WO2019238472A1 - Notenergiespeicher für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2019238472A1
WO2019238472A1 PCT/EP2019/064505 EP2019064505W WO2019238472A1 WO 2019238472 A1 WO2019238472 A1 WO 2019238472A1 EP 2019064505 W EP2019064505 W EP 2019064505W WO 2019238472 A1 WO2019238472 A1 WO 2019238472A1
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emergency energy
energy storage
voltage
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Michael Donotek
Jitendra Solanki
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/414—Power supply failure

Definitions

  • the invention relates to an emergency energy store for a vehicle.
  • the invention also relates to an electromechanical brake booster for a vehicle, a braking and / or steering system for a vehicle and a
  • Power supply system for a vehicle Furthermore, the invention relates to a production method for an emergency energy storage device of a vehicle.
  • Modern motor vehicles generally have a brake system which supports the driver by means of a so-called brake booster, so that the driver does not have to exert the full force to operate the brake system alone.
  • motor vehicles can also include various other help systems that support the driver by means of electrical drives.
  • EP 2280856 A1 discloses an electromechanical
  • Brake booster An auxiliary force is exerted on a piston rod of the brake system by means of an electric motor and a screw gear. To drive the electric motor, the electric motor must be supplied with electrical energy.
  • the invention provides an emergency energy storage for a vehicle with the
  • the present invention provides possibilities for providing “emergency energy” or reserve energy to a vehicle component
  • a particular advantage of the present invention is that in such a situation, a certain emergency energy can still be provided to the vehicle component by means of the present invention even if an error occurs in a memory cell used for energy provision.
  • the present invention thus contributes to increasing comfort and
  • Vehicle by ensuring that even in such an emergency situation that rarely occurs, a driving behavior desired by the vehicle can still be effected or supported by the operation of the vehicle component.
  • This can also be described by the fact that, in addition to a first fallback level in the event of a failure of the on-board electrical system, the present invention also creates a so-called (reinforced) second fallback level in the event of a failure of the on-board electrical system and if the error occurs simultaneously in a memory cell used for providing energy.
  • the plurality include electrical
  • Energy storage devices each have at least one storage capacitor.
  • the storage capacitors can be, for example, hybrid super capacitors (Hybrid Super Capacitor, HSC).
  • HSC Hybrid Super Capacitor
  • any suitable arrangements of a plurality of storage capacitors connected in parallel and / or in series are also suitable for the respective storage capacitors
  • the plurality of voltage converters each include a step-up converter. Examples of this are step-up converters
  • DC voltage converter which one on the input side Convert the DC voltage provided into an output DC voltage, the value of the output DC voltage being higher than the value of the DC voltage provided on the input side.
  • a suitable, preferably constant, voltage can be obtained even at fluctuating, in particular falling, voltage at the input of such a voltage converter
  • Output voltage can be provided.
  • other voltage transformers for example
  • Step-down converters or combined step-up / step-down converters can be used.
  • bidirectional DC voltage converters are also possible, for example.
  • the energy storage devices can also be charged to a higher voltage level by means of the voltage converters.
  • the plurality of voltage converters each comprise a half bridge with two semiconductor switching elements connected in series.
  • the voltage converter can also other components, such as
  • Circuit arrangement for a voltage converter can be realized.
  • the semiconductor switching elements can comprise MOSFETs, for example.
  • MOSFETs for example.
  • other semiconductor switches for example bipolar transistors with an insulated gate connection (IGBT) or the like, are also possible in principle.
  • the emergency energy store comprises two or three voltage converters.
  • Each voltage converter can include a half bridge of a B6 bridge.
  • B6 bridges are standard components in the field of energy technology. Therefore, they are available in a wide variety at relatively low manufacturing costs
  • each voltage converter is one of the plurality
  • Voltage converters can be individually controlled and / or deactivated. By the individual control and individual activation of individual
  • Voltage transformers can target electrical energy from each
  • the respective voltage converter can thus be individually controlled such that it depends on the state of charge of the respective one
  • Energy storage device is provided a constant output voltage at the output of the voltage converter.
  • Electromechanical brake booster for a vehicle which can be upstream or upstream of a master brake cylinder of the vehicle and which comprises such an emergency energy store.
  • a braking and / or steering system for a vehicle with one
  • Electromechanical brake booster realizes the advantages already explained above.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a schematic diagram of a
  • FIG. 3 shows a flow chart for explaining an embodiment of a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the emergency energy store 1 according to the invention.
  • the emergency energy store 1 shown schematically in FIG. 1 can be used / mounted on and / or in a vehicle / motor vehicle. It is expressly pointed out that the usability of the emergency energy storage device 1 is not restricted to any particular vehicle type / vehicle type.
  • the emergency energy store 1 has a plurality of memory cells 20-i.
