DE10208981A1 - Kraftfahrzeug mit zwei Bordnetzen - Google Patents
Kraftfahrzeug mit zwei BordnetzenInfo
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Abstract
Es wird ein Kraftfahrzeug mit zwei Bordnetzen und zwei Batterien unterschiedlicher Spannungsstärke beschrieben. DOLLAR A Es werden zwei intelligente Stromverteiler mit Powermanagement für die verschiedenen Verbraucher vorgesehen.
Description
Es ist in der Zukunft daran gedacht ein Fahrzeug mit zwei Bordnetzen und entspre
chend zwei Batterien auszurüsten, von denen das eine 42 V und das andere 14 V Be
triebsspannung und entsprechend 36 V und 12 V Batteriespannung aufweist (sh. z. B.
VDI-Berichte Nr. 1547,2000 S. 477ff).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den zwei Bordnetzen zwei intelligente
Stromverteiler zuzuordnen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche beinhalten Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der weiteren Beschreibung.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen und Erkenntnisse zugrunde.
In Zukunft werden Überwachungseinrichtungen für den Ladezustand (SOC) und/oder
den Batteriezustand (SOH) eingeführt werden. Die Einrichtungen haben den Vorteil
durch entsprechendes Powermanagement bei einer zu niedrig geladenen Batterie
durch entsprechende Eingriffe beide Batterien wieder zu laden. Dies ist notwendig für
kommende elektrische oder hydraulische Bremssysteme oder die elektrische Len
kung, deren Funktion vom Batterieladezustand abhängig ist.
Das erwähnte Powermanagement hat folgende Aufgaben:
- - die Batterien auf SOH und SOC zu überwachen und den Generator entsprechend zur Stromversorgung zu steuern.
- - die Konverter bedarfsabhängig zu schalten.
Ein Mangel der heutigen Sicherungskästen, die die Stromverteilung und Absicherung
der Leitungsstränge übernehmen, ist die Absicherung nur nach absolutem Kurz
schluß. Ein Teilkurzschluß, der oft zu Schwelbränden führt, wird nicht erfaßt. Auch
hier eine Verbesserung zu erreichen, ist Aufgabe der Erfindung.
Die Sicherungskästen nehmen viel Raum in Anspruch. Die Anzahl der Sicherungen
verteilt auf mehrere Sicherungskästen beträgt im Mittel über 50. Bei Ausfall einer Si
cherung tut sich der Fahrer schwer, diese auszuwechseln ohne umfangreiches Stu
dium der Bedienungsanleitung. Ideal ist ein Stromverteiler ohne auswechselbare Si
cherungen.
Zweispannungsbordnetze werden bei der Erfindung von einem Generator versorgt,
der die höhere Spannung liefert. Das Netz niedriger Spannung wird über einen
DG/DC Konverter versorgt. Wichtig hierbei ist die richtige Portionierung und Ansteue
rung über ein Powermanagement.
Ein wichtiger Gesichtspunkt ist der Fremdstart bei leeren Batterien über eine externe
Spannungsquelle. Hierbei kann eine Verpolung auftreten, die im Bordnetz ohne viel
Aufwand beherrscht werden sollte. Bei Einführung eines Zweispannungsbordnetzes
ist nur ein Anschluß an 12 V praktikabel, da die Infrastruktur für 42 V nur langsam ent
stehen wird. Anstelle des Zweispannungsbordnetzes wird auch ein Einspannungs
bordnetz mit 42 V diskutiert. Das Zweispannungsbordnetz hat folgende Vorteile:
- - eine 12 V-Batterie ist kostengünstiger, kleiner und geringer im Gewicht als eine 36 V-Batterie bei gleicher Speicherkapazität
- - viele Steuergeräte, wie Kombiinstrumente, Airbag, Displays benötigen 12 V oder weniger. Nur ca. 10% der Verbraucher sind prädestiniert für 42 V.
- - Motoren mit geringer Leistung < 5 W sind für 42 V in der Wickeltechnik zu aufwen dig oder nicht darstellbar.
- - Glühlampen benötigen Spannungen < 12 V.
- - DC-Konverter 42/12 V für Steuergeräte mit relativ geringer Leistung sind aufwen dig.
