten und/oder zweiten Eingangsanschluss möglich.
Gegenständlich wird vorgeschlagen, dass der erste Eingangsanschluss des Dreipols mit dem ersten oder dem zweiten Anschlussterminal des DC/DC Wandlers verbunden ist und der zweite Eingangsanschluss des Dreipols mit einem Teil des Bordnetzes mit der ersten oder zweiten Spannung verbindbar ist. Insbesondere ist der erste Eingangsanschluss mit dem ersten Anschlussterminal des DC/DC Wandlers verbunden und der zweite Eingangsanschluss mit dem ersten Teil des Bordnetzes verbunden oder der erste Eingangsanschluss des Dreipols mit dem zweiten Anschlussterminal des DC/DC Wandlers verbunden und der zweite Eingangsanschluss des Dreipols mit dem zweiten Teil des Bordnetzes mit der zweiten Spannung verbunden.
Um, wie eingangs erläutert, einen wahlfreien Anschuss der sicherheitsrelevanten Verbraucher, die an dem Ausgangsanschluss anschließbar sind, mit dem ersten und/oder zweiten Teil des Bordnetzes zu ermöglichen, wird nunmehr vorgeschlagen, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss sowie zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss wahlweise über den jeweiligen Schalter schaltbar ist. Mit anderen Worten ist eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss über den Knotenpunkt und den ersten Schalter wahlweise schaltbar und M eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss über den Knotenpunkt und den zweiten Schalter wahlweise schaltbar. Die beiden Eingangsanschlüsse können über die beiden Schalter miteinander verbunden werden. Hierdurch ist es möglich, einen Ausgleichsstrom zwischen einem Teil des Bordnetzes, welches an dem zweiten Eingangsanschluss angeschlossen ist und einem Teil des Bordnetzes, welches über den DC/DC Wandler an dem ersten Eingangsanschluss angeschlossen ist, zu realisieren. Über den ersten Schalter ist es möglich, den DC/DC Wandler von dem zweiten Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss zu trennen. Über den zweiten Schalter ist es möglich, den DC/DC Wandler und den Ausgangsanschluss von dem ersten Teil des Bordnetzes zu trennen. Somit kann der Ausgangsanschluss mit dem ersten Teil des Bordnetzes und/oder dem zweiten Teil des Bordnetzes, gegebenenfalls vermittelt über den jeweiligen DC/DC Wandler wahlfrei verbunden werden.
Diese wahlfreie Verbindung hat vielfältige Vorteile. So ist es beispielsweise möglich, wenn in einem Teil des Bordnetzes zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und der Spannungsversorgung dieses Bordnetzes ein Fehler auftritt und ein Spannungsabfall unter einen minimalen Spannungswert oder ein Kurzschluss vorliegt, diesen Teil des Bordnetzes von dem sicherheitsrelevanten Verbraucher durch Öffnen des zweiten Schalters zu trennen. Bleibt der erste Schalter geschlossen, so erfolgt eine Versorgung der sicherheitsrelevanten Verbraucher an dem Ausgangsanschluss über den DC/DC Wandler von dem anderen Teil des Bordnetzes.
Andererseits, wenn ein DC/DC Wandler an dem ersten Eingangsanschluss ausfällt oder defekt ist oder an dem dem ersten Eingangsanschluss abgewandten Anschlussterminal des an dem ersten Eingangsanschluss angeschlossenen DC/DC Wandlers ein Spannungseinbruch oder ein Kurzschluss auftritt oder wenn zwischen dem DC/DC Wandler oder dem daran angeschlossenen ersten Eingangsanschluss ein Spannungseinbruch oder ein Kurzschluss auftritt, kann der erste Schalter geöffnet werden und der zweite Schalter geschlossen werden, so dass die sicherheitsrelevanten Verbraucher diesen Spannungseinbruch „nicht sehen“. Mit Hilfe der Schalter ist es somit möglich, die sicherheitsrelevanten Verbraucher von einem defekten Teil des Bordnetzes oder einem Kurzschluss zu trennen und andererseits den Betrieb der sicherheitsrelevanten Verbraucher über den intakten Teil des Bordnetzes, gegebenenfalls mittelbar über den DC/DC Wandler, aufrecht zu erhalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Messschaltung eine Spannung an dem ersten Eingangsanschluss und/oder an dem zweiten Eingangsanschluss des Dreipols misst. Die Messschaltung kann dabei beispielsweise eine Spannungsmessung sein. Die Messschaltung kann in den Dreipol integriert sein oder hiervon getrennt gebildet sein. Die Messschaltung kann mit einer Steuerschaltung für die Schalter verbunden sein. Über eine Steuerungslogik in der Messschaltung oder getrennt hiervon in der Steuerschaltung kann das wahlfreie Schalten der Schalter abhängig von der gemessenen Spannung erfolgen. Insbesondere bei Unterschreitung eines minimalen Spannungswertes, beispielsweise 4,8V oder 5V, als auch bei Detektion eines Kurzschlusses, kann die oben beschriebene Logik zum Schalten der Schalter einsetzen. D.h., dass die Seite des Dreipols, an der ein Spannungseinbruch detektiert wird, von dem Ausgangsanschluss des Dreipols getrennt wird und die jeweils andere Seite mit dem Ausgangsanschluss des Dreipols verbunden bleibt/wird. Das stellt einerseits sicher, dass die sicherheitsrelevanten Verbraucher an dem Ausgangsanschluss mit elektrischer Spannung/Leistung versorgt bleiben und andererseits auch, dass keine transienten Ausgleichsströme über den Dreipol zwischen dem intakten Teil des Bordnetzes und dem defekten Teil des Bordnetzes fließen. Dies führt auch dazu, dass im intakten Teil des Bordnetzes aufgrund von Ausgleichsströmen kein Spannungseinbruch stattfindet. Vielmehr wird der intakte Teil des Bordnetzes von dem defekten Teil des Bordnetzes getrennt und kann weiterhin die sicherheitsrelevanten Verbrauch am Ausgangsanschluss speisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine Steuerschaltung abhängig von der Messung der Messschaltung die Schalter des Dreipols ansteuert. Die Steuerschaltung kann Teil der Messschaltung oder abgesetzt hiervon sein. Die Steuerschaltung kann Teil des Dreipols oder abgesetzt hiervon sein. Die Steuerschaltung kann einerseits einen absoluten Wert der Spannung überwachen und bei Unterschreiten eines der oben genannten Grenzwerte das Schalten veranlassen. Um präemtiv auf einen Spannungseinbruch zu reagieren, kann die Steuerschaltung beispielsweise auch ein Differenzial der gemessenen Spannung auswerten und gegebenenfalls bei transienten Ausschlägen bereits ein Schalten veranlassen, so dass ein Schalten bereits erfolgt, bevor ein Spannungseinbruch auftritt.