  • Each of the memory cells 20-i comprises at least one (not outlined)
  • Storage capacitor If at least one of the memory cells 20-i has a plurality of storage capacitors, the storage capacitors can optionally be connected in parallel and / or in series in the respective one
  • a storage capacitor of the memory cells 20-i can be understood to mean, for example, an electrochemical capacitor, such as, in particular, a supercapacitor (Super Capacitor, in short Supercap or SC).
  • a supercapacitor Super Capacitor, in short Supercap or SC
  • at least one hybrid supercapacitor Hybrid Super Capacitor, HSC for short
  • HSC Hybrid Super Capacitor
  • At least one of the memory cells 20-i can thus be designed, for example, as a supercapacitor cell.
  • a combination of different types of memory cells is also possible.
  • the emergency energy store 1 is designed such that an energy stored in the memory cells 20-i of the emergency energy store 1 even in the event of a failure of an electrical system of the one equipped with the emergency energy store 1
  • Vehicle / motor vehicle still as "emergency energy" to at least one
  • Vehicle component of the respective vehicle / motor vehicle can be output. Despite the failure of the on-board electrical system, the vehicle component can thus at least temporarily by means of the output of the
  • the emergency energy storage 1 thus contributes to increasing a comfort and safety standard of the respective vehicle / motor vehicle.
  • the emergency energy store 1 creates a first (reinforced) fallback level to support the driver or the autonomous control system when steering and / or braking the
  • the emergency energy store 1 of FIG. 1 also has one voltage converter 10-i per memory cell 20-i of the emergency energy store 1, each of the memory cells 20-i being connected to its (specially) assigned voltage converter 10-i.
  • the emergency energy store 1 thus has, for example, as many voltage converters 10-i as memory cells 20-i.
  • each of the memory cells 20-i of the emergency energy store 1 can be discharged independently of the other memory cells 20-i of the emergency energy store 1. Therefore, an error present on one of the memory cells 20-i of the emergency energy store 1 can also be bridged by discharging at least one of the still functional memory cells 20-i independently of the faulty memory cell or batteries 20-i.
  • the output of the "emergency energy" to the respective vehicle component is thus still possible in the event of a failure of an on-board electrical system of the respective vehicle / motor vehicle, despite the error present in one of the memory cells 20-i of the emergency energy store 1.
  • the emergency energy store 1 thus has an increased redundancy compared to conventional systems, which contributes to the additional increase in the comfort and safety standards of the respective vehicle / motor vehicle.
  • the emergency energy store 1 therefore not only effects the first (enhanced) fallback level in the event of a failure of the on-board electrical system, but also realizes a second fallback level in the event of a fault in one of its memory cells 20-i, in which the driver or the autonomous control system also uses the ones that can still be output "Emergency energy" is supported when steering and / or braking the vehicle / motor vehicle.
  • a "double fault situation" due to the failure of the vehicle electrical system and the fault present in one of the memory cells 20-i can thus be at least mitigated in its effects by means of the high redundancy of the emergency energy store 1.
  • the voltage converters 10-i can also each be referred to as a DC-DC voltage converter, DC-DC converter or as a converter. As can be seen in Fig. 1, the voltage converters 10-i of the
  • switched voltage converter 10-i corresponds.
  • the in each case active, parallel-connected voltage converters 10-i are controlled such that they each have the same or at least approximately the same height
  • Voltage converter 10-i can be individually controlled and in particular also activated, it is also possible, both when a fault occurs in a voltage converter 10-i or the connected one
  • Memory cell 20-i as well as in the event of a deep discharge (high depth-of-discharge, DoD) of the respective memory cell 20-i to deactivate the respective branch.
  • DoD deep discharge
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a basic circuit diagram of an emergency energy store 1 according to one embodiment.
  • the embodiment shown here with three memory cells 20-1, 20-2 and 20-3 is only used for understanding and does not constitute a restriction of the present invention.
  • Each of the voltage converters 10-i is formed by a half bridge made up of two semiconductor switches connected in series and an inductor.
  • a first voltage converter 10-1 is connected in series by the two
  • a first node at which the two semiconductor switches M1 and M2 are connected to one another is connected to a connection of the first memory cell 20-1 via a first inductance LI.
  • Analog is a second node at which the two
  • Semiconductor switches M3 and M4 are connected to one another, connected to a connection of the second memory cell 20-2 via a second inductance L2. Likewise, a third node, at which the two semiconductor switches M5 and M6 are connected to one another, is connected to a via a third inductor L3
  • connection of the third memory cell 20-3 connected.
  • the other connections of the memory cells 20-i, as well as the lower connections of the lower Switching elements M2, M4 and M6 of the half bridges are with one
  • connection element of the output connection which corresponds, for example, to the previously described contact 32.
  • the upper semiconductor switches Ml, M3 and M5 are connected to a further connection element of the output connection, which corresponds, for example, to the previously described contact 31 at the connections not connected to the nodes.
  • the switching elements Ml to M6 of the voltage converter 10-i can be
  • Connection elements of the output connection can have a capacitance C made up of one or more capacitors connected in parallel.
