WO2022122643A1 - Fahrzeug mit einer zonenarchitektur - Google Patents

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WO2022122643A1
WO2022122643A1 PCT/EP2021/084368 EP2021084368W WO2022122643A1 WO 2022122643 A1 WO2022122643 A1 WO 2022122643A1 EP 2021084368 W EP2021084368 W EP 2021084368W WO 2022122643 A1 WO2022122643 A1 WO 2022122643A1
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zone
vehicle
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safety
cabin
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Achim Henkel
Jochen Pflueger
Richard Schoettle
Manuel Warwel
Viola Malena Neudoerfler
Alexander Fuchs
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles

Definitions

  • the invention relates to a vehicle with a zone architecture.
  • State-of-the-art are E-/E-architectures with networking based on vehicle domains, i.e. for each domain (chassis, drive, body (inside or outside)) there are separate, mostly star-shaped communication networks and tree-shaped on-board energy network structures. Disadvantage is a complex cabling or a complex wiring harness.
  • the invention relates to a new architectural concept for networking components installed in a vehicle.
  • the zones front area, cabin on the right, cabin on the left and the rear area are differentiated, with each zone having a defined number of zone control devices.
  • separate zone control devices are implemented in the cabin and rear for safety-relevant consumers.
  • zone control units are installed for this purpose.
  • safety-relevant ASIL consumers are safely separated from one another via a safety-relevant on-board power supply and QM consumers via a QM network, and the complexity is reduced by the zone architectures.
  • An energy source designed as a DC/DC converter is arranged in the front zone.
  • the energy source it is also conceivable for the energy source to be in the form of another embodiment that appears sensible to a person skilled in the art.
  • An electrical power distributor is advantageously arranged in the front zone, which supplies the right cabin, left cabin and the rear area with electrical energy. In this way, a secure energy supply to the zones can advantageously be ensured.
  • the front zone advantageously has a separating element which is designed as an on-board power supply switch.
  • the separating element can separate the safety-relevant electrical system from the QM network. In this way, a secure on-board power supply can be easily implemented.
  • FIG. 1 shows a vehicle with a zone architecture according to the invention.
  • FIG. 1 shows in simplified form a vehicle 10 with four defined zones. The following zones are visible: • Zone front area 12
  • zone controllers Also shown are a number of zone controllers.
  • Consumers 20, 22 for implementing vehicle functions are arranged in the front zone 12 and the rear zone 18.
  • the consumers for the realization of vehicle functions 20, 22 are connected to one another via a QM network 21.
  • Safety-relevant ASIL consumers 24, 26, 28a and 28b are connected to one another via a safety-relevant power supply system 25.
  • an energy source 30 is arranged in the front zone 12 .
  • the energy source 30 is a DC/DC converter.
  • any other energy source that appears sensible to a person skilled in the art is conceivable.
  • the energy source 30 is arranged in a different zone and not in the front area 12 zone.
  • the separating element is designed as an on-board power supply switch.
  • the separating element can separate the safety-relevant power supply system from the QM network.
  • the front zone thus forms a so-called safety island.
  • the on-board circuit breaker can also be implemented as an external component that is not integrated into a zone ECU.
  • the other zones are supplied from the front zone via a channel 40 and electronic switches 44, 46, 48.
  • each zone there is a switch that can separate between the QM network 21 of the corresponding zone and the safety-relevant power supply system 25.
  • the zones are used to connect both the consumers for the implementation of vehicle functions 20, 22 and the safety-relevant ASIL consumers 24, 26, 28a and 28b supplied. This leads to a simplification of the wiring harness in the vehicle.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
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  • Connection Or Junction Boxes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (10) mit einer Zone Frontbereich (12), Zone Kabine rechts (14), Zone Kabine links (16), Zone Heckbereich (18), wobei jede Zone eine definierte Anzahl an Zonensteuergeräten aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Fahrzeug mit einer Zonenarchitektur
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Zonenarchitektur.
Stand der Technik
Stand der Technik sind E-/E-Architekturen mit nach Fahrzeugdomänen geprägter Vernetzung, d.h. für jede Domäne (Fahrwerk, Antrieb, Karosserie (innen bzw. außen)) existieren separate, meist sternförmige Kommunikationsnetze und baumförmige Energiebordnetzstrukturen. Nachteil ist eine komplexe Verkabelung, bzw. ein komplexer Kabelbaum.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein neues Architekturkonzept für die Vernetzung von Komponenten die in einem Fahrzeug eingebaut werden. Vorteilhafterweise werden dabei die Zonen Frontbereich, Kabine rechts, Kabine links und der Heckbereich unterschieden, wobei jede Zone eine definierte Anzahl an Zonensteuergeräten aufweist.
Vorteilhafterweise werden in Kabine und Heck für sicherheitsrelevante Verbraucher separate Zone Steuergeräte realisiert.
Sind die Verbraucher zur Realisierung von Fahrzeugfunktionen über ein QM Netz zu versorgen, sind dazu separate Zonen Steuergeräte verbaut. Somit sind sicherheitsrelevante ASIL Verbraucher über ein sicherheitsrelevantes Energiebordnetz und QM Verbraucher über ein QM Netz sicher voneinander getrennt und die Komplexität wird durch die Zonenarchitekturen gesenkt. in der Frontzone ist eine Energiequelle, die als DC/DC Wandler ausgebildet ist, angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass die Energiequelle als eine andere dem Fachmann sinnvoll erscheinende Ausführung ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist in der Frontzone ein elektrischer Stromverteiler angeordnet, der die Zonen Kabine rechts, Kabine links und den Heckbereich mit elektrischer Energie versorgt. Somit kann vorteilhaft eine sichere Energieversorgung der Zonen gewährleistet werden.
Vorteilhaft weist die Frontzone ein Trennelement auf, welches als Bordnetzschalter ausgebildet ist. Erfindungsgemäß kann das Trennelement das sicherheitsrelevante Energiebordnetz vom QM-Netz trennen. Somit kann einfach ein sicheres Energiebordnetz realisiert werden.
Dadurch, dass in den Zonen je ein Schalter angeordnet ist, der zwischen dem QM Netz der entsprechenden Zone und dem sicherheitsrelevanten Energiebordnetz trennen kann und dadurch, dass die Zonen Kabine rechts, Kabine links und Heckbereich über einen Kanal und über elektronische Schalter versorgt werden, können Schaltungsaufwände reduziert werden. Somit kann eine einfache und kostengünstige Verschaltung erreicht werden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Zonenarchitektur.
Beschreibung
Figur 1 zeigt vereinfacht ein Fahrzeug 10 mit vier definierten Zonen. Folgende Zonen sind sichtbar: • Zone Frontbereich 12
• Zone Kabine rechts 14
• Zone Kabine links 16
• Zone Heckbereich 18
Weiterhin ist eine Anzahl an Zonensteuergeräten gezeigt.
In der Frontzone 12 und der Zone Heckbereich 18 sind Verbraucher 20, 22 zur Realisierung von Fahrzeugfunktionen angeordnet. Die Verbraucher zur Realisierung von Fahrzeugfunktionen 20, 22 sind über ein QM Netz 21 miteinander verbunden. Sicherheitsrelevante ASIL Verbraucher 24, 26, 28a und 28b sind über ein sicherheitsrelevantes Energiebordnetz 25 miteinander verbunden.
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in der Front Zone 12 eine Energiequelle 30 angeordnet. Die Energiequelle 30 ist ein DC/DC Wandler. Es ist jedoch jede andere dem Fachmann sinnvoll erscheinende Energiequelle denkbar.
Es ist auch denkbar, dass die Energiequelle 30 in einer anderen Zone und nicht in der Zone Frontbereich 12 angeordnet ist.
In der Frontzone befindet sich weiterhin ein Trennelement. Das Trennelement ist als Bordnetzschalter ausgebildet.
Das Trennelement kann das sicherheitsrelevante Energiebordnetz vom QM-Netz trennen. Somit bildet die Frontzone eine sogenannte Sicherheitsinsel.
Es ist jedoch auch denkbar, dass eine andere Zone als „Sicherheitsinsel“ ausgebildet ist und dass das Trennelement entsprechend in einer anderen Zone ECU angeordnet ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Bordnetztrennschalter auch als externe, nicht in eine Zone ECU integrierte, Komponente realisiert werden. Aus der Frontzone werden die anderen Zonen über einen Kanal 40 und über elektronische Schalter 44, 46, 48 versorgt.
In jeder Zone befindet sich ein Schalter, der zwischen dem QM Netz 21 der entsprechenden Zone und dem sicherheitsrelevanten Energiebordnetz 25 trennen kann, über die Zonen werden sowohl die Verbraucher zur Realisierung von Fahrzeugfunktionen 20, 22 und die sicherheitsrelevanten ASIL Verbrauchern 24, 26, 28a und 28b versorgt. Das führt zu einer Vereinfachung des Kabelbaums im Fahrzeug.

