WO2024033040A1

WO2024033040A1 - Datenübertragungsvorrichtung für ein fahrzeug

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Publication number: WO2024033040A1
Application number: PCT/EP2023/070119
Authority: WO
Inventors: Sebastian Schwärzler; Mato MANDIC; Alain Florent Nanze Kuipou
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2022-08-11
Filing date: 2023-07-20
Publication date: 2024-02-15
Also published as: DE102022208354A1

Abstract

Es wird eine Datenübertragungsvorrichtung (1a; 1b) für ein Fahrzeug (2a) vorgeschlagen, umfassend eine Mehrzahl von optischen Datenleitungselementen (3a-12a; 3b) zur datenübertragungstechnischen Verbindung zwischen Komponenten (13a- 20a) insbesondere Hochspannungskomponenten, des Fahrzeugs (2a), wobei die optischen Datenleitungselemente (3a-12a; 3b) als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten (13a-20a) des Fahrzeugs (2a) ausgebildet sind.

Description

Datenübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Datenübertragungssystem, auf ein Fahrzeugbordnetz und auf ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisches Fahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Fahrzeug.

Aus dem Stand der Technik sind Datenübertragungsvorrichtungen für Fahrzeuge bekannt. Dabei kommen üblicherweise elektrische, insbesondere kupferbasierte, Datenleitungselemente und/oder Ringtopologien zum Einsatz.

Es wird eine Datenübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Die Datenübertragungsvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von optischen Datenleitungselementen zur datenübertragungstechnischen Verbindung zwischen Komponenten, insbesondere Hochspannungskomponenten, des Fahrzeugs. Die optischen Datenleitungselemente sind als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten des Fahrzeugs ausgebildet.

Die Datenübertragungsvorrichtung ist vorzugsweise zu einem Einsatz in einem Fahrzeug vorgesehen. Bevorzugt ist die Datenübertragungsvorrichtung zu einem Einsatz in einem elektrischen Fahrzeug vorgesehen. Unter einem „elektrischen Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug verstanden werden, das einen elektrischen Antrieb umfasst. Insbesondere wird das elektrische Fahrzeug zumindest teilweise von zumindest einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben. Das elektrische Fahrzeug kann insbesondere als ein Hybrid-Fahrzeug, insbesondere als ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug oder als ein Gas-Hybrid-Fahrzeug, als ein batterieelektrisches Fahrzeug, als ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, insbesondere als ein Wasserstoff-Fahrzeug, oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein.

Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt. Das Fahrzeug kann insbesondere als ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ausgebildet sein. Unter einem „automatisiert betreibbaren Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug mit einer der Automatisierungsstufen 1 bis 5 der Norm SAE J3016 verstanden werden. Insbesondere weist das automatisiert betreibbare Fahrzeug eine technische Ausrüstung auf, die für diese Automatisierungsstufen gefordert ist. Die technische Ausrüstung umfasst insbesondere Umfelderkennungssensoren, wie beispielsweise Radarsensoren, Lidarsensoren, Kameras und/oder Akustiksensoren, Steuergeräte o. dgl. Bevorzugt ist das automatisiert betreibbare Fahrzeug als ein Landfahrzeug ausgebildet. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann insbesondere als ein PKW, bevorzugt als ein Personentransportfahrzeug, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug, als ein Agrarfahrzeug oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann alternativ auch als ein Luftfahrzeug, beispielsweise als eine Drohne, als ein Flugzeug, als ein Helikopter, als ein Senkrechtstart- und -landungsflugzeug o. dgl., oder als ein Wasserfahrzeug, insbesondere als ein Schiff, als ein Boot o. dgl., ausgebildet sein.

Die Komponenten sind vorzugsweise als elektrische, insbesondere leistungselektronische, Komponenten ausgebildet. Bevorzugt ist zumindest ein Teil der Komponenten als Hochspannungskomponenten ausgebildet. Die Hochspannungskomponenten sind insbesondere Komponenten, die mit hohen elektrischen Spannungen betrieben werden und/oder weitere Komponenten mit hohen elektrischen Spannungen versorgen. Insbesondere können die Hochspannungskomponenten mit einer elektrischen Spannung von zumindest 200 V, bevorzugt von zumindest 400 V und besonders bevorzugt von zumindest 800 V betrieben werden und/oder weitere Komponenten mit dieser elektrischen Spannung versorgen. Eine Hochspannungskomponente kann insbesondere als ein elektrischer Antriebsmotor, insbesondere mit Inverter, als eine Hochspannungsversorgung, beispielsweise als eine Hochspannungsbatterie oder als eine Brennstoffzelle, als eine Stromverteilereinheit, als ein Gleichspannungswandler oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Hochspannungskomponente ausgebildet sein. Weitere mittels der optischen Datenleitungslemente datenübertragungstechnisch verbindbare Komponenten können insbesondere Steuergeräte, Eingabegeräte o. dgl. sein.

