WO2021018640A1 - Fahrzeug-bordnetz und verfahren zum schutz eines fahrzeug-bordnetzes - Google Patents

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WO2021018640A1
WO2021018640A1 PCT/EP2020/070345 EP2020070345W WO2021018640A1 WO 2021018640 A1 WO2021018640 A1 WO 2021018640A1 EP 2020070345 W EP2020070345 W EP 2020070345W WO 2021018640 A1 WO2021018640 A1 WO 2021018640A1
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electrical system
switching element
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PCT/EP2020/070345
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Joachim Froeschl
Ottmar Sirch
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current

Definitions

  • the invention relates to an on-board electrical system for a vehicle.
  • the invention relates to a method and / or a corresponding control unit for safeguarding or protecting an on-board electrical system
  • a vehicle comprises a large number of electrical consumers that are supplied with power via an on-board electrical system of the vehicle.
  • a defect in an electrical consumer can lead to a short circuit on the electrical line to the electrical consumer, and the rest of the on-board network could also be impaired by the short circuit.
  • fuses are typically arranged on the individual lines to the individual electrical consumers, in particular in one or more power distributors, which are designed to separate the electrical consumer from the rest of the vehicle electrical system as a result of a short circuit.
  • Fuses typically have a relatively large tolerance and a relatively long response time. Furthermore, triggered
  • Fuses can be exchanged like a dog. Therefore, instead of fuses, semiconductor-based switching elements (e.g. MOSFETs) can be used to separate the individual electrical loads from the vehicle electrical system.
  • semiconductor-based switching elements e.g. MOSFETs
  • Semiconductor-based switching elements can, however, have malfunctions which, for example, can lead to a switching element being permanently closed or closed.
  • the present document deals with the technical task of increasing the safety of an on-board electrical system in an efficient manner as a result of an event on an electrical supply line of the on-board network.
  • the on-board electrical system for a motor vehicle includes at least one power distributor which is set up to supply a sub-area of the vehicle electrical system with electricity.
  • An on-board network typically comprises several different power distributors for different sub-networks or sub-areas of the on-board network.
  • the vehicle electrical system comprises a plurality of first lines which are set up to connect a corresponding plurality of electrical components to the power distributor.
  • the sub-area of the on-board network that is supplied with power via the power distributor can include several electrical components (in particular consumers), each of which is connected to the power distributor via an electrical line.
  • the on-board electrical system comprises a plurality of semiconductor-based first switching elements for the corresponding plurality of electrical components or for the corresponding plurality of first lines.
  • a specific first switching element can be configured on a specific first line to interrupt the specific first line.
  • a first switching element can be provided for each first line (possibly precisely) in order to disconnect the respective first line if necessary (for example in the event of a short circuit).
  • the specific first switching element for a specific first line can be designed to open automatically in error-free operation as soon as the first current through the specific first switching element exceeds a first current threshold value.
  • a first switching element can comprise one or more unipolar and / or bipolar transistors, for example a metal oxide semiconductor (MOS) transistor and / or a bipolar transistor with an insulated gate electrode (IGBT).
  • MOS metal oxide semiconductor
  • IGBT insulated gate electrode
  • the vehicle electrical system also includes a second line that is designed to
  • the current distributor can be designed such that a second current on the second line comprises the sum of the plurality of first currents on the corresponding plurality of first lines or corresponds to the sum of the plurality of first currents.
  • the current distributor can be designed to distribute the second current to the plurality of first lines.
  • the second current on the second line can correspond to the current for the sub-area of the on-board network formed by the current distributor.
  • the on-board electrical system comprises a limiting unit which is set up to limit or prevent the second current on the second line and / or to change the second voltage on the second line.
  • Limiting unit can comprise a second switching element (for example a MOS transistor or an IGBT) which is set up to interrupt the second line in order to cut off the second current.
  • the Limiting unit comprise a converter, in particular a DC voltage converter, which is set up to reduce and / or prevent the second current.
  • the converter can, for example, serve as an energy source for the vehicle electrical system.
  • the on-board electrical system includes a control unit which is set up to determine that the specific first switching element does not open although the first current through the specific first switching element exceeds the first current threshold value. There may thus be a malfunction of the particular first
  • Switching element are detected.
  • a switching element e.g. a
  • Current measuring unit can be used on the specific first line to determine the first current through the specific first switching element.
  • the control unit can then detect on the basis of the sensor data from the current measuring unit that the specific first switching element does not open although the first current threshold value has been exceeded.
  • the control unit is further configured, in response to the fact that it has been determined that the specific first switching element does not open, to cause the limiting unit to limit or prevent the second current on the second line and / or to increase the second voltage on the second line to reduce.
  • the current can thus be limited or interrupted at a higher level of the vehicle electrical system in order to limit the first current on the specific first line (with the defective first switching element). In this way, the effects of a fault in the sub-area of the vehicle electrical system formed by the power distributor can be limited to the rest of the vehicle electrical system in an efficient and reliable manner.
  • the limitation unit can have a higher-level current threshold value, from which the second current on the second line is automatically limited or prevented.
  • the higher-level current threshold value can be greater than the first current threshold value (in particular by a factor of 2 or more, or 5 or more, or 10 or more greater than the first current threshold value).
  • the control unit can be set up to cause the limiting unit to limit or prevent the second current on the second line, even if the second current has not yet reached the higher-level current threshold value.
  • On-board network are effected.
  • the control unit can be set up to cause information relating to the specific first line on which the specific first switching element is arranged; and / or information relating to a particular component connected to the power distributor via the particular first line; and / or information relating to a cause of the fault for the first current on the specific first line is stored in an error rather than being stored for the vehicle electrical system before the second current is limited or prevented on the second line. It can thus be reliably made possible that the fault on the specific first line can be eliminated in an efficient and targeted manner at a later point in time.
  • the control unit can be set up to cause at least one component of the plurality of components (of the sub-area of the on-board network formed by the power distributor) to be transferred to a safe state; and / or at least one component of the plurality of components is coupled to an alternative power supply before the second current is limited or prevented on the second line.
  • the reliability of the operation of the on-board network can thus be further increased.
  • the control unit can be set up on the basis of a (possibly
  • control unit can be set up to initiate one or more measures in advance at the point in time in order to have an effect on the
  • the above-mentioned protective measures can be carried out reliably and at an early stage. The reliability of the operation of the on-board network can thus be further increased.
  • the control unit can be set up to cause the limiting unit to limit the second current on the second line in such a way that at least one of the plurality of electrical components can continue to be operated in a degraded operating mode.
  • the availability of the vehicle electrical system can thus be increased in an efficient manner.