Claims

- 5 - Ansprüche
1. Fahrzeug (10) mit einer Zone Frontbereich (12), Zone Kabine rechts (14), Zone Kabine links (16), Zone Heckbereich (18), wobei jede Zone eine definierte Anzahl an Zonensteuergeräten aufweist.
2. Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontzone (12) und die Zone Heckbereich (18) Verbraucher (20, 22) zur Realisierung von Fahrzeugfunktionen aufweist.
3. Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbraucher zur Realisierung von Fahrzeugfunktionen 20, 22 sind über ein QM Netz 21 miteinander verbunden sind.
4. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sicherheitsrelevante ASIL Verbraucher (24, 26, 28a, 28b) über ein sicherheitsrelevantes Energiebordnetz (25) miteinander verbunden sind.
5. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Frontzone (12) eine Energiequelle (30) angeordnet ist, wobei die Energiequelle (30) als DC/DC Wandler ausgebildet ist.
6. Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Frontzone (12) die Zonen Kabine rechts (14), Kabine links (16) und der Heckbereich (18) über einen Kanal (40) und über elektronische Schalter (44, 46, 48) versorgt werden.
7. Fahrzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zonen (14, 16, 18) je ein Schalter (44, 46, 48) angeordnet ist, der zwischen dem QM Netz (21) der entsprechenden Zone und dem sicherheitsrelevanten Energiebordnetz (25) trennen kann. - 6 - Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Zonen (14,16,18) die Verbraucher zur Realisierung von Fahrzeugfunktionen (20, 22) und die sicherheitsrelevanten ASIL Verbrauchern (24, 26, 28a und 28b) versorgt werden.
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