Die optischen Datenleitungselemente sind vorzugsweise zur Datenübertragung vorgesehen. Von den optischen Datenleitungselementen übertragene Daten können insbesondere Steuer- oder Regelsignale, Sensordaten, Diagnosedaten, Navigationsdaten oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Daten sein. Insbesondere sind die optischen Datenleitungselemente dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen zu übertragen. Die optischen Datenleitungselemente sind insbesondere als Lichtleiter ausgebildet. Bevorzugt sind die optischen Datenleitungselemente als Lichtwellenleiter, beispielsweise als optische Kabel, ausgebildet. Die optischen Datenleitungselemente können insbesondere mittels zumindest eines optischen Stecksystems an die Komponenten koppelbar sein. Vorzugsweise sind die optischen Datenleitungselemente zu einer Kopplung mit einer Kommunikationseinheit einer Komponente vorgesehen.

Darunter, dass ein optisches Datenleitungselement als eine Punkt-zu-Punkt-Verbin- dung zwischen zwei Komponenten ausgebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das optische Datenleitungselement die zwei Komponenten direkt, insbesondere ohne eine Zwischenstation wie beispielsweise eine zusätzliche Komponente, datenübertragungstechnisch miteinander verbindet. Insbesondere können über das optische Datenleitungselement direkt Daten zwischen den zwei Komponenten übertragen werden. Insbesondere weist die Datenübertragungsvorrichtung eine Punkt-zu-Punkt-Topologie auf. Insbesondere ist eine Topologie der Datenübertragungsvorrichtung verschieden von einer Stern-Topologie, einer Ring-Topologie, einer Bus-Topologie o. dgl. Vorzugsweise kann eine Komponente über mehrere als Punkt- zu-Punkt-Verbindungen ausgebildete optische Datenleitungselemente mit mehreren weiteren Komponenten datenübertragungstechnisch verbunden sein. Insbesondere sind die mehreren als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ausgebildeten optischen Datenleitungselemente unabhängig voneinander, insbesondere nicht datenübertragungstechnisch miteinander verbunden. Insbesondere kann die Topologie der Datenübertragungsvorrichtung in Abhängigkeit einer Anordnung von Punkt-zu-Punkt-Verbin- dungen zwischen den Komponenten schematisch aussehen wie eine Stern- Topologie, eine Ring-Topologie o. dgl., aber dennoch aufgrund einer fehlenden datenübertragungstechnischen Verbindung zwischen zwei nicht per Punkt-zu-Punkt- Verbindung verbundenen Komponenten als eine Punkt-zu-Punkt-Topologie ausgebildet sein.

Bevorzugt sind die optischen Datenleitungselemente als bidirektionale optische Datenleitungselemente ausgebildet, die eine Datenübertragung von einer Komponente zu einer weiteren Komponente und umgekehrt ermöglichen. Alternativ ist vorstellbar, dass jeweils zwei Komponenten mit zwei optischen Datenleitungselementen datenübertragungstechnisch verbunden sind, die eine Datenübertragung in entgegengesetzte Richtungen ermöglichen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Datenübertragungsvorrichtung kann vorteilhaft eine galvanische Trennung der Komponenten auf den Datenübertragungsverbindungen ermöglicht werden, was ein vereinfachtes Massekonzept der Komponenten erlaubt. Vorteilhaft können Eingangsfilterungen der Komponenten vereinfacht ausgelegt werden. Vorteilhaft kann eine hohe Datenübertragungsrate ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine gegen leitungsgebundene oder gestrahlte Störungen resistente Datenübertragungsvorrichtung bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann eine besonders betriebssichere, zuverlässige und gewichtseffiziente Datenübertragungsvorrichtung bereitgestellt werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente zumindest abschnittsweise in einem Nahbereich von Hochspannungsleitungselementen des Fahrzeugs geführt ist. Vorzugsweise sind die Hochspannungsleitungselemente dazu vorgesehen, die Komponenten elektrisch zu verbinden, insbesondere eine Energieübertragung zwischen den Komponenten zu ermöglichen. Die Hochspannungsleitungselemente sind vorzugsweise zur Energieübertragung, insbesondere zur elektrischen Strom leitung, vorgesehen. Vorzugsweise sind die Hochspannungsleitungselemente dazu vorgesehen hohe elektrische Leistungen, beispielsweise von über 100 kW, bereitzustellen, beispielsweise zum Betrieb des elektrischen Antriebsmotors oder zum Laden der Batterie. Insbesondere können an den Hochspannungsleitungselementen elektrische Spannungen von zumindest 200 V, bevorzugt von zumindest 400 V und besonders bevorzugt von zumindest 800 V anliegen. Insbesondere sind die Hochspannungsleitungselemente dazu ausgelegt, elektrische Ströme von mehreren 100 A zu leiten. Die Hochspannungsleitungselemente sind vorzugsweise als Hochspannungsleitungen, insbesondere als Hochspannungskabel, ausgebildet. Die Hochspannungsleitungselemente können beispielsweise als, insbesondere isolierte, Kupferkabel ausgebildet sein. Die optischen Datenleitungselemente weisen vorzugsweise einen kleineren Durchmesser als die Hochspannungsleitungselemente auf.