  • the emergency energy store 1 can have a B6 gate driver (B6 gate driver), by means of which the at most six switch elements M1 to M6 of the voltage converters 10-1 are switchable to 10-3.
  • B6 gate driver B6 gate driver
  • a frequently used gate driver part can thus be used for the production of the emergency energy store 1. This simplifies the manufacture of the
  • Vehicle / motor vehicle such as an iBooster
  • a brake pressure modulation unit of the respective vehicle / motor vehicle such as an ESP
  • the emergency energy store 1 can therefore advantageously be integrated on and / or in a braking system.
  • the brake pressure build-up device can be, for example, an electromechanical brake booster, which can be placed in front of / in front of a master brake cylinder of the vehicle such that a pressure in the master brake cylinder and in a wheel brake cylinder connected to it can be increased / increased by means of the operation of the electromechanical brake booster caused by the output voltage.
  • the emergency energy store 1 has three memory cells 20-i as an example. The three
  • Memory cells 20-i are sufficient to ensure at least temporary operation of the electromechanical brake booster itself a failure of the vehicle electrical system.
  • the vehicle / motor vehicle can therefore still be braked reliably even in such a situation by means of the output voltage U_out, with either an autonomous braking or a driver-assisted braking
  • a conventional electromechanical brake booster usually has six MOSFETs as switch elements. If the emergency energy store 1 has at most three voltage converters 10-i, the electromechanical brake booster can therefore also have a B12 gate driver (B12 gate driver) by means of which the at most six switch elements M1 to M6 of the emergency energy store 1 and the six further switch elements of the emergency energy store -external electronics of the electromechanical brake booster are switchable.
  • B12 gate driver B12 gate driver
  • the emergency energy storage 1 (possibly, in addition to the
  • the emergency energy storage device 1 can operate a motor component of a steering system / steering system after a failure of the vehicle electrical system by means of the output voltage. If the emergency energy storage device 1 is also used for steering, it is possible to increase the number of its storage cells 20-i to four storage cells.
  • the emergency energy store 1 can therefore advantageously also be integrated on and / or in a steering system for a vehicle, or in a braking and steering system for a vehicle.
  • An energy supply system for a vehicle with a vehicle battery and the emergency energy store 1 is also advantageous.
  • FIG. 3 shows a flowchart for explaining an embodiment of the production method for an emergency energy storage device 1 of a vehicle.
  • the previously described emergency energy storage device 1 is produced become.
  • the feasibility of the manufacturing process is not limited to this emergency energy storage 1.
  • Energy storage devices 20-i and a plurality of voltage converters 10-i are provided.
  • a further method step S2 there is then an electrical coupling of an electrical energy storage device 20-i with a first connection 11-i of a voltage converter 10-i; and in a method step S3 there is an electrical coupling of the plurality
  • Method steps S2 and S3 can be carried out in any order, simultaneously or overlapping in time.
  • the present invention relates to an emergency energy storage device for a vehicle, in which a plurality of electrical energy storage devices can feed electrical energy in parallel into an electrical energy supply network of a vehicle by means of separate voltage converters in each case.
  • the invention also relates to an electromechanical brake booster for a vehicle, a braking and / or steering system for a vehicle and an energy supply system for a vehicle. Furthermore, the invention relates to a production method for an emergency energy storage device of a vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Notenergiespeicher (1) für ein Fahrzeug, bei welchem mehrere elektrische Energiespeichervorrichtungen (20-i) mittels jeweils separater Spannungswandler (10-i) parallel elektrische Energie in ein elektrisches Energieversorgungsnetz eines Fahrzeugs einspeisen können. Ebenso betrifft die Erfindung einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug, ein Brems- und/oder Lenksystem für ein Fahrzeug und ein Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Notenergiespeicher eines Fahrzeugs.

Description

Beschreibung
Titel
Notenergiespeicher für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Notenergiespeicher für ein Fahrzeug. Ebenso betrifft die Erfindung einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug, ein Brems- und/oder Lenksystem für ein Fahrzeug und ein
Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Notenergiespeicher eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen in der Regel über ein Bremssystem, welches den Fahrzeugführer mittels eines sogenannten Bremskraftverstärkers unterstützt, sodass der Fahrzeugführer nicht die volle Kraft zur Betätigung der Bremsanlage alleine ausüben muss. Darüber hinaus können Kraftfahrzeuge auch diverse weitere Hilfesysteme umfassen, welche den Fahrzeugführer mittels elektrische Antriebe unterstützen.
