DE112017002159T5

DE112017002159T5 - Schaltvorrichtung für ein Bordnetz, sowie Bordnetzsystem

Info

Publication number: DE112017002159T5
Application number: DE112017002159.6T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Sato; Hiromichi Yasunori
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: US10668877B2; CN109075590B; CN109075590A; DE112017002159B4; JP6662178B2; JP2017196922A; WO2017187984A1; US20190126866A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz bereit, die zu einer einfacheren Leitungsführung von Drähten beiträgt. Die Schaltvorrichtung weist erste und zweite Eingangsanschlüsse, erste bis dritte Ausgangsanschlüsse, erste bis fünfte leitende Wege sowie erste und zweite Schalter auf. Der erste leitende Weg ist mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden. Der erste Schalter weist einen Anschluss, der über den ersten leitenden Weg mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist, und einen anderen Anschluss auf. Der zweite leitende Weg ist mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden. Der zweite Schalter weist einen Anschluss, der über den zweiten leitenden Weg mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, und einen anderen Anschluss auf. Der dritte leitende Weg verbindet den anderen Anschluss des ersten Schalters, den anderen Anschluss des zweiten Schalters und den ersten Ausgangsanschluss miteinander. Der vierte leitende Weg verbindet den ersten leitenden Weg und den zweiten Ausgangsanschluss und hat eine Strombelastbarkeit, die geringer als eine Strombelastbarkeit des dritten leitenden Wegs ist. Der fünfte leitende Weg verbindet den zweiten leitenden Weg und den dritten Ausgangsanschluss und hat eine Strombelastbarkeit, die geringer als die Strombelastbarkeit des dritten leitenden Wegs ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz, sowie ein Bordnetzsystem.
Stand der Technik
Das Patentdokument 1 offenbart eine Bordnetzvorrichtung. Diese Bordnetzvorrichtung weist eine Hauptbatterie, eine Unterbatterie, erste bis dritte Schalter, eine erste Zusatzvorrichtungsgruppe und eine zweite Zusatzvorrichtungsgruppe auf. Die ersten bis dritten Schalter sind in dieser Reihenfolge zwischen der Hauptbatterie und der Unterbatterie seriell miteinander verbunden. Die erste Zusatzvorrichtungsgruppe ist über einen ersten Draht mit einem Punkt zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter verbunden. Wenn der erste Schalter eingeschaltet wird, erhält dementsprechend die erste Zusatzvorrichtungsgruppe eine Stromzufuhr aus der Hauptbatterie. Wenn der zweite Schalter und der dritte Schalter eingeschaltet werden, erhält die erste Zusatzvorrichtungsgruppe zudem ebenfalls eine Stromzufuhr aus der Unterbatterie. Die erste Zusatzvorrichtungsgruppe kann beispielsweise ein Audiosystem, eine Sicherheitsvorrichtung, ein Fahrzeugnavigationssystem oder ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung eines Leerlaufstopps sein.
Die zweite Zusatzvorrichtungsgruppe ist über einen zweiten Draht direkt mit der Hauptbatterie verbunden und ist über einen dritten Draht mit einem Punkt zwischen dem zweiten Schalter und dem dritten Schalter verbunden. Dementsprechend erhält die zweite Zusatzvorrichtungsgruppe eine Stromzufuhr direkt aus der Hauptbatterie und erhält ebenfalls eine Stromzufuhr aus der Unterbatterie, wenn der dritte Schalter eingeschaltet wird. Die zweite Zusatzvorrichtungsgruppe kann ein elektronisch gesteuertes Bremssystem, ein drahtloses Fahrzeugkommunikationssystem oder dergleichen sein.
Eine die vorliegende Erfindung betreffende Technik ist außerdem in Patentdokument 2 offenbart.
Liste zitierter Druckschriften
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP 2015-83404A
Patentdokument 2: JP H9-233694A

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Wenn die zweite Zusatzvorrichtungsgruppe eine Hochstromlast ist, ist zu deren Bewältigung bei Patentdokument 1 die Verwendung von Drähten mit Hochstrombelastbarkeit als zweitem und drittem Draht notwendig. Der zweite Draht und der dritte Draht sind dementsprechend dick, und die Leitungsführung dieser Drähte ist daher schwierig.
Unter den oben beschriebenen Umständen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz bereitzustellen, die zu einer einfacheren Leitungsführung von Drähten beiträgt.
Lösung der Aufgabe
Eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß einem ersten Aspekt ist eine Schaltvorrichtung (5) für ein Bordnetz, die aufweist: einen ersten Eingangsanschluss (P11), der mit einer ersten Stromspeichervorrichtung verbunden ist; einen zweiten Eingangsanschluss (P12), der mit einer zweiten Stromspeichervorrichtung verbunden ist; einen ersten Ausgangsanschluss (P21), der mit einer ersten Last verbunden ist; einen zweiten Ausgangsanschluss (P22) und einen dritten Ausgangsanschluss (P23), die beide mit einer zweiten Last verbunden sind; einen ersten leitenden Weg (61a), der mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist; einen ersten Schalter (51), der einen Anschluss (51a), welcher über den ersten leitenden Weg mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist, und einen anderen Anschluss (51b) aufweist; einen zweiten leitenden Weg (62a), der mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist; einen zweiten Schalter (52), der einen Anschluss (52a), welcher über den zweiten leitenden Weg mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, und einen anderen Anschluss (52b) aufweist; einen dritten leitenden Weg (63a), der den anderen Anschluss (51b) des ersten Schalters, den anderen Anschluss (52b) des zweiten Schalters und den ersten Ausgangsanschluss miteinander verbindet; einen vierten leitenden Weg (64a), der den ersten leitenden Weg und den zweiten Ausgangsanschluss verbindet und eine Strombelastbarkeit (Stromführungskapazität) hat, die geringer als eine Strombelastbarkeit des dritten leitenden Wegs ist; und einen fünften leitenden Weg (65a), der den zweiten leitenden Weg und den dritten Ausgangsanschluss verbindet und eine Strombelastbarkeit hat, die geringer als die Strombelastbarkeit des dritten leitenden Wegs ist.
Eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß einem zweiten Aspekt ist die Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß dem ersten Aspekt, wobei eine Bleibatterie als die erste Stromspeichervorrichtung mit dem ersten Eingangsanschluss (P11) verbunden ist, eine Lithiumionenbatterie oder eine Nickel-Metallhydrid-Batterie als die zweite Stromspeichervorrichtung mit dem zweiten Eingangsanschluss (P12) verbunden ist und der erste Schalter (51) sowie der zweite Schalter (52) durch eine Steuerschaltung (9 oder 91) gesteuert sind, und die Steuerschaltung den zweiten Schalter (52) ausschaltet und danach den ersten Schalter (51) ausschaltet, wenn festgestellt wird, dass auf der Seite des ersten Ausgangsanschlusses (P21) in Bezug auf den ersten Schalter (51) und den zweiten Schalter (52) ein Erdschluss (F2) aufgetreten ist, während der erste Schalter (51) und der zweite Schalter (52) eingeschaltet sind.
Eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß einem dritten Aspekt ist die Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß dem ersten Aspekt, wobei der erste Schalter (51) und der zweite Schalter (52) durch eine Steuerschaltung (9 oder 91) gesteuert sind und die Steuerschaltung den zweiten Schalter ausschaltet und danach den ersten Schalter einschaltet, wenn festgestellt wird, dass auf der Seite der zweiten Stromspeichervorrichtung (2) oder der Seite des dritten Ausgangsanschlusses (P23) in Bezug auf den zweiten Schalter (52) ein Erdschluss (F4) aufgetreten ist, während der erste Schalter (51) ausgeschaltet ist und der zweite Schalter (52) eingeschaltet ist.
Eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß einem vierten Aspekt ist die Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß dem ersten Aspekt, wobei der zweite Eingangsanschluss (P12) über eine Batterieeinheit (22) mit der zweiten Stromspeichervorrichtung (2) verbunden ist, die Batterieeinheit ein Schalten zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand zwischen der zweiten Stromspeichervorrichtung und dem zweiten Eingangsanschluss durchführt, der erste Schalter (51), der zweite Schalter (52) und die Batterieeinheit (22) durch eine Steuerschaltung (9, 91 oder 92) gesteuert sind und die Steuerschaltung die Batterieeinheit nichtleitend macht und danach den ersten Schalter einschaltet, wenn festgestellt wird, dass auf der Seite der zweiten Stromspeichervorrichtung (2) in Bezug auf die Batterieeinheit ein Erdschluss (F3) aufgetreten ist, während der erste Schalter (51) ausgeschaltet ist, der zweite Schalter (52) eingeschaltet ist und die Batterieeinheit (22) leitend ist.
Eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß einem fünften Aspekt ist die Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß dem ersten Aspekt, wobei der zweite Eingangsanschluss (P12) über eine Batterieeinheit (22) mit der zweiten Stromspeichervorrichtung (2) verbunden ist, die Batterieeinheit ein Schalten zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand zwischen der zweiten Stromspeichervorrichtung und dem zweiten Eingangsanschluss durchführt, der erste Schalter (51), der zweite Schalter (52) und die Batterieeinheit (22) durch eine Steuerschaltung (9, 91 oder 92) gesteuert sind und die Steuerschaltung den ersten Schalter einschaltet und den zweiten Schalter ausschaltet und danach die Batterieeinheit nichtleitend macht, wenn festgestellt wird, dass auf der Seite des zweiten Schalters (52) oder der Seite des dritten Ausgangsanschlusses (P23) in Bezug auf die Batterieeinheit ein Erdschluss (F4) aufgetreten ist.
Eine Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß einem sechsten Aspekt ist die Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß einem der zweiten bis fünften Aspekte, die ferner die Steuerschaltung aufweist.
Ein Bordnetzsystem gemäß einem Aspekt ist ein Bordnetzsystem, das an einem Fahrzeug angebracht ist, wobei das Bordnetzsystem aufweist: einen ersten Schalter (51) und einen zweiten Schalter (52); einen ersten Draht (61), der einen Anschluss (51a) des ersten Schalters und eine erste Stromspeichervorrichtung (1) verbindet; einen zweiten Draht (62), der einen Anschluss (52a) des zweiten Schalters und eine zweite Stromspeichervorrichtung (2) verbindet; einen dritten Draht (63), der einen anderen Anschluss (51b) des ersten Schalters, einen anderen Anschluss (52b) des zweiten Schalters und eine erste Last (81) miteinander verbindet; einen vierten Draht (64), der den ersten Draht und eine zweite Last (82), die einen Bemessungsstrom hat, der geringer als ein Bemessungsstrom der ersten Last ist, verbindet, wobei der vierte Draht eine Strombelastbarkeit hat, die geringer als eine Strombelastbarkeit des dritten Drahts ist; und einen fünften Draht (65), der den zweiten Draht und die zweite Last verbindet und eine Strombelastbarkeit hat, die geringer als die Strombelastbarkeit des dritten Drahts ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Durch Verbindung der ersten Stromspeichervorrichtung mit dem ersten Eingangsanschluss und der zweiten Stromspeichervorrichtung mit dem zweiten Eingangsanschluss, und außerdem Verbindung der ersten Last mit dem ersten Ausgangsanschluss, ist es mit der Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß dem ersten Aspekt möglich, eine redundante Stromversorgung für die erste Last bereitzustellen. Außerdem ist es durch Verbindung der zweiten Last mit dem zweiten und dem dritten Ausgangsanschluss möglich, eine redundante Stromversorgung für die zweite Last bereitzustellen.
Zudem eignet sich die Schaltvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt für eine Konfiguration, bei der die zweite Last einen Bemessungsstrom hat, der geringer als der Bemessungsstrom der ersten Last ist. Dies hat den Grund, dass der vierte leitende Weg und der fünfte leitende Weg, die mit der zweiten Last verbunden sind, eine Strombelastbarkeit haben, die geringer als die Strombelastbarkeit des dritten leitenden Wegs ist, der mit der ersten Last verbunden ist.
Mit dieser Konfiguration können außerdem die Strombelastbarkeiten einer Stromversorgungsleitung, die den zweiten Ausgangsanschluss und die zweite Last verbindet, und einer Stromversorgungsleitung, die den dritten Ausgangsanschluss und die zweite Last verbindet, geringer gewählt sein als die Strombelastbarkeit einer Stromversorgungsleitung, die den ersten Ausgangsanschluss und die erste Last verbindet. Da Stromversorgungsleitungen mit geringer Strombelastbarkeit dünn sind, ist die Leitungsführung der Stromversorgungsleitungen einfach.
Mit den Schaltvorrichtungen für Bordnetze gemäß dem zweiten und dem sechsten Aspekt ist es möglich, eine Funktionsminderung der Lithiumionenbatterie oder der Nickel-Metallhydrid-Batterie, die kostspielig ist, zu unterdrücken.
Mit den Schaltvorrichtungen für ein Bordnetz gemäß dem dritten und dem sechsten Aspekt ist es möglich, elektrischen Strom aus der ersten Stromspeichervorrichtung über den ersten Ausgangsanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss nach außen zu führen, ohne einen Erdschlussstrom zu verursachen.
Mit den Schaltvorrichtungen für ein Bordnetz gemäß dem vierten und dem sechsten Aspekt ist es möglich, elektrischen Strom aus der ersten Stromspeichervorrichtung über den ersten Ausgangsanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss nach außen zu führen, ohne einen Erdschlussstrom zu verursachen.
Mit den Schaltvorrichtungen für ein Bordnetz gemäß dem fünften und dem sechsten Aspekt wird die Batterieeinheit nichtleitend gemacht, nachdem der erste Schalter und der zweite Schalter gesteuert wurden. Der nichtleitende Zustand der Batterieeinheit trägt nicht zu der Stromversorgung aus der zweiten Stromspeichervorrichtung bei. Daher wird die Batterieeinheit nichtleitend gemacht, nachdem andere Elemente gesteuert wurden. Anders ausgedrückt, kann Leistung aus der ersten Stromspeichervorrichtung schneller zugeführt werden als bei einer Konfiguration, bei der die Batterieeinheit nichtleitend gemacht wird, bevor der erste Schalter und der zweite Schalter gesteuert werden.
Da die Strombelastbarkeiten des vierten Drahts und des fünften Drahts gering sind, sind bei dem Bordnetzsystem gemäß einem Aspekt der vierte Draht und der fünfte Draht dünn. Dementsprechend ist die Leitungsführung der Drähte einfach.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Bordnetzsystem schematisch zeigt.
2 ist ein Diagramm, das Beispiele für Erdschlüsse schematisch zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Bordnetzsystem, wenn ein Erdschluss aufgetreten ist, schematisch zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Bordnetzsystem, wenn ein Erdschluss aufgetreten ist, schematisch zeigt.
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Bordnetzsystem, wenn ein Erdschluss aufgetreten ist, schematisch zeigt.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Bordnetzsystem, wenn ein Erdschluss aufgetreten ist, schematisch zeigt.
15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Zeitdiagramm schematisch zeigt.
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Bordnetzsystem schematisch zeigt.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Bordnetzsystem schematisch zeigt.
21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Bordnetzsystem schematisch zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Konfiguration
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration eines Bordnetzsystems 100 schematisch zeigt. Das Bordnetzsystem 100 ist an einem Fahrzeug angebracht. Das Bordnetzsystem 100 weist mindestens eine Schaltvorrichtung 5 für ein Bordnetz, Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 sowie Lasten 81 und 82 auf. Wie in 1 gezeigt, kann das Bordnetzsystem 100 ferner eine Batterieeinheit 22, einen Anlasser 3, einen Stromgenerator 4, einen Sicherungskasten 7, eine Sicherungsgruppe 11, eine Sicherung 12, Lasten 83 und 84, eine Steuerschaltung 9 sowie Dioden D1 und D2 aufweisen.
Die Schaltvorrichtung 5 ist eine Vorrichtung, die zwischen (i) den Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 und (ii) den Lasten 81 bis 84 vorgesehen ist und die das elektrische Verbindungsverhältnis derselben schaltet. Die Schaltvorrichtung 5 weist Schalter 51 und 52, Eingangsanschlüsse P11 und P12, Ausgangsanschlüsse P21 bis P23 und leitende Wege 61a bis 65a auf.
Die Schalter 51 und 52 sind beispielsweise Relais, und ein Schließen und Öffnen der Relais entspricht einem Ein- und Ausschalten der Schalter 51 und 52. Wenn die Schalter 51 und 52 aus Relais aufgebaut sind, kann die Schaltvorrichtung 5 als Relaismodul angesehen werden. Die Steuerschaltung 9 steuert die Schalter 51 und 52 zwischen Ein und Aus.
Die leitenden Wege 61a bis 65a sind Wege, auf denen ein elektrischer Strom fließt, und sind beispielsweise aus Metall hergestellt. Die leitenden Wege 61a bis 65a können beispielsweise als Metallmuster auf einem vorbestimmten Substrat oder als Metallplatte gebildet sein, die auch als „Stromschiene“ bezeichnet wird.
