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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbordnetz mit
Batteriezustandserkennung am Pluspol der Batterie.
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Aus der
DE 100 01 340 A1 ist ein
Verfahren zur Messfehlerkompensation bei der Stromerfassung an einem
Energiespeicher bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt
die Stromerfassung unter Verwendung zweier Stromwandler, die an
der vom Pluspol der Batterie zu einem Generator und den Verbrauchern
führenden
Leitung angeordnet sind. Die Stromwandler liefern ihr jeweiliges
Ausgangssignal an eine eine Korrekturstufe aufweisende Auswerteelektronik.
Am Ausgang der Auswerteelektronik werden korrigierte Messwerte zur
Verfügung
gestellt, die dem Batteriestrom entsprechen.
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Weiterhin sind bereits Vorsicherungsboxen bekannt,
die an den Pluspol einer Fahrzeugbatterie angeschlossen sind und
zur Energieverteilung und Absicherung von Leitungen und Verbrauchern
im Fahrzeugbordnetz dienen. Als Komponenten beinhaltet eine derartige
im Fahrzeug vorgesehene Vorscherungsbox schraub- oder steckbare
Schmelzsicherungen.
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Weiterhin sind bereits Steuergeräte zum Energiemanagement
bekannt, welche zwischen dem Minuspol der Batterie eines Kraftfahrzeugs
und Masse angeordnet sind. Dabei wird der Batteriestrom im Bereich
des Minuspols der Batterie erfasst. Bei dieser Vorgehensweise ist
eine Verbindung notwendig, die von der Batterie zum Steuergerät führt, und eine weitere
Verbindung, die vom Steuergerät
auf Fahrzeugmasse führt.
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Weiterhin sind aus der Zeitschrift
AutoTechnology 4/2001, Seiten 82 – 85, in Modulform vorgesehene
Energieversorgungssysteme für
ein Kraftfahrzeug bekannt. Bei diesen Energieversorgungssystemen
vorgesehene Module enthalten Relais, Sicherungen und elektronische
Komponenten, die den Stromfluss im elektrischen Versorgungsnetz
steuern. Zu diesen Modulen gehören
beispielsweise Vorsicherungsboxen, die die Hauptzweige des Energienetzes
absichern, sowie Sicherungs- und Relaisboxen, welche untergeordnete
Netze schützen
und Lasten oder Gruppen von Lasten zu- und abschalten.
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Ein Fahrzeugbordnetz mit den im Anspruch
1 angegebenen Merkmalen weist demgegenüber mehrere Vorteile auf. Das
Modul gemäß der Erfindung
bildet einen zentralen, intelligenten elektrischen Energiekoordinator
eines Fahrzeugs. Über
dieses Modul erfolgt die Versorgung der Verbraucher des Bordnetzes.
Aufgrund des direkten Anschlusses an den Pluspol der Fahrzeugbatterie
kann das Modul in vorteilhafter Weise zur Batteriezustandserkennung
verwendet werden, da dort die zur Batteriezustandserkennung notwendigen
Größen zur
Verfügung
stehen. Der Minuspol der Batterie kann direkt mit Klasse verbunden
werden, da das bei bekannten Lösungen
zwischen dem Minuspol der Batterie und Masse vorgesehene Steuergerät entfällt. Dies
bedeutet einen Kostenvorteil und ist in elektrischer Hinsicht vorteilhaft,
da der Widerstand in der Masseleitung zwischen dem Minuspol der
Batterie und Fahrzeugmasse nicht durch zusätzliche Überbrückungswiderstände, die bei
einer Einbindung eines Steuergeräts
in die genannte Verbindung entstehen, erhöht wird.
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Vorzugsweise sind zwischen dem Pluspol der
Batterie und den zu den Verbrauchern führenden Versorgungsleitungen
innerhalb des Moduls Sicherungen vorgesehen, deren Zustand überwacht
bzw. detektiert wird und von der Steuereinheit zum elektrischen
Energiemanagement berücksichtigt
wird. Diese steht weiterhin mit den Mitteln zur Batteriezustandserkennung
in Verbindung, um auch den Zustand der Batterie bei der Verteilung
der Energie im Kraftfahrzeug berücksichtigen
zu können.