Vorzugsweise sind die optischen Datenleitungselemente nicht von kapazitiven oder induktiven Kopplungen mit den Hochspannungsleitungselementen betroffen, so dass sie insbesondere im Nahbereich der Hochspannungsleitungselemente geführt werden können ohne von EMV (Elektromagnetische Verträglichkeits)-Problemen durch die Hochspannungsleitungselemente betroffen zu sein. Unter einem „Nahbereich“ eines Hochspannungsleitungselement soll insbesondere ein Bereich in einem maximalen Abstand von höchstens 10 cm, bevorzugt von zumindest 5 cm und besonders bevorzugt von zumindest 2 cm von dem Hochspannungsleitungselement verstanden werden. Ganz besonders bevorzugt ist der Teil der optischen Datenleitungselemente zumindest abschnittsweise anliegend an den Hochspannungsleitungselemente, insbesondere in direktem Kontakt mit den Hochspannungsleitungselementen, geführt. Insbesondere kann sich eine Oberfläche der Hochspannungsleitungselemente während einer Stromleitung auf bis zu 90° C erwärmen. Vorzugsweise können die optischen Datenleitungselemente beschädigungsfrei Temperaturen über 90° C, insbesondere bis zu 105° C, ausgesetzt werden, so dass sie insbesondere beschädigungsfrei zumindest abschnittsweise anliegend an den Hochspannungsleitungselemente geführt sein können.

Vorzugsweise sind die optischen Datenleitungselemente, die die Komponenten datenübertragungstechnisch verbinden, die über Hochspannungsleitungselemente energieübertragungstechnisch verbunden sind, zumindest abschnittsweise im Nahbereich der Hochspannungsleitungselemente geführt. Insbesondere können die optischen Datenleitungselemente entlang ihrer kompletten Länge, insbesondere entlang einer kompletten Strecke zwischen zwei Komponenten, im Nahbereich der Hochspannungsleitungselemente geführt sein. Ein optisches Datenleitungselement kann insbesondere im Nahbereich eines einzelnen Hochspannungsleitungselements oder im Nahbereich mehrerer Hochspannungsleitungselemente, beispielsweise zwischen zwei Hochspannungsleitungselementen, geführt sein. Vorzugsweise ist zumindest ein weiterer Teil der optischen Datenleitungselemente außerhalb des Nahbereichs der Hochspannungsleitungselemente geführt. Insbesondere können die optischen Datenleitungselemente, die mit zumindest einer Komponente gekoppelt sind, die nicht mit einem Hochspannungsleitungselement gekoppelt ist, außerhalb des Nahbereichs der Hochspannungsleitungselemente geführt sein. Vorteilhaft kann eine optimierte Führung der optischen Datenleitungselemente ermöglicht werden, wodurch vorteilhaft Leitungslängen und Gewicht eingespart werden und eine Hochverfügbarkeit gesteigert werden kann.

Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente zumindest abschnittsweise parallel zu den Hochspannungsleitungselementen geführt ist. Die optischen Datenleitungselemente sind insbesondere parallel zu den Hochspannungsleitungselementen geführt, wenn Mittelachsen der optischen Datenleitungselemente und der Hochspannungsleitungselemente parallel zueinander verlaufen. Vorzugsweise sind die optischen Datenleitungselemente, die zumindest abschnittsweise im Nahbereich von Hochspannungsleitungselementen geführt sind, zumindest abschnittsweise parallel zu den Hochspannungsleitungselementen geführt. Insbesondere sind die optischen Datenleitungselemente in den gleichen Abschnitten im Nahbereich der Hochspannungsleitungselemente und parallel zu den Hochspannungsleitungselementen geführt.