Ein Schalten eines der Schalter kann jedoch auch für ein Auftreten einer Spannungsspitze sinnvoll sein, um die sicherheitsrelevanten Verbraucher vor Überspannung zu schützen. So ist es auch möglich, dass bei Überschreiten eines Spannungsgrenzwertes, beispielsweise 20%, 50% oder 100% mehr als die Spannung des jeweiligen Teils des Bordnetzes ein Schalten des mit diesem Teil des Bordnetzes verbundenen Schalters erfolgen kann. Hiermit werden die sicherheitsrelevanten Verbraucher auch vor Überspannung geschützt. Die Logik zum Schalten bei einer Spannungsspitze entspricht der Logik zum Schalten bei einem Spannungseinbruch/Kurzschluss, so dass hierauf vollständig Bezug genommen wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Schalter Halbleiterschalter sind. Für die Gewährleistung einer guten Stromtragfähigkeit können auch mehrere Halbleiterschalter parallel zueinander verbunden werden. Die Halbleiterschalter können insbesondere Transistoren, Thyristoren oder MOSFETs sein. Die Halbleiterschalter sind insbesondere Leistungshalbleiterschalter. Die Halbleiterschalter lassen sich über Steuerimpulse/-signale von der Steuerschaltung ein-/ und ausschalten. Die Schalter haben insbesondere eine Schaltzeit von weniger als 1 Sekunde, bevorzugt weniger als 0,5 Sekunden, so dass ein Spannungseinbruch oder eine Spannungsspitze in einer Sekunde oder weniger von den sicherheitsrelevanten Verbrauchern getrennt wird und deren Funktionalität somit stets gewährleistet bleibt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zwischen jeweils einem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss elektrisch parallel zu jeweils einem Schalter, eine Diode vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss in Durchgangsrichtung geschaltet ist. Dies stellt sicher, dass selbst bei einem defekten Schalter ein Strom von einem intakten Teil des Bordnetzes vom Eingangsanschluss zum Ausgangsanschluss fließen kann. Andererseits wird verhindert, dass bei einem defekten oder geöffneten Schalter ein Ausgleichsstrom vom Ausgangsanschluss zum Eingangsanschluss über die Diode fließt. Dies stellt eine weitere Erhöhung der Sicherheit dar, da selbst ein defekter Schalter redundant abgesichert wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der Schalter normally open (NO) ist, da im Fehlerfall der Schalter offen bleibt und die Diode lediglich ermöglicht, dass ein Strom von einem intakten Teil des Bordnetzes über den Eingangsanschluss und die Diode zu dem Ausgangsanschluss fließt,
Im Missverständnisse zu vermeiden, ist von einem intakten Teil des Bordnetzes die Rede, wenn dort die Spannung innerhalb eines Bandes um die Sollspannung liegt. Insbesondere ist ein Teil eines Bordnetzes intakt, wenn die Spannung oberhalb eines Grenzwertes, beispielsweise 5V liegt. Ein weiteres Kriterium für ein intaktes Bordnetz kann sein, dass die Spannung in diesem Teil des Bordnetzes unterhalb eines oberen Grenzwertes liegt, der beispielsweise 20%,50% oder 100% über der Sollspannung des Teils des Bordnetzes ist. Sollspannung kann dabei insbesondere 12 oder 48V sein, jede andere Sollspannung ist jedoch im Bereich des Möglichen. Von einem defekten Teil eines Bordnetzes kann die Rede sein, wenn der untere Grenzwert oder der obere Grenzwert, die für das intakte Bordnetz bereits zuvor oben definiert wurden, unter-/überschritten wurde.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der DC/DC Wandler ein bidirektionaler Wandler ist. Ein bidirektionaler Wandler ist in der Lage, die erste Spannung des ersten Teil des Bordnetzes in die zweite Spannung des zweiten Teil des Bordnetzes und umgekehrt zu wandeln. Ein solcher bidirektionaler DC/DC Wandler ist mit seinem ersten Anschlussterminal mit einem ersten Eingangsanschluss eines ersten Dreipols und mit seinem zweiten Anschlussterminal mit einem ersten Eingangsanschluss eines zweiten Dreipols verbunden. Die Schaltungsanordnung weist insofern zwei Dreipole und einen DC/DC Wandler auf. Die beiden Dreipole sind mit ihren zweiten Eingangsanschlüssen jeweils mit jeweils nur einem der beiden Teile des Bordnetzes verbunden.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit ist es möglich, dass der Teil des Bordnetzes, der am zweiten Eingangsanschluss des Dreipols angeschlossen ist, über eine Bypassleitung mit dem Ausgangsanschluss des Dreipols schaltbar verbunden ist. Der Ausgangsanschluss weist einen Umschalter auf. Dieser Umschalter weist ein mit dem Ausgangsanschluss verbundenes Terminal und ein zweites mit dem Teil des Bordnetzes verbundenes Terminal auf. Dieser Teil des Bordnetzes ist derjenige Teil, der am zweiten Eingangsanschluss des Dreipols verbunden ist.