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In vorteilhafter Weise steht die
Steuereinheit zum elektrischen Energiemanagement über Busverbindungen
mit weiteren Steuergeräten
des Kraftfahrzeugs und mit Verbrauchern zwecks eines Datenaustausches
in Verbindung. Auf diese Weise können auch
die weiteren Steuergeräte
und Verbraucher in das elektrische Energiemanagement einbezogen werden.
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Mittels der Steuereinheit zum elektrischen Energiemanagement
können
auch zu bestimmten Verbrauchern führende Leitungen oder zu Verbrauchergruppen
führende
Leitungen unter Verwendung eines ebenfalls innerhalb des Moduls
angeordneten Leistungsschalters unterbrochen und geschlossen werden.
Dies erlaubt es beispielsweise, eine Ruhestromabschaltung im Fehlerfall
sowie eine Trennung eines gesamten Bordnetzbereiches im Servicefall, bei
einem Fahrzeugtransport oder bei einer vorübergehenden Stilllegung des
Fahrzeugs durchzuführen. Weiterhin
kann im Falle eines Unfalls ein gesamter Bordnetzbereich von der
Batterie getrennt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass bei einem
unfallbedingten Kurzschluss im Bordnetz kein Kabelbrand auftritt.
Ferner können
auch im Weg der zum Fahrzeuggenerator führenden Leitung und im Weg
der zum Starter führenden
Leitung innerhalb des Moduls Leistungsschalter bzw. Batterietrennschalter
angeordnet sein. Folglich ist eine externe Montage derartiger Bauteile
nicht mehr notwendig, was zu einer Einsparung von Kosten führt.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für die Erfindung
anhand der Zeichnungen erläutert. Die 1 zeigt ein Blockschaltbild
eines ersten Ausführungsbeispiels
für die
Erfindung, die 2 ein Blockschaltbild
eines zweiten Ausführungsbeispiels für die Erfindung,
die 3 ein Blockschaltbild
eines dritten Ausführungsbeispiels
für die
Erfindung, die 4 ein
Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels für die Erfindung,
die 5 ein Blockschaltbild
eines fünften
Ausführungsbeispiels
für die
Erfindung, die 6 ein
Blockschaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels für die Erfindung
und die 7 ein Blockschaltbild
eines siebten Ausführungsbeispiels
für die
Erfindung.
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Beschreibung
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Die 1 zeigt
ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels für die Erfindung.
Das dargestellte Fahrzeugbordnetz enthält eine Batterie 1, welche
einen Pluspol und einen Minuspol aufweist. Der Minuspol der Batterie
ist mit Masse verbunden. Direkt an den Pluspol der Batterie 1 ist
ein Modul 2 angeschlossen. Dieses Modul weist eine integrierte Elektronik
auf, zu welcher Mittel 3 zur Batteriezustandserkennung,
eine Steuereinheit 4 zum Energiemanagement des Fahrzeugbordnetzes,
eine Einheit 5 zur Diagnose und Regelung eines Generators,
ein Batterietrennschalter 6, ein Gleichspannungswandler 7 und
Schmelzsicherungen Si1 – Si4
gehören.
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Diese Schmelzsicherungen Si1 – Si4 sind
mit jeweils einem Versorgungsausgang des Moduls 2 verbunden,
wobei zwischen der Sicherung Si2 und dem zugehörigen Versorgungsausgang des
Moduls 2 ein Leistungsschalter 8 und zwischen
der Sicherung Si1 und dem zugehörigen
Versorgungsausgang des Moduls 2 ein Leistungsschalter 9 vorgesehen
ist. Der Batterietrennschalter 6 und die beiden Leistungsschalter 8 und 9 werden
jeweils von der Steuereinheit 4 zum Energiemanagement angesteuert
und im Betrieb des Fahrzeugs bei Bedarf geöffnet und geschlossen.
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An die den Sicherungen Si1, Si2 und
Si3 zugeordneten Versorgungsausgängen
des Moduls 2 sind Verbraucher V1,
V2 und V3 angeschlossen.
An den der Sicherung Si4 zugeordneten Ausgang ist ein weiterer Verbraucher 10 angeschlossen,
bei dem es sich um eine elektrohydraulische Bremse oder ein elektrisches
Lenkungssystem handeln kann.