  • the control unit can optionally be part of the specific first switching element (and not part of a higher-level control device).
  • the control unit can be set up to send a control signal to a control module of the limitation unit in order to cause the control module of the limitation unit to perform the
  • a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) which comprises the electrical system described in this document.
  • a method for protecting the electrical system described in this document comprises determining that a specific first switching element does not open a first line leading away from a power distributor, although the first current through the specific first switching element exceeds a first current threshold value.
  • the method further comprises, in response thereto, causing the second stream to be on a second conduit connected to the
  • SW software program
  • the software program can be set up to be executed on a processor (e.g. on a control unit of a vehicle) and thereby to execute the method described in this document.
  • the storage medium can comprise a software program which is set up to be executed on a processor, and thereby to do so in the latter
  • FIG. 1b shows a section of an exemplary on-board electrical system of a vehicle
  • FIG. 1c shows an exemplary power distributor with fuses
  • FIG. 2a shows an exemplary power distributor with semiconductor-based
  • FIGS. 2b and 2c show exemplary reactions of a power distributor to an event on a first supply line
  • FIG. 3 shows a flow chart of an exemplary method for protecting an on-board electrical system of a vehicle
  • FIG. 4 shows a flowchart of a further exemplary method for protecting an on-board electrical system of a vehicle.
  • the present document is concerned with increasing the safety of an on-board electrical system of a vehicle.
  • FIG. 1 a shows an exemplary vehicle 100 with the context
  • exemplary electrical loads are sensors 102, actuators 103 and / or control devices 101
  • FIG. 1b shows a section of an exemplary vehicle electrical system 150 of a
  • On-board network 150 comprises at least one energy source 151, which is set up to provide electrical energy in on-board network 150.
  • Exemplary energy sources 151 are: an (electrochemical) energy store, a voltage converter and / or a generator.
  • the vehicle electrical system 150 can have one or more power distributors 152 which are set up to supply the individual electrical loads 153, 101, 102, 103 with power from the energy source 151 via individual first supply lines 154 supply.
  • the energy source 151 can be connected to the power distributor 152 via a second line 155.
  • a power distributor 152 can comprise fuses 164, 165 on the individual lines 154, 155 in order to be able to interrupt the individual lines 154, 155 in the event of a short circuit on the individual lines 154, 155.
  • Fuses 164, 165 typically have a relatively large tolerance, react relatively slowly and are irreversible (so that they have to be replaced like a dog).
  • the fuses 164, 165 can, as shown in FIG. 2a, be replaced by semiconductor switches 205, 204 with a safety function. In this way, precision, speed and reversibility can be improved.
  • semiconductor-based switching elements 204, 205 protection and diagnostic capabilities can be provided.
  • a semiconductor-based switching element 204, 205 can possibly fail and / or have a defect.
  • an intrinsic defect density can lead to an increased leakage current, as a result of which the blocking properties of the switching element 204, 205 can be impaired and / or as a result of which the switching element 204, 205 can no longer be completely switched on under load.
  • Overloading a switching element 204, 205 can lead to a permanent interruption or a permanent short circuit of the switching element 204, 205.
  • a semiconductor switch 204 with a fuse function fails with a permanent short circuit “permanently on”, the path 154 of the semiconductor switch 204 can no longer be switched off. A safety function of the semiconductor switch 204 can therefore no longer be guaranteed.
  • Fig. 2a a hierarchical arrangement of
  • Switching elements 204, 205 are present on different hierarchy levels.
  • the next higher hierarchical level in the power distribution typically has a significantly higher security threshold than a switching element 204 on the hierarchical level below. It can therefore be the case that in the event of a short circuit on a subordinate (first) line 154 the
  • Doubling of the individual semiconductor switches 204, 205 can be carried out. However, this leads to a doubling of the effort and / or costs and a reduction in availability.
  • the individual switching elements 204, 205 can, as shown in FIG. 2a, be connected to one another via a communication network.
  • control unit 201 of a first switching element 204 of a first level can communicate with a second switching element 205 of a second level above.
  • control unit 201 of the first switching element 204 can be enabled to control the second switching element 205, for example in order to open the second switching element 205.
  • an event 214 can be detected, for example, at the first switching element 204, by which the switching of the first switching element 204 is impaired. In particular, it can be detected that the first
  • Switching element 204 does not open and therefore cannot disconnect first power 154 although a specific first current threshold value is exceeded.
  • the control unit 201 of the first switching element 204 can then send a control signal 211 to the second switching element 204 (in particular a control module of the second switching element 204) in order to open the second switching element 204.
  • the Opening of the second switching element 204 can possibly be effected even though the second current threshold value for the permissible current through the second switching element 205 has not yet been reached.
  • reliable protection of the vehicle electrical system 150 can be achieved.
  • the second switching element 205 can be part of a converter 215, in particular a DC / DC or DC voltage converter. As shown in FIG. 2 c, the control unit 201 of the first switching element 204 can be set up to cause the converter 215 to reduce the current on the second line 155 in response to a detected event 214. In this way, the effects of the event 214 on the rest of the vehicle electrical system 150 can be limited.
  • the converter 215 and the second switching element 205 are examples of a limiting unit for
  • the security function 201 with the failed output stage or with the failed semiconductor switch 204 can thus informally with a
  • the higher-level backup function are networked in order to display a backup case or an event 214.
  • the higher-level safety function can be triggered even if the current threshold value of the higher-level safety function has not been exceeded.
  • 2b illustrates the failure of a semiconductor switch unit 204 of the power distributor 152 and the transmission of the detected event 214 to the semiconductor switch unit 205 of the power distributor 152 with the command 211 to interrupt or deactivate the power supply.
  • 2c illustrates the failure of a semiconductor switch unit 204 of the power distributor 152 and the transmission of the detected event 214 to the DC / DC converter 215 for the power distributor 152 with the command 211 to degrade or deactivate the power supply.
  • a DC / DC converter can optionally be used as the energy source 151.
  • Energy source 151 can, for example, be prompted by a control instruction 211 to lower the output voltage or to switch off the output completely.
  • the voltage can be lowered, for example, in such a way that individual loads 153 continue to function (e.g. for a certain period of time) and that the effects of a short circuit are reduced, in particular minimized.
  • the individual security functions can be implemented in a model-based manner, e.g. to predict an error or an event 214. This results in the possibility of increasing or maximizing the available delay time for a trip. This is particularly advantageous if the remaining consumers, generators, etc. 153 in the supply section to be switched off have to be informed or deactivated.
  • the control unit 201 can be set up to document diagnosis and error storage so that the cause of the error for the event 214 can be localized. In this way, individual defective components can be exchanged efficiently. In particular, the incorrect replacement of a deactivated, functional component can thus be avoided.