Der leitende Weg 61a verbindet den Eingangsanschluss P11 und einen Anschluss 51a des Schalters 51. Der leitende Weg 62a verbindet den Eingangsanschluss P12 und einen Anschluss 52a des Schalters 52. Der leitende Weg 63a verbindet einen anderen Anschluss 51b des Schalters 51, einen anderen Anschluss 52b des Schalters 52 und den Ausgangsanschluss P21 miteinander. Der leitende Weg 64a zweigt von dem leitenden Weg 61a ab und ist mit dem Ausgangsanschluss P22 verbunden. Der leitende Weg 64a ist also ein leitender Weg, der den leitenden Weg 61a und den Ausgangsanschluss P22 verbindet. Der leitende Weg 65a zweigt von dem leitenden Weg 62a ab und ist mit dem Ausgangsanschluss P23 verbunden. Der leitende Weg 65a ist also ein leitender Weg, der den leitenden Weg 62a und den Ausgangsanschluss P23 verbindet.
Der Eingangsanschluss P11 ist über eine Stromversorgungsleitung 61b mit der Stromspeichervorrichtung 1 verbunden. Dementsprechend verbindet ein Draht 61, der den leitenden Weg 61a und die Stromversorgungsleitung 61b aufweist, die Stromspeichervorrichtung 1 und den einen Anschluss 51a des Schalters 51. Die Stromversorgungsleitung 61b kann beispielsweise ein elektrischer Draht sein und kann Teil eines Kabelbaums sein. Die Stromversorgungsleitungen 62b, 62c und 63b bis 65b, die noch beschrieben werden, sind ebenfalls elektrische Drähte und sind in einem Kabelbaum enthalten. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Stromversorgungsleitung 61b über eine erste Sicherung der Sicherungsgruppe 11 mit der Stromspeichervorrichtung 1 verbunden. Beispielsweise kann die Sicherungsgruppe 11 durch einen Batterie-Sicherungs-Anschluss (BFT) implementiert sein.
Der Eingangsanschluss P12 ist mit der Stromspeichervorrichtung 2 über Stromversorgungsleitungen verbunden (die in 1 gezeigten Stromversorgungsleitungen 62b und 62c). Dementsprechend verbindet ein Draht 62, der den leitenden Weg 62a und die Stromversorgungsleitungen 62b und 62c aufweist, die Stromspeichervorrichtung 2 und den einen Anschluss 52a des Schalters 52. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel verbindet die Stromversorgungsleitung 62b den Eingangsanschluss P12 und die Batterieeinheit 22. Ein Ende der Stromversorgungsleitung 62c ist mit der Batterieeinheit 22 verbunden, und ein weiteres Ende ist über die Sicherung 12 mit der Stromspeichervorrichtung 2 verbunden. Die Sicherung 12 kann beispielsweise durch einen Batterie-Sicherungs-Anschluss implementiert sein.
Die Batterieeinheit 22 kann einen leitenden Zustand oder einen nichtleitenden Zustand zwischen den Stromversorgungsleitungen 62b und 62c auswählen. Die Batterieeinheit 22 kann beispielsweise ein Schalter (etwa ein Relais) sein oder kann ein bidirektionaler Gleichspannungswandler sein. Der Gleichspannungswandler kann einen Gleichspannungseingang aus der Stromversorgungsleitung 62b in eine Gleichstromspannung wandeln, die für die Stromspeichervorrichtung 2 geeignet ist, und die für die Stromspeichervorrichtung 2 geeignete Gleichstromspannung an die Stromversorgungsleitung 62c ausgeben. Hierdurch kann die Stromspeichervorrichtung 2 geladen werden. Außerdem kann der Gleichspannungswandler einen Gleichspannungseingang aus der Stromversorgungsleitung 62c in eine gewünschte Gleichstromspannung wandeln und die gewünschte Gleichstromspannung an die Stromversorgungsleitung 62b ausgeben. Hierdurch ist es möglich, die Spannung aus der Stromspeichervorrichtung 2 an die Schaltvorrichtung 5 auszugeben. Die Batterieeinheit 22 ist beispielsweise durch die Steuerschaltung 9 gesteuert.
Die Stromspeichervorrichtung 1 kann beispielsweise eine Bleibatterie sein. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Anlasser 3 über eine zweite Sicherung der Sicherungsgruppe 11 mit der Stromspeichervorrichtung 1 verbunden. Der Anlasser 3 weist einen Motor zum Starten einer Kraftmaschine auf. In 1 ist der Anlasser 3 mit „ST“ bezeichnet.
Der Stromgenerator 4 kann beispielsweise ein Wechselstromgenerator sein, erzeugt Elektrizität durch die Rotation der Kraftmaschine des Fahrzeugs und gibt eine Gleichstromspannung aus. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Stromgenerator 4 mit „ALT“ bezeichnet. Der Stromgenerator 4 kann ein SSG (seitlich montierter Starter-Generator) sein. Der Stromgenerator 4 ist über eine dritte Sicherung der Sicherungsgruppe 11 mit der Stromspeichervorrichtung 1 verbunden. Der Stromgenerator 4 kann die Stromspeichervorrichtung 1 laden. Der Stromgenerator 4 kann auch die Stromspeichervorrichtung 2 laden, während die Schalter 51 und 52 eingeschaltet sind und die Batterieeinheit 22 leitend ist. Die Stromspeichervorrichtung 2 kann beispielsweise eine Lithiumionenbatterie, eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder ein Kondensator sein.
Der Ausgangsanschluss P21 ist über die Stromversorgungsleitung 63b mit einer Last 81 verbunden. Dementsprechend verbindet ein Draht 63, der den leitenden Weg 63a und die Stromversorgungsleitung 63b aufweist, den anderen Anschluss 51a des Schalters 51, den anderen Anschluss 52b des Schalters 52 und die Last 81 miteinander. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Draht 63 über eine Sicherung 71, die zu dem Sicherungskasten 7 gehört, mit der Last 81 verbunden.
Der Ausgangsanschluss P22 ist über eine Stromversorgungsleitung 64b mit einer Last 82 verbunden. Dementsprechend ist ein Draht 64, der den leitenden Weg 64a und die Stromversorgungsleitung 64b aufweist, als ein Draht erläuterbar, der von dem Draht 61 abzweigt und mit der Last 82 verbunden ist. Der Draht 64 verbindet also den Draht 61 und die Last 82. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Draht 64 mit der Last 82 über eine Sicherung 72 verbunden, die zu dem Sicherungskasten 7 gehört.
Der Ausgangsanschluss P23 ist über eine Stromversorgungsleitung 65b mit der Last 82 verbunden. Dementsprechend ist ein Draht 65, der den leitenden Weg 65a und die Stromversorgungsleitung 65b aufweist, als ein Draht erläuterbar, der von dem Draht 62 abzweigt und mit der Last 82 verbunden ist. Der Draht 65 verbindet also den Draht 62 und die Last 82. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Draht 65 mit der Last 82 über eine Sicherung 73 verbunden, die zu dem Sicherungskasten 7 gehört.
Mit dem oben beschriebenen Bordnetzsystem 100 wird eine redundante Stromversorgung für die Lasten 81 und 82 bereitgestellt. Beispielsweise kann auch dann, wenn die Stromspeichervorrichtung 1 deaktiviert ist, die Stromspeichervorrichtung 2 der Last 81 Leistung zuführen, indem die Batterieeinheit 22 leitend gemacht wird und der Schalter 52 eingeschaltet wird. Andererseits kann auch dann, wenn die Stromspeichervorrichtung 2 deaktiviert ist, die Stromspeichervorrichtung 1 der Last 81 Leistung zuführen, indem der Schalter 51 eingeschaltet wird. Auch wenn eine der Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 deaktiviert ist, kann also die andere Stromspeichervorrichtung der Last 81 Leistung zuführen. Wie hier verwendet, schließt die Deaktivierung der Stromspeichervorrichtung 1 eine Fehlfunktion der Stromspeichervorrichtung 1 und eine Fehlfunktion (beispielsweise einen Erdschluss) der Drähte 61 und 64 ein. Ebenso schließt die Deaktivierung der Stromspeichervorrichtung 2 eine Fehlfunktion der Stromspeichervorrichtung 2 und eine Fehlfunktion (beispielsweise einen Erdschluss) der Drähte 62 und 65 ein.