Die Druckschrift EP 2280856 Al offenbart einen elektromechanischen
Bremskraftverstärker. Mittels eines Elektromotors und einem Schraubengetriebe wird eine Hilfskraft auf eine Kolbenstange des Bremssystems ausgeübt. Zum Antrieb des Elektromotors muss der Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft einen Notenergiespeicher für ein Fahrzeug mit den
Merkmalen des Anspruchs 1, einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7, ein Brems- und/oder Lenksystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein
Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Herstellungsverfahren für einen Notenergiespeicher eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zum Bereitstellen einer „Notenergie“ oder Reserveenergie an eine Fahrzeugkomponente eines
Fahrzeugs selbst bei einem Ausfall eines Bordnetzes des jeweiligen Fahrzeugs. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass in einer derartigen Situation mittels der vorliegenden Erfindung selbst bei einem Auftreten eines Fehlers in einer zur Energiebereitstellung genutzten Speicherzelle noch eine bestimmte Notenergie an die Fahrzeugkomponente bereitstellbar ist. Die vorliegende Erfindung trägt somit zur Steigerung eines Komfort- und
Sicherheitsstandards des mit der Fahrzeugkomponente ausgestatteten
Fahrzeugs bei, indem sie gewährleistet, dass selbst in einer derart selten auftretenden Notsituation ein von dem Fahrzeug gewünschtes Fahrverhalten mittels des Betriebs der Fahrzeugkomponente noch bewirkt oder unterstützt werden kann. Man kann dies auch damit umschreiben, dass die vorliegende Erfindung zusätzlich zu einer ersten Rückfallebene bei einem Ausfall des Bordnetzes noch eine sogenannte (verstärkte) zweite Rückfallebene bei einem Ausfall des Bordnetzes und bei einem gleichzeitigen Auftreten des Fehlers in einer zur Energiebereitstellung genutzten Speicherzelle schafft.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bei der genauen Beschreibung ihrer Ausführungsformen erläutert.
In einer Ausführungsform umfassen die mehreren elektrischen
Energiespeichereinrichtungen jeweils mindestens einen Speicherkondensator.
Bei den Speicherkondensatoren kann es sich beispielsweise um Hybrid- Superkondensatoren (Hybrid Super Capacitor, HSC) handeln. Insbesondere sind auch beliebige geeignete Anordnungen von mehreren parallel und/oder seriell verschalteten Speicherkondensatoren für die jeweiligen
Energiespeichereinrichtungen möglich.
In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Spannungswandler jeweils einen Aufwärtswandler. Als Aufwärtswandler sind hierbei beispielsweise
Gleichspannungswandler zu verstehen, welche eine eingangsseitig bereitgestellte Gleichspannung in eine Ausgangs-Gleichspannung konvertieren, wobei der Wert der Ausgangs-Gleichspannung höher ist als der Wert der eingangsseitig bereitgestellten Gleichspannung. Auf diese Weise kann auch bei schwankender, insbesondere sinkender Spannung am Eingang eines solchen Spannungswandlers eine geeignete, vorzugsweise konstante
Ausgangsspannung bereitgestellt werden. Es versteht sich jedoch, dass je nach Anwendungsfall auch andere Spannungswandler, beispielsweise
Abwärtswandler oder kombinierte Aufwärts-/Abwärtswandler (engl. Boost/Buck Converter) eingesetzt werden können. Insbesondere sind beispielsweise auch bidirektionale Gleichspannungswandler möglich. Somit können beispielsweise auch die Energiespeichereinrichtungen mittels der Spannungswandler auf ein höheres Spannungsniveau aufgeladen werden.
In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Spannungswandler jeweils eine Halbbrücke mit zwei seriell verschalten Halbleiterschaltelementen. Darüber hinaus kann der Spannungswandler auch weitere Bauelemente, wie
beispielsweise Induktivitäten, Kapazitäten etc. umfassen. Durch die Verwendung jeweils einer Halbbrücke kann eine einfache und somit kostengünstige
Schaltungsanordnung für einen Spannungswandler realisiert werden.
Insbesondere können auf einfache Weise mehrere Halbbrücken zu mehreren Spannungswandlern kombiniert werden. Die Halbleiterschaltelemente können beispielsweise MOSFETs umfassen. Darüber hinaus sind jedoch grundsätzlich auch andere Halbleiterschalter, beispielsweise bipolare Transistoren mit einem isolierten Gate-Anschluss (IGBT) o. ä. möglich.
In einer Ausführungsform umfasst der Notenergiespeicher zwei oder drei Spannungswandler. Jeder Spannungswandler kann dabei eine Halbbrücke einer B6-Brücke umfassen. Diese Weise kann eine besonders einfache Anordnung mehrerer Spannungswandler mittels einer B6-Brücke realisiert werden. Derartige B6-Brücken sind im Bereich der Energietechnik Standardbaugruppen. Daher stehen sie in großer Vielfalt zu relativ niedrigen Herstellungskosten zur
Verfügung.