- - Die Infrastruktur im Service und bei Fahrzeugherstellern ist auf 12 V eingestellt, nämlich bei
- - den Prüfgeräten in der Endmontage
- - den Servicegeräten und für den
- - Fremdstart und
- - die Umstellung erfordert einen langen Zeitraum
- - die 42 V-Technik ist für Relais aufwendiger, die 12 V-Relais haben sich in Kosten und Zuverlässigkeit etabliert
- - die 42 V-Technik erfordert wegen Lichtbogenbildung bei Steckern, Schaltern und Relais spezielle Maßnahmen
- - die elektrische Bremse, brake by wire, erfordert 2 Batterien und 12 V für leistungs schwächere Hinterachsbremse (ggf. 12 V-Versorung nur bei Ausfall der 36 V- Batterie.
Anhand der Ausführungsbeispiele der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 zwei Stromverteiler für die beiden Bordnetze
Fig. 2 eine alternative Ausbildung des Niedrigvolt-Strom-
Verteilers.
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für die Strukturierung der beiden
Bordnetze
Fig. 4 ein gegenüber Fig. 1 geändertes Ausführungsbeispiel
In Fig. 1 ist ein erster Stromverteiler 1 für hohe Spannung (42/36 V) und ein zweiter
Stromverteiler 20 für niedrige Spannung 14/12 V dargestellt. Beide Verteiler 1 und 20
sind direkt an ihre 36 V-, bzw. 12 V-Batterie 1a, bzw. 20a angebaut, wodurch ein
Kurzschluß zwischen Batterie und Stromverteiler ausgeschlossen ist. An der Klemme
3 des ersten Stromverteilers 1 ist der 42 V-Generator angeschlossen. Im Stromvertei
ler 1 wird der Eingangsstrom über einen Shunt 2 zur Messung des Eingangsstromes
geführt. Die Eingangsleitung führt zu mehreren Endverstärkern 4 über die Verbrau
cher 5 versorgt werden. Außerdem führt sie zu einer Sicherung 7 und weiter zu ei
nem Steuergerät 8, z. B. für die elektrische Servolenkung. Weiterhin ist die Eingangs
leitung mit einem Microcomputer (MC) 9 verbunden und schließlich noch mit einem
Eingang eines Spannungskonverters, 10, der am Ausgang 14 V abgibt.
Die Endstufen und der Strompfad zum Steuergerät 8 können beliebig erweitert sein.
Bei den Endverstärkern 4 ist je ein integrierter Widerstand zugrunde gelegt; über die
sen und über der Sicherung 7 und über dem Shunt 2 werden die jeweiligen Ströme
gemessen und dem MC9 mitgeteilt, was durch die Pfeile 11 angedeutet ist. Im
Stromverteiler 1 wird somit der Eingangsstrom (über Shunt2) und die Ausgangsströ
me (über Sicherung 7 und Endstufen 4) gemessen und dem Powermanagement
MC9 mitgeteilt. Die ansteuerbaren Endstufen 4, z. B. Mosfeds stellen zugleich eine
elektronische Sicherung dar. Hier kann durch die Strommessung auch ein Teil
kurzschluß erkannt werden, wenn der Nennstrom überschritten wird. Die Endstufe
wird dann vom MC 9 gesperrt. Man sieht trotz der Sicherungswirkung der Endstufen
Sicherungen 6 im Strompfad vor, um bei dem seltenen Fall eines Kurzschlusses und
des gleichzeitigen Durchlegierens der Endstufe, einem Brand vorzubeugen. Man
kann hier jedoch eine nicht auswechselbare Schmelzsicherung oder eine regenerier
bare Sicherung (z. B. Polyswitch) verwenden. Den Stromverteiler 1 samt Batterie 1a
wird man vorzugsweise im Motorraum unterbringen, da dort ja auch die Verbraucher
hoher Leistung untergebracht sind, die vorzugsweise mit 42 V betrieben werden (wie
z. B. Motorgebläse, Innenluftgebläse, Frontscheibenwischer, evt. Frontscheibenhei
zung, ABS-Motor). Der Strompfad mit der Sicherung 7 ist typisch für die Versorgung
eines externen Steuergeräts 8 mit hoher Leistung, wie z. B. die elektrische Servolen
kung. Die Aufgabe der Sicherung 7 ist, einen seltenen Kurzschluß in der Verbin
dungsleitung, z. B. bei einem Crash abzusichern. Daher muss diese nicht auswech
selbar realisiert werden.
Der MC 9 ist mit den externen Steuergeräten, z. B. 8, z. B. mittels eines Datenbus 12,
z. B. Can verbunden und erhält alle Informationen über die extern geschalteten Ver-
braucher und den 12 V-Stromverteiler 20 und kann umgekehrt dort eingreifen.