Außerdem kann auch dann, wenn die Stromspeichervorrichtung 1 deaktiviert ist, die Stromspeichervorrichtung 2 der Last 82 Leistung zuführen, indem die Batterieeinheit leitend gemacht wird. Alternativ kann auch dann, wenn die Stromspeichervorrichtung 2 deaktiviert ist, die Stromspeichervorrichtung 1 der Last 82 Leistung zuführen. Auch wenn eine der Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 deaktiviert ist, kann also die Stromspeichervorrichtung der Last 82 Leistung zuführen.
Wie oben beschrieben, ist eine redundante Stromversorgung für die Lasten 81 und 82 bereitgestellt. Jedoch sind bezüglich der Last 82 zwei Drähte 64 und 65 mit der Last 82 verbunden, und eine redundante Stromversorgung wird für die Last 82 bereitgestellt, wogegen bezüglich der Last 81 ein Draht 63 mit der Last 81 verbunden ist und eine redundante Stromversorgung für die Last 81 bereitgestellt wird.
Die Last 81 ist eine Last, durch die ein relativ starker Strom fließt, und kann beispielsweise ein Aktor sein. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Last 81 mit „Laufendes-System-Last“ bezeichnet und kann beispielsweise ein Aktor des laufenden Systems sein (beispielsweise ein Elektromotor zum Lenken oder Bremsen). Durch die Last 81 fließt ein elektrischer Strom von beispielsweise einigen Dutzend Ampere [A] (beispielsweise circa 50 [A] bis 100 [A]).
Die Last 82 ist eine Last, durch die ein elektrischer Strom fließt, der geringer als der durch die Last 81 fließende elektrische Strom ist. Beispielsweise hat die Last 82 einen Bemessungsstrom, der geringer als der Bemessungsstrom der Last 81 ist. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Last 82 mit „Meldungslast“ bezeichnet und kann beispielsweise ein Sensor oder eine Meldungs-Anzeigetafel sein. Die Anzeigetafel weist verschiedene Arten lichtemittierender Elemente (beispielsweise lichtemittierende Dioden) oder Instrumente auf, die verschiedene Parameter wie etwa die Drehzahl anzeigen. Durch die Last 82 fließt ein elektrischer Strom von beispielsweise einigen Ampere [A] (beispielsweise circa 5 [A]).
Da der durch die Last 82 fließende elektrische Strom geringer als der durch die Last 81 fließende elektrische Strom ist, sind bei dem Bordnetzsystem 100 der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Strombelastbarkeiten der Drähte 64 und 65 geringer als die Strombelastbarkeit des Drahts 63 gewählt. Als Drähte 64 und 65 werden also Drähte mit Strombelastbarkeiten verwendet, die geringer als die Strombelastbarkeit des Drahts 63 sind. Beispielsweise sind die Strombelastbarkeiten der Stromversorgungsleitungen 64b und 65b geringer als die Strombelastbarkeit der Stromversorgungsleitung 63b gewählt. Ebenso sind die Strombelastbarkeiten der leitenden Wege 64a und 65a geringer als die Strombelastbarkeit des leitenden Wegs 63a gewählt. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel sind die Strombelastbarkeiten der leitenden Wege schematisch durch die Drahtbreiten der leitenden Wege gezeigt.
Ein Draht mit großer Strombelastbarkeit ist dick. Dementsprechend ist die Stromversorgungsleitung 63b dicker als die Stromversorgungsleitungen 64b und 65b. In dem Bordnetzsystem 100 der vorliegenden Ausführungsform erhält also die Last 81, durch die ein starker elektrischer Strom fließt, Leistung aus einem dicken Draht 63. Dagegen erhält die Last 82, durch die ein schwacher elektrischer Strom fließt, Leistung aus zwei dünnen Drähten 64 und 65.
Zum Vergleich mit der vorliegenden Ausführungsform wird eine Konfiguration betrachtet, bei der das Größenverhältnis zwischen dem durch die Last 81 fließenden elektrischen Strom und dem durch die Last 82 fließenden elektrischen Strom umgekehrt ist. In diesem Fall sind die Strombelastbarkeiten der Drähte 64 und 65 größer als die Strombelastbarkeit des Drahts 63 gewählt. Dementsprechend sind die Drähte 64 und 65 dicker als der Draht 63. Es sind also ein dünner Draht 63 und zwei dicke Drähte 64 und 65 vorgesehen. In diesem Fall erschwert sich mit der Erhöhung der Anzahl dicker Drähte die Leitungsführung der Drähte.
Dagegen genügt es bei dem Bordnetzsystem 100 der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, dass zwei dünne Drähte 64 und 65 und ein dicker Draht 63 vorgesehen sind. Die Zahl der dicken Drähte ist also verringerbar. Dementsprechend ist die Leitungsführung der Drähte einfach durchzuführen.
Außerdem sind bei der Schaltvorrichtung 5 die Strombelastbarkeiten der leitenden Wege 64a und 65a geringer als die Strombelastbarkeit des leitenden Wegs 63a. Gegenüber der Konfiguration mit umgekehrtem Größenverhältnis der Strombelastbarkeit eignet sich die oben beschriebene Schaltvorrichtung 5 für die oben beschriebenen Lasten 81 und 82. Da ein leitender Weg mit geringer Strombelastbarkeit dünn ist, kann außerdem die Größe der Schaltvorrichtung 5 kleiner als bei der Konfiguration gestaltet sein, bei der das Größenverhältnis der Strombelastbarkeit umgekehrt ist.
Die leitenden Wege 61a und 62a fungieren auch als Teil eines elektrischen Stromwegs, der zu der Last 81 führt, durch die ein starker elektrischer Strom fließt, und daher ist es wünschenswert, dass die leitenden Wege 61a und 62a eine große Strombelastbarkeit haben (beispielsweise eine Strombelastbarkeit größer als oder gleich der Strombelastbarkeit des leitenden Wegs 63a).
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Last 84 über eine Sicherung 75, die zu dem Sicherungskasten 7 gehört, mit dem Ausgangsanschluss P23 verbunden. Die Last 84 kann beispielsweise eine Last sein, durch die ein elektrischer Strom fließt, welcher geringer als der durch die Last 81 fließende elektrische Strom ist. Die Last 84 kann auch eine VS-Last (spannungsstabilisierte Last) sein, die eine stabile Spannung erfordert. Wie hier verwendet, bezeichnet der Ausdruck „stabile Spannung“ eine Spannung, bei der ein Unterschreiten des unteren Grenzwerts der für die Last 84 erforderlichen Spannung unwahrscheinlich ist. In diesem Fall wird als Batterieeinheit 22 ein bidirektionaler Gleichspannungswandler verwendet. Der Gleichspannungswandler führt der Last 84 stabil eine Spannung zu, die größer als der untere Grenzwert ist. Die Last 84 kann beispielsweise ein Fahrzeugnavigationssystem oder ein Audiosystem sein.
Außerdem ist bei dem in 1 gezeigten Beispiel die Last 83 über eine Sicherung 74, die zu dem Sicherungskasten 7 gehört, mit dem Ausgangsanschluss P22 verbunden. Die Last 83 kann beispielsweise eine Last sein, durch die ein elektrischer Strom fließt, der geringer als der durch die Last 81 fließende elektrische Strom ist. Die Last 81 kann beispielsweise eine Innenleuchte sein, die den Fahrzeuginnenraum beleuchtet.
Steuerschaltung
Die Steuerschaltung 9 steuert die Schalter 51 und 52 sowie die Batterieeinheit 22. Die Steuerschaltung 9 kann beispielsweise ein elektronisches Steuergerät (elektrische Steuereinheit) sein oder kann ein BSG (Bordnetzsteuergerät) sein, das eine Steuerung für das gesamte Fahrzeug durchführt.
