DE10328209A1

DE10328209A1 - Bordnetz eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10328209A1
Application number: DE10328209A
Authority: DE
Inventors: Markus Kirchner
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-13

Abstract

Ein Bordnetz (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer Anzahl von Verbrauchern (2), die mit einer Betriebsspannung bespeist sind, soll für die Verwendung alternativer Antriebskonzepte im Kraftfahrzeug besonders geeignet sein. Dazu ist erfindungsgemäß eine Vielzahl von Spannungsquellen (6) vorgesehen, die ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Spannungswandler (8) verbunden sind, der die Ausgangsspannung der jeweiligen Spannungsquelle (6) in die Betriebsspannung umsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit einer Anzahl von Verbrauchern, die mit einer Betriebsspannung bespeist sind.
In modernen Kraftfahrzeugen wird eine Vielzahl von Funktionen automatisiert und/oder unterstützt von elektrisch angesteuerten Stellgliedern ausgeführt. Dazu umfasst ein Kraftfahrzeug üblicherweise eine Vielzahl elektrischer Verbraucher wie beispielsweise Stellmotoren, Messsensoren, Mikroprozessoren oder allgemein Steuergeräte, die jeweils funktionsabhängig ausgelegt und dimensioniert sind. Diese Verbraucher werden bedarfsweise oder dauerhaft mit einer Betriebsspannung beaufschlagt, wobei zur gemeinsamen Versorgung der Verbraucher mit der erforderlichen Betriebsspannung das Bordnetz des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Üblicherweise sind die Verbraucher für eine einheitliche Betriebsspannung von 12 V ausgelegt, so dass das Bordnetz ebenfalls mit einer einheitlichen Betriebsspannung von 12 V betrieben wird.
Zur Spannungsversorgung ist das Bordnetz dabei an eine geeignete Spannungsquelle, im allgemeinen an einen Akkumulator mit einer Ausgangsspannung von 12 V und zusätzlich an den mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs verbundenen Generator oder die Lichtmaschine mit gleichartiger Ausgangsspannung angeschlossen.
Bei innovativen Antriebstechniken für ein Kraftfahrzeug kann jedoch eine Abkehr von der bislang üblicherweise eingesetzten Verbrennungskraftmaschine und eine Hinwendung zu alternativen Antriebskonzepten wie beispielsweise einem Elektrohybridantrieb, einem Wasserstoffantrieb oder einem Brennstoffzellenantrieb vorgesehen sein. Je nach Antriebskonzept ist es dabei denkbar, dass die im Zusammenhang mit dem jeweiligen An triebskonzept erzeugte elektrische Spannung, die zur Versorgung des Bordnetzes dienen könnte, ein anderes Spannungsniveau aufweist. Bei einem mit einer derartigen abweichenden Betriebsspannung von beispielsweise etwa 24 V oder 42 V bespeisten Bordnetz sind die üblicherweise eingesetzten Verbraucher oder Steuergeräte somit nicht mehr oder nur bedingt einsetzbar. Dies gilt um so mehr, wenn im Zuge kombinierter Antriebstechnologien verschiedenartige Spannungsquellen zur Bespeisung des Bordnetzes in Betracht kommen. In diesem Fall wäre eine individuelle Anpassung der zum Einsatz vorgesehenen Verbraucher oder Steuergeräte an die Betriebsspannungen vergleichsweise aufwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs der oben genannten Art anzugeben, das auch für die Verwendung alternativer Antriebskonzepte im Kraftfahrzeug besonders geeignet ist.
Diese Aufgabe wird für ein Bordnetz der genannten Art, das eine Mehrzahl von Spannungsquellen aufweist, erfindungsgemäß gelöst, indem die Spannungsquellen ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Spannungswandler verbunden sind, der die Ausgangsspannung der jeweiligen Spannungsquelle in eine vorgegebene Betriebsspannung umsetzt.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass für eine besonders hohe Flexibilität bei der Zusammenschaltung ausgewählter Verbraucher oder Steuergeräte mit einer Mehrzahl von Spannungsquellen mit möglicherweise unterschiedlicher Ausgangsspannung eine individualisierte Anpassung einzelner Verbraucher oder Steuergeräte an die jeweiligen Spannungsquellen vermieden werden sollte. Statt dessen sollte das Bordnetz in der Art einer zentralisierten Ertüchtigung zur Verwendung mehrerer Spannungsquellen mit gegebenenfalls unterschiedlicher Ausgangsspannung eine Konversionseinheit aufweisen, die ausgangsseitig unabhängig von der angelegten Ein gangsspannung die für die Verbraucher oder Steuergeräte geeignete Betriebsspannung bereitstellt.
Eine besonders günstige Anpassung an alternative Antriebskonzepte ist dabei erreichbar, in dem als Spannungsquelle vorteilhafterweise die Spannungsversorgung eines Elektrohybridantriebs, ein einem Wasserstoffantrieb zugeordneter Generator und/oder eine Brennstoffzelle adaptiert werden kann.
Für eine besonders einfache Umsetzung dieses Konzepts ist der Spannungswandler vorteilhafterweise als so genannter Zerhacker-Netzteil ausgebildet, der insbesondere eine anliegende Gleichspannung (beispielsweise 24 V) zunächst in eine Wechselspannung transformiert und aus dieser durch geeignet gewählten Phasenanschnitt und abschließendes Gleichrichten die als Betriebsspannung geeignete Ausgangsspannung von beispielsweise 12 V erzeugt.