Der Spannungskonverter 10 versorgt den Verteiler 20 über eine Leitung 13.
Am Eingang und Ausgang des Stromverteilers 20, nämlich an einem Shunt 21 und
hinter dem Anschluß der Batterie 20a am Shunt 22 wird der Eingangs- und Aus
gangsstrom der Batterie und des Verteilers gemessen und einem zweiten MC 23
mitgeteilt, der seinerseits mit dem MC9 über den Datenbus korrespondiert. Entspre
chend wird durch Steuerung des Spannungskonverters 10 der Ein- und Ausgangs
strom im Gleichgewicht gehalten, wobei Stromspitzen von der Batterie abgedeckt
werden.
Die beiden MC 9 und 23 stellen gleichzeitig eine gegenseitige Redundanz dar, das
heißt jeder kann bei Ausfall des andern MC das Management übernehmen, sofern
nicht ein Totalausfall des MC vorliegt.
Der Stromverteiler ist in der Baugröße klein und ist mit vielen Funktionen ausgestat
tet und kann daher als intelligenter Stromverteiler bezeichnet werden.
Der 12 V-Stromverteiler 20 hat, wie gesagt, am Eingang ebenfalls einen Shunt 21,
dessen Ein- und Ausgang mit dem MC 23 verbunden sind. Die 12 V-Stromversorgung
geht zunächst zur 12 V-Batterie 20a. Die weiterführende Stromleitung 24 geht wieder
über einen Shunt 22, so dass Ein- und Ausgangsstrom im 12 V-Stromverteiler 20 ge
messen werden können. Kurzzeitige Belastungen, die der Gleichstromkonverter 10
nicht abdeckt, können somit vom Powermanagement erfasst werden. Als Alternative
zum Shunt sind auch strommessende Elemente, wie z. B. Hallelemente denkbar.
An die 12 V-Stromversorgungsleitung 24 sind eine Reihe von Sicherungen 25 ange
schlossen. Hier schließen sich Leitungsstränge 26 des 12 V-Bordnetzes mit Steuer
geräten 26a an, z. B. die Versorgung des Fahrzeugs links, des Fahrzeugs rechts, die
12 V-Verbraucher des Motorraums, Sicherheitssysteme, Kofferraum, Motor und Ge
triebe. Die Sicherungen können auch hier regenerierbare Sicherungen sein.
Die eingezeichneten Abzweigungen 27 führen zu weiteren Verbrauchern. Diese an
die Leitungsstränge 26 angeschalteten Steuergeräte 26a melden dem Powermana
gement im MC 23 über den Datenbus 12 die Leistungen des angeschalteten
Verbrauchers. Dieser wird dann wiederum im Powermanagement verglichen mit dem
gemessenen Strom am Shunt 22.
An die 12 V-Leitung 24 sind auch Verbraucher 28 angeschaltet, die über Schalter 29
betrieben werden. Dies sind z. B. Zigarrenanzünder und dgl. Hier lohnt sich kein
Busknoten, wie er bei den Steuergeräten vorgesehen ist. Über eine hier im Strom
pfad eingebaute Sicherung 30 kann der Strom gemessen werden und dem MC 23
gemeldet werden. Über einen weiteren Strompfad 31 kann Alternativ zu den Endstu
fen 4 im 42 V-Stromverteiler 1 eine Endstufe 32 zum Schalten von Verbrauchern 33
eingesetzt werden. Wegen des kleineren Stromes wird hier auf eine Absicherung
verzichtet.
Die Leitung 24 führt zum MC 23 und zu einem Gleichstromkonverter 34. Dieser setzt
die Spannung auf 42 V herauf zum Laden der 36 V-Batterie 1a oder eines startrele
vanten Energiespeichers über die Leitung 34a, wenn ein 42 V-Starter vorgesehen ist.
Wird ein Schwungradstarter mit 12 V Betriebsspannung verwendet, wird die Mo
torsteuerung mit 42 V über die Leitung 35 versorgt.
Der Fremdstartstützpunkt 36 ist mit dem 12 V-Kreis und dem Pulswechselrichter des
Schwungradstarters verbunden.
Auch beim 12 V-Stromverteiler 20 gilt, dass das gesamte Bordnetz in der Strom- und
auch Spannungsbilanz überwacht wird. Damit können vom Powermanagement in
einfacher Weise die Zustände SOC und SOH der Batterien erfasst werden.