Außerdem weist bei diesem Beispiel die Steuerschaltung 9 einen Mikrocomputer und eine Speichervorrichtung auf. Der Mikrocomputer führt Verarbeitungsschritte (oder, anders ausgedrückt, eine Prozedur) aus, die in einem Programm festgehalten sind. Die Speichervorrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere verschiedene Arten von Speichervorrichtungen wie etwa ein ROM (Nur-Lese-Speicher), ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), einen wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (EPROM (löschbares programmierbares ROM) und dergleichen) sowie eine Festplattenvorrichtung umfassen. Die Speichervorrichtung speichert verschiedene Arten von Informationen, Daten und dergleichen. Außerdem speichert die Speichervorrichtung ein Programm, das von dem Mikrocomputer ausgeführt wird, und stellt einen Arbeitsbereich für das auszuführende Programm bereit. Der Mikrocomputer ist so vorstellbar, dass er als eine Anzahl verschiedener Einrichtungen fungiert, die den im Programm festgehaltenen Verarbeitungsschritten entsprechen, oder ist so vorstellbar, dass er verschiedene Funktionen implementiert, die den Verarbeitungsschritten entsprechen. Die Steuerschaltung 9 ist außerdem nicht hierauf begrenzt. Einige oder alle verschiedenen Arten der Prozeduren, die durch die Steuerschaltung 9 ausgeführt werden, oder verschiedene Arten von Einrichtungen oder verschiedene Arten von Funktionen, die durch die Steuerschaltung 9 implementiert sind, können durch eine Hardware-Schaltung implementiert sein. Das gleiche gilt für andere Steuerschaltungen, die noch beschrieben werden.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Steuerschaltung 9 über die Dioden D1 und D2 mit den Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 verbunden. Die Vorwärtsrichtung der Diode D1 ist eine Richtung, in der ein elektrischer Strom von der Stromspeichervorrichtung 1 zu der Steuerschaltung 9 fließt, und die Vorwärtsrichtung der Diode D2 ist eine Richtung, in der ein elektrischer Strom von der Stromspeichervorrichtung 2 zu der Steuerschaltung 9 fließt. Die Kathoden der Dioden D1 und D2 sind gemeinsam mit der Steuerschaltung 9 verbunden. Es ist daher möglich, ein Fließen des elektrischen Stroms in die Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 zu unterdrücken. Die Steuerschaltung 9 erhält Leistung aus den Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 und führt den Betrieb durch.
Steuerung
Im normalen Betrieb
Beispielsweise steuert die Steuerschaltung 9 die Schalter 51 und 52 sowie die Batterieeinheit 22 entsprechend dem laufenden Zustand des Fahrzeugs auf folgende Weise. Die Tabelle unten zeigt Beispiele für Schaltersteuermuster, die bei laufendem Fahrzeug verwendet werden. [Tabelle 1]

Steuermuster Schalter 51 Schalter 52 Batterieeinheit 22

A EIN EIN EIN

B AUS EIN EIN
Beispielsweise verwendet die Steuerschaltung 9 das Steuermuster A, wenn die Stromspeichervorrichtung 2 geladen wird (beispielsweise im Regenerationsbetrieb des Fahrzeugs). Die Steuerschaltung 9 schaltet also beide Schalter 51 und 52 ein, wenn die Stromspeichervorrichtung 2 aufgeladen wird.
Wenn die Stromspeichervorrichtung 2 eine Lithiumionenbatterie, eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder ein Kondensator ist, ist die Ladungsaufnahme der Stromspeichervorrichtung 2 höher als bei einer Bleibatterie. Zur Durchführung eines effizienten Betriebs ist es dementsprechend wünschenswert, die Verwendungshäufigkeit der Stromspeichervorrichtung 2 zu erhöhen. Dementsprechend kann die Steuerschaltung 9 das Steuermuster B verwenden, wenn die Stromspeichervorrichtung 2 nicht geladen wird (beispielsweise im laufenden Leistungsbetrieb des Fahrzeugs).
Im Fall einer Anomalie
In den Drähten 61 bis 65 kann ein Erdschluss auftreten. 2 ist ein Diagramm, das schematisch Erdschlüsse zeigt, die in den Drähten 61 bis 65 auftreten können. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel sind die Erdschlüsse durch Erdungssymbole angezeigt. Außerdem wurde bei dem in 2 gezeigten Beispiel zur Vereinfachung des Diagramms auf die Darstellung des Anlassers 3, des Stromgenerators 4, des Sicherungskastens 7, der Steuerschaltung 9, der Sicherungsgruppe 11 und der Sicherung 12 verzichtet. Außerdem ist die Batterieeinheit 22 äquivalent als Schalter dargestellt. Zur Vereinfachung ist auch jeder leitende Weg als einzelne Linie gezeigt. Das gleiche gilt für die Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird.
Wenn in einem Draht ein Erdschluss auftritt, fällt die an dem Draht anliegende Spannung ab, und der durch den Draht fließende elektrische Strom erhöht sich. Dementsprechend ist ein Detektionsabschnitt vorgesehen, der mindestens entweder die Spannung oder den elektrischen Strom eines jeden Drahts detektiert, und der Detektionswert wird an die Steuerschaltung 9 übergeben. Mit dieser Konfiguration kann die Steuerschaltung 9 das Auftreten eines Erdschlusses anhand der Spannung oder des elektrischen Stroms eines jeden Drahts bestimmen. Wie oben beschrieben, ist der Detektionsabschnitt, der einen Erdschluss detektiert, eine bekannte Technik, und auf eine ausführliche Beschreibung und Illustration desselben wird somit hier verzichtet.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration des Bordnetzsystems 100 zeigt, wenn in einem der Drähte 61 und 64 ein Erdschluss F1 aufgetreten ist. Der Erdschluss F1 ist folgendermaßen erläuterbar: Der Erdschluss F1 ist ein Erdschluss, der auf der Seite der Stromspeichervorrichtung 1 oder auf der Seite des Ausgangsanschlusses P22 (oder der Seite der Last 83) in Bezug auf den einen Anschluss 51a des Schalters 51 auftritt. Spezifisch ausgedrückt, ist mit Bezug auf 1 der Erdschluss F1 ein Erdschluss, der in einer der Stromversorgungsleitungen 61b und 64b sowie den leitenden Wegen 61a und 64a auftritt.
Wenn in dem Draht 61 oder dem Draht 64 ein Erdschluss F1 auftritt, fließt ein starker elektrischer Strom (nachfolgend auch als „Erdschlussstrom“ bezeichnet) von der Stromspeichervorrichtung 1 zu dem Erdschluss F1. In diesem Fall kann die Stromspeichervorrichtung 1 Leistung nicht auf angemessene Weise den Lasten 81 bis 84 zuführen. Wenn beide Schalter 51 und 52 eingeschaltet sind und die Batterieeinheit 22 leitend ist, fließt zu dieser Zeit auch ein Erdschlussstrom von der Stromspeichervorrichtung 2 zu dem Erdschluss F1. In diesem Fall kann die Stromspeichervorrichtung 2 ebenfalls nicht auf angemessene Weise Leistung zu einer der Lasten 81 bis 84 führen.
Wenn festgestellt wird, dass in dem Draht 61 oder dem Draht 64 ein Erdschluss F1 aufgetreten ist, schaltet die Steuerschaltung 9 dementsprechend den Schalter 51 aus, schaltet den Schalter 52 ein und macht die Batterieeinheit 22 leitend. Die Stromspeichervorrichtung 2 wird hierdurch von dem Erdschluss F1 getrennt und kann Leistung zu der Last 81 führen, die eine Laufendes-System-Last ist, welche zur Sicherstellung der Stromversorgung dringend erforderlich ist. Zu dieser Zeit wird auch den Lasten 82 und 84 Leistung zugeführt. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel sind die Stromversorgungswege durch Blockpfeile angezeigt.
4 und 5 zeigen Beispiele für Zeitdiagramme, wenn in dem Draht 61 oder dem Draht 64 ein Erdschluss F1 aufgetreten ist. In 4 wird anfangs das Steuermuster A verwendet. Im Anfangsstadium sind also beide Schalter 51 und 52 eingeschaltet, und die Batterieeinheit 22 ist leitend. In Antwort auf das Auftreten eines Erdschlusses F1 in dem Draht 61 oder dem Draht 64 schaltet zu der Zeit t1 die Steuerschaltung 9 den Schalter 51 aus. Hierdurch kann die Stromspeichervorrichtung 2 den Lasten 81, 82 und 84 auf angemessene Weise Leistung zuführen.
In 5 wird anfangs das Steuermuster B verwendet. Im Anfangsstadium ist der Schalter 51 also ausgeschaltet, der Schalter 52 ist eingeschaltet, und die Batterieeinheit 22 ist leitend. Das Steuermuster B ist das gleiche wie das Muster, das in Antwort auf das Auftreten eines Erdschlusses F1 in dem Draht 61 oder dem Draht 64 verwendet wird. Wenn festgestellt wird, dass ein Erdschluss F1 aufgetreten ist, behält die Steuerschaltung 9 dementsprechend die Schaltzustände der Schalter 51 und 52 bei und behält den leitenden Zustand der Batterieeinheit 22 bei.