Auch weist der Umschalter im Ausgangsterminal auf, mit dem die sicherheitskritischen Verbraucher verbunden sind, insbesondere erfolgt diese Verbindung anstelle der Verbindung der sicherheitskritischen Verbraucher mit dem Ausgangsanschluss des Dreipols. Mit Hilfe des Umschalters ist es möglich, eine Verbindung zwischen dem ersten Terminal und dem Ausgangsterminal oder zwischen dem zweiten Terminal und dem Ausgangsterminal umzuschalten. Die Umschaltung kann beispielsweise abhängig von der Funktionstüchtigkeit beider Schalter des Dreipols sein. Die Funktionstüchtigkeit der Schalter kann überwacht werden und im Falle eines Fehlers des Dreipols kann der Umschalter das zweite Terminal mit dem Ausgangsterminal verbinden. Der Umschalter kann beispielsweise ein irreversibler Schalter sein. Der Umschalter ermöglicht somit ein Überbrücken der Verbindung zwischen den am zweiten Eingangsanschluss angeschlossenen Teil des Bordnetzes mit dem Ausgangsanschluss über den Dreipol, so dass bei einem Defekt des Dreipols insbesondere der Schalter die Verbindung sicherheitskritischen Verbraucher mit dem Teil des Bordnetzes an dem zweiten Eingangsanschluss sichergestellt bleibt.
Der Umschalter kann insbesondere pyrotechnisch betrieben sein, so dass verlässlich beim Ausfall des Dreipols weiterhin eine Verbindung der sicherheitskritischen Verbraucher mit dem Teil des Bordnetzes bestehen bleibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein System beansprucht, bei dem eine erste Schaltungsanordnung und eine zweite Schaltungsanordnung, wie zuvor beschrieben, vorgesehen sind. Ein solches System ist insbesondere dann im Einsatz, wenn der DC/DC Wandler unidirektional ist.
Es wird vorgeschlagen, dass der DC/DC Wandler der ersten Schaltungsanordnung mit seinem ersten Anschlussterminal für den ersten Teil des Bordnetzes mit der ersten Spannung gebildet ist und mit seinem zweiten Anschlussterminal für den zweiten Teil des Bordnetzes mit der zweiten Spannung gebildet ist und der Dreipol mit seinem ersten Eingangsanschluss mit dem ersten Anschlussterminal des DC/DC Wandlers verbunden ist.
Auch wird vorgeschlagen, dass der DC/DC Wandler der zweiten Schaltungsanordnung mit seinem ersten Anschlussterminal für den ersten Teil des Bordnetzes mit der ersten Spannung gebildet ist und mit seinem zweiten Anschlussterminal für den zweiten Teil des Bordnetzes mit der zweiten Spannung gebildet ist und der Dreipol mit seinem ersten Eingangsanschluss mit dem zweiten Anschlussterminal des DC/DC Wandlers verbunden ist.
Auch wird vorgeschlagen, dass der zweite Eingangsanschluss des Dreipols der ersten Schaltungsanordnung mit dem ersten Teil des Bordnetzes mit der ersten Spannung verbindbar ist. Auch wird vorgeschlagen, dass der zweite Eingangsanschluss des Dreipols der zweiten Schaltungsanordnung mit dem zweiten Teil des Bordnetzes mit der zweiten Spannung verbindbar ist.
Ein weiterer Aspekt ist ein Bordnetz mit einem ersten Teil mit einer ersten Spannung und einem zweiten Teil einer zweiten Spannung, bei dem zumindest eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit seinem zumindest einem DC/DC Wandler zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeschlossen ist.
Bei diesem Bordnetz kann ein unidirektionaler oder bidirektionaler DC/DC Wandler zum Einsatz kommen. Im Falle eines bidirektionalen DC/DC Wandlers wird vorgeschlagen, dass dieser DC/DC Wandler mit seinem ersten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss des ersten Dreipols verbunden ist und der erste Dreipol mit dem zweiten Eingangsanschluss mit dem ersten Teil des Bordnetzes verbunden ist. Ferner ist dieser DC/DC Wandler mit seinem zweiten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss des zweiten Dreipols verbunden und der zweite Dreipol mit dem zweiten Eingangsanschluss mit dem zweiten Teil des Bordnetzes verbunden.