In einer Ausführungsform ist jeder Spannungswandler der mehreren
Spannungswandler individuell ansteuerbar und/oder deaktivierbar. Durch das individuelle Ansteuern sowie ein individuelles Aktivieren einzelner
Spannungswandler kann gezielt elektrische Energie von den jeweils
angeschlossenen Energiespeichervorrichtungen bezogen werden. Insbesondere kann somit individuell der jeweilige Spannungswandler derart angesteuert werden, dass abhängig vom Ladezustand der jeweiligen
Energiespeichervorrichtung eine konstante Ausgangsspannung am Ausgang des Spannungswandlers bereitgestellt wird. Darüber hinaus ist es beispielsweise im Fehlerfall möglich, gezielt einen oder mehrere Spannungswandler zu
deaktivieren. Somit kann sichergestellt werden, dass selbst bei einem Fehler in der jeweiligen Energiespeichervorrichtung und/oder dem jeweiligen
Spannungswandler ein solcher Fehler nicht die Energieversorgung
beeinträchtigt.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem
elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug, welcher einem Hauptbremszylinder des Fahrzeugs vorlagerbar oder vorgelagert ist und einen derart Notenergiespeicher umfasst, gewährleistet.
Auch ein Brems- und/oder Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem
entsprechenden Notenergiespeicher und/oder einem derartigen
elektromechanischen Bremskraftverstärker realisiert die oben bereits erläuterten Vorteile.
Ebenso werden die oben schon erläuterten Vorteile durch ein
Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie und einem entsprechend ausgebildeten Notenergiespeicher bewirkt.
Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines korrespondierenden
Herstellungsverfahrens für einen Notenergiespeicher eines Fahrzeugs die oben bereits erläuterten Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Herstellungsverfahren gemäß den Ausführungsformen des Notenergiespeichers weiterbildbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Notenergiespeichers;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Notenergiespeichers; und
Fig. 3 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform eines
Herstellungsverfahrens für einen Notenergiespeicher eines Fahrzeugs.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Notenergiespeichers 1.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Notenergiespeicher 1 ist an und/oder in einem Fahrzeug/Kraftfahrzeug einsetzbar/montierbar. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine Verwendbarkeit des Notenergiespeichers 1 auf keinen bestimmten Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp beschränkt ist.
Der Notenergiespeicher 1 weist mehrere Speicherzellen 20-i auf. Jede der Speicherzellen 20-i umfasst jeweils mindestens einen (nicht skizzierten)
Speicherkondensator. Sofern zumindest eine der Speicherzellen 20-i mehrere Speicherkondensatoren aufweist, können die Speicherkondensatoren wahlweise als Parallelschaltung und/oder als Serienschaltung in der jeweiligen
Speicherzelle 20-i verschaltet vorliegen. Die in Fig. 1 dargestellte Ausbildung des Notenergiespeichers 1 mit genau vier Speicherzellen 20-1 bis 20-4 ist nur beispielhaft zu interpretieren und stellt keine Einschränkung in der vorliegenden Erfindung dar. Unter einem Speicherkondensator der Speicherzellen 20-i kann z.B. ein elektrochemischer Kondensator, wie insbesondere ein Superkondensator (Super Capacitor, kurz Supercap oder SC), verstanden werden. Beispielsweise kann mindestens ein Hybrid-Superkondensator (Hybrid Super Capacitor, kurz HSC) als Speicherkondensator in den Speicherzellen 20-i eingesetzt sein. Mindestens eine der Speicherzellen 20-i kann somit beispielsweise als Superkondensator- Zelle ausgebildet sein. Eine Kombination verschiedener Speicherzellen-Typen ist ebenfalls möglich.
Der Notenergiespeicher 1 ist derart ausgebildet, dass eine in den Speicherzellen 20-i des Notenergiespeichers 1 gespeicherte Energie selbst bei einem Ausfall eines Bordnetzes des mit dem Notenergiespeicher 1 ausgestatteten
Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs noch als "Notenergie" an mindestens eine
Fahrzeugkomponente des jeweiligen Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs ausgegeben werden kann. Die Fahrzeugkomponente kann somit trotz des Ausfalls des Bordnetzes noch zumindest übergangsweise mittels der Ausgabe der
"Notenergie" weiterbetrieben werden, und somit Auswirkungen des Ausfalls des Bordnetzes zumindest übergangsweise abschwächen. Der Notenergiespeicher 1 trägt damit zur Steigerung eines Komfort- und Sicherheitsstandards des jeweiligen Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs bei. Beispielsweise kann eine Komponente eines Bremssystems und/oder eines Lenksystems/einer Lenkung des
Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs mittels der von dem Notenergiespeicher 1
ausgegebenen "Notenergie" trotz des Ausfalls des Bordnetzes noch so weiterbetrieben werden, dass ein Fahrer oder ein autonomes Steuersystem das Fahrzeug/Kraftfahrzeug noch vergleichsweise komfortabel und relativ sicher abbremsen und/oder lenken kann. Der Notenergiespeicher 1 schafft auf diese Weise eine erste (verstärkte) Rückfallebene zur Unterstützung des Fahrers oder des autonomen Steuersystems beim Lenken und/oder Abbremsen des
Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs trotz des Ausfalls des Bordnetzes.