6 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für das Bordnetzsystem 100 zeigt, wenn in dem Draht 63 ein Erdschluss F2 aufgetreten ist. Der Erdschluss F2 ist folgendermaßen erläuterbar: Der Erdschluss F2 ist ein Erdschluss, der auf der Seite des Ausgangsanschlusses P21 (oder der Seite der Last 81) in Bezug auf die Schalter 51 und 52 auftritt. Spezifisch ausgedrückt, ist mit Bezug auf 1 der Erdschluss F2 ein Erdschluss, der in der Stromversorgungsleitung 63b oder dem leitenden Weg 63a auftritt.
In einem Zustand, in dem ein Erdschluss F2 in dem Draht 63 aufgetreten ist, fließt ein Erdschlussstrom, wenn der Schalter 51 eingeschaltet ist, von der Stromspeichervorrichtung 1 zu dem Erdschluss F2. Dementsprechend kann die Stromspeichervorrichtung 1 der Last nicht auf angemessene Weise Leistung zuführen. Ebenso fließt, wenn der Schalter 52 eingeschaltet ist und die Batterieeinheit 22 leitend ist, ein Erdschlussstrom von der Stromspeichervorrichtung 2 zu dem Erdschluss F2. Dementsprechend kann die Stromspeichervorrichtung 2 der Last nicht auf angemessene Weise Leistung zuführen.
Wenn festgestellt wird, dass in dem Draht 63 ein Erdschluss F2 aufgetreten ist, schaltet die Steuerschaltung 9 dementsprechend beide Schalter 51 und 52 aus und macht die Batterieeinheit 22 leitend. Dadurch wird die Stromspeichervorrichtung 1 von dem Erdschluss F2 getrennt und kann den Lasten 82 und 83 Leistung zuführen, und die Stromspeichervorrichtung 2 wird von dem Erdschluss F2 getrennt und kann den Lasten 82 und 84 Leistung zuführen. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel sind die Versorgungswege durch Blockpfeile angezeigt.
7 bis 9 zeigen Beispiele für Zeitdiagramme, wenn in dem Draht 63 ein Erdschluss F2 aufgetreten ist. In 7 wird anfangs das Steuermuster A verwendet. In dem in 7 gezeigten Zeitdiagramm schaltet die Steuerschaltung 9 zu der Zeit t2 in Antwort auf das Auftreten eines Erdschlusses F2 in dem Draht 63 beide Schalter 51 und 52 aus. Hierdurch können die Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 der Last 82 bis 84 auf angemessene Weise Leistung zuführen.
Streng genommen ist jedoch ein gleichzeitiges Ausschalten der Schalter 51 und 52 durch die Steuerschaltung 9 schwierig. Aus diesem Grund können das Ausschalten des Schalters 51 und das Ausschalten des Schalters 52 in einer vorbestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Die vorbestimmte Reihenfolge kann beliebig gewählt sein. Wie jedoch in dem Zeitdiagramm in 8 gezeigt, kann die Steuerschaltung 9 beispielsweise den Schalter 52 zu der Zeit t2 ausschalten und danach den Schalter 51 zu der Zeit t21 ausschalten. Auf diese Weise kann der Erdschlussstrom aus der Stromspeichervorrichtung 2 bevorzugt gesperrt werden. Gegenüber dem Fall mit umgekehrter Steuerfolge der Schalter 51 und 52 kann dementsprechend eine Funktionsminderung der Stromspeichervorrichtung 2 unterdrückt werden. Dies ist besonders wirksam, wenn die Stromspeichervorrichtung 2 eine Lithiumionenbatterie oder eine Nickel-Metallhydrid-Batterie ist, da die Lithiumionenbatterie oder Nickel-Metallhydrid-Batterie kostspielig ist.
In 9 wird anfangs das Steuermuster B verwendet. Zu der Zeit t2 schaltet die Steuerschaltung 9 in Antwort auf das Auftreten eines Erdschlusses F2 in dem Draht 63 den Schalter 52 aus. Hierdurch können die Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 der Last 82 bis 84 auf angemessene Weise Leistung zuführen.
10 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für das Bordnetzsystem zeigt, wenn ein Erdschluss F3 in der Stromversorgungsleitung 62c aufgetreten ist. Der Erdschluss F3 ist folgendermaßen erläuterbar: Der Erdschluss F3 ist ein Erdschluss, der zwischen der Stromspeichervorrichtung 2 und die Batterieeinheit 22 auftritt.
Wenn ein Erdschluss F3 in der Stromversorgungsleitung 62c auftritt, fließt ein Erdschlussstrom von der Stromspeichervorrichtung 2 zu dem Erdschluss F3. Dementsprechend kann die Stromspeichervorrichtung 2 den Lasten 81 bis 84 nicht auf angemessene Weise Leistung zuführen. Wenn beide Schalter 51 und 52 eingeschaltet sind und die Batterieeinheit 22 leitend ist, fließt zu dieser Zeit auch ein Erdschlussstrom von der Stromspeichervorrichtung 1 zu dem Erdschluss F3. In diesem Fall kann auch die Stromspeichervorrichtung 1 den Lasten 81 bis 84 nicht auf angemessene Weise Leistung zuführen.
Wenn festgestellt wird, dass in der Stromversorgungsleitung 62c ein Erdschluss F3 aufgetreten ist, schaltet die Steuerschaltung 9 dementsprechend beide Schalter 51 und 52 ein und macht die Batterieeinheit 22 nichtleitend. Hierdurch kann die Stromspeichervorrichtung 1 den Lasten 81 bis 84 Leistung zuführen. Bei dem in 10 gezeigten Beispiel sind die Stromversorgungswege durch Blockpfeile angezeigt.
11 bis 13 zeigen Beispiele für Zeitdiagramme, wenn ein Erdschluss F3 in der Stromversorgungsleitung 62c aufgetreten ist. In 11 wird anfangs das Steuermuster A verwendet. Zu der Zeit t3 macht die Steuerschaltung 9 in Antwort auf das Auftreten eines Erdschlusses F3 in der Stromversorgungsleitung 62c die Batterieeinheit 22 nichtleitend. Hierdurch kann die Stromspeichervorrichtung 1 den Lasten 81 bis 84 Leistung zuführen.
In 12 wird anfangs das Steuermuster B verwendet. In dem in 12 gezeigten Zeitdiagramm schaltet die Steuerschaltung 9 zu der Zeit t3 in Antwort auf das Auftreten eines Erdschlusses F3 in der Stromversorgungsleitung 62c den Schalter 51 ein und macht die Batterieeinheit 22 nichtleitend. Hierdurch kann die Stromspeichervorrichtung 1 den Lasten 81 bis 84 Leistung zuführen.
Eine gleichzeitige Steuerung des Schalters 51 und der Batterieeinheit 22 durch die Steuerschaltung 9 ist jedoch schwierig. Aus diesem Grund können das Einschalten des Schalters 51 und das Nichtleitendmachen der Batterieeinheit 22 in einer vorbestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Die vorbestimmte Reihenfolge kann beliebig gewählt sein. Wie in dem Zeitdiagramm aus 13 gezeigt, kann jedoch die Steuerschaltung 9 die Batterieeinheit 22 zu der Zeit t3 nichtleitend machen und danach zu der Zeit t31 den Schalter 51 einschalten. Hierdurch können die unten beschriebenen vorteilhaften Wirkungen erzielt werden.
Zum Vergleich wird ein Fall betrachtet, in dem der Schalter 51 eingeschaltet wird, bevor die Batterieeinheit 22 nichtleitend gemacht wird. In diesem Fall kann während einer Zeitspanne von dem Einschalten des Schalters 51 zu dem Nichtleitendmachen der Batterieeinheit 22 ein Erdschlussstrom aus der Stromspeichervorrichtung 1 fließen. Der Erdschlussstrom trägt nicht zum Betrieb der Lasten 81 bis 84 bei. Es erfolgt also eine unnötige Leistungsaufnahme.
Wenn dagegen die Batterieeinheit 22 nichtleitend gemacht wird, bevor der Schalter 51 eingeschaltet wird, ist die Stromspeichervorrichtung 1 zu der Zeit, wenn der Schalter 51 eingeschaltet wird (Zeit t31), bereits von der Stromversorgungsleitung 62c getrennt worden. Dementsprechend tritt auch dann kein Erdschlussstrom aus der Stromspeichervorrichtung 1 auf, wenn der Schalter 51 eingeschaltet wird. Dementsprechend ist es möglich, eine unnötige Leistungsaufnahme zu vermeiden.