Insbesondere sind dabei in einem Kraftfahrzeug multiple Elektrokomponenten beliebig einsetzbar. Beispielsweise können dadurch im Bordnetz eines Lastkraftwagens, das üblicherweise für eine 24 V-Versorgung ausgelegt ist, auch Elektrokomponenten aus dem PKW-Bereich, in der Regel ausgelegt für 12 V, verwendet werden. Dies kann aufgrund der hohen Einsatzflexibilität zu erheblichen Kosteneinsparungen bei der Bestückung führen.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung ist das Bordnetz für eine gemeinsame Verwendung von Verbrauchern oder Steuergeräten mit jeweils unterschiedlicher Betriebsspannung geeignet ausgebildet. Dazu liefert der Spannungswandler vorteilhafterweise als Ausgangsspannung eine Mehrzahl verschiedener, individuell vorgebbarer Betriebsspannungen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Verwendung des gemeinsamen Spannungswandlers im Bordnetz auch bei der Bespeisung des Bord netzes aus verschiedenartigen Spannungsquellen mit gegebenenfalls unterschiedlicher Ausgangsspannung Verbraucher oder Steuergeräte in der bislang üblichen Art und insbesondere ohne individuelle Anpassung weiter genutzt werden können. Eine aufwendige Modifikation einzelner Verbraucher oder Steuergeräte kann somit entfallen. Insbesondere wird dabei der Einsatz von Verbrauchern oder Steuergeräten unabhängig von der individuell vorgesehenen Spannungsquelle möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.
Das Bordnetz 1 gemäß der Figur umfasst eine Vielzahl elektrischer Verbraucher 2, die über eine gemeinsame Leitungsschiene 4 mit einer Betriebsspannung bespeist sind. Bei den Verbrauchern 2 kann es sich insbesondere um elektrisch angetriebene Aktoren, Motoren, Stellglieder oder auch um regelungstechnische Komponenten wie beispielsweise Messfühler oder Sensoren oder im allgemeinen beliebige Steuergeräte handeln, die für die Erfüllung verschiedener Funktionen im Kraftfahrzeug ausgestaltet sind.
Das Bordnetz 1 ist in besonderem Maße dafür ausgelegt, in Kombination mit den Verbrauchern 2 unabhängig von deren als Eingangsspannung von beispielsweise 12 V benötigter Betriebsspannung eine Mehrzahl von Spannungsquellen 6 mit gegebenenfalls unterschiedlicher Ausgangsspannung einsetzen zu können. Dazu umfasst das Bordnetz 1 einen gemeinsamen Spannungswandler 8, mit dem die Spannungsquellen 6 ausgangsseitig verbunden sind, und der seinerseits ausgangsseitig über eine Leitung 10 an die Leitungsschiene 4 angeschlossen ist. Der Spannungswandler 8 ist dabei dafür ausgelegt, die Ausgangsspannung der jeweiligen Spannungsquelle 6 in die von den an die Leitungsschiene 4 angeschlossenen Verbrauchern 2 benötigte Betriebsspannung zu umzusetzen.
Dazu ist der Spannungswandler 8 als so genannter Zerhacker ausgebildet, der durch eine geeignete Phasenanschnittsschaltung eine anliegende Wechselspannung auf ein gewünschtes Ausgangsniveau transformiert und sie anschließend gleichrichtet. Die anliegende Wechselspannung kann dabei je nach von der jeweiligen Spannungsquelle 6 gelieferter Eingangsspannung gegebenenfalls durch Spannungswandlung aus einer anliegenden Gleichspannung erzeugt werden.
Als Spannungsquellen 6 sind im Ausführungsbeispiel zusätzlich zu einer herkömmlichen Autobatterie noch weitere Komponenten, insbesondere von alternativen Antriebskonzepten, eingesetzt. Insbesondere kommt dabei der Einsatz der Spannungsversorgung eines Elektrohybridantriebs, ein einem Wasserstoffantrieb zugeordneter Generator und/oder eine Brennstoffzelle in Frage.
Für eine besonders hohe Flexibilität bei der Auslegung des Bordnetzes 1 ist der Spannungswandler 8 zur bedarfsweisen Ausgabe verschiedener Betriebsspannungen als jeweiliger Ausgangsspannung ausgelegt. Dazu ist der Spannungswandler 8 über eine zweite Leitung 12 mit einer weiteren Leitungsschiene 14 verbunden, an der eine Mehrzahl weiterer Verbraucher 16 angeschlossen sind. Die weiteren Verbraucher 16 sind dabei für eine von den Verbrauchern 2 unterschiedliche Betriebsspannung als Eingangsspannung ausgelegt.

1: Bordnetz
2: Verbraucher
4: Leitungsschiene
6: Spannungsquellen
8: Spannungswandler
10: Leitung
12: zweite Leitung
14: Leitungsschiene
16: Verbraucher

Claims

Bordnetz (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer Anzahl von Verbrauchern (2), die mit einer Betriebsspannung bespeist sind, und mit einer Mehrzahl von Spannungsquellen (6), die ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Spannungswandler (8) verbunden sind, der die Ausgangsspannung der jeweiligen Spannungsquelle (6) in die Betriebsspannung umsetzt.
Bordnetz (1) nach Anspruch 1, bei dem als Spannungsquelle (6) die Spannungsversorgung eines Elektrohybridantriebs, ein einem Wasserstoffantrieb zugeordneter Generator und/oder eine Brennstoffzelle vorgesehen sind.
Bordnetz (1) nach Anspruch 1 oder 2, dessen Spannungswandler (8) als Zerhacker ausgebildet ist.
Bordnetz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Spannungswandler (8) als Ausgangsspannung eine Mehrzahl verschiedener Betriebsspannungen liefert.