Fig. 2 zeigt eine Alternative zum 12 V-Stromverteiler 20. Der Unterschied liegt ledig
lich darin, dass in diesem 12 V-Stromverteiler 40 Relais 41 mit Sicherungen 42 in
den, den Leitungssträngen 16 der Fig. 1 entsprechenden Leitungssträngen 43 ver
wendet werden. Deren Schalter werden im Falle eines Kurzschlusses geöffnet. Der
Vorteil liegt darin, dass im Kurzschlußfall die Sicherungen 42 nicht ausgewechselt
werden müssen. Hier sind ähnlich wie beim 42 V-Stromverteiler 1 nicht auswechsel
bare Sicherung 42 für den unwahrscheinlichen Fall des Relaisklebens im
Kurzschlußfall vorgesehen. Der Ausgangsstrom zu den Leitungssträngen 43 wird
gemessen. Der große Vorteil der Relais 41 liegt aber im Verpolschutz für die nach
geschalteten Leitungsstränge 43, der beim Fremdstart nicht auszuschließen ist.
Außerdem hat das Relais den Vorteil, dass bei einem kurzzeitigen Kurzschluss der
Leitungsstrang bald wieder betriebsfähig ist. Dadurch kann eine völlige Entleerung
der Batterie und damit eine Startunfähigkeit vermieden werden.
Bei den Leitungssträngen 43 mit Verzweigungen 44 (entsprechend 10 in Fig. 1) ist es
auch denkbar in den Kabelbaum regenerierbare Sicherungen vor oder nach dem
Steuergeräten 47 einzubauen. Das hat den Vorteil, dass im Kurzschlußfall nicht der
gesamte Strang sondern nur ein Zweig abgeschaltet werden kann. Die Versorgung
aller Ausgänge über Relais hat den Vorteil, dass der gesamte Verteiler verpolsicher
ist, da die Relais vom MC nur angesteuert werden, wenn die richtige Polung vorliegt.
Ein weiteres Relais 48 ist in einem Strompfad 49 mit Schaltern verwendet. Dieses
Relais versorgt zusätzlich eine Endstufe 50 und einen Gleichspannungskonverter 51,
die damit einen Verpolschutz haben.
Der MC 52 ist durch einen einfachen Verpolschutz 53 abgesichert.
Dieses Konzept für den Stromverteiler 40 ist dem Stromverteiler 20 der Fig. 2 überle
gen und trotz der Relais 41 dem 42 V-Verteiler ebenbürtig.
Mit diesem Stromverteiler ist weitestgehend das gesamte Bordnetz einschließlich der
Batterie 54 überwachbar. Der Einbauraum ist kleiner als bei den heutigen Siche
rungskästen und es wird erreicht, dass kein Fahrzeug mehr liegen bleibt, weil der
Fahrer die Sicherung nicht wechseln kann. Das Powermanagement (MC) kann über
ein Display im Fahrzeug einen kritischen Zustand im Bordnetz melden und dieser
kann sogar über Telematic weiteren Diensten zugeleitet werden. Das Konzept kann
z. B. im Crashfall außer den sicherheitsrelevanten Funktionen den Rest abschalten
oder nur den kurzgeschlossenen Teil. Das Powermanagement erfasst auch den Ge
nerator, dessen Ausgangsstrom bedarfsabhängig gesteuert wird. Ein Teil der Relais
mit den zugehörigen Verbrauchern kann als bistabile Ausführung ausgebildet wer
den. Dies hat den Vorteil, dass diese Verbraucher bei abgestelltem Fahrzeug in einer
Zeitfunktion oder abhängig vom Ladezustand abgeschaltet werden können.
Anhand der Fig. 3 wird eine mögliche Strukturierung der beiden Bordnetze im Fahr
zeug aufgezeigt.