Der Ausgangsanschluss des ersten Dreipols ist mit sicherheitskritischen Verbraucher verbunden, die für die Spannung des ersten Teils des Bordnetzes ausgelegt sind. Der Ausgangsanschluss des zweiten Dreipols ist mit sicherheitskritischen Verbrauchern verbunden, die für die Spannung des zweiten Teils des Bordnetzes ausgelegt sind.
Darüber hinaus ist es möglich, unidirektionale DC/DC Wandler in einem gegenständlichen Bordnetz einzusetzen. In diesem Fall sind die DC/DC Wandler antiparallel zueinander. Ein erster DC/DC Wandler wandelt die Spannung des zweiten Teils in die Spannung des ersten Teils um. Ein zweiter DC/DC Wandler wandelt die Spannung des ersten Teils in die Spannung des zweiten Teils um. Ein Stromfluss ist jeweils in nur eine Richtung durch einen der DC/DC Wandler möglich, d.h. einerseits vom ersten Teil in den zweiten Teil und andererseits vom zweiten Teil in den ersten Teil.
Bei einen Einsatz von zwei DC/DC Wandlern wird vorgeschlagen, dass ein erster DC/DC Wandler mit seinem ersten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss des ersten Dreipols verbunden ist und mit einem zweiten Anschlussterminal mit dem zweiten Teil des Bordnetzes verbunden ist. Der erste Dreipol ist mit dem zweiten Eingangsanschluss mit dem ersten Teil des Bordnetzes verbunden. Ein zweiter DC/DC Wandler ist mit seinem zweiten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss des zweiten Dreipols verbunden und mit seinem ersten Anschlussterminal mit dem ersten Teil des Bordnetzes verbunden. Der zweite Dreipol ist mit dem zweiten Eingangsanschluss mit dem zweiten Teil des Bordnetzes verbunden.
Jeweils ein erster Schalter des ersten oder zweiten Dreipols kann den jeweilig ersten oder zweiten DC/DC Wandler von dem jeweiligen Ausgangsanschluss trennen. Ein jeweils zweiter Schalter eines jeweiligen Dreipols kann den jeweiligen ersten oder zweiten Teil des Bordnetzes von dem Ausgangsanschluss trennen.
Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Systems nach Anspruch 11, bei dem die Schalter des zumindest einen Dreipols abhängig von einer Messung einer Bordnetzspannung in zumindest einem Teil des Bordnetzes geschaltet werden. Insbesondere erfolgt die Schaltung der Schalter auch abhängig von einer Messung einer Spannung zwischen einem Dreipol und einem DC/DC Wandler, insbesondere einer Spannung an einem ersten Eingangsanschluss eines Dreipols. Die Spannungsmessung erfolgt vorzugsweise sowohl am ersten als auch am zweiten Eingangsanschluss, wobei hiermit gemeint ist, dass eine Spannung repräsentativ für die Spannung am ersten und zweiten Eingangsanschluss des Dreipols jeweils gemessen werden kann. Das Schalten der jeweiligen Schalter gemäß der obigen Erläuterung verwendet werden.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine Schaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ein Bordnetz gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ein Bordnetz gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
4 ein Bordnetz gemäß der 2 mit einem Umschalter gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine Schaltungsanordnung 2. Die Schaltungsanordnung 2 weist einen DC/DC Wandler 4 sowie einen Dreipol 6 auf. Der DC/DC Wandler 4 hat ein erstes Anschlussterminal 4a sowie ein zweites Anschlussterminal 4b.
Der Dreipol 6 hat einen ersten Eingangsanschluss 6a, einen zweiten Eingangsanschluss 6b sowie einen Ausgangsanschluss 6c.
Innerhalb des Dreipols 6 kann ein erster Schalter 8a und ein zweiter Schalter 8b vorgesehen sein. Der Schalter 8a verbindet den ersten Eingangsanschluss 6a mit einem gemeinsamen Knotenpunkt 10. Der zweite Schalter 8b verbindet den zweiten Eingangsanschluss 6b mit dem gemeinsamen Knotenpunkt 10. Der gemeinsame Knotenpunkt 10 ist mit dem Ausgangsanschluss 6c, bevorzugt kurzgeschlossen.
Optional oder auch in Form von Bodydioden die bei der Verwendung von Halbleiterschaltern ohnehin vorhanden sind, kann eine erste Diode 12a und eine zweite Diode 12b vorgesehen sein. Die erste Diode 12a verbindet den Eingangsanschluss 6a mit dem Ausgangsanschluss 6c parallel zu dem Schalter 8a. Die zweite Diode 12b verbindet den Eingangsanschluss 6b mit dem Ausgangsanschluss 6c parallel zu dem Schalter 8b. Die Diode 12a ist in Durchgangsrichtung vom Eingangsanschluss 6a zum Ausgangsanschuss 6c geschaltet. Die Diode 12b ist in Durchgangsrichtung vom Eingangsanschluss 6b zum Ausgangsanschluss 6c geschaltet.
An der Schaltungsanordnung 2 unmittelbar angeordnet, beispielsweise als Teil der Schaltungsanordnung 2 oder hiervon getrennt, kann eine erste Messschaltung 14a vorgesehen sein. Die erste Messschaltung 14a kann am ersten Eingangsanschluss 6a, am ersten Anschlussterminal 4a, zwischen diesen Anschlüssen oder innerhalb des Dreipols 6 am ersten Schalter 8a angeordnet sein.