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Der von der Batterie 1 abgelegene
Anschluss des Batterietrennschalters 6 ist mit einem weiteren
Anschluss des Moduls 2 verbunden, an welchen über ein
Starterrelais 11 der Starter S des Kraftfahrzeugs und über eine
externe Sicherung 12 der Generator 13 des Kraftfahrzeugs
angeschlossen ist. Der Generator 13 steht mit einem Regler 14 in
Verbindung, der seinerseits über
eine bitsynchronische Schnittstelle BSS mit der innerhalb des Moduls 2 vorgesehenen
Einheit 5 zur Diagnose und Regelung des Generators kontaktiert
ist.
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Die Mittel 3 zur Batteriezustandserkennung enthalten
einen Batteriestrommesser, einen Batteriespannungsmesser und einen
Batterietemperaturmesser. Der Batteriestrommesser führt die
Batteriestrommessung entweder unter Verwendung von Hall-Sensoren,
einem oder mehreren Stromwandlern oder einem Stromshunt durch. Im
Rahmen dieser Batteriestrommessung wird der gesamte Batteriestrom
erfasst, d. h. sowohl der in die Batterie fließende Strom als auch der aus
der Batterie fließende Strom.
Die Messung der Batteriespannung u(t) und der Batterietemperatur δ(t)
erfolgt unter Zuhilfenahme von externen Sensoren, welche Informationen über die
Batteriespannung bzw. die Batterietemperatur zur Verfügung stellen.
Aus dem gemessenen Batteriestrom, der gemessenen Batteriespannung
und der gemessenen Batterietemperatur wird ein den Batteriezustand
beschreibendes Signal ermittelt, welches der Steu ereinheit 4 zum
elektrischen Energiemanagement zur Verfügung gestellt wird. Als weitere
Eingangssignale erhält
die Steuereinheit 4 von einer oder mehreren der Schmelzsicherungen
Si1, Si2, Si3 und Si4 abgeleitete Diagnosesignale, die den Zustand
der jeweiligen Schmelzsicherung beschrieben.
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Die Steuereinheit 4 führt in Abhängigkeit
von den ihr zugeführten
Zustandssignalen das elektrische Energiemanagement des Bordnetzes
durch. Sie kann zu diesem Zweck beispielsweise den Zustand des Batterietrennschalters 6,
des Leistungsschalters 8 und des Leistungsschalters 9 verändern. Erkennt
die Steuereinheit 4 beispielsweise anhand der Batteriezustandssignale
das Vorliegen einer schwachen Batterie, dann schaltet sie Verbraucher, deren
Funktion für
die Sicherheit des Kraftfahrzeugs nicht wesentlich sind, ab. Zu
diesen für
die Sicherheit des Kraftfahrzeugs nicht wesentlichen Verbrauchern gehört beispielsweise
die Heckscheibenheizung.
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Weiterhin kommuniziert die Steuereinheit 4 über einen
Fahrzeugbus, beispielsweise einen CAN-Bus oder einen LIN-Bus, mit weiteren
Steuergeräten
des Fahrzeugs und/oder einzelnen Verbrauchern, beispielsweise dem
Verbraucher V1. Im Rahmen dieser Kommunikation
kann die Steuereinheit 4 den anderen Komponenten Informationen über den Energiezustand
des Fahrzeugsbordnetzes zukommen lassen, welche von der jeweiligen
Komponenten in geeigneter Form umgesetzt werden, beispielsweise
im Sinne einer Verringerung des dort anfallenden Energieverbrauchs.
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Die Steuereinheit 4 steht
auch mit der Einheit 5 zur Diagnose und Regelung des Generators 13 in Verbindung
und kann deshalb auch Informationen über den Zustand des Generators
beim elektrischen Energiemanagement berücksichtigen und auch eine Regelung
des Generators in die Wege leiten, aufgrund welcher der Ladezustand
der Batterie beim Vorliegen einer schwachen Batterie schnell wieder erhöht wird.
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Mittels des Gleichspannungswandlers 7,
der ebenfalls innerhalb des Moduls 2 angeordnet ist, wird die
von der Batterie 1 abgeleitete Versorgungsspannung umgesetzt
in eine andere Versorgungsspannung U2, die von weiteren, in der 1 nicht dargestellten Verbrauchern
benötigt
wird.