  • the hierarchical protection described in this document can be applied: to a sub-network of the on-board network 150; on a segment of a
  • the shutdown can take place, for example, on the basis of a functionally justified shutdown of an electrical sub-path 154 or a component 153.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an exemplary method 300 for
  • An event 214 can be detected (step 301), and an error can be recognized based on this (step 302). In response to this, a higher security level can be informed of the detected error (step 303), and a check can be made to determine whether an immediate triggering is required (step 304).
  • the fuse case can be communicated within the affected sub-area of the on-board network 150, e.g. so that a consumer with double energy supply can be switched over (step 305) and / or so that a consumer is informed of the pending interruption of the power supply. Furthermore, a controlled
  • Deactivation and / or degradation of one or more systems take place (step 306).
  • the affected sub-area of the vehicle electrical system 150 can be switched off (step 307). Furthermore, a diagnosis and / or the entry of errors in an error memory can be carried out. (Step 308). Furthermore, an error message can be sent to a user of vehicle 100 (step 309). In addition, an emergency run of the vehicle 100 (without the affected and / or separated sub-area of the vehicle electrical system 150) can be brought about (step 310).
  • FIG. 4 shows a flow chart of a further method 400 for protecting an on-board electrical system 150 of a motor vehicle 100.
  • the method 400 can be carried out by a control unit 201.
  • the vehicle electrical system 150 comprises a power distributor 152 and a plurality of first lines 154, which are set up to connect a corresponding plurality of electrical components 153 (in particular loads 101, 102, 103) to the power distributor 152. Furthermore, the on-board electrical system 150 comprises a plurality of semiconductor-based first switching elements 204 for the corresponding plurality of electrical components 153 or for the corresponding plurality of first lines 154.
  • Switching element 204 may be configured on a first line 154 to interrupt the respective first line 154 (and thus to separate the respective component 153 from the power distributor 152).
  • the individual components 153 can thus each be separated from the power distributor 152 with a switching element 204 (by opening the switching element 204) or connected (by closing the switching element 204).
  • the vehicle electrical system 150 further comprises a second line 155, which is designed to connect the power distributor 152 to the vehicle electrical system 150.
  • the current distributor 152 can be configured to split the second current on the second line 155 to the plurality of first lines 154.
  • the on-board electrical system 150 includes a limiting unit 205, 215, 151 (eg a second switching element 205 and / or a converter 215, 151) which is set up to limit or prevent the second current on the second line 155 and / or a second one To change the voltage on the second line 155.
  • a limiting unit 205, 215, 151 eg a second switching element 205 and / or a converter 215, 151
  • the method 400 includes determining 401 that a particular first switching element 204 does not open although the first current through the particular first switching element 204 exceeds a first current threshold value (at which the particular first switching element 204 should open). Furthermore, in response to this, the method 400 comprises causing 402 the limiting unit 205, 215, 151 to limit or prevent the second current on the second line 155 and / or to reduce the second voltage on the second line 155. Reliable protection for the rest of the on-board electrical system 150 can thus be provided even if the first switching element 204 is defective.

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Abstract

Es wird elektrisches Bordnetz (150) für ein Kraftfahrzeug (100) beschrieben, das einen Stromverteiler (152) und eine Mehrzahl von ersten Leitungen (154) umfasst, die eingerichtet sind, eine entsprechende Mehrzahl von elektrischen Komponenten (153) mit dem Stromverteiler (152) zu verbinden. Des Weiteren umfasst das Bordnetz (150) eine Mehrzahl von halbleiterbasierten ersten Schaltelementen (204) für die entsprechende Mehrzahl von ersten Leitungen (154), wobei ein bestimmtes erstes Schaltelement (204) einer bestimmten ersten Leitung (154) ausgebildet ist, die bestimmte erste Leitung (154) zu unterbrechen. Des Weiteren umfasst das Bordnetz (150) eine zweite Leitung (155), die ausgebildet ist, den Stromverteiler (152) mit dem Bordnetz (150) zu verbinden, und eine Begrenzungseinheit (205, 215, 151), die eingerichtet ist, einen zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) zu begrenzen oder zu unterbinden. Das Bordnetz (150) umfasst ferner eine Steuereinheit (201), die eingerichtet ist, zu bestimmen, dass das bestimmte erste Schaltelement (204) nicht öffnet, obwohl ein erster Strom durch das bestimmte erste Schaltelement (204) einen ersten StromSchwellenwert überschreitet; und in Reaktion darauf, die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) zu veranlassen, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) zu begrenzen oder zu unterbinden.

Description

Fahrzeug-Bordnetz und Verfahren zum Schutz eines Fahrzeug-Bordnetzes
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und/oder eine entsprechende Steuereinheit zur Absicherung bzw. zum Schutz eines elektrischen Bordnetzes eines
Kraftfahrzeugs.
Ein Fahrzeug umfasst eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern, die über ein elektrisches Bordnetz des Fahrzeugs mit Strom versorgt werden. Ein Defekt eines elektrischen Verbrauchers kann zu einem Kurzschluss auf der elektrischen Leitung zu dem elektrischen Verbraucher führen, wobei auch das restliche Bordnetz durch den Kurzschluss beeinträchtigt werden könnte. Zum Schutz des Bordnetzes sind auf den einzelnen Leitungen zu den einzelnen elektrischen Verbrauchern, insbesondere in ein oder mehreren Stromverteilern, typischerweise Schmelzsicherungen angeordnet, die ausgebildet sein, infolge eines Kurzschlusses den elektrischen Verbraucher von dem restlichen Bordnetz zu trennen.
Schmelzsicherungen weisen typischerweise eine relativ große Toleranz und eine relativ hohe Reaktionszeit auf. Des Weiteren müssen ausgelöste
Schmelzsicherungen hündisch ausgetauscht werden. Daher können anstelle von Schmelzsicherungen halbleiterbasierte Schaltelemente (z.B. MOSFETs) verwendet werden, um die einzelnen elektrischen Verbraucher von dem Bordnetz eines Fahrzeugs zu trennen.
Halbleiterbasierte Schaltelemente können jedoch Fehlfunktionen aufweisen, die z.B. dazu führen können, dass ein Schaltelement dauerhaft geschlossen bzw.
„ON“ ist, und nicht mehr geöffnet werden kann. In einem solchen Fall kann durch das defekte Schaltelement keine Schutzfunktion für das Bordnetz bereitgestellt werden. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter Weise die Sicherheit eines elektrischen Bordnetzes infolge eines Ereignisses auf einer elektrischen Versorgungsleitung des Bordnetzes zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem
unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird elektrisches Bordnetz für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Das Bordnetz umfasst zumindest einen Stromverteiler, der eingerichtet ist, einen Teilbereich des Bordnetzes mit Strom zu versorgen.