In der Fig. 3 ist der Umriss 61 eines Fahrzeugs gezeigt, das Räder 62, einen Motor
63, Türen 64 und 65, einen Motorraum 66, einen Fahrzeuginnenraum 67 und einen
Kofferraum 68 aufweist. Das gezeigte Fahrzeug weist ein 42 V-Bordnetz mit einem
Stromverteiler 75 und einer 36 V-Batterie 75a auf. Die zugehörigen Verbindungslei
tungen dieses Bordnetzes sind voll ausgezogen dargestellt. Das Fahrzeug weist
auch ein 14 V-Bordnetz auf, das einen Stromverteiler 90 mit einer Batterie 90a auf
weist. Die zugehörigen Verbindungsleitungen einschließlich der 14 V-Verbindungs
leitung zwischen dem Stromverteiler 75 und dem Stromverteiler 90, die zur Versor
gung des zweiten Bordnetzes und zur Ladung der Batterie 90a dient, sind gestrichelt
eingezeichnet. Zur Umsetzung der 42 V des einen Bordnetzes auf die 14 V des an
dern Bordnetzes dient ein im Stromverteiler 75 enthaltener Spannungsumsetzer.
Stromverteiler 90 und die Batterie 90a sind im hinteren Teil des Fahrzeugs in der
Zeichnung unter der Rückbank oder alternativ im Kofferraum 68, und somit in Längs
richtung gesehen, entfernt vom Verteiler 75 und gegenüber dem Verteiler 75 auf der
anderen Wagenseite untergebracht.
Die Zeichnung zeigt eine Konzentration der 42 V-Verbraucher im Motorraum 66 und
in der Nähe davon, wie z. B. die Frontscheibe evt. mit Heizung 76 und Scheibenwi
scher 77. Die 42 V-Verbraucher im Motorraum sind der Ventilatormotor 71, Innen
raumlüftermotore 72, die Servolenkung 73, und der ABS-Motor 74. Dazu gehören
auch die Motorsteuerung 63a, der Motor und die Kupplung des Klimakompressors
und eine Luftpumpe. Im Motorraum ist auch ein im Motor integrierter Startermo
tor/Generator 78 untergebracht, wobei der Generator die Betriebsspannung liefert
und die Batterie 75a lädt.
Ein Versorgungsstrang des 42 V-Bordnetzes führt auch zum Kofferraum 68 und ver
sorgt dort die Heckscheibenheizung 78, die Tankpumpe 79 und den Heckscheiben
wischer 80.
Das auf der anderen Seite des Fahrzeugs 61 angeordnete 14 V-Bordnetz versorgt
Verbraucher mit geringerem Leistungsbedarf. Vom Stromverteiler 90 führt dort ein
Versorgungsstrang 81 zu den rechten Fahrzeugtüren, ein weiterer Strang 83 zum
rechten und weiter (Leitung 83a) zum linken vorderen Motorraum (Scheinwerfer,
Scheinwerferscheibenwischer) und ein weiterer Strang 84 zum Kofferraum 68 mit
den Heckleuchten und den Audio- oder Telematikgeräten. Ein weiterer Versorgungs
strang 85 führt zum Cockpit, ein weiterer 86 zur Mittenkonsole und zu den Sitzen
(Verstellung, Heizung) und einer 87 zum Dach (Schiebedachmotor, Innenraumleuch
ten usw. Nicht eingezeichnet ist ein Strang, der zu den Sicherheitssystemen führt.
Dieser hat im Cockpitinnenraum und Kofferraum seine Anschlüsse.
Wichtig für die beschriebenen Strukturen sind die intelligenten Stromverteiler 75 und
90. Von diesen werden die gesamten Bordnetze auf Funktion und Stromverbrauch
überwacht, wozu die Eingangs-, Ausgangs- und/oder Verbraucherströme gemessen
und in einem MC zu Steuersignalen für die einzelnen Netzteile und Stränge verarbei
tet werden. Auch der Ladezustand der Batterien 75a und 90a wird überwacht.
In der Zeichnung werden auch die linken Türen 65 von dem 12 V-Bordnetz über ei
nen Strang 82 versorgt. Hier kommt es zu den einzigen Kreuzungen x der 42 V- und
12 V-Leitungen. Hier werden besondere Maßnahmen zur Isolation der Netze gegen
einander vorgenommen. Um auch diese Kreuzungen x zu vermeiden, wird alternativ
die Versorgung dieser Türen durch das 42 V-Netz vorgeschlagen, was eine gewisse
Redundanz bezüglich der Spannungsversorgung für die Türen bedeutet.
Die 42 V-Versorgung der Türen macht allerdings die Elektronik aufwendiger, weil ne
ben einem Hochstromverbraucher, nämlich dem Fensterhebermotor mit 150 W, viele
kleine Verbraucher, z. B. Motoren von Außenspiegel und im Türschloss und Leuch
ten versorgt werden müssen. Wegen der kleinen Leistung dieser Türschloss- und
Außenspiegelmotore lassen diese sich nicht mit einer 42 V-Wicklung ausführen. Es
wird also ein 42/14 V Spannungskonverter im Steuergerät für die Tür benötigt.