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Durch die vorstehend beschriebene
Integration elektronischer Komponenten in das Modul 2, welches
eine Vorsicherungsbox bildet, wird die Funktionalität bekannter
Vorsicherungsboxen erweitert, was einen deutlichen Kundennutzen
bedeutet. Die beschriebene Integration von Elektronik zur Batteriezustandserkennung
und zum Energiemanagement in eine Vorsicherungsbox ist insbesondere
deshalb von Vorteil, weil sich letztere in der Nähe der Batterie befindet und
dort Zustandsgrößen wie
der Batteriestrom, die Batteriespannung und die Batterietemperatur
verfügbar
sind. Des weiteren ist an dieser Stelle eine vom Energiemanagement
ausgehende Kontrolle und Diagnose von Energieflusspfaden, Sicherungen,
Leistungsschaltern, usw., vorteilhaft durchführbar.
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Durch die Verwendung einer Vorsicherungsbox
als Einbauort für
die oben beschriebene Elektronik und für die weiteren oben genannten
Komponenten entfällt
die Notwendigkeit eines zusätzlichen,
im Fahrzeug zu verbauenden Steuergerätes. Dies ist hinsichtlich
Kosten und Bauraum ein großer
Vorteil. Für
die Hersteller von Kraftfahrzeugen besteht in weiterer Vorteil darin,
dass sich die Anzahl der Steuergeräte im Fahrzeug nicht erhöht.
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Die Erfindung wird auch der Tatsache
gerecht, dass die Auswahl von elektrischen Verbrauchern in Kraftfahrzeugen
stetig steigt. Dazu gehören auch
sicherheitsrelevante Verbraucher wie eine elektrohydraulische Bremse
oder eine elektrische Servolenkung. Durch die beschriebene Integration
der Batteriezustandserkennung und des Energiemanagements in eine
mit dem Pluspol der Batterie verbundene Vorsicherungsbox kann die
Verfügbarkeit
des Bordnetzes durch eine intelligente Zu- und Abschaltung von Verbrauchern
und eine Steuerung der Lade- bzw. Entladestrategie der Batterie
erhöht
werden.
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Mittels eines Batterietrennschalters,
der innerhalb des Moduls bzw. der Vorsicherungsbox angeordnet ist,
kann beispielsweise auch eine Starterleitung bei Fahrzeugen mit
im Heck befindlicher Batterie abgesichert werden.
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Die 2 zeigt
ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels für die Erfindung.
Das in der 2 dargestellte
Fahrzeugbordnetz enthält eine
Batterie 1, welche einen Pluspol und einen Minuspol aufweist.
Der Minuspol der Batterie ist mit Masse verbunden. Direkt an den
Pluspol der Batterie 1 ist ein Modul 2 angeschlossen.
Dieses Modul weist eine integrierte Elektronik auf, zu welcher Mittel 3 zur Batteriezustandserkennung,
eine Steuereinheit 4 zum Energiemanagement des Fahrzeugbordnetzes, eine
Einheit 5 zur Diagnose und Regelung eines Generators, ein
Starter-Relais 11 und Schmelzsicherungen Si1 – Si5 gehören.
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Die Schmelzsicherungen Si1 – Si4 sind
mit jeweils einem Versorgungsausgang des Moduls 2 verbunden,
wobei zwischen der Sicherung Si2 und dem zugehörigen Versorgungsausgang des
Moduls 2 ein Leistungsschalter 8 und zwischen
der Sicherung Si1 und dem zugehörigen
Versorgungsausgang des Moduls 2 ein Leistungsschalter 9 vorgesehen
ist. Die beiden Leistungsschalter 8 und 9 sowie
das Starter-Relais 11 werden jeweils von der Steuereinheit 4 zum
Energiemanagement angesteuert und im Betrieb des Fahrzeugs bei Bedarf
geöffnet
und geschlossen.
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An die den Sicherungen Si1, Si2 und
Si3 zugeordneten Versorgungsausgängen
des Moduls 2 sind Verbraucher V1,
V2 und V3 angeschlossen.
An den der Sicherung Si4 zugeordneten Ausgang ist ein weiterer Verbraucher 10 angeschlossen,
bei dem es sich um eine elektrohydraulische Bremse oder ein elektrisches
Lenkungssystem handeln kann.
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Der von der Batterie 1 abgelegene
Anschluss der Sicherung Si5 ist mit einem weiteren Anschluss des
Moduls 2 verbunden, an welchen der Generator 13 des
Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Der Generator 13 steht
mit einem Regler 14 in Verbindung, der seinerseits über eine
bitsynchrone Schnittstelle BSS mit der innerhalb des Moduls 2 vorgesehenen
Einheit 5 zur Diagnose und Regelung des Generators kontaktiert
ist. Der von der Batterie 1 abgelegene Anschluss des Starter-Relais 11 ist
mit dem Starter S verbunden, dessen anderer Anschluss an Masse liegt.