Typischerweise umfasst ein Bordnetz mehrere unterschiedliche Stromverteiler für unterschiedliche Teilnetze bzw. Teilbereiche des Bordnetzes.
Außerdem umfasst das Bordnetz eine Mehrzahl von ersten Leitungen, die eingerichtet sind, eine entsprechende Mehrzahl von elektrischen Komponenten mit dem Stromverteiler zu verbinden. Mit anderen Worten, der Teilbereich des Bordnetzes, der über den Stromverteiler mit Strom versorgt wird, kann mehrere elektrische Komponenten (insbesondere Verbraucher) umfassen, die jeweils über eine elektrische Leitung mit dem Stromverteiler verbunden sind. Des Weiteren umfasst das Bordnetz eine Mehrzahl von halbleiterbasierten ersten Schaltelementen für die entsprechende Mehrzahl von elektrischen Komponenten bzw. für die entsprechende Mehrzahl von ersten Leitungen. Dabei kann ein bestimmtes erstes Schaltelement auf einer bestimmten ersten Leitung ausgebildet sein, die bestimmte erste Leitung zu unterbrechen. Insbesondere kann für jede erste Leitung (ggf. genau) ein erstes Schaltelement bereitgestellt werden, um die jeweilige erste Leitung bei Bedarf (z.B. bei einem Kurzschluss) aufzutrennen. Dabei kann das bestimmte erste Schaltelement für eine bestimmte erste Leitung ausgebildet sein, in einem fehlerfreien Betrieb automatisch zu öffnen, sobald der erste Strom durch das bestimmte erste Schaltelement einen ersten Strom- Schwellenwert überschreitet. Ein erstes Schaltelement kann ein oder mehrere unipolare und/oder bipolare Transistoren, z.B. einen metalloxide semiconductor (MOS) Transistor und/oder einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), umfassen.
Das Bordnetz umfasst ferner eine zweite Leitung, die ausgebildet ist, den
Stromverteiler mit dem Bordnetz zu verbinden. Der Stromverteiler kann derart ausgebildet sein, dass ein zweiter Strom auf der zweiten Leitung die Summe der Mehrzahl von ersten Strömen auf der entsprechenden Mehrzahl von ersten Leitungen umfasst oder der Summe der Mehrzahl von ersten Strömen entspricht. Insbesondere kann der Stromverteiler ausgebildet sein, den zweiten Strom auf die Mehrzahl von ersten Leitungen zu verteilen. Der zweite Strom auf der zweiten Leitung kann dem Strom für den durch den Stromverteiler gebildeten Teilbereich des Bordnetzes entsprechen.
Des Weiteren umfasst das Bordnetz eine Begrenzungseinheit, die eingerichtet ist, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung zu begrenzen oder zu unterbinden und/oder die zweite Spannung an der zweiten Leitung zu verändern. Die
Begrenzungseinheit kann ein zweites Schaltelement (z.B. einen MOS Transistor oder ein IGBT) umfassen, das eingerichtet ist, die zweite Leitung zu unterbrechen, um den zweiten Strom zu unterbinden. Alternativ oder ergänzend kann die Begrenzungseinheit einen Wandler, insbesondere einen Gleichspannungswandler, umfassen, der eingerichtet ist, den zweiten Strom zu reduzieren und/oder zu unterbinden. Der Wandler kann z.B. als Energiequelle für das Bordnetz dienen.
Außerdem umfasst das Bordnetz eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, zu bestimmen, dass das bestimmte erste Schaltelement nicht öffnet, obwohl der erste Strom durch das bestimmte erste Schaltelement den ersten Strom-Schwellenwert überschreitet. Es kann somit eine Fehlfunktion des bestimmten ersten
Schaltelements detektiert werden. Zu diesem Zweck kann z.B. eine
Strommesseinheit auf der bestimmten ersten Leitung verwendet werden, um den ersten Strom durch das bestimmte erste Schaltelement zu ermitteln. Die
Steuereinheit kann dann auf Basis der Sensordaten der Strommesseinheit detektieren, dass das bestimmte erste Schaltelement nicht öffnet, obwohl der erste Strom-Schwellenwert überschritten wurde.
Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, in Reaktion darauf, dass bestimmt wurde, dass das bestimmte erste Schaltelement nicht öffnet, die Begrenzungseinheit zu veranlassen, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung zu begrenzen oder zu unterbinden und/oder die zweite Spannung an der zweiten Leitung zu reduzieren. Es kann somit eine Begrenzung bzw. eine Unterbrechung des Stroms auf einer höheren Ebene des Bordnetzes bewirkt werden, um den ersten Strom auf der bestimmten ersten Leitung (mit dem defekten ersten Schaltelement) zu begrenzen. So können in effizienter und zuverlässiger Weise Auswirkungen eines Fehlers in dem durch den Stromverteiler gebildeten Teilbereich des Bordnetzes auf den Rest des Bordnetzes begrenzt werden.
Die Begrenzungseinheit kann einen übergeordneten Strom-Schwellenwert aufweisen, ab dem der zweite Strom auf der zweiten Leitung automatisch begrenzt oder unterbunden wird. Der übergeordnete Strom-Schwellenwert kann größer als der erste Strom-Schwellenwert sein (insbesondere um den Faktor 2 oder mehr, oder 5 oder mehr, oder 10 oder mehr größer als der erste Strom- Schwellenwert).