Der Notenergiespeicher 1 der Fig. 1 weist außerdem je einen Spannungswandler 10-i pro Speicherzelle 20-i des Notenergiespeichers 1 auf, wobei jede der Speicherzellen 20-i mit ihrem (speziell) zugeordneten Spannungswandler 10-i verbunden ist. Der Notenergiespeicher 1 hat somit beispielsweise so viele Spannungswandler 10-i wie Speicherzellen 20-i. Vorzugsweise ist eine Speicherzellen-Gesamtanzahl von Speicherzellen 20-i des Notenergiespeichers 1 gleich einer Spannungswandler-Gesamtanzahl von Spannungswandlern 10-i des Notenergiespeichers 1.
Aufgrund einer Zuordnung eines individuellen Spannungswandlers 10-i zu jeder der Speicherzellen 20-i des Notenergiespeichers 1 kann jede der Speicherzellen 20-i des Notenergiespeichers 1 unabhängig von den anderen Speicherzellen 20-i des Notenergiespeichers 1 entladen werden. Deshalb kann auch ein an einer der Speicherzellen 20-i des Notenergiespeichers 1 vorliegender Fehler überbrückt werden, indem mindestens eine der noch funktionsfähigen Speicherzellen 20-i unabhängig von der oder den fehlerhaften Speicherzellen 20-i entladen werden. Die Ausgabe der "Notenergie" an die jeweilige Fahrzeugkomponente ist somit bei einem Ausfall eines Bordnetzes des jeweiligen Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs trotz des an einem der Speicherzellen 20-i des Notenergiespeichers 1 vorliegenden Fehlers noch möglich. Der Notenergiespeicher 1 der Fig. 1 hat damit eine gegenüber konventionellen Systemen gesteigerte Redundanz, welche zur zusätzlichen Steigerung des Komfort- und Sicherheitsstandards des jeweiligen Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs beiträgt. Der Notenergiespeicher 1 bewirkt deshalb nicht nur bei einem Ausfall des Bordnetzes die erste (verstärkte) Rückfallebene, sondern realisiert bei Vorliegen eines Fehlers in einer seiner Speicherzellen 20-i noch eine zweite Rückfallebene, in welcher der Fahrer oder das autonome Steuersystem ebenfalls mittels der noch ausgebbaren "Notenergie" beim Lenken und/oder Abbremsen des Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs unterstützt wird. Eine "Doppelfehlersituation" aufgrund des Ausfalls des Bordnetzes und des an einer der Speicherzellen 20-i vorliegenden Fehlers kann somit mittels der hohen Redundanz des Notenergiespeichers 1 in ihren Auswirkungen noch zumindest abgeschwächt werden.
Die Spannungswandler 10-i können auch jeweils als ein DC-DC- Spannungswandler, DC-DC- Konverter oder als ein Konverter bezeichnet werden. Wie in Fig. 1 erkennbar ist, sind die Spannungswandler 10-i des
Notenergiespeichers 1 parallel zueinander verschaltet. An Kontakten 31 und 32 des Notenergiespeichers 1 ist somit eine Ausgangsspannung U_out abgreifbar, welche der Ausgangsspannung an den Anschlüssen 12-i der parallel
geschalteten Spannungswandler 10-i entspricht. Insbesondere werden die jeweils aktiven, parallel geschalteten Spannungswandler 10-i derart angesteuert, dass sie jeweils eine gleiche oder zumindest annähernd gleich hohe
Ausgangsspannung zwischen den beiden Kontakten 31 und 32 bereitstellen. Durch individuelles Ansteuern der jeweils aktiven Spannungswandler 10-i ist es dabei möglich, selbst bei unterschiedlichen Ladezuständen der jeweils angeschlossenen Speicherzellen 20-i und/oder jeweils unterschiedlichen
Eingangsspannungen an den Anschlüssen 11-i der Spannungswandler 10-i für alle Spannungswandler 10-i eine gleich hohe Ausgangsspannung zwischen den Kontakten 31 und 32 bereitzustellen.
Da jede der Speicherzellen 20-i mittels des ihr zugeordneten
Spannungswandlers 10-i einzeln angesteuert und insbesondere auch aktiviert werden kann, ist es darüber hinaus auch möglich, sowohl beim Auftreten eines Fehlers in einem Spannungswandler 10-i oder der angeschlossenen
Speicherzelle 20-i, als auch bei einer tiefen Entladung (hohes Depth-of- Discharge, DoD) der jeweiligen Speicherzelle 20-i den jeweiligen Zweig zu deaktivieren.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbildes eines Notenergiespeichers 1 gemäß einer Ausführungsform. Auch die hier dargestellte Ausführungsform mit drei Speicherzellen 20-1, 20-2 und 20-3 dient nur dem Verständnis und stellt keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar.