Anstelle der üblichen 36 V-Batterie oder zusätzlich kann auch ein Energiespeicher,
z. B. ein Ultra Cap vorgesehen sein, über den die Versorgung des Bordnetzes mit
der höheren Spannung (42 V) erfolgt. Auch für die Energiespeicher gilt der verwende
te Ausdruck "Batterie". In der Fig. 4 ist dieser Energiespeicher mit 91 bezeichnet.
In der Fig. 1 sind zwei Spannungswandler 10 und 34 vorgesehen. Es ist wie in Fig. 4
gezeigt auch möglich nur einen bidirektionalen Spannungswandler 93 vorzusehen,
der die Funktionen der beiden Spannungswandler übernimmt. Dieser wird vorzugs
weise dem Stromverteiler 94 mit der niedrigeren Spannung zugeordnet. Er setzt also
die Spannung der Niederspannungsbatterie 95 (12 V) in die Versorgungsspannung
des 42 V-Bordnetzes (Stromverteiler 96) um. Diese Versorgung wird gebraucht und
ist gegebenenfalls kurzzeitig überlastbar, wenn der integrierte Startergenerator (an
geschlossen bei 97) z. B. bei seiner Verwendung als elektrischer Antrieb, z. B. bei
Rekuperation keinen ausreichenden Strom ins 42 V-Bordnetz liefert und im 42 V-
Bordnetz leistungsstarke Verbraucher, z. B. der Motor der Servolenkung (98) stärker
beansprucht, z. B. bei einem Lenkmanöver, werden.
Mittels der intelligenten Stromverteiler 94 und 96 ist der Spannungskonverter 93 ver
polgeschützt, was auch für die beiden Spannungskonverter der Fig. 1 gilt.
Wird der intelligente Stromverteiler 90 mit der niedrigen Spannung, wie in Fig. 3 ge
zeigt, im hinteren Teil des Fahrzeugs untergebracht, so kann man die 42 V-
Verbraucher, die in der Nähe angeordnet sind, von dem Eingang des bidirektionalen
Spannungswandlers 93 versorgen. Dies ist in Fig. 4 für die Verbraucher 99 gezeigt.
Auch hier kann der Spannungswandler 93 durch den intelligenten Stromverteiler ge
gen Verpolung am Fremdstartanschluss 100 geschützt sein.
Claims (24)
1. Kraftfahrzeug, das mit zwei Bordnetzen unterschiedlicher Spannungshöhe (z. B.
42 V/14 V) und entsprechend zwei Batterien (1a, 20a) ausgerüstet ist, wobei je
dem Bordnetz ein Stromverteiler (1, 20) zugeordnet ist, und wobei den Strom
verteilern (1, 20) unterschiedliche Verbraucher (5, 8, 27, 28, 33) zugeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverteiler (1, 20) intelligente
Stromverteiler sind, welche für das jeweilige Netz den Ein- und Ausgangsstrom
und den Ladezustand (SOC) beider Netze mittels eines Powermanagements
(9) verarbeiten.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Batte
riezustand (SOH) beider Netze in die Verarbeitung einbezogen wird.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Stromverteiler (1) einen Spannungswandler (10) zur Erzeugung eines Aus
gangsstroms mit der niedrigeren Spannung aufweist, der dem zweiten Strom
verteiler (20) für die niedrigere Spannung zugeführt wird, wobei das Powerma
nagement (9) den Ausgangsstrom des Spannungswandlers (10) in Abhängig
keit vom Leistungsbedarf des zweiten Stromverteilers (20) steuert.
4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromverteiler (1, 20) jeweils in Batterienähe angeordnet, vorzugswei
se an der zugehörigen Batterie (1a, 20a) angebaut sind.
5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass in die Verbindungen des ersten Stromverteilers (1) zu seinen Verbrau
chern (5) wenigstens teilweise Leistungsstufen (4) eingeschaltet sind.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Leis
tungsstufen (4) steuerbar sind und vom MC (9) angesteuert werden (Verbin
dungen 11).
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Leis
tungsstufen (4) nicht auswechselbare und/oder selbstheilende Sicherungen (6)
(Polyswitch) eingebaut sind.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Stromverteiler (1) mit wenigstens einem Verbraucher (8), vor
zugsweise einem Steuergerät direkt verbunden ist.