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Begrenzungseinheit zu veranlassen, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung zu begrenzen oder zu unterbinden, auch dann, wenn der zweite Strom den übergeordneten Strom-Schwellenwert noch nicht erreicht hat. So kann ein besonders zuverlässiger Schutz des
Bordnetzes bewirkt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass Information in Bezug auf die bestimmte erste Leitung, auf der das bestimmte erste Schaltelement angeordnet ist; und/oder Information in Bezug auf eine bestimmte Komponente, die über die bestimmte erste Leitung an dem Stromverteiler angeschlossen ist; und/oder Information in Bezug auf eine Fehlerursache für den ersten Strom auf der bestimmten ersten Leitung in einen Fehl er spei eher für das Bordnetz gespeichert wird, bevor der zweite Strom auf der zweiten Leitung begrenzt oder unterbunden wird. So kann zuverlässig ermöglicht werden, dass der Fehler auf der bestimmten ersten Leitung zu einem späteren Zeitpunkt in effizienter und gezielter Weise behoben werden kann.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass zumindest eine Komponente der Mehrzahl von Komponenten (des durch den Stromverteiler gebildeten Teilbereichs des Bordnetzes) in einen sicheren Zustand überführt wird; und/oder zumindest eine Komponente der Mehrzahl von Komponenten mit einer alternativen Stromversorgung gekoppelt wird, bevor der zweite Strom auf der zweiten Leitung begrenzt oder unterbunden wird. So kann die Zuverlässigkeit des Betriebs des Bordnetzes weiter erhöht werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis eines (ggf.
maschinenerl ernten) Prädiktionsmodells zu prädizieren, dass das bestimmte erste
Schaltelement an einem vorausliegenden Zeitpunkt nicht öffnen wird, obwohl der erste Strom durch das bestimmte erste Schaltelement den ersten Strom- Schwellenwert überschreiten wird. Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, bereits im Vorfeld zu dem vorausliegenden Zeitpunkt ein oder mehrere Maßnahmen zu veranlassen, um eine Auswirkung der an dem
vorausliegenden Zeitpunkten bewirkten Begrenzung oder Unterbrechung des zweiten Stroms auf das Bordnetz zu reduzieren. Durch die Prädiktion des Zeitpunkts des Fehlverhaltes des bestimmten ersten Schaltelements können die o.g. Schutzmaßnahmen in zuverlässiger Weise und bereits frühzeitig ausgeführt werden. So kann die Zuverlässigkeit des Betriebs des Bordnetzes weiter erhöht werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Begrenzungseinheit zu veranlassen, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung derart zu begrenzen, dass zumindest eine der Mehrzahl von elektrischen Komponenten weiterhin in einem degradierten Betriebsmodus betrieben werden kann. Durch eine Begrenzung des zweiten Stroms kann somit in effizienter Weise die Verfügbarkeit des Bordnetzes erhöht werden.
Die Steuereinheit kann ggf. Teil des bestimmten ersten Schaltelements (und nicht Teil eines übergeordneten Steuergeräts) sein. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ein Steuersignal an ein Steuermodul der Begrenzungseinheit zu senden, um das Steuermodul der Begrenzungseinheit zu veranlassen, die
Begrenzungseinheit derart zu betreiben, dass der zweite Strom auf der zweiten Leitung begrenzt oder unterbunden wird. Es kann somit eine dezentrale Steuerung der ersten Schaltelemente und des Begrenzungselements erfolgen. So kann die Effizienz des Bordnetzes weiter erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene Bordnetz umfasst. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Schutz des in diesem Dokument beschriebenen elektrischen Bordnetzes beschrieben. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass ein bestimmtes erstes Schaltelement einer von einem Stromverteiler wegführenden ersten Leitung nicht öffnet, obwohl der erste Strom durch das bestimmte erste Schaltelement einen ersten Strom-Schwellenwert überschreitet. Des Weiteren umfasst das Verfahren, in Reaktion darauf, das Veranlassen, dass der zweite Strom auf einer zweiten Leitung, die zu dem
Stromverteiler hinführt, begrenzt oder unterbunden wird, und/oder dass die zweite Spannung an der zweiten Leitung reduziert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem
Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen Figur la ein beispielhaftes Fahrzeug mit beispielhaften elektrischen
Verbrauchern;
Figur lb einen Ausschnitt eines beispielhaften elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs;
Figur lc einen beispielhaften Stromverteiler mit Schmelzsicherungen;
Figur 2a einen beispielhaften Stromverteiler mit halbleiterbasierten
Schaltelementen;
Figuren 2b und 2c beispielhafte Reaktionen eines Stromverteilers auf ein Ereignis auf einer ersten Versorgungsleitung;
Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Absicherung eines elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs; und
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines weiteren beispielhaften Verfahrens zur Absicherung eines elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Sicherheit eines elektrischen Bordnetzes eines Fahrzeugs. In diesem
Zusammenhang zeigt Fig. la ein beispielhaftes Fahrzeugs 100 mit
unterschiedlichen elektrischen Verbrauchern 101, 102, 103. Beispielhafte elektrische Verbraucher sind Sensoren 102, Aktoren 103 und/oder Steuergeräte 101
Fig. lb zeigt einen Ausschnitt eines beispielhaften Bordnetzes 150 eines
Fahrzeugs 100. Das Bordnetz 150 umfasst zumindest eine Energiequelle 151, die eingerichtet ist, elektrische Energie in dem Bordnetz 150 bereitzustellen.
Beispielhafte Energiequellen 151 sind: ein (elektrochemischer) Energiespeicher, ein Spannungswandler und/oder ein Generator.
Das Bordnetz 150 kann ein oder mehrere Stromverteiler 152 aufweisen, die eingerichtet sind, die einzelnen elektrischen Verbraucher 153, 101, 102, 103 über einzelne erste Versorgungsleitungen 154 mit Strom aus der Energiequelle 151 zu versorgen. Die Energiequelle 151 kann über eine zweite Leitung 155 mit dem Stromverteiler 152 verbunden sein.
Ein Stromverteiler 152 kann, wie in Fig. lc dargestellt, Schmelzsicherungen 164, 165 auf den einzelnen Leitungen 154, 155 umfassen, um bei einem Kurzschluss auf den einzelnen Leitungen 154, 155 die einzelnen Leitungen 154, 155 unterbrechen zu können.
Schmelzsicherungen 164, 165 weisen typischerweise eine relativ große Toleranz auf, reagieren relativ langsam und sind irreversibel (so dass sie hündisch getauscht werden müssen). Die Schmelzsicherungen 164, 165 können, wie in Fig. 2a dargestellt, durch Halbleiterschalter 205, 204 mit Sicherungsfunktion ersetzt werden. So können Präzision, Geschwindigkeit und Reversibilität verbessert werden. Außerdem können durch die Verwendung von halbleiterbasierten Schaltelementen 204, 205 Schutz- und Diagnosefähigkeiten bereitgestellt werden.
Ein halbleiterbasiertes Schaltelement 204, 205 kann ggf. ausfallen und/oder einen Defekt aufweisen. Beispielsweise kann eine intrinsische Defektdichte zu einem erhöhten Leckstrom führen, wodurch die Sperreigenschaften des Schaltelements 204, 205 beeinträchtigt werden können und/oder wodurch ein Einschalten des Schaltelements 204, 205 bei Last ggf. nicht mehr vollständig bewirkt werden kann. Eine Überlastung eines Schaltelements 204, 205 kann zu einer dauerhaften Unterbrechung oder zu einem dauerhaften Kurzschluss des Schaltelements 204, 205 führen.