An der Schaltungsanordnung 2 unmittelbar angeordnet, beispielsweise als Teil der Schaltungsanordnung 2 oder hiervon getrennt, kann eine zweite Messschaltung 14b vorgesehen sein. Die zweite Messschaltung 14b kann am zweiten Eingangsanschluss 6b, am zweiten Anschlussterminal 4b zwischen diesen Anschlüssen oder innerhalb des Dreipols 6 am zweiten Schalter 8b angeordnet sein.
Die zweite Messschaltung 14b kann darüber hinaus auch innerhalb des Bordnetzes auf dem Potential der Spannungsquelle des Bordnetzes angeordnet sein. Insbesondere kann die Messschaltung 14b auch integriert in eine Batteriepolmessschaltung sein, die unmittelbar am Batteriepol, insbesondere unmittelbar an der Batteriepolklemme vorgesehen ist.
Die Messschaltungen 14a, 14b können über Signalleitungen mit einer Steuerschaltung 16 verbunden sein. Die Steuerschaltung 16 kann über Signalleitungen mit (nicht gezeigten) Eingängen der Schalter 8a, b verbunden sein und hierüber wahlfrei die Schalter 8a, b schalten.
Die gezeigte Schaltungsanordnung 2 kann so gestaltet sein, dass der DC/DC Wandler 4 mit seinem zweiten Anschlussterminal 4b für einen Teil des Bordnetzes mit einer zweiten Spannung gebildet ist und mit seinem ersten Anschlussterminal 4a für ein Teil des Bordnetzes mit einer ersten Spannung. Auch ist es möglich, dass die Schaltungsanordnung 2 mit ihrem DC/DC Wandler 4 so gestaltet ist, dass der DC/DC Wandler 4 mit seinem zweiten Anschlusstermin 4b für einen Teil des Bordnetzes mit einer ersten Spannung gebildet ist und mit seinem ersten Anschlussterminal 4a für ein Teil des Bordnetzes mit einer zweiten Spannung gebildet ist.
Die Anschlussterminals 4a, b sind jeweils mit Schaltungselektronik innerhalb des DC/DC Wandlers 4 verbunden, die für die jeweilig anliegende Spannung vorgesehen ist. Daher muss der DC/DC Wandler für eine uneingeschränkte Funktionalität mit einer richtigen Spannung betrieben sein und die Anschlussterminals 4a, b müssen mit dem Teil des Bordnetzes mit jeweils richtigen Spannung verbunden sein.
An der Schaltungsanordnung 2 kann nicht nur, wie gezeigt, ein erster Dreipol 6 vorgesehen sein, sondern es kann auch am zweiten Anschlussterminal 4b ein zweiter Dreipol 6 vorgesehen sein, wobei dieser zweite Dreipol 6 dann ebenfalls mit seinem ersten Eingangsanschluss 6a mit dem DC/DC Wandler 4 verbunden ist, dieses Mal jedoch an dem zweiten Anschlussterminal 4b. Auch kann zusätzlich in einer Spiegelung der Anordnung am ersten Anschlussterminal 4a an dem zweiten Anschlussterminal 4b zumindest eine, bevorzugt mehrere Messschaltungen 14a, b angeschlossen sein. Auch diese sind mit der Steuerschaltung 16 verbunden.
Der zumindest eine Ausgangsanschluss 6c ist für ein Anschluss von sicherheitskritischen Verbrauchern gebildet.
Eine derartig gebildete Schaltungsanordnung 2 kann in einem Bordnetz angeordnet sein, wie in den 2 bis 4 dargestellt ist.
2 zeigt ein Mehrspannungsbordnetz 18. Das Mehrspannungsbordnetz 18 hat einen ersten Teil 18a mit einer ersten Spannung und einen zweiten Teil 18b mit einer zweiten Spannung.
In dem ersten Teil 18a ist eine erste Energiequelle 20a vorgesehen. Die erste Energiequelle 20a kann als Spannungsquelle, beispielsweise als Batterie gebildet sein. Die erste Energiequelle 20a kann beispielsweise eine erste Spannung aufweisen, beispielsweise eine Spannung die geringer ist, als die Spannung in dem zweiten Teil 18b des Bordnetzes 18. Diese Spannung kann beispielsweise 12V sein. In dem ersten Teil 18a sind Komfortverbraucher 22a angeschlossen. Die Komfortverbraucher 22a sind für den Betrieb mit der ersten Spannung gebildet. Neben den Komfortverbrauchern 22a sind auch sicherheitsrelevante Verbraucher 24a in dem ersten Teil 18a vorgesehen. Die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a sind für den Betrieb mit der ersten Spannung ausgelegt. Die Energiequelle 22a ist beispielsweise mit dem B- Pol auf einer gemeinsamen Masse und dem B+ Pol den Komfortverbrauchern 22a und dem Dreipol 6 und hierüber den sicherheitsrelevanten Verbrauchern 24a elektrisch verbunden.
In dem zweiten Teil 18b ist eine zweite Energiequelle 20b vorgesehen. Die zweite Energiequelle 20b kann als Spannungsquelle, beispielsweise als Batterie gebildet sein. Die zweite Energiequelle 20b kann beispielsweise eine zweite Spannung aufweisen, beispielsweise eine Spannung die höher ist, als die Spannung in dem ersten Teil 18a des Bordnetzes 18. Diese Spannung kann beispielsweise 48V sein. In dem zweiten Teil 18b sind Komfortverbraucher 22b angeschlossen. Die Komfortverbraucher 22b sind für den Betrieb mit der zweiten Spannung gebildet. Neben den Komfortverbrauchern 22b sind auch sicherheitsrelevante Verbraucher 24b in dem zweiten Teil 18b vorgesehen. Die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24b sind für den Betrieb mit der zweiten Spannung ausgelegt. Die Energiequelle 22b ist beispielsweise mit dem B-Pol auf einer gemeinsamen Masse und dem B+ Pol den Komfortverbrauchern 22b und dem Dreipol 6 und hierüber den sicherheitsrelevanten Verbrauchern 24b elektrisch verbunden.