14 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für das Bordnetzsystem 100 zeigt, wenn in einer der Stromversorgungsleitungen 62b und 65b ein Erdschluss F4 aufgetreten ist. In einem Zustand, in dem ein Erdschluss F4 in der Stromversorgungsleitung 62b oder der Stromversorgungsleitung 65b aufgetreten ist, wenn die Batterieeinheit 22 leitend ist, fließt ein Erdschlussstrom von der Stromspeichervorrichtung 2 zu dem Erdschluss F4. In diesem Fall kann die Stromspeichervorrichtung 2 den Lasten 81 bis 84 nicht auf angemessene Weise Leistung zuführen. Ebenso fließt, wenn beide Schalter 51 und 52 eingeschaltet sind, ein Erdschlussstrom von der Stromspeichervorrichtung 1 zu dem Erdschluss F4. In diesem Fall kann die Stromspeichervorrichtung 1 ebenfalls den Lasten 81 bis 84 nicht auf angemessene Weise Leistung zuführen.
Das gleiche gilt für den Fall, in dem ein Erdschluss F4 in dem leitenden Weg 62a oder 65a aufgetreten ist. Der Erdschluss F4 ist folgendermaßen erläuterbar: Der Erdschluss F4 ist ein Erdschluss, der auf der Seite der Stromspeichervorrichtung 2 oder der Seite des Ausgangsanschlusses P23 in Bezug auf den Schalter 52 auftritt (mit Ausnahme des Erdschlusses F3).
Wenn festgestellt wird, dass ein Erdschluss F4 in einem der leitenden Wege 62a und 65a, der Stromversorgungsleitung 62b oder der Stromversorgungsleitung 65b aufgetreten ist, schaltet die Steuerschaltung 9 den Schalter 51 ein und schaltet den Schalter 52 aus. Hierdurch kann die Stromspeichervorrichtung 1 den Lasten 81 bis 83 Leistung zuführen. Bei dem in 14 gezeigten Beispiel sind die Stromversorgungswege durch Blockpfeile angezeigt. Außerdem ist bei dem in 14 gezeigten Beispiel die Batterieeinheit 22 nichtleitend. Dementsprechend kann der Erdschlussstrom, der aus der Stromspeichervorrichtung 2 fließt, gesperrt werden.
15 bis 18 zeigen Beispiele für Zeitdiagramme, wenn ein Erdschluss F4 in dem leitenden Weg 62a oder 65a, der Stromversorgungsleitung 62b oder der Stromversorgungsleitung 65b aufgetreten ist. In 15 wird anfangs das Steuermuster A verwendet. In dem in 15 gezeigten Zeitdiagramm schaltet die Steuerschaltung 9 zu der Zeit t4 in Antwort auf das Auftreten eines Erdschlusses F4 den Schalter 52 aus und macht die Batterieeinheit 22 nichtleitend. Infolge des Ausschaltens des Schalters 52 kann die Stromspeichervorrichtung 2 den Lasten 81, 82 und 84 Leistung zuführen.
Ein gleichzeitiges Steuern des Schalters 52 und der Batterieeinheit 22 durch die Steuerschaltung 9 ist jedoch schwierig. Aus diesem Grund können das Ausschalten des Schalters 52 und das Nichtleitendmachen der Batterieeinheit 22 in einer vorbestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Die vorbestimmte Reihenfolge kann beliebig gewählt sein. Wie in dem Zeitdiagramm in 16 gezeigt, kann die Steuerschaltung 9 jedoch die Batterieeinheit 22 zu der Zeit t41 nichtleitend machen, also nachdem der Schalter 52 ausgeschaltet wurde. Gegenüber dem Fall, in dem der Schalter 52 ausgeschaltet wird, nachdem die Batterieeinheit 22 nichtleitend gemacht wurde, kann hierdurch der Last 81 schneller Leistung zugeführt werden.
In 17 wird anfangs das Steuermuster B verwendet. Wie in dem Zeitdiagramm aus 17 gezeigt, schaltet die Steuerschaltung 9 zu der Zeit t4 in Antwort auf das Auftreten eines Erdschlusses F4 den Schalter 51 ein, schaltet den Schalter 52 aus und macht die Batterieeinheit 22 nichtleitend. Hierdurch kann die Stromspeichervorrichtung 1 den Lasten 81, 82 und 84 Leistung zuführen.
Ein gleichzeitiges Steuern der Schalter 51 und 52 sowie der Batterieeinheit 22 durch die Steuerschaltung 9 ist jedoch schwierig. Aus diesem Grund können das Einschalten des Schalters 51, das Ausschalten des Schalters 52 und das Nichtleitendmachen der Batterieeinheit 22 in einer vorbestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Die vorbestimmte Reihenfolge kann beliebig gewählt sein. Wie in dem Zeitdiagramm in 18 gezeigt, kann die Steuerschaltung 9 jedoch zu der Zeit t4 den Schalter 52 ausschalten, dann zu der Zeit t41 den Schalter 51 einschalten und danach zu der Zeit t42 die Batterieeinheit 22 nichtleitend machen.
Zum Vergleich wird ein Fall betrachtet, in dem der Schalter 51 eingeschaltet wird, bevor der Schalter 52 ausgeschaltet wird und danach die Batterieeinheit 22 nichtleitend gemacht wird. In diesem Fall kann während einer Zeitspanne von dem Einschalten des Schalters 51 zu dem Ausschalten des Schalters 52 ein Erdschlussstrom von der Stromspeichervorrichtung 1 zu dem Erdschluss F4 fließen. Der Erdschlussstrom trägt nicht zum Betrieb der Lasten 81 bis 84 bei. Es erfolgt also eine unnötige Leistungsaufnahme.
Wenn dagegen der Schalter 51 ausgeschaltet wird, bevor der Schalter 51 eingeschaltet wird, ist es möglich, den Erdschlussstrom aus der Stromspeichervorrichtung 1 zu vermeiden. Dementsprechend kann das Auftreten unnötiger Leistungsaufnahme vermieden werden.
Es ist wünschenswert, dass die Batterieeinheit 22 nichtleitend gemacht wird, nachdem die Schalter 51 und 52 geschaltet wurden. Dies hat den Grund, dass der nichtleitende Zustand der Batterieeinheit 22 nicht zu der Stromversorgung aus der Stromspeichervorrichtung 1 für die Lasten 81 bis 83 beiträgt.
Varianten
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration eines Bordnetzsystems 100A gemäß einer Variante schematisch zeigt. Das Bordnetzsystem 100A unterscheidet sich von dem Bordnetzsystem 100 durch die unterschiedliche Steuerschaltung. Bei dem Bordnetzsystem 100A ist eine Steuerschaltung 91 in der Schaltvorrichtung 5 eingebaut. Die Steuerschaltung 91 steuert die Schalter 51 und 52. Wie die Steuerschaltung 9 erhält die Steuerschaltung 91 Leistung aus den Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 über die Dioden D1 und D2. Wie in 19 gezeigt, können die Dioden D1 und D2 zu der der Schaltvorrichtung 5 gehören.
Außerdem ist bei dem Bordnetzsystem 100A eine Steuerschaltung 92 in der Batterieeinheit 22 eingebaut. Die Steuerschaltung 92 steuert die Batterieeinheit 22 (die ein Schalter oder ein Gleichspannungswandler ist). Bei dem in 19 gezeigten Beispiel sind Dioden D3 und D4 vorgesehen, und wie die Steuerschaltung 9 erhält die Steuerschaltung 92 Leistung aus den Stromspeichervorrichtungen 1 und 2 über die Dioden D3 und D4. Wie in 1 gezeigt, können die Dioden D3 und D4 zu der Batterieeinheit 22 gehören.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration eines Bordnetzsystems 100B schematisch zeigt. Das Bordnetzsystem 100B unterscheidet sich von dem Bordnetzsystem 100 darin, dass die Schaltvorrichtung 5 und der Sicherungskasten 7 als gemeinsame Einheit ausgebildet sind. Bei dem Bordnetzsystem 100B ist anstelle der Schaltvorrichtung 5 eine Schaltvorrichtung 50 vorgesehen, und die Schaltvorrichtung 50 weist die Sicherungen 71 bis 75 auf. Außerdem weist die Schaltvorrichtung 50 ferner die leitenden Wege 66a und 67a sowie die Ausgangsanschlüsse P24 und P25 auf.
Die Sicherung 71 ist auf dem leitenden Weg 63a an einer Position zwischen dem Ausgangsanschluss P21 und einem Verbindungspunkt verbunden, an dem die Schalter 51 und 52 wechselseitig verbunden sind. Die Sicherung 72 ist auf dem leitenden Weg 64a verbunden, und die Sicherung 73 ist auf dem leitenden Weg 65a verbunden.