Jeder der Spannungswandler 10-i wird dabei durch eine Halbbrücke aus zwei in Serie geschalteten Halbleiterschaltern sowie einer Induktivität gebildet. Ein erster Spannungswandler 10-1 wird durch die beiden in Serie geschalteten
Halbleiterschalter Ml und M2 gebildet. Ein erster Knotenpunkt, an dem die beiden Halbleiterschalter Ml und M2 miteinander verbunden sind, ist über eine erste Induktivität LI mit einem Anschluss der ersten Speicherzelle 20-1 verbunden. Analog ist ein zweiter Knotenpunkt, an dem die beiden
Halbleiterschalter M3 und M4 miteinander verbunden sind, über eine zweite Induktivität L2 mit einem Anschluss der zweiten Speicherzelle 20-2 verbunden. Ebenso ist ein dritter Knotenpunkt, an dem die beiden Halbleiterschalter M5 und M6 miteinander verbunden sind, über eine dritte Induktivität L3 mit einem
Anschluss der dritten Speicherzelle 20-3 verbunden. Die jeweils anderen Anschlüsse der Speicherzellen 20-i, sowie die unteren Anschlüsse der unteren Schaltelemente M2, M4 und M6 der Halbbrücken sind mit einem
Anschlusselement des Ausgangsanschlusses, verbunden, das beispielsweise dem zuvor beschriebenen Kontakt 32 entspricht. Die oberen Halbleiterschalter Ml, M3 und M5 sind an den jeweils nicht mit den Knotenpunkten verbundenen Anschlüssen mit einem weiteren Anschlusselement des Ausgangsanschlusses verbunden, der beispielsweise dem zuvor beschriebenen Kontakt 31 entspricht. Die Schaltelemente Ml bis M6 der Spannungswandler 10-i können
beispielsweise als MOSFET ausgeführt sein. Zwischen den beiden
Anschlusselementen des Ausgangsanschlusses kann eine Kapazität C aus einem oder mehreren parallel geschalteten Kondensatoren angeordnet sein.
Sofern der Notenergiespeicher 1, wie in Fig. 2 dargestellt, höchstens drei Spannungswandler 10-i aufweist, kann der Notenergiespeicher 1 einen B6-Gate- Treiber (B6 Gate Driver), mittels welchem die höchstens sechs Schalterelemente Ml bis M6 der Spannungswandler 10-1 bis 10-3 schaltbar sind, umfassen. Für die Herstellung des Notenergiespeichers 1 kann somit ein häufig eingesetztes Gate-Treiberteil verwendet werden. Dies vereinfacht die Herstellung des
Notenergiespeichers 1 und trägt zur Reduzierung seiner Herstellungskosten bei.
Mittels des vorausgehend beschriebenen Notenergiespeichers 1 kann beispielsweise Bremsdruckaufbauvorrichtung des jeweiligen
Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein iBooster, und/oder eine Bremsdruckmodulationseinheit des jeweiligen Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein ESP, trotz eines Ausfalls seines Bordnetzes noch zumindest übergangsweise betrieben werden. Der Notenergiespeicher 1 kann deshalb vorteilhaft an und/oder in einem Bremssystem integriert sein. Die
Bremsdruckaufbauvorrichtung kann beispielsweise ein elektromechanischer Bremskraftverstärker sein, welcher einem Hauptbremszylinder des Fahrzeugs derart vorlagerbar/vorgelagert ist, dass mittels des durch die Ausgangsspannung bewirkten Betriebs des elektromechanischen Bremskraftverstärkers ein Druck in dem Hauptbremszylinder und in einem daran angebundenen Radbremszylinder steigerbar ist/gesteigert wird. In der Ausführungsform der Fig. 2 weist der Notenergiespeicher 1 beispielhaft drei Speicherzellen 20-i auf. Die drei
Speicherzellen 20-i sind ausreichend zum Gewährleisten zumindest eines zeitweisen Betriebs des elektromechanischen Bremskraftverstärkers selbst bei einem Ausfall des Bordnetzes des Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs. Das
Fahrzeug/Kraftfahrzeug kann somit selbst in einer derartigen Situation noch verlässlich mittels der Ausgangsspannung U_out abgebremst werden, wobei wahlweise ein autonomes Abbremsen oder ein fahrerunterstützendes
Abbremsen möglich ist.
Insbesondere kann der in den Fig. 1 und 2 schematisch wiedergegebene Notenergiespeicher 1 an und/oder in dem elektromechanischen
Bremskraftverstärker verbaut sein. Ein herkömmlicher elektromechanischer Bremskraftverstärker weist in der Regel sechs MOSFETs als Schalterelemente auf. Sofern der Notenergiespeicher 1 höchstens drei Spannungswandler 10-i aufweist, kann der elektromechanische Bremskraftverstärker deshalb auch einen B12-Gate-Treiber (B12 Gate Driver) aufweisen, mittels welchem die höchstens sechs Schalterelemente Ml bis M6 des Notenergiespeichers 1 sowie die sechs weiteren Schalterelemente der Notenergiespeicher-externen Elektronik des elektromechanischen Bremskraftverstärkers schaltbar sind.