Zwischen dem ersten Teil 18a und dem zweiten Teil 18b sind zwei Schaltungsanordnungen 2 vorgesehen.
Eine erste Schaltungsanordnung 2 ist mit dem Dreipol 6, mit dessen zweiten Eingangsanschluss 6b an der ersten Energiequelle 20a verbunden. Der DC/DC Wandler 4 ist mit seinem zweiten Anschlussterminal 4b mit der zweiten Energiequelle 20b verbunden.
Eine zweite Schaltungsanordnung 2 ist mit dem Dreipol 6, mit dessen zweiten Eingangsanschluss 6b an der zweiten Energiequelle 20b verbunden. Der DC/DC Wandler 4 ist mit seinem ersten Anschlussterminal 4a mit der ersten Energiequelle 20a verbunden.
Die DC/DC Wandler 4 gemäß der 2 sind unidirektionale DC/DC Wandler 4. Daher können sie jeweils nur eine erste Spannung in eine zweite Spannung oder umgekehrt wandeln, jedoch nicht in beide Richtungen. Die DC/DC Wandler 4 sind spannungsrichtig in den jeweiligen Schaltungsanordnungen 2 angeordnet, so dass einerseits in einer Schaltungsanordnung 2 ein erstes Anschlussterminal 4a mit dem ersten Teil 18a verbunden ist und in der anderen Schaltungsanordnung 2 ein zweites Anschlussterminal 4b mit dem zweiten Teil 18b verbunden ist. Über die DC/DC Wandler 4 fließen im Normalfall Ausgleichströme zwischen den Teilen 18a, b des Bordnetzes 18. Ferner werden die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a, b redundant aus beiden Teilen 18a, b des Bordnetzes 18 über die jeweiligen DC/DC Wandler 4 bzw. die unmittelbare Verbindung mit der Energiequelle 20a, b gespeist.
3 zeigt ein weiteres Bordnetz 18, welches zunächst identisch zu dem Bordnetz 18 gemäß der 2 aufgebaut ist und die dortige Beschreibung hier ebenso gilt. Im Unterschied zu dem Bordnetz 18 gemäß 2 ist im Bordnetz 18 gemäß 3 eine Schaltungsanordnung 2 vorgesehen, die einen bidirektionalen DC/DC Wandler 4 aufweist. Der bidirektionale DC/DC Wandler 4 ist zur Spannungswandlung in beide Richtungen, d.h. von der ersten in die zweite Spannung und von der zweiten in die erste Spannung der Teile 18a, b des Bordnetzes 18 eingerichtet. Der DC/DC Wandler 4 ist mit seinem ersten Anschlussterminal 4a mit einem Dreipol 6 auf der Seite des ersten Teils 18a des Bordnetzes 18 angeschlossen und mit seinem zweiten Anschlussterminal 4b mit einem Dreipol 6 an dem zweiten Teil 18b des Bordnetzes 18 verbunden.
Wie zu erkennen ist, erfolgt in beiden Anordnungen gemäß 2 und 3 jeweils eine Spannungsmessung durch eine Messschaltung 14a, b einerseits zwischen dem Dreipol 6 und der Energiequelle 20a, b und andererseits zwischen jeweils einem Dreipol 6 und einem DC/DC Wandler 4 an der jeweiligen Schaltungsanordnung 2. Diese Spannungsmessung ist nun relevant für den Betrieb des Bordnetzes. Die nachfolgende Beschreibung gilt für die Anordnungen nach 2 bis 4.
Misst eine Messschaltung 14b im ersten Teil 18a des Bordnetzes 18 einen Spannungseinbruch, so wird der Schalter 8b des Dreipols 6 der ersten Schaltungsanordnung 2a geöffnet. Über den DC/DC Wandler 4 der ersten Schaltungsanordnung 2a fließt ein Ausgleichsstrom über den Dreipol 6 zu den sicherheitsrelevanten Verbrauchern 24a. Diese werden somit weiterhin versorgt, obwohl die Spannung im ersten Teil 18a des Bordnetzes 18 eingebrochen ist. Wenn von einem Spannungseinbruch die Rede ist, so ist dies ein Unterschreiten der Spannung unter einem minimalen Spannungswert, beispielsweise 5V oder ein Kurzschluss, was bereits oben beschrieben wurde.
Für den Fall, dass am zweiten Eingangsanschluss 6b des Dreipols 6 der zweiten Schaltungsanordnung 2b ein Spannungseinbruch detektiert wurde oder durch die Messschaltung 14a ein Spannungseinbruch detektiert wurde oder der DC/DC Wandler 4 der ersten Schaltungsanordnung 2a defekt sein sollte, wird der erste Schalter 8a des Dreipols 6 der ersten Schaltungsanordnung 2a geöffnet, so dass die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a weiterhin über die Energiequelle 20a mit Spannung versorgt werden können.