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Die Mittel 3 zur Batteriezustandserkennung enthalten
einen Batteriestrommesser, einen Batteriespannungsmesser und einen
Batterietemperaturmesser. Der Batteriestrommesser führt die
Batteriestrommessung entweder unter Verwendung von Hall-Sensoren,
einem oder mehreren Stromwandlern oder einem Stromshunt durch. Im
Rahmen dieser Batteriestrommessung wird der gesamte Batteriestrom
erfasst, d. h. sowohl der in die Batterie fließende Strom als auch der aus
der Batterie fließende Strom.
Die Messung der Batteriespannung u(t) und der Batterietemperatur δ(t)
erfolgt unter Zuhilfenarme von externen Sensoren, welche Informationen über die
Batteriespannung bzw. die Batterietemperatur zur Verfügung stellen.
Aus dem gemessenen Batteriestrom, der gemessenen Batteriespannung
und der gemessenen Batterietemperatur wird ein den Batteriezustand
beschreibendes Signal ermittelt, welches der Steuereinheit 4 zum
elektrischen Energiemanagement zur Verfügung gestellt wird.
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Die Steuereinheit 4 führt in Abhängigkeit
von den ihr zugeführten
Zustandssignalen das elektrische Energiemanagement des Bordnetzes
durch. Sie kann zu diesem Zweck beispielsweise den Zustand des Starter-Relais 11,
des Leistungsschalters 8 und des Leistungsschalters 9 verändern. Erkennt
die Steuereinheit 4 beispielsweise anhand der Batteriezustandssignale
das Vorliegen einer schwachen Batterie, dann schaltet sie Verbraucher,
deren Funktion für
die Sicherheit des Kraftfahrzeugs nicht wesentlich sind, ab. Zu
diesen für
die Sicherheit des Kraftfahrzeugs nicht wesentlichen Verbrauchern
gehört
beispielsweise die Heckscheibenheizung.
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Weiterhin kommuniziert die Steuereinheit 4 über einen
Fahrzeugbus, beispielsweise einen CAN-Bus, mit weiteren Steuergeräten des
Fahrzeugs und/oder dem Verbraucher 10. Im Rahmen dieser
Kommunikation kann die Steuereinheit 4 den anderen Komponenten
Informationen über
den Energiezustand des Fahrzeugsbordnetzes zukommen lassen, welche
von der jeweiligen Komponenten in geeigneter Form umgesetzt werden,
beispielsweise im Sinne einer Verringerung des dort anfallenden
Energieverbrauchs.
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Die Steuereinheit 4 steht
auch mit der Einheit 5 zur Diagnose und Regelung des Generators 13 in Verbindung
und kann deshalb auch Informationen über den Zustand des Generators
beim elektrischen Energiemanagement berücksichtigen und auch eine Regelung
des Generators in die Wege leiten, aufgrund welcher der Ladezustand
der Batterie beim Vorliegen einer schwachen Batterie schnell wieder erhöht wird.
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Bei dem in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, welches weitgehend
dieselben Vorteile aufweist wie das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel, sind im Unterschied
zur 1 das Starter-Relais 11 und
die zwischen der Batterie und dem Generator 13 vorgesehene
Sicherung Si5 ebenfalls innerhalb des Moduls 2 angeordnet.
Dadurch werden weitere Vorteile erzielt. Ein erster dieser weiteren
Vorteile besteht in einer vereinfachten Ansteuerung des Starter-Relais 11.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Sicherung Si5 und das
Starter-Relais 11 nicht als zusätzliche externe Komponenten
verbaut werden müssen.
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Die 3 zeigt
ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels für die Erfindung.
Das in der 3 dargestellte
Fahrzeugbordnetz enthält eine
Batterie 1, welche einen Pluspol und einen Minuspol aufweist.
Der Minuspol der Batterie ist mit Masse verbunden. Direkt an den
Pluspol der Batterie 1 ist ein Modul 2 angeschlossen.
Dieses Modul weist eine integrierte Elektronik auf, zu welcher Mittel 3 zur Batteriezustandserkennung,
eine Steuereinheit 4 zum Energiemanagement des Fahrzeugbordnetzes, eine
Einheit 5 zur Diagnose und Regelung eines Generators, ein
Leistungsschalter 6 und Schmelzsicherungen Si1 und Si2
gehören.