Vorzugsweise sind die optischen Datenleitungselemente, die die Komponenten datenübertragungstechnisch verbinden, die über Hochspannungsleitungselemente energieübertragungstechnisch verbunden sind, zumindest abschnittsweise parallel zu den Hochspannungsleitungselementen geführt. Insbesondere können die optischen Datenleitungselemente entlang ihrer kompletten Länge, insbesondere entlang einer kompletten Strecke zwischen zwei Komponenten, parallel zu den Hochspannungsleitungselementen geführt sein. Ein optisches Datenleitungselement kann insbesondere parallel zu einem einzelnen Hochspannungsleitungselement oder parallel zu mehreren Hochspannungsleitungselementen, beispielsweise zwischen zwei Hochspannungsleitungselementen, geführt sein. Insbesondere kann das Fahrzeug Haltevorrichtungen aufweisen, die dazu vorgesehen sind, die optischen Datenleitungselemente und/oder die Hochspannungsleitungselemente zu einer zumindest abschnittsweise parallelen Führung aufzunehmen. Vorzugsweise ist zumindest ein weiterer Teil der optischen Datenleitungselemente quer zu den Hochspannungsleitungselementen geführt. Insbesondere können die optischen Datenleitungselemente, die mit zumindest einer Komponente gekoppelt sind, die nicht mit einem Hochspannungsleitungselement gekoppelt ist, quer zu den Hochspannungsleitungselementen geführt sein. Vorteilhaft kann eine platzsparende Führung der optischen Datenleitungselemente ermöglicht werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente als Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet ist. Bevorzugt sind sämtliche optischen Datenleitungselemente als Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente als polymere optische Fasern (POF) ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente als Stufenindex-Fasern, insbesondere als Stufenindex- Mu Iti-Mode-Fasern, oder als Gradientenindex-Fasern ausgebildet. Alternativ zu einer Ausbildung als Kunststoff-Lichtwellenleiter kann der Teil der optischen Datenleitungselemente oder zumindest ein weiterer Teil der optischen Datenleitungselemente als Glasfaser-Lichtwellenleiter ausgebildet sein. Vorteilhaft kann eine effizient konfektionierbare Datenübertragungsvorrichtung bereitgestellt werden.

Zudem wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente dazu vorgesehen ist, Daten mittels Lichtsignalen in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 850 nm zu übertragen. Bevorzugt ist zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 650 nm zu übertragen. Bevorzugt sind sämtliche optischen Datenleitungselemente dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 850 nm zu übertragen. Alternativ ist denkbar, dass zumindest ein weiterer Teil der optischen Datenleitungselemente dazu vorgesehen ist, Daten mittels Lichtsignalen in einem infraroten Spektralbereich zu übertragen. Lichtsignale im infraroten Spektralbereich weisen insbesondere eine Wellenlänge zwischen 780 nm und 1 mm auf. Vorteilhaft kann eine effiziente Datenübertragung ermöglicht werden.

Des Weiteren wird ein Datenübertragungssystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Datenübertragungssystem umfasst eine Mehrzahl von Komponenten, insbesondere Hochspannungskomponenten. Das Datenübertragungssystem umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, die Komponenten datenübertragungstechnisch zu verbinden. Vorteilhaft kann ein besonders betriebssicheres und zuverlässiges Datenübertragungssystem bereitgestellt werden.