9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass im zweiten Verteiler (20) am Ausgang der Batterie (20a) zusätzlich die
Ausgangsspannung, bzw. der Ausgangsstrom gemessen wird, dass auch der
zweite Verteiler (20) einen weiteren Microcomputer (23) aufweist, dem die Mes
sergebnisse zugeführt werden und dass der weitere Microcomputer (23) mit
dem Microcomputer (9) des ersten Stromverteilers verbunden ist, zwecks Steu
erung des Ausgangsstroms des Spannungswandlers (10) des ersten Verteilers
(1)
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung
einer Fremdstarteinrichtung mit der höheren Spannung der zweite Stromvertei
ler (20) einen Spannungskonverter (34) zur Erzeugung eines Stroms mit der
höheren Spannung aufweist, der dem ersten Verteiler (1) über eine Leitung
(34a) zugeführt wird.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung
eines Schwungradstarters mit der niedrigeren Spannung der zweite Span
nungsverteiler (20) einen Spannungskonverter (34) aufweist, dessen Aus
gangsstrom bei leerer Batterie (1a) des ersten Stromverteilers (1) zur Mo
torsteuerung verwendet wird.
12. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Verteiler (20) Steuergeräte (26a) enthaltende Verbraucher
stränge (26) versorgt.
13. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass in die zu den Verbrauchern (26a, 28) führenden Leitungen wenigstens
teilweise Sicherungen (25), vorzugsweise regenerierbare Sicherungen einge
schaltet sind.
14. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass im zweiten Verteiler (40) Verbraucherstränge (43) mit Steuergeräten (47)
über Relais (41) ein- und abschaltbar sind.
15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein
Teil dieser Relais bistabile Relais sind, die zur Abschaltung der Ruhestrom
verbraucher in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie benutzt werden.
16. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strukturierung der einzelnen Verbrauchsstränge (43) die Verbraucher
stränge zur getrennten Versorgung der Verbraucher (47) auf der "linken Fahr
zeugseite" und/oder auf der "rechten Fahrzeugseite" und/oder im Motorraum
und/oder des Motors und Getriebes und/oder im Kofferraum und/oder am Dach
und/oder der Sicherungssysteme umfasst.
17. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den MC (9, 23 oder 52) unter sich und den Steuergeräten (26a,
47) eine Busverbindung zum Informationsaustausch besteht.
18. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verteiler (94), welcher den Fremdstartanschluss (100) beinhaltet, ei
nen Verpolschutz aufweist.
19. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Stromverteiler (20) verpolsicher ausgebildet ist.
20. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein bidi
rektional ausgelegter Spannungswandler (93) vorgesehen ist, der die Spannun
gen der beiden Bordnetze jeweils in die Spannung des andern Bordnetzes um
setzt.
21. Kraftfahrzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Span
nungswandler (93) dem Stromverteiler (94) mit der niedrigen Spannung zuge
ordnet ist.
22. Kraftfahrzeug, nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Verbraucher
(99) für hohe Versorgungsspannung, die in der Nähe des Stromverteilers (94)
mit der niedrigen Spannung angeordnet sind, vom Hochspannungseingang des
Spannungsumsetzers (93) versorgt werden.
23. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
dass der Spannungsumsetzer (93) gegenüber Verpolung am Fremdstartan
schluss (100) durch den intelligenten Spannungsverteiler (94) geschützt ist.
24. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
dass die intelligenten Stromverteiler (15, 30) durch Strom- und/oder Span
nungsmessung von Eingangs- und Ausgangsströmen und Stromregelung mit
tels Microcomputer MC (9, 23) die Bordnetze auf Funktion und gegebenenfalls
Verbrauch überwachen.