Für den Fall, dass die Messschaltung 14b der zweiten Schaltungsanordnung 2b einen Spannungseinbruch im zweiten Teil 18b des Bordnetzes detektiert, wird der Schalter 8b des Dreipols 6 der zweiten Schaltungsanordnung 2b geöffnet. Die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24b werden über den DC/DC Wandler 4 der Schaltungsanordnung 2 von der ersten Energiequelle 20a gespeist.
Für den Fall der Detektion eines Spannungseinbruchs am zweiten Eingangsanschluss 6b des Dreipols 6 der ersten Schaltungsanordnung 2a oder eines Spannungseinbruchs zwischen dem DC/DC Wandler 4 und dem Dreipol 6 der zweiten Schaltungsanordnung 2b, gemessen durch die Messschaltung 14a oder eines Defekts des DC/DC Wandlers 4 der zweiten Schaltungsanordnung 2b,wird der erste Schalter 8a des Dreipols 6 der zweiten Schaltungsanordnung 2b geöffnet. Die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24b werden über die zweite Energiequelle 20b des zweiten Teils 18b gespeist.
Bei Ausfall beider Schalter 8a, b kann nach wie vor ein Strom über die Dioden 12a, b fließen, so dass auch beim Ausfall der Schalter eine Versorgung der sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a, b gewährleistet bleibt.
Im Unterschied zu der 2 ist in der 3 nur ein DC/DC Wandler 4 und eine Schaltungsanordnung 2 vorgesehen. Die Schaltlogik ist jedoch identisch.
Es sind jeweils 2 Messschaltungen 14a, b ausgehend von einer Energiequelle 20a, b vor einem Dreipol 6 und zwischen dem Dreipol 6 und dem DC/DC Wandler 4 vorgesehen. Bei einem Spannungseinbruch an der Messschaltung 14a wird der Schalter 8b des linken Dreipols 6 geöffnet. Dadurch werden die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a von diesem Spannungseinbruch getrennt. Bei einem Spannungseinbruch an der Messschaltung 14a' wird er Schalter 8b des rechten Dreipols 6 geöffnet. Die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24b werden von diesem Spannungseinbruch getrennt. Für den DC/DC Wandler werden die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a, b dann jeweils von der anderen Seite des Bordnetzes gespeist.
Tritt ein Defekt des DC/DC Wandlers 4 auf oder messen die Messschaltungen 14b, b' Spannungseinbrüche, so erfolgt eine Trennung der sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a durch Öffnen des Schalters 8a des linken Dreipols 6 und der sicherheitsrelevanten Verbraucher 24b durch Öffnen des Schalters 8a des rechten Dreipols 6. Auch hier sehen die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a, b den jeweiligen Fehler zwischen dem DC/DC Wandler 4 und dem jeweiligen Dreipol 6 nicht.
Eine weitere Sicherung kann durch ein Bordnetz 2 gemäß 4 erfolgen. Das Bordnetz 2 gemäß 4 ist identisch mit dem Bordnetz 2 gemäß 2 aufgebaut und die Funktionalität ist die gleiche wie die oben beschriebene. Nur zusätzlich ist jeweils zwischen einem Ausgangsanschluss 6c und den sicherheitsrelevanten Verbrauchern 24a respektive 24b ein Umschalter 26a, b vorgesehen. Der Umschalter 26a, b kann pyrotechnisch sein. Mit Hilfe des Umschalters 26a, b ist es möglich, eine im Normalzustand bestehende Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluss 6c und den jeweiligen sicherheitsrelevanten Verbrauchern 24a, b aufzutrennen und einen Kurzschluss zwischen den sicherheitsrelevanten Verbrauchern 24a, b und jeweils der Energiequelle 20a, b herzustellen. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn der Dreipol 6 an dem jeweiligen Umschalter 26a, b defekt ist und beispielsweise beide Schalter 8a, b nicht mehr schalten können. Dann bleibt sichergestellt, dass die sicherheitsrelevanten Verbraucher 24a, b mit der jeweiligen Energiequelle 20a, b verbunden bleiben. Ein Nichtschalten der Schalter 8a, b kann beispielsweise ein dauerhaft offen sein, so dass über den Dreipol 6 jeweils kein Strom mehr zu den sicherheitsrelevanten Verbrauchern 24a, b fließen kann.
Nicht gezeigt sind Überwachungsschaltungen sowohl für die DC/DC Wandler 4, die deren Funktion überwachen, als auch der Dreipole 6 bzw. der Schalter 8a, b. Wie beschrieben, kann auch ein Defekt in einem DC/DC Wandler 4 oder einem Dreipol 6 zu einem Schalten oder Umschalten führen. Das Schalten als auch das Umschalten wird jeweils durch eine Steuerschaltung 16 überwacht.