Ferner wird ein Fahrzeugbordnetz vorgeschlagen. Das Fahrzeugbordnetz umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Datenübertragungssystem. Das Fahrzeugbordnetz umfasst eine Mehrzahl von Hochspannungsleitungselementen zur energieübertragungstechnischen Verbindung zwischen den Komponenten. Bevorzugt sind die Hochspannungsleitungselemente zur energieübertragungstechnischen Verbindung zwischen den Hochspannungskomponenten vorgesehen. Vorteilhaft kann ein besonders betriebssicheres und zuverlässiges Datenübertragungssystem bereitgestellt werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Hochspannungsleitungselemente als Punkt- zu-Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten, insbesondere zwischen jeweils zwei Hochspannungskomponenten, ausgebildet sind. Ein Hochspannungsleitungselement verbindet insbesondere zwei Komponenten direkt, insbesondere ohne eine Zwischenstation wie beispielsweise eine zusätzliche Komponente, energieübertragungstechnisch miteinander. Insbesondere kann über das Hochspannungsleitungselement direkt Energie zwischen den zwei Komponenten übertragen werden. Insbesondere bilden die Hochspannungsleitungselemente eine Punkt-zu- Punkt-Topologie aus. Insbesondere ist eine von den Hochspannungsleitungselementen ausgebildete Topologie verschieden von einer Stern-Topologie, einer Ring-Topo- logie, einer Bus-Topologie o. dgl. Vorzugsweise kann eine Komponente über mehrere als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ausgebildete Hochspannungsleitungselemente mit mehreren weiteren Komponenten energieübertragungstechnisch verbunden sein. Insbesondere sind die mehreren als Punkt-zu- Punkt-Verbindungen ausgebildeten Hochspannungsleitungselemente unabhängig voneinander, insbesondere nicht energieübertragungstechnisch miteinander verbunden. Vorteilhaft kann eine effiziente Energieübertragung ermöglicht werden.

Zudem wird ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisches Fahrzeug, vorgeschlagen. Das Fahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Datenübertragungsvorrichtung, zumindest ein erfindungsgemäßes Datenübertragungssystem oder zumindest ein erfindungsgemäßes Fahrzeugbordnetz. Vorteilhaft kann ein besonders betriebssicheres, zuverlässiges und gewichtseffizientes Fahrzeug bereitgestellt werden.

Des Weiteren wird ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Fahrzeug mittels zumindest einer erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung vorgeschlagen. Es werden Daten zwischen Komponenten, insbesondere Hochspannungskomponenten, des Fahrzeugs mittels optischer Datenleitungselemente übertragen. Die optischen Datenleitungselemente sind als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten des Fahrzeugs ausgebildet. Vorteilhaft kann ein betriebssicheres, zuverlässiges und effizientes Verfahren zur Datenübertragung in einem Fahrzeug bereitgestellt werden.

Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 einen Teil eines Fahrzeugbordnetzes des erfindungsgemäßen Fahrzeugs aus Fig. 1 in einer schematischen perspektivischen Darstellung und

Fig. 3 einen Teil eines alternativen Fahrzeugbordnetzes in einer schematischen Darstellung. Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 2a, insbesondere ein elektrisches Fahrzeug, in einer schematischen Darstellung. Das Fahrzeug 2a ist beispielhaft als ein Landfahrzeug, insbesondere als ein PKW, ausgebildet. Das Fahrzeug 2a ist beispielhaft als ein batterieelektrisches Fahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug 2a umfasst zumindest ein Fahrzeugbordnetz 26a. Das Fahrzeugbordnetz 26a umfasst zumindest ein Datenübertragungssystem 25a.

Das Datenübertragungssystem 25a umfasst eine Mehrzahl von Komponenten 13a- 20a. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Datenübertragungssystem 25a beispielhaft acht Komponenten 13a-20a. Eine erste Komponente 13a ist als ein erster elektrischer Antriebsmotor, insbesondere mit Inverter, ausgebildet. Eine zweite Komponente 14a ist als ein zweiter elektrischer Antriebsmotor, insbesondere mit Inverter, ausgebildet. Eine dritte Komponente 15a ist als eine Hochspannungsversorgung, hier beispielhaft als eine Hochspannungsbatterie, ausgebildet. Eine vierte Komponente 16a ist als eine Stromverteilereinheit ausgebildet. Eine fünfte Komponente 17a ist als ein Gleichspannungswandler ausgebildet. An die fünfte Komponente 17a ist eine Bordnetzbatterie 28a des Fahrzeugs 2a angeschlossen. Eine sechste Komponente 18a ist als ein erstes Steuergerät ausgebildet. Eine siebte Komponente 19a ist als ein zweites Steuergerät ausgebildet. Eine achte Komponente 20a ist als ein Eingabegerät, hier beispielhaft als ein Gaspedal, ausgebildet. Die erste Komponente 13a, die zweite Komponente 14a, die dritte Komponente 15a, die vierte Komponente 16a und die fünfte Komponente 17a sind als Hochspannungskomponenten ausgebildet. Das Datenübertragungssystem 25a umfasst zumindest eine Datenübertragungsvorrichtung 1 a, die dazu vorgesehen ist, die Komponenten 13a-20a datenübertragungstechnisch zu verbinden.