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Diese Schmelzsicherungen Si1 und
Si2 sind mit jeweils einem Versorgungsausgang des Moduls 2 verbunden.
Der Leistungsschalter 6 wird von der Steuereinheit 4 zum
Energiemanagement angesteuert und im Betrieb des Fahrzeugs bei Bedarf
geöffnet und
geschlossen.
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An die den Sicherungen Si1 und Si2
zugeordneten Versorgungsausgänge
des Moduls 2 sind Verbraucher V1 und
V2 angeschlossen.
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Der von der Batterie 1 abgelegene
Anschluss des Leistungsschalters 6 ist mit einem weiteren
Anschluss des Moduls 2 verbunden, an welchen der Starter
S des Kraftfahrzeugs und der Generator G des Kraftfahrzeugs angeschlossen
sind.
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Die Mittel 3 zur Batteriezustandserkennung, die
Steuereinheit 4 zum elektrischen Energiemanagement und
die Ein heit 5 zur Diagnose und Regelung des Generators
arbeiten ebenso wie es oben im Zusammenhang mit den 1 bzw. 2 beschrieben wurde.
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Ein besonderes Merkmal dieses Ausführungsbeispiels
besteht in der Integration des Leistungsschalters 6 in
das Modul 2, bei welchem es sich um eine Vorsicherungsbox
handelt. Der in der 3 gezeigte
Leistungsschalter kann beispielsweise im Falle eines Unfalls automatisch
geöffnet
werden, um bei einem Kurzschluss das Auftreten eines Kabelbrandes
zu vermeiden.
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Die 4 zeigt
ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels für die Erfindung.
Das in der 4 dargestellte
Fahrzeugbordnetz enthält eine
Batterie 1, welche einen Pluspol und einen Minuspol aufweist.
Der Minuspol der Batterie ist mit Masse verbunden. Direkt an den
Pluspol der Batterie 1 ist ein Modul 2 angeschlossen.
Dieses Modul weist eine integrierte Elektronik auf, zu welcher Mittel 3 zur Batteriezustandserkennung,
eine Steuereinheit 4 zum Energiemanagement des Fahrzeugbordnetzes, eine
Einheit 5 zur Diagnose und Regelung eines Generators, ein
Leistungsschalter 6 und Schmelzsicherungen Si1 – Si4 gehören.
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Die Schmelzsicherungen Si1 – Si4 sind
mit jeweils einem Versorgungsausgang des Moduls 2 verbunden.
Der Leistungsschalter 6 wird von der Steuereinheit 4 zum
Energiemanagement angesteuert und im Betrieb des Fahrzeugs bei Bedarf
geöffnet und
geschlossen. Er ist zwischen den Sicherungen Si1, Si2 und Si3, Si4
in der Weise angeordnet, dass die Sicherungen Si1 und Si2 auch bei
geöffnetem Leistungsschalter
mit der Batterie verbunden sind, während die Sicherungen Si3 und
S4 bei geöffnetem Leistungsschalter 6 von
der Batterie abgetrennt sind.
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An die den Sicherungen Si1 und Si2
zugeordneten Versorgungsausgänge
des Moduls 2 sind Verbraucher V1 und
V2 an geschlossen. An die den Sicherungen
Si3 und Si4 zugeordneten Versorgungsausgänge des Moduls 2 sind
Verbraucher V3 und V4 angeschlossen.
Folglich sind bei geöffnetem
Leistungsschalter 6 die Verbraucher V3 und
V4 von der Batterie abgetrennt, während die
Verbraucher V1 und V2 weiterhin
mit Energie versorgt werden.
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Der von der Batterie 1 abgelegene
Anschluss des Leistungsschalters 6 ist weiterhin mit einem
weiteren Anschluss des Moduls 2 verbunden, an welchen der
Starter S des Kraftfahrzeugs und der Generator G des Kraftfahrzeugs
angeschlossen sind.
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Die Mittel 3 zur Batteriezustandserkennung, die
Steuereinheit 4 zum elektrischen Energiemanagement und
die Einheit 5 zur Diagnose und Regelung des Generators
arbeiten ebenso wie es oben im Zusammenhang mit den 1 bzw. 2 beschrieben wurde.