Außerdem kann der Notenergiespeicher 1 (evtl, zusätzlich zu dem
elektromechanischen Bremskraftverstärker) auch eine andere
Bremsdruckaufbaukomponente nach Ausfall des Bordnetzes des
Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs noch für eine Übergangszeit betreiben. Beispielsweise kann der Notenergiespeicher 1 eine Motorkomponente einer Lenkung/eines Lenksystems nach Ausfall des Bordnetzes mittels der Ausgangsspannung betreiben. Sofern der Notenergiespeicher 1 auch für eine Lenkung mitgenutzt wird, ist es möglich, die Anzahl seiner Speicherzellen 20-i auf vier Speicherzellen zu steigern. Der Notenergiespeicher 1 kann deshalb auch vorteilhaft an und/oder in einer Lenkung für ein Fahrzeug, bzw. einem Brems- und Lenksystem für ein Fahrzeug, integriert sein. Ebenso ist ein Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie und dem Notenergiespeicher 1 vorteilhaft.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für einen Notenergiespeicher 1 eines Fahrzeugs.
Mittels des im Weiteren beschriebenen Herstellungsverfahrens kann
beispielsweise der vorausgehend erläuterte Notenergiespeicher 1 hergestellt werden. Eine Ausführbarkeit des Herstellungsverfahrens ist jedoch nicht auf diesen Notenergiespeicher 1 limitiert.
In einem Verfahrensschritt S1 werden mehrere elektrische
Energiespeichereinrichtungen 20-i und mehrere Spannungswandler 10-i bereitgestellt. Einem weiteren Verfahrensschritt S2 erfolgt daraufhin ein elektrisches Koppeln jeweils einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 20-i mit einem ersten Anschluss 11-i eines Spannungswandler 10-i; und in einem Verfahrensschritt S3 erfolgt ein elektrisches Koppeln der mehreren
Spannungswandler 10-i an zweiten Anschlüssen 12-i der Spanungswandler 10-i.
Die Verfahrensschritte S2 und S3 können in beliebiger Reihenfolge, gleichzeitig oder zeitlich überlappend ausgeführt werden.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen Notenergiespeicher für ein Fahrzeug, bei welchem mehrere elektrische Energiespeichervorrichtungen mittels jeweils separater Spannungswandler parallel elektrische Energie in ein elektrisches Energieversorgungsnetz eines Fahrzeugs einspeisen können.
Ebenso betrifft die Erfindung einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug, ein Brems- und/oder Lenksystem für ein Fahrzeug und ein Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Notenergiespeicher eines Fahrzeugs.

Claims

Ansprüche
1. Notenergiespeicher (1) für ein Fahrzeug, mit: mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (20-i); mehreren Spannungswandlern (10-i), die jeweils einen ersten Anschluss (11-i) und einen zweiten Anschluss (12-i) umfassen, wobei jeder Spannungswandler (10-i) jeweils an dem ersten Anschluss (11-i) jeweils mit einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (20-i) gekoppelt ist, und die mehreren Spannungswandler (10-i) jeweils an den zweiten
Anschlüssen (12-i) elektrisch miteinander gekoppelt sind.
2. Notenergiespeicher (1) nach Anspruch 1, wobei die mehreren
elektrischen Energiespeichereinrichtungen (20-i) jeweils mindestens einen Speicherkondensator umfassen.
3. Notenergiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Spannungswandler (10-i) jeweils einen Aufwärtswandler umfassen.
4. Notenergiespeicher (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mehreren Spannungswandler (10-i) jeweils eine Halbbrücke mit zwei seriell verschalteten Halbleiterschaltelement (Ml - M6) umfasst.
5. Notenergiespeicher (1) nach Anspruch 4, wobei der Notenergiespeicher (1) zwei oder drei Spannungswandler (10-i) umfasst, und wobei jeder Spannungswandler (10-i) eine Halbbrücke mit einer B6-Brücke umfasst.
6. Notenergiespeicher (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Spannungswandler (10-i) der mehreren Spannungswandler (10-i) individuell ansteuerbar und/oder die aktivierbar ist.
7. Elektromechanischer Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug, welcher einem Hauptbremszylinder des Fahrzeugs vorlagerbar oder vorgelagert ist, mit einem Notenergiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Brems- und/oder Lenksystem für ein Fahrzeug mit: einem Notenergiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder einem elektromechanischen Bremskraftverstärker nach Anspruch 7.
9. Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug mit: einer Fahrzeugbatterie; und einem Notenergiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
10. Verfahren zur Herstellung eines Notenergiespeichers (1) eines
Fahrzeugs mit den Schritten:
Bereitstellen (Sl) mehrerer elektrischer Energiespeichereinrichtungen (20-i) und mehrerer Spannungswandler (10-i);
Elektrisches Koppeln (S2) jeweils einer elektrischen
Energiespeichereinrichtung (20-i) mit einem ersten Anschluss (11-i) eines Spannungswandlers (10-i); und
Elektrisches Koppeln (S3) der mehreren Spannungswandler (10-i) an zweiten Anschlüssen (12-i) der Spanungswandler (10-i).
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