Das Fahrzeugbordnetz 26a umfasst eine Mehrzahl von Hochspannungsleitungselementen 21a-24a, 27a zur energieübertragungstechnischen Verbindung zwischen den Komponenten 13a-17a. Die Hochspannungsleitungselemente 21 a-24a, 27a sind zur energieübertragungstechnischen Verbindung zwischen den Hochspannungskomponenten 13a-17a vorgesehen. Die Hochspannungsleitungselemente 21 a-24a, 27a sind als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten 13a-17a, insbesondere zwischen jeweils zwei Hochspannungskomponenten, ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielhaft ein erstes Hochspannungsleitungselement 21 a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der ersten Komponente 13a und der dritten Komponente 15a, ein zweites Hochspannungsleitungselement 22a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der dritten Komponente 15a und der vierten Komponente 16a, ein drittes Hochspannungsleitungselement 23a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der vierten Komponente 16a und der zweiten Komponente 14a und ein viertes Hochspannungsleitungselement 27a als ein Punkt- zu-Punkt-Verbindung zwischen der vierten Komponente 16a und der fünften Komponente 17a ausgebildet. Der Übersichtlichkeit halber ist in Figur 1 jeweils ein Hochspannungsleitungselement 21 a-23a, 27a als energieübertragungstechnische Verbindung zwischen zwei Komponenten 13a-17a dargestellt. Zwei Komponenten 13a-17a können aber auch über mehr als ein Hochspannungsleitungselement 21 a-24a, 27a energieübertragungstechnisch verbunden sein (vgl. Figur 2).

Die Datenübertragungsvorrichtung 1 a umfasst eine Mehrzahl von optischen Datenleitungselementen 3a-12a zur datenübertragungstechnischen Verbindung zwischen den Komponenten 13a-20a des Fahrzeugs 2a. Die optischen Datenleitungselemente 3a-12a sind als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten 13a-20a des Fahrzeugs 2a ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Datenübertragungsvorrichtung 1a beispielhaft zehn optische Datenleitungselemente 3a-12a. Die optischen Datenleitungselemente 3a-12a sind dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen zu übertragen. Die optischen Datenleitungselemente 3a-12a sind als Lichtleiter ausgebildet. Die Datenübertragungsvorrichtung 1 a weist eine Punkt-zu-Punkt-Topologie auf.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielhaft ein erstes optisches Datenleitungselement 3a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der ersten Komponente 13a und der dritten Komponente 15a, ein zweites optisches Datenleitungselement 4a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der dritten Komponente 15a und der vierten Komponente 16a, ein drittes optisches Datenleitungselement 5a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der vierten Komponente 16a und der zweiten Komponente 14a, ein viertes optisches Datenleitungselement 6a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der ersten Komponente 13a und der sechsten Komponente 18a, ein fünftes optisches Datenleitungselement 7a als eine Punkt-zu- Punkt-Verbindung zwischen der sechsten Komponente 18a und der achten Komponente 20a, ein sechstes optisches Datenleitungselement 8a als eine Punkt-zu-Punkt- Verbindung zwischen der sechsten Komponente 18a und der siebten Komponente 19a, ein siebtes optisches Datenleitungselement 9a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbin- dung zwischen der siebten Komponente 19a und der dritten Komponente 15a, ein achtes optisches Datenleitungselement 10a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der siebten Komponente 19a und der vierten Komponente 16a, ein neuntes optisches Datenleitungselement 11a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der siebten Komponente 19a und der fünften Komponente 17a und ein zehntes optisches Datenleitungselement 12a als eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen der siebten Komponente 19a und der zweiten Komponente 14a ausgebildet.

Zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente 3a-12a ist zumindest abschnittsweise in einem Nahbereich von Hochspannungsleitungselementen 21a-23a des Fahrzeugs 2a geführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beispielhaft drei optische Datenleitungselemente 3a-5a im Nahbereich von Hochspannungsleitungselementen 21a-23a geführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielhaft das erste optische Datenleitungselement 3a in einem Nahbereich des ersten Hochspannungsleitungselements 21 a, das zweite optische Datenleitungselement 4a in einem Nahbereich des zweiten Hochspannungsleitungselements 22a und das dritte optische Datenleitungselement 5a in einem Nahbereich des dritten Hochspannungsleitungselements 23a geführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die drei optischen Datenleitungselemente 3a-5a beispielhaft anliegend an den drei Hochspannungsleitungselementen 21a-23a, insbesondere in direktem Kontakt mit den Hochspannungsleitungselementen 21 a-23a, geführt, insbesondere entlang ihrer kompletten Länge.

Zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente 3a-12a ist zumindest abschnittsweise parallel zu den Hochspannungsleitungselementen 21 a-23a geführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beispielhaft drei optische Datenleitungselemente 3a-5a parallel zu den Hochspannungsleitungselementen 21 a-23a geführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielhaft das erste optische Datenleitungselement 3a parallel zu dem ersten Hochspannungsleitungselement 21 a, das zweite optische Datenleitungselement 4a parallel zu dem zweiten Hochspannungsleitungselement 22a und das dritte optische Datenleitungselement 5a parallel zu dem dritten Hochspannungsleitungselement 23a geführt. Das erste optische Datenleitungselement 3a ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft parallel zu einem fünften Hochspannungsleitungselement 24a geführt (vgl. Figur 2). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die drei optischen Datenleitungselemente 3a-5a beispielhaft entlang ihrer kompletten Länge parallel zu den Hochspannungsleitungselementen 21a-24a geführt.

Zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente 3a-12a ist als Kunststoff- Lichtwellenleiter ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beispielhaft sämtliche optischen Datenleitungselemente 3a-12a als Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet. Die optischen Datenleitungselemente 3a-12a sind als polymere optische Fasern ausgebildet. Die optischen Datenleitungselemente 3a-12a sind als Stufenin- dex-Multi-Mode-Fasern ausgebildet.

Zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente 3a-12a ist dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 850 nm zu übertragen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beispielhaft sämtliche optischen Datenleitungselemente 3a-12a dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 850 nm zu übertragen.

Figur 2 zeigt einen Teil des Fahrzeugbordnetzes 26a des Fahrzeugs 2a aus Figur 1 in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Die Figur 2 ist eine vereinfachte Darstellung einer Verbindung der ersten Komponente 13a und der dritten Komponente 15a. Die erste Komponente 13a und die dritte Komponente 15a sind energieübertragungstechnisch über das erste Hochspannungsleitungselement 21a und das fünfte Hochspannungsleitungselement 24a verbunden. Das fünfte Hochspannungsleitungselement 24a ist der Übersichtlichkeit halber in Figur 1 nicht dargestellt. Die erste Komponente 13a und die dritte Komponente 15a sind datenübertragungstechnisch über das erste optische Datenleitungselement 3a verbunden. Das erste optische Datenleitungselement 3a ist im Nahbereich des ersten Hochspannungsleitungselements 21 a, insbesondere anliegend an dem ersten Hochspannungsleitungselement 21 a, geführt. Das erste optische Datenleitungselement 3a ist parallel zu dem ersten Hochspannungsleitungselement 21 a und dem fünften Hochspannungsleitungselement 24a geführt.

In einem Verfahren zur Datenübertragung in dem Fahrzeug 2a mittels der Datenübertragungsvorrichtung 1 a werden Daten zwischen den Komponenten 13a-20a des Fahrzeugs 2a mittels der optischen Datenleitungselemente 3a-12a übertragen.

In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hinsichtlich der Ausgestaltung gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere hinsichtlich Bauteilen mit gleichen Bezugszeichen, darf auf das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 verwiesen werden. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 und 2 der Buchstabe a und ist den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 3 der Buchstabe b nachgestellt.

Figur 3 zeigt einen Teil eines alternativen Fahrzeugbordnetzes 26b in einer schematischen Darstellung. Dargestellt sind zwei Hochspannungsleitungselemente 21 b, 24b des Fahrzeugbordnetzes 26b und ein optisches Datenleitungselement 3b einer Datenübertragungsvorrichtung 1 b eines Datenübertragungssystems 25b des Fahrzeugbordnetzes 26b. Die Hochspannungsleitungselemente 21 b, 24b und das optische Datenleitungselement 3b sind mit ihren Mittelachsen senkrecht zur Blattebene dargestellt. Die Hochspannungsleitungselemente 21 b, 24b sind zumindest abschnittsweise parallel zueinander und aneinander anliegend geführt. Das optische Datenleitungselement 3b ist zumindest abschnittsweise parallel zu den Hochspannungsleitungselementen 21 b, 24b geführt.