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Ein besonderes Merkmal dieses Ausführungsbeispiels
besteht in der beschriebenen Integration des Leistungsschalters 6 in
das Modul 2, bei welchem es sich um eine Vorsicherungsbox
handelt. Der in der 4 gezeigte
Leistungsschalter kann beispielsweise im Falle eines Unfalls automatisch
geöffnet
werden, um bei einem Kurzschluss das Auftreten eines Kabelbrandes
zu vermeiden. Weiterhin kann er auch im Fehler-, Transport- oder
Servicefall zur Ruhestromabschaltung geöffnet werden.
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Da er zwischen der Batterie und dem
Starter und auch zwischen der Batterie und dem Generator angeordnet
ist, führt
er den Starterstrom und kann im Sinne einer Absicherung der ansonsten
ungeschützten
Starter-/Generatorleitung
verwendet werden.
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Durch die Anordnung der Sicherungen
Si1 und Si2 vor dem Leistungsschalter 6 ist die Versorgung
der Verbraucher V1 und V2 auch
bei geöffnetem Leistungsschalter 6 sicherge stellt,
wobei es sich bei diesen Verbrauchern um Notverbraucher bzw. Komponenten
handelt, die nicht von der Batterie getrennt werden dürfen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel kann folglich
eine Gruppe von Verbrauchern durch ein Öffnen des Leistungsschalters 6 von
der Batterie 1 getrennt werden, während eine andere Gruppe von
Verbrauchern weiterhin mit Energie versorgt wird.
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Die 5 zeigt
ein Blockschaltbild eines fünften
Ausführungsbeispiels
für die
Erfindung. Das in der 5 dargestellte
Fahrzeugbordnetz unterscheidet sich von dem in der 4 gezeigten Fahrzeugbordnetz dadurch,
dass dem Starter S ein eigener Leistungsschalter 11 zugeordnet
ist, der in das Modul 2 integriert ist. Der Generator G
ist bei dem in der 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ebenso wie bei dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel über den
Leistungsschalter 6 mit der Batterie verbunden, wobei jedoch
zwischen dem Leistungsschalter 6 und dem Generator G eine
weitere Sicherung Si5 vorgesehen ist. Diese ist ebenso wie der Leistungsschalter 6 Bestandteil
des Moduls 2.
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Mittels des Leistungsschalters 6 können Verbraucher – und Komponentengruppen
auf oberster Bordnetzebene beispielsweise im Falle eines Unfalls zur
Vermeidung eines Kabelbrands bei Kurzschluss oder zum Zwecke einer
Ruhestromabschaltung im Fehler-, Transport- oder Servicefall abgeschaltet werden.
Der Leistungsschalter 11 dient zum Schalten und Absichern
der Starterleitung. Er kann beispielsweise das im Starter integrierte
Hauptstromrelais ersetzen und somit die Starterleitung spannungsfrei schalten.
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Eine Versorgung der Notverbraucher
oder der Komponenten, die nicht von der Batterie getrennt werden
dürfen,
ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel
dadurch sicherge stellt, dass diese Verbraucher zwischen der Batterie
und dem Leistungsschalter 6 angeordnet sind, so dass sie
auch bei geöffnetem Leistungsschalter 6 mit
der Batterie 1 verbunden sind.
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Die 6 zeigt
ein Blockschaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels für die Erfindung. Dieses
Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen im wesentlichen
dadurch, dass das Modul 2 nur einen einzigen Versorgungsausgang
hat, an welchen eine Sicherungsbox 15 angeschlossen ist.
In der Sicherungsbox 15 erfolgt eine Aufteilung der Hauptversorgungsleitung
in drei Verbraucher-Versorgungsleitungen, wobei in jeder dieser
Verbraucher-Versorgungsleitungen eine Sicherung Si1, Si2 bzw. Si3
angeordnet ist. Die Sicherungsbox 15 weist drei Versorgungsausgänge auf.
An den ersten Versorgungsausgang ist ein Verbraucher V1,
an den zweiten Versorgungsausgang ein Verbraucher V2 und
an den dritten Versorgungsausgang ein Verbraucher V3 angeschlossen.
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Die 7 zeigt
ein Blockschaltbild eines siebten Ausführungsbeispiels für die Erfindung.
Dieses stimmt weitgehend mit dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel überein und
unterscheidet sich von diesem insbesondere dadurch, dass die Absicherung
der Starter- und Generatorleitung ausschließlich über den Leistungsschalter 6 erfolgt
und dass auf externe Sicherungsmaßnahmen verzichtet wird.