Fällt ein Halbleiterschalter 204 mit Sicherungsfunktion mit einem dauerhaften Kurzschluss„permanent on“ aus, kann der Pfad 154 des Halbleiterschalters 204 nicht mehr abgeschaltet werden. Eine Sicherungsfunktion des Halbleiterschalters 204 kann somit nicht mehr gewährleistet werden. Wie in Fig. 2a dargestellt, kann eine hierarchische Anordnung von
Schaltelementen 204, 205 auf unterschiedlichen Hierarchiestufen vorliegen. Die nächst höhere Hierarchiestufe in der Stromverteilung weist jedoch typischerweise einen deutlich höheren Sicherungs-Schwellenwert auf, als ein Schaltelemente 204 auf der darunter liegenden Hierarchiestufe. Es kann somit sein, dass bei einem Kurzschlussfall auf einer untergeordneten (ersten) Leitung 154 die
Sicherungsfunktion der höheren Ebene nicht ausgelöst wird. Es erfolgt dann keine Abtrennung des Stromverteilers 152 von dem Bordnetz 150.
Alternativ oder ergänzend kann zur Bereitstellung einer Redundanz eine
Verdoppelung der einzelnen Halbleiterschalter 204, 205 (z.B. ein„+Schalter“ und ein„-Schalter“) durchgeführt werden. Dies führt jedoch zu einer Verdoppelung des Aufwands und/oder der Kosten sowie zu einem Absenken der Verfügbarkeit.
Die einzelnen Schaltelemente 204, 205 können, wie in Fig. 2a dargestellt, miteinander über ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden werden.
Insbesondere kann es einer Steuereinheit 201 eines ersten Schaltelements 204 einer ersten Ebene ermöglicht werden, mit einem zweiten Schaltelemente 205 einer darüber liegenden zweiten Ebene zu kommunizieren. Insbesondere kann es der Steuereinheit 201 des ersten Schaltelements 204 ermöglicht werden, das zweite Schaltelement 205 zu steuern, z.B. um das zweite Schaltelement 205 zu öffnen.
Wie in Fig. 2b dargestellt, kann z.B. an dem ersten Schaltelement 204 ein Ereignis 214 detektiert werden, durch das das Schalten des ersten Schaltelements 204 beeinträchtigt wird. Insbesondere kann detektiert werden, dass das erste
Schaltelement 204 nicht öffnet und daher die erste Leistung 154 nicht auftrennen kann, obwohl ein bestimmter erster Strom-Schwellenwert überschritten wird. Die Steuereinheit 201 des ersten Schaltelements 204 kann daraufhin ein Steuersignal 211 an das zweite Schaltelement 204 senden (insbesondere ein Steuermodul des zweiten Schaltelements 204), um das zweite Schaltelement 204 zu öffnen. Das Öffnen des zweiten Schaltelements 204 kann dabei ggf. bewirkt werden, obwohl der zweite Strom -Schwel len wert für den zulässigen Strom durch das zweite Schaltelement 205 noch nicht erreicht wurde. So kann durch Abtrennen des Stromverteilers 152 ein zuverlässiger Schutz des Bordnetzes 150 bewirkt werden.
Das zweite Schaltelement 205 kann Teil eines Wandlers 215, insbesondere eines DC/DC bzw. Gleichspannungswandlers, sein. Wie in Fig. 2c dargestellt, kann die Steuereinheit 201 des ersten Schaltelements 204 eingerichtet sein, in Reaktion auf ein erkanntes Ereignis 214 den Wandler 215 zu veranlassen, den Strom auf der zweiten Leitung 155 zu reduzieren. So können die Auswirkungen des Ereignisses 214 auf den Rest des Bordnetzes 150 begrenzt werden. Der Wandler 215 und das zweite Schaltelement 205 sind Beispiele für eine Begrenzungseinheit zur
Begrenzung und/oder zur Unterbrechung des zweiten Stroms durch die zweite Leitung 155.
Die Sicherungsfunktion 201 mit der ausgefallenen Endstufe bzw. mit dem ausgefallenen Halbleiterschalter 204 kann somit informell mit einer
übergeordneten Sicherungsfunktion vernetzt werden, um einen Sicherungsfall bzw. ein Ereignis 214 anzuzeigen. In Reaktion darauf kann die übergeordnete Sicherungsfunktion ausgelöst werden, auch dann, wenn der Strom-Schwellenwert der übergeordneten Sicherungsfunktion nicht überschritten wurde.
Fig. 2b veranschaulicht den Ausfall einer Halbleiterschaltereinheit 204 des Stromverteilers 152 und die Übertragung des detektierten Ereignisses 214 an die Halbleiterschaltereinheit 205 des Stromverteilers 152 mit dem Befehl 211, die Stromversorgung zu unterbrechen bzw. zu deaktivieren. Fig. 2c veranschaulicht den Ausfall einer Halbleiterschaltereinheit 204 des Stromverteilers 152 und die Übertragung des detektierten Ereignisses 214 an den DC/DC-Wandler 215 für den Stromverteiler 152 mit dem Befehl 211, die Stromversorgung zu degradieren bzw. zu deaktivieren. Alternativ oder ergänzend zu einer höheren Sicherungsebene kann ggf. ein Gleichspannungswandler als Energiequelle 151 verwendet werden. Die
Energiequelle 151 kann z.B. durch eine Steueran Weisung 211 veranlasst werden, die Ausgangsspannung abzusenken oder den Ausgang vollständig abzuschalten. Die Absenkung der Spannung kann z.B. derart erfolgen, dass weiterhin eine Restfunktion von einzelnen Verbrauchern 153 ermöglicht wird (z.B. für einen bestimmten Zeitraum) und dass die Auswirkungen des Kurzschlussfalls reduziert, insbesondere minimiert, werden.
Die einzelnen Sicherungsfunktionen können modellbasiert implementiert sein, z.B. um einen Fehlerfall bzw. ein Ereignis 214 zu prädizieren. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, die verfügbare Verzögerungszeit für eine Auslösung zu erhöhen bzw. zu maximieren. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in dem abzuschaltenden Versorgungsabschnitt die restlichen Verbraucher, Erzeuger, etc. 153 informiert bzw. deaktiviert werden müssen.
Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, Diagnose und Fehlerspeicherung zu dokumentieren, so dass die Fehlerursache für das Ereignis 214 eingegrenzt werden kann. So kann ein effizienter Austausch von einzelnen fehlerhaften Komponenten bewirkt werden. Insbesondere kann so der fälschliche Austausch einer deaktivierten, funktionsfähigen Komponente vermieden werden.