Das optische Datenleitungselement 3b ist in drei möglichen Positionen relativ zu den Hochspannungsleitungselementen 21 b, 24b dargestellt. In einer ersten Position ist das optische Datenleitungselement mit dem Bezugszeichen 3b, in einer zweiten Position mit dem Bezugszeichen 3b‘ und in einer dritten Position mit dem Bezugszeichen 3b“ gekennzeichnet. In der ersten Position ist das optische Datenleitungselement 3b zumindest abschnittsweise in einem Nahbereich eines Hochspannungsleitungselements 21 b, insbesondere anliegend an das Hochspannungsleitungselement 21 b, geführt. In der zweiten Position ist das optische Datenleitungselement 3b‘ zumindest abschnittsweise in einem Nahbereich des Hochspannungsleitungselements 21 b und eines weiteren Hochspannungsleitungselements 24b, insbesondere anliegend an das Hochspannungsleitungselement 21 b und an das weitere Hochspannungsleitungselement 24b, geführt. In der zweiten Position ist das optische Datenleitungselement 3b‘ zumindest abschnittsweise zwischen den Hochspannungsleitungselementen geführt. In der dritten Position ist das optische Datenleitungselement 3b“ zumindest abschnittsweise in einem Nahbereich des weiteren Hochspannungsleitungselements 24b, insbesondere anliegend an das weitere Hochspannungsleitungselement 24b, geführt.

Bezugszeichen

Datenübertragungsvorrichtung Fahrzeug optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement optisches Datenleitungselement Komponente Komponente Komponente Komponente Komponente Komponente Komponente Komponente

Hochspannungsleitungselement Hochspannungsleitungselement Hochspannungsleitungselement Hochspannungsleitungselement Datenübertragungssystem Fahrzeugbordnetz

Hochspannungsleitungselement Bordnetzbatterie

Claims

Patentansprüche

1. Datenübertragungsvorrichtung (1 a; 1 b) für ein Fahrzeug (2a), umfassend eine Mehrzahl von optischen Datenleitungselementen (3a-12a; 3b) zur datenübertragungstechnischen Verbindung zwischen Komponenten (13a- 20a) insbesondere Hochspannungskomponenten, des Fahrzeugs (2a), wobei die optischen Datenleitungselemente (3a-12a; 3b) als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten (13a-20a) des Fahrzeugs (2a) ausgebildet sind.

2. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente (3a-12a; 3b) zumindest abschnittsweise in einem Nahbereich von Hochspannungsleitungselementen (21a-23a; 21 b, 24b) des Fahrzeugs (2a) geführt ist.

3. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente (3a-12a; 3b) zumindest abschnittsweise parallel zu den Hochspannungsleitungselementen (21a-24a; 21b, 24b) geführt ist.

4. Datenübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente (3a-12a; 3b) als Kunststoff- Lichtwellenleiter ausgebildet ist.

5. Datenübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der optischen Datenleitungselemente (3a-12a; 3b) dazu vorgesehen ist, Daten mittels Lichtsignalen in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 850 nm zu übertragen.

6. Datenübertragungssystem für ein Fahrzeug (2a), umfassend eine Mehrzahl von Komponenten (13a-20a), insbesondere Hochspannungskomponenten, und zumindest eine Datenübertragungsvorrichtung (1 a; 1 b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dazu vorgesehen ist, die Komponenten (13a-20a) datenübertragungstechnisch zu verbinden.

7. Fahrzeugbordnetz, umfassend zumindest ein Datenübertragungssystem (25a; 25b) nach Anspruch 6 und eine Mehrzahl von Hochspannungsleitungselementen (21 a-24a, 27a; 21b, 24b) zur energieübertragungstechnischen Verbindung zwischen den Komponenten (13a-17a).

8. Fahrzeugbordnetz nach Anspruch 7, wobei die Hochspannungsleitungselemente (21 a-24a, 27a; 21b, 24b) als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten (13a-17a) ausgebildet sind.

9. Fahrzeug, insbesondere elektrisches Fahrzeug, umfassend zumindest eine Datenübertragungsvorrichtung (1a; 1 b) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zumindest ein Datenübertragungssystem (25a; 25b) nach Anspruch 6 oder zumindest ein Fahrzeugbordnetz (26a; 26b) nach Anspruch 7 oder 8.

10. Verfahren zur Datenübertragung in einem Fahrzeug (2a) mittels zumindest einer Datenübertragungsvorrichtung (1a; 1 b) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Daten zwischen Komponenten (13a-20a), insbesondere Hochspannungskomponenten, des Fahrzeugs (2a) mittels optischer Datenleitungselemente (3a-12a; 3b) übertragen werden, wobei die optischen Datenleitungselemente (3a-12a; 3b) als Punkt-zu- Punkt-Verbindungen zwischen jeweils zwei Komponenten (13a-20a) des Fahrzeugs (2a) ausgebildet sind.