Bezugszeichenliste

2, 2a, 2b: Schaltungsanordnung
4: DC/DC Wandler
4a: erstes Anschlussterminal
4b: zweites Anschlussterminal
6: Dreipol
6a: erster Eingangsanschluss
6b: zweiter Eingangsanschluss
6c: Ausgangsanschluss
8a: erster Schalter
8b: zweiter Schalter
10: Knotenpunkt
12a: erste Diode
12b: zweite Diode
14a: erste Messschaltung
14b: zweite Messschaltung
16: Steuerschaltung
18: Mehrspannungsbordnetz
18a: erstes Teil des Bordnetzes
18b: zweites Teil des Bordnetzes
20a: erste Energiequelle
20b: zweite Energiequelle
22a, b: Komfortverbraucher
24a, b: sicherheitsrelevante Verbraucher
26a, b: Umschalter

Claims

Schaltungsanordnung für Mehrspannungsbordnetze von Kraftfahrzeugen umfassend, - zumindest einen DC/DC Wandler mit einem erste Anschlussterminal für einen ersten Teil des Bordnetzes mit einer ersten Spannung und einem zweiten Anschlussterminal für einen zweiten Teil des Bordnetzes mit einer zweiten Spannung, - zumindest einen Dreipol mit einem ersten Eingangsanschluss, einem zweiten Eingangsanschluss, einem zwischen den Eingangsanschlüssen angeordneten gemeinsamen Knotenpunkt und einem von dem Knotenpunkt ausgehenden Ausgangsanschluss, wobei - zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem gemeinsamen Knotenpunkt ein erster Schalter angeordnet ist und zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem gemeinsamen Knotenpunkt ein zweiter Schalter angeordnet ist, und - der ersten Eingangsanschluss des Dreipols mit dem ersten oder dem zweiten Anschlussterminal des DC/DC Wandlers verbunden ist und der zweite Eingangsanschluss des Dreipols mit ein Teil des Bordnetzes mit der ersten oder zweiten Spannung verbindbar ist, und - eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss sowie zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss wahlweise über den jeweiligen ersten oder zweiten Schalter schaltbar ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest eine Messschaltung eine Spannung an dem ersten Eingangsanschluss und/oder an dem zweiten Eingangsanschluss des Dreipols misst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - dass eine Steuerschaltung abhängig von der Messung der Messschaltung die Schalter des Dreipols ansteuert.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Schalter Halbleiterschalter sind.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass zwischen jeweils einem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss, elektrisch parallel zu jeweils einem Schalter, eine Diode vom Eingangsanschluss zum Ausganganschluss in Durchgangsrichtung geschaltet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der zweite Eingangsanschluss mit einem 12V Bordnetz oder einem 48V Bordnetz verbindbar ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der DC/DC Wandler ein bidirektionaler Wandler ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der DC/DC Wandler mit dem ersten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss eines ersten Dreipols und mit dem zweiten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss eines zweiten Dreipols verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass an dem Ausgangsanschluss ein Umschalter angeordnet ist, wobei der Umschalter ein erstes mit dem Ausgangsanschluss verbundenes Terminal und ein zweites mit einem der Teile des Bordnetzes verbundenes Terminal und einen mit einem sicherheitskritischen Verbraucher verbindbares Ausgangsterminal aufweist, so dass zwischen einer Verbindung des ersten Terminals mit dem Ausgangsterminal und einer Verbindung des zweiten Terminals mit dem Ausgangsterminal umschaltbar ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Umschalter pyrotechnisch ist.
System mit - einer ersten Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bei der - der DC/DC Wandler mit seinem ersten Anschlussterminal für den ersten Teil des Bordnetzes mit der ersten Spannung gebildet ist und mit seinem zweiten Anschlussterminal für den zweiten Teil des Bordnetzes mit der zweiten Spannung gebildet ist und - der Dreipol mit seinem ersten Eingangsanschluss mit dem ersten Anschlussterminal des DC/DC Wandlers verbunden ist, und - einer zweiten Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bei der - der DC/DC Wandler mit seinem ersten Anschlussterminal für den ersten Teil des Bordnetzes mit der ersten Spannung gebildet ist und mit seinem zweiten Anschlussterminal für den zweiten Teil des Bordnetzes mit der zweiten Spannung gebildet ist und - der Dreipol mit seinem ersten Eingangsanschluss mit dem zweiten Anschlussterminal des DC/DC Wandlers verbunden ist.
Bordnetz mit einem ersten Teil mit einer ersten Spannung und einem zweiten Teil mit einer zweiten Spannung bei dem - eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit seinem zumindest einem DC/DC Wandler zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeschlossen ist.
Bordnetz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, - dass der DC/DC Wandler bidirektional ist und - dass der DC/DC Wandler mit seinem ersten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss des ersten Dreipols verbunden ist und der erste Dreipol mit dem zweiten Eingangsanschluss mit dem ersten Teil des Bordnetzes verbunden ist und - dass der DC/DC Wandler mit seinem zweiten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss des zweiten Dreipols verbunden ist und der zweite Dreipol mit dem zweiten Eingangsanschluss mit dem zweiten Teil des Bordnetzes verbunden ist.
Bordnetz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, - dass ein erster DC/DC Wandler mit seinem ersten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss des ersten Dreipols verbunden ist und mit seinem zweiten Anschlussterminal mit dem zweiten Teil des Bordnetzes verbunden ist und dass der erste Dreipol mit dem zweiten Eingangsanschluss mit dem ersten Teil des Bordnetzes verbunden ist und - dass ein zweiter DC/DC Wandler mit seinem zweiten Anschlussterminal mit dem ersten Eingangsanschluss des zweiten Dreipols verbunden ist und mit seinem ersten Anschlussterminal mit dem ersten Teil des Bordnetzes verbunden ist und dass der zweite Dreipol mit dem zweiten Eingangsanschluss mit dem zweiten Teil des Bordnetzes verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben eines Systems nach Anspruch 11, bei dem die Schalter des zumindest einen Dreipols abhängig von einer Messung einer Bordnetzspannung in zumindest einem Teil des Bordnetzes geschaltet werden.