Die in diesem Dokument beschriebene hierarchische Sicherung kann angewendet werden: auf ein Teilnetz des Bordnetzes 150; auf ein Segment einer
Versorgungsschiene; und/oder auf ein Segment einer Bordnetz -Ringstruktur. Die Abschaltung kann z.B. aufgrund einer funktional begründeten Abschaltung eines elektrischen Teilpfades 154 bzw. einer Komponente 153 erfolgen.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur
Absicherung eines Bordnetzes 150. Es kann ein Ereignis 214 detektiert werden (Schritt 301), und es kann basierend darauf ein Fehler erkannt werden (Schritt 302). In Reaktion darauf, kann eine höhere Sicherungsebene über den erkannten Fehler informiert werden (Schritt 303), und es kann überprüft werden, ob ein sofortiges Auslösen erforderlich ist (Schritt 304).
Falls kein sofortiges Auslösen erforderlich ist, kann der Sicherungsfall innerhalb des betroffenen Teilbereichs des Bordnetzes 150 kommuniziert werden, z.B. damit ein Verbraucher mit doppelter Energieversorgung umschaltet werden kann (Schritt 305) und/oder damit ein Verbraucher über die anstehende Unterbrechung der Stromversorgung informiert wird. Ferner kann ggf. eine kontrollierte
Deaktivierung und/oder Degradierung von ein oder mehreren Systemen erfolgen (Schritt 306).
Wenn ein sofortiges Auslösen erforderlich ist oder nachdem die o.g. Schritte 305, 306 durchgeführt wurden, kann die Abschaltung des betroffenen Teilbereichs des Bordnetzes 150 erfolgen (Schritt 307). Des Weiteren kann eine Diagnose und/oder der Eintrag von Fehlem in einen Fehlerspeicher durchgeführt werden. (Schritt 308). Des Weiteren kann eine Fehlermeldung an einen Nutzer des Fahrzeugs 100 bewirkt werden (Schritt 309). Außerdem kann ein Notlauf des Fahrzeugs 100 (ohne den betroffenen und/oder abgetrennten Teilbereich des Bordnetzes 150) bewirkt werden (Schritt 310).
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens 400 zum Schutz eines elektrischen Bordnetzes 150 eines Kraftfahrzeugs 100. Das Verfahren 400 kann durch eine Steuereinheit 201 ausgeführt werden.
Das Bordnetz 150 umfasst einen Stromverteiler 152 und eine Mehrzahl von ersten Leitungen 154, die eingerichtet sind, eine entsprechende Mehrzahl von elektrischen Komponenten 153 (insbesondere Verbraucher 101, 102, 103) mit dem Stromverteiler 152 zu verbinden. Des Weiteren umfasst das Bordnetz 150 eine Mehrzahl von halbleiterbasierten ersten Schaltelementen 204 für die entsprechende Mehrzahl von elektrischen Komponenten 153 bzw. für die entsprechende Mehrzahl von ersten Leitungen 154. Dabei kann ein erstes
Schaltelement 204 auf einer ersten Leitung 154 ausgebildet sein, die jeweilige erste Leitung 154 zu unterbrechen (und damit die jeweilige Komponente 153 von dem Stromverteiler 152 zu trennen). Die einzelnen Komponenten 153 können somit jeweils mit einem Schaltelement 204 von dem Stromverteiler 152 getrennt (durch Öffnen des Schaltelements 204) oder verbunden (durch Schließen des Schaltelements 204) werden.
Das Bordnetz 150 umfasst ferner eine zweite Leitung 155, die ausgebildet ist, den Stromverteiler 152 mit dem Bordnetz 150 zu verbinden. Der Stromverteiler 152 kann ausgebildet sein, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung 155 auf die Mehrzahl von ersten Leitungen 154 aufzuteilen.
Außerdem umfasst das Bordnetz 150 eine Begrenzungseinheit 205, 215, 151 (z.B. ein zweites Schaltelement 205 und/oder einen Wandler 215, 151), die eingerichtet ist, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung 155 zu begrenzen oder zu unterbinden und/oder eine zweite Spannung auf der zweiten Leitung 155 zu verändern.
Das Verfahren 400 umfasst das Bestimmen 401, dass ein bestimmtes erstes Schaltelement 204 nicht öffnet, obwohl der erste Strom durch das bestimmte erste Schaltelement 204 einen ersten Strom-Schwellenwert (bei dem das bestimmte erste Schaltelement 204 öffnen sollte) überschreitet. Des Weiteren umfasst das Verfahren 400, in Reaktion darauf, das Veranlassen 402 der Begrenzungseinheit 205, 215, 151, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung 155 zu begrenzen oder zu unterbinden und/oder die zweite Spannung an der zweiten Leitung 155 zu reduzieren. So kann auch bei einem defekten ersten Schaltelement 204 ein zuverlässiger Schutz für das restliche Bordnetz 150 bereitgestellt werden.
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen wird es ermöglicht, ein sicherheitskritisches Ereignis 311 in einem Teilbereich eines Bordnetzes 150 ohne zusätzliche Schaltungsmittel abzufangen (ggf. allein auf Basis von
Software). So können die Kosten, das Gewicht und der erforderliche Bauraum eines Fahrzeugs 100 reduziert werden. Des Weiteren kann die Verfügbarkeit eines Bordnetzes 150 erhöht werden. Ferner können in zuverlässiger und effizienter Weise eine Diagnose, eine Fehlerlokalisierung und ggf. ein Notlauf einzelnen Komponenten 153 des Bordnetzes 150 zugeordnet werden. Insbesondere können Fehlermeldungen und ein erforderlicher Komponententausch eindeutig einer betroffenen Komponente 153 zugeordnet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Elektrisches Bordnetz (150) für ein Kraftfahrzeug (100); wobei das Bordnetz (150) umfasst,
- einen Stromverteiler (152);
- eine Mehrzahl von ersten Leitungen (154), die eingerichtet sind, eine entsprechende Mehrzahl von elektrischen Komponenten (153) mit dem Stromverteiler (152) zu verbinden;
- eine Mehrzahl von halbleiterbasierten ersten Schaltelementen (204) für die entsprechende Mehrzahl von ersten Leitungen (154); wobei ein bestimmtes erstes Schaltelement (204) einer bestimmten ersten Leitung (154) ausgebildet ist, die bestimmte erste Leitung (154) zu unterbrechen;
- eine zweite Leitung (155), die ausgebildet ist, den Stromverteiler (152) mit dem Bordnetz (150) zu verbinden;
- eine Begrenzungseinheit (205, 215, 151), die eingerichtet ist, einen zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) zu begrenzen oder zu unterbinden und/oder eine zweite Spannung an der zweiten Leitung (155) zu verändern; und
- eine Steuereinheit (201), die eingerichtet ist,
- zu bestimmen, dass das bestimmte erste Schaltelement (204) nicht öffnet, obwohl ein erster Strom durch das bestimmte erste Schaltelement (204) einen ersten Strom-Schwellenwert überschreitet; und
- in Reaktion darauf, die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) zu veranlassen, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) zu begrenzen oder zu unterbinden und/oder die zweite
Spannung an der zweiten Leitung (155) zu reduzieren. 2) Bordnetz (150) gemäß Anspruch 1, wobei - die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) einen übergeordneten Strom- Schwellenwert aufweist, ab dem der zweite Strom auf der zweiten Leitung (155) automatisch begrenzt oder unterbunden wird; und
- die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) zu veranlassen, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) zu begrenzen oder zu unterbinden, auch dann, wenn der zweite Strom den übergeordneten Strom-Schwellenwert noch nicht erreicht hat.
3) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass Information in Bezug auf
- die bestimmte erste Leitung (154), auf der das bestimmte erste
Schaltelement (204) angeordnet ist;
- in Bezug auf eine bestimmte Komponente (153), die über die
bestimmte erste Leitung (154) an dem Stromverteiler (152) angeschlossen ist; und/oder
- in Bezug auf eine Fehlerursache für den ersten Strom auf der
bestimmten ersten Leitung (154)
in einen Fehlerspeicher für das Bordnetz (150) gespeichert wird, bevor der zweite Strom auf der zweiten Leitung (155) begrenzt oder unterbunden wird.
4) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass
- zumindest eine Komponente (153) der Mehrzahl von Komponenten (153) in einen sicheren Zustand überführt wird; und/oder
- zumindest eine Komponente (153) der Mehrzahl von Komponenten (153) mit einer alternativen Stromversorgung gekoppelt wird, bevor der zweite Strom auf der zweiten Leitung (155) begrenzt oder unterbunden wird. 5) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) ein zweites Schaltelement (205) umfasst, das eingerichtet ist, die zweite Leitung (155) zu unterbrechen, um den zweiten Strom zu unterbinden; und/oder
- die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) einen Wandler (215, 151), insbesondere einen Gleichspannungswandler, umfasst, der eingerichtet ist, den zweiten Strom zu reduzieren und/oder zu unterbinden.
6) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Steuereinheit (201) eingerichtet ist, die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) zu veranlassen, den zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) derart zu begrenzen, dass zumindest eine der Mehrzahl von elektrischen Komponenten (153) weiterhin in einem degradierten Betriebsmodus betrieben werden kann.
7) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Steuereinheit (201) Teil des bestimmten ersten Schaltelements (204) ist; und/oder
- die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, ein Steuersignal (211) an ein Steuermodul der Begrenzungseinheit (205, 215, 151) zu senden, um das Steuermodul der Begrenzungseinheit (205, 215, 151) zu veranlassen, die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) derart zu betreiben, dass der zweite Strom auf der zweiten Leitung (155) begrenzt oder unterbunden wird.
8) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Schaltelement (204) einen metalloxide semiconductor, kurz MOS, Transistor und/oder einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode, kurz IGBT, umfasst.
9) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Steuereinheit (201) eingerichtet ist, - auf Basis eines Prädiktionsmodells zu prädizieren, dass das bestimmte erste Schaltelement (204) an einem vorausliegenden Zeitpunkt nicht öffnen wird, obwohl der erste Strom durch das bestimmte erste Schaltelement (204) den ersten Strom-Schwellenwert überschreiten wird; und
- bereits im Vorfeld zu dem vorausliegenden Zeitpunkt ein oder mehrere Maßnahmen zu veranlassen, um eine Auswirkung der an dem vorausliegenden Zeitpunkten bewirkten Begrenzung oder
Unterbrechung des zweiten Stroms auf das Bordnetz (150) zu reduzieren.
10) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Stromverteiler (152) derart ausgebildet ist, dass der zweite Strom auf der zweiten Leitung (155) eine Summe einer Mehrzahl von ersten Strömen auf der entsprechenden Mehrzahl von ersten Leitungen (154) umfasst oder der Summe entspricht; und/oder
- der Stromverteiler (152) ausgebildet ist, den zweiten Strom auf die Mehrzahl von ersten Leitungen (154) zu verteilen.
11) Bordnetz (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das bestimmte erste Schaltelement (204) ausgebildet ist, in einem
fehlerfreien Betrieb automatisch zu öffnen, sobald der erste Strom durch das bestimmte erste Schaltelement (204) den ersten Strom- Schwellenwert überschreitet; und/oder
- der erste Strom-Schwellenwert kleiner als ein übergeordneter Strom- Schwellenwert ist, ab dem die Begrenzungseinheit (205, 215, 151) automatisch den zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) begrenzt oder unterbindet.
12) Verfahren (400) zum Schutz eines elektrischen Bordnetzes (150) eines
Kraftfahrzeugs (100); wobei das Bordnetz (150) einen Stromverteiler (152) und eine Mehrzahl von ersten Leitungen (154) umfasst, die eingerichtet sind, eine entsprechende Mehrzahl von ersten Leitungen (154) mit dem
Stromverteiler (152) zu verbinden; wobei das Bordnetz (150) eine Mehrzahl von halbleiterbasierten ersten Schaltelementen (204) für die entsprechende Mehrzahl von elektrischen Komponenten (153) umfasst; wobei ein bestimmtes erstes Schaltelement (204) einer bestimmten ersten Leitung (154) ausgebildet ist, die bestimmte erste Leitung (154) zu unterbrechen; wobei das Bordnetz (150) eine zweite Leitung (155) umfasst, die ausgebildet ist, den Stromverteiler (152) mit dem Bordnetz (150) zu verbinden, und eine
Begrenzungseinheit (205, 215, 151) umfasst, die eingerichtet ist, einen zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) zu begrenzen oder zu unterbinden und/oder eine zweite Spannung an der zweiten Leitung (155) zu verändern; wobei das Verfahren (400) umfasst,
- Bestimmen (401), dass das bestimmte erste Schaltelement (204) nicht öffnet, obwohl ein erster Strom durch das bestimmte erste
Schaltelement (204) einen ersten Strom-Schwellenwert überschreitet; und
- in Reaktion darauf, Veranlassen (402) der Begrenzungseinheit (205, 215, 151), den zweiten Strom auf der zweiten Leitung (155) zu begrenzen oder zu unterbinden und/oder die zweite Spannung an der zweiten Leitung (155) zu reduzieren.
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