Der leitende Weg 66a zweigt von dem leitenden Weg 64a ab und ist mit dem Ausgangsanschluss P24 verbunden. Der Ausgangsanschluss P24 ist über einen Draht mit der Last 83 verbunden. Die Sicherung 74 ist auf dem leitenden Weg 66a verbunden. Der leitende Weg 67a zweigt von dem leitenden Weg 65a ab und ist mit dem Ausgangsanschluss P25 verbunden. Der Ausgangsanschluss P25 ist über einen Draht mit der Last 84 verbunden. Die Sicherung 74 ist auf dem leitenden Weg 66a verbunden.
21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration eines Bordnetzsystems 100C zeigt. Das Bordnetzsystem 100C unterscheidet sich von dem Bordnetzsystem 100B durch die unterschiedliche Steuerschaltung. Bei dem Bordnetzsystem 100C sind wie bei dem Bordnetzsystem 100A Steuerschaltungen 91 und 92 sowie Dioden D3 und D4 vorgesehen.
Die in den obigen Ausführungsformen und Varianten beschriebenen Konfigurationen sind gegebenenfalls kombinierbar, sofern sie einander nicht entgegenstehen.
Die vorliegende Erfindung wurde oben ausführlich beschrieben. Jedoch handelt es sich bei der obigen Beschreibung in allen Aspekten lediglich um Beispiele, und somit ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Es wird darauf hingewiesen, dass eine unbegrenzte Anzahl von Varianten, die hier nicht beschrieben sind, ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Strombelastbarkeiten der leitenden Wege 63a bis 65a der Schaltvorrichtung 5 gleich sein. Alternativ können die Strombelastbarkeiten der leitenden Wege 64a und 65a größer als die Strombelastbarkeit des leitenden Wegs 63a sein. Dies hat den Grund, dass, wenn die Strombelastbarkeit der Stromversorgungsleitung 63b geringer als die Strombelastbarkeiten der Stromversorgungsleitungen 64b und 65b gewählt ist, die Strombelastbarkeit des Drahts 63 geringer als die Strombelastbarkeiten der Drähte 64 und 65 ist. Auch in diesem Fall ist die Leitungsführung der Stromversorgungsleitungen 63b bis 65b einfach.
Bezugszeichenliste

1, 2: Stromspeichervorrichtung (erste Stromspeichervorrichtung und zweite Stromspeichervorrichtung)
5: Schaltvorrichtung
9, 91, 92: Steuerschaltung
22: Batterieeinheit
51, 52: Schalter (erster Schalter und zweiter Schalter)
51a, 52a: Ein Anschluss (ein Anschluss des ersten Schalters und ein Anschluss des zweiten Schalters)
51b, 52b: Anderer Anschluss (anderer Anschluss des ersten Schalters und anderer Anschluss des zweiten Schalters)
61a bis 65a: Leitender Weg (erster bis fünfter leitender Weg)
61 bis 65: Draht (erster bis fünfter Draht)
81, 82: Last (erste Last und zweite Last)
P11, P12: Eingangsanschluss (erster Eingangsanschluss und zweiter Eingangsanschluss)
P21 bis P23: Ausgangsanschluss (erster Ausgangsanschluss, zweiter Ausgangsanschluss und dritter Ausgangsanschluss)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015083404 A [0004]
JP H9233694 A [0004]

Claims

Schaltvorrichtung für ein Bordnetz, wobei die Schaltvorrichtung umfasst: einen ersten Eingangsanschluss, der mit einer ersten Stromspeichervorrichtung verbunden ist; einen zweiten Eingangsanschluss, der mit einer zweiten Stromspeichervorrichtung verbunden ist; einen ersten Ausgangsanschluss, der mit einer ersten Last verbunden ist; einen zweiten Ausgangsanschluss und einen dritten Ausgangsanschluss, die beide mit einer zweiten Last verbunden sind; einen ersten leitenden Weg, der mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist; einen ersten Schalter, der einen Anschluss, welcher über den ersten leitenden Weg mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist, und ferner einen anderen Anschluss aufweist; einen zweiten leitenden Weg, der mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist; einen zweiten Schalter, der einen Anschluss aufweist, welcher über den zweiten leitenden Weg mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, und ferner einen anderen Anschluss aufweist; einen dritten leitenden Weg, der den anderen Anschluss des ersten Schalters, den anderen Anschluss des zweiten Schalters und den ersten Ausgangsanschluss miteinander verbindet; einen vierten leitenden Weg, der den ersten leitenden Weg und den zweiten Ausgangsanschluss verbindet und eine Strombelastbarkeit hat, die geringer als eine Strombelastbarkeit des dritten leitenden Wegs ist; und einen fünften leitenden Weg, der den zweiten leitenden Weg und den dritten Ausgangsanschluss verbindet und eine Strombelastbarkeit hat, die geringer als die Strombelastbarkeit des dritten leitenden Wegs ist.
Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß Anspruch 1, wobei eine Bleibatterie als die erste Stromspeichervorrichtung mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist, eine Lithiumionenbatterie oder eine Nickel-Metallhydrid-Batterie als die zweite Stromspeichervorrichtung mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, der erste Schalter und der zweite Schalter durch eine Steuerschaltung gesteuert sind und die Steuerschaltung den zweiten Schalter ausschaltet und danach den ersten Schalter ausschaltet, wenn festgestellt wird, dass auf der Seite des ersten Ausgangsanschlusses in Bezug auf den ersten Schalter und den zweiten Schalter ein Erdschluss aufgetreten ist, während der erste Schalter und der zweite Schalter eingeschaltet sind.
Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß Anspruch 1, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter durch eine Steuerschaltung gesteuert sind und die Steuerschaltung den zweiten Schalter ausschaltet und danach den ersten Schalter einschaltet, wenn festgestellt wird, dass auf der Seite der zweiten Stromspeichervorrichtung oder der Seite des dritten Ausgangsanschlusses in Bezug auf den zweiten Schalter ein Erdschluss aufgetreten ist, während der erste Schalter ausgeschaltet ist und der zweite Schalter eingeschaltet ist.
Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Stromspeichervorrichtung über eine Batterieeinheit mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, die Batterieeinheit ein Schalten zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand zwischen der zweiten Stromspeichervorrichtung und dem zweiten Eingangsanschluss durchführt, der erste Schalter, der zweite Schalter und die Batterieeinheit durch eine Steuerschaltung gesteuert sind und die Steuerschaltung die Batterieeinheit nichtleitend macht und danach den ersten Schalter einschaltet, wenn festgestellt wird, dass auf der Seite der zweiten Stromspeichervorrichtung in Bezug auf die Batterieeinheit ein Erdschluss aufgetreten ist, während der erste Schalter ausgeschaltet ist, der zweite Schalter eingeschaltet ist und die Batterieeinheit leitend ist.
Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Stromspeichervorrichtung über eine Batterieeinheit mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, die Batterieeinheit ein Schalten zwischen einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand zwischen der zweiten Stromspeichervorrichtung und dem zweiten Eingangsanschluss durchführt, der erste Schalter, der zweite Schalter und die Batterieeinheit durch eine Steuerschaltung gesteuert sind und die Steuerschaltung den ersten Schalter einschaltet und den zweiten Schalter ausschaltet und danach die Batterieeinheit nichtleitend macht, wenn festgestellt wird, dass auf der Seite des zweiten Schalters oder der Seite des dritten Ausgangsanschlusses in Bezug auf die Batterieeinheit ein Erdschluss aufgetreten ist.
Schaltvorrichtung für ein Bordnetz gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, die ferner die Steuerschaltung umfasst.
Bordnetzsystem, umfassend: einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter; einen ersten Draht, der einen Anschluss des ersten Schalters und eine erste Stromspeichervorrichtung verbindet; einen zweiten Draht, der einen Anschluss des zweiten Schalters und eine zweite Stromspeichervorrichtung verbindet; einen dritten Draht, der einen anderen Anschluss des ersten Schalters, einen anderen Anschluss des zweiten Schalters und eine erste Last miteinander verbindet; einen vierten Draht, der den ersten Draht und eine zweite Last verbindet, die einen Bemessungsstrom hat, der geringer als ein Bemessungsstrom der ersten Last ist, wobei der vierte Draht eine Strombelastbarkeit hat, die geringer als eine Strombelastbarkeit des dritten Drahts ist; und einen fünften Draht, der den zweiten Draht und die zweite Last verbindet und eine Strombelastbarkeit hat, die geringer als die Strombelastbarkeit des dritten Drahts ist.