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Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10304764B3 (de) * | 2003-02-05 | 2004-02-26 | Daimlerchrysler Ag | Zwei-Spannungs-Bordnetz |
DE10312082A1 (de) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Bayerische Motoren Werke Ag | Mehrkreisiges Energiebordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Vorladen von Kapazitäten eines mehrkreisigen Energiebordnetzes eines Kraftfahrzeuges |
DE102005029081A1 (de) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Audi Ag | Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bordnetzes |
WO2007022828A2 (de) * | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Leistungsbedarfskontrolliertes modulares system |
WO2007036482A1 (de) * | 2005-09-29 | 2007-04-05 | Siemens Vdo Automotive Ag | Hochstrom-leistungsendstufe |
DE102006016186A1 (de) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | Bayerische Motoren Werke Ag | Kraftfahrzeug |
DE102006019469A1 (de) * | 2006-04-26 | 2007-11-15 | Hiwin Mikrosystem Corp. | Stromsparvorrichtung eines Aktuators |
DE102007022584A1 (de) * | 2007-05-14 | 2008-11-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Energieversorgungssystems |
DE102007040907A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit vorausschauender temporärer Entlastung des Bordnetzes |
US7791310B2 (en) | 2002-10-18 | 2010-09-07 | Robert Bosch Gmbh | Vehicle electrical system including battery state of charge detection on the positive terminal of the battery |
WO2011006772A1 (de) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Robert Bosch Gmbh | Elektronisch kommutierter elektromotor mit einem verpol- und überspannungsschutz und verfahren |
DE102010051042A1 (de) * | 2010-11-11 | 2012-01-26 | Magna Powertrain Ag & Co. Kg | Energieversorgungseinrichtung für einen Aktuator |
DE102012101329B4 (de) * | 2011-03-15 | 2017-10-12 | Omron Automotive Electronics Co., Ltd. | Stromquellensteuervorrichtung und -verfahren und Stromverwaltungssystem |
WO2018151866A1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | Motor Coach Industries Limited | Power distribution module for use in a vehicle |
USD863227S1 (en) | 2017-02-16 | 2019-10-15 | Motor Coach Industries Limited | Main distribution panel |
DE102009032084B4 (de) | 2009-07-07 | 2021-07-22 | Audi Ag | Bordnetz für ein Fahrwerkregelsystem |
-
2002
- 2002-02-28 DE DE10208981A patent/DE10208981A1/de not_active Withdrawn
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7791310B2 (en) | 2002-10-18 | 2010-09-07 | Robert Bosch Gmbh | Vehicle electrical system including battery state of charge detection on the positive terminal of the battery |
US7180205B2 (en) | 2003-02-05 | 2007-02-20 | Daimlerchrysler Ag | Dual-voltage vehicle electric system |
DE10304764B3 (de) * | 2003-02-05 | 2004-02-26 | Daimlerchrysler Ag | Zwei-Spannungs-Bordnetz |
DE10312082A1 (de) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Bayerische Motoren Werke Ag | Mehrkreisiges Energiebordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Vorladen von Kapazitäten eines mehrkreisigen Energiebordnetzes eines Kraftfahrzeuges |
DE10312082B4 (de) * | 2003-03-19 | 2015-05-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Mehrkreisiges Energiebordnetz für ein Kraftfahrzeug |
DE102005029081B4 (de) * | 2005-06-23 | 2009-10-08 | Audi Ag | Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bordnetzes |
DE102005029081A1 (de) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Audi Ag | Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bordnetzes |
WO2007022828A2 (de) * | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Leistungsbedarfskontrolliertes modulares system |
WO2007022828A3 (de) * | 2005-08-23 | 2007-08-23 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Leistungsbedarfskontrolliertes modulares system |
DE102005046682A1 (de) * | 2005-09-29 | 2007-04-05 | Siemens Ag | Hochstrom-Leistungsendstufe |
US7696809B2 (en) | 2005-09-29 | 2010-04-13 | Vdo Automotive Ag | High current power output stage |
WO2007036482A1 (de) * | 2005-09-29 | 2007-04-05 | Siemens Vdo Automotive Ag | Hochstrom-leistungsendstufe |
DE102006016186A1 (de) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | Bayerische Motoren Werke Ag | Kraftfahrzeug |
DE102006019469A1 (de) * | 2006-04-26 | 2007-11-15 | Hiwin Mikrosystem Corp. | Stromsparvorrichtung eines Aktuators |
DE102007022584A1 (de) * | 2007-05-14 | 2008-11-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Energieversorgungssystems |
DE102007040907A1 (de) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit vorausschauender temporärer Entlastung des Bordnetzes |
DE102007040907B4 (de) * | 2007-08-30 | 2020-09-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren, Bordnetz und Programmgesteuerte Fahrsituations- Erfassungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit vorausschauender temporärer Entlastung des Bordnetzes |
DE102009032084B4 (de) | 2009-07-07 | 2021-07-22 | Audi Ag | Bordnetz für ein Fahrwerkregelsystem |
CN102484366B (zh) * | 2009-07-14 | 2015-04-22 | 罗伯特·博世有限公司 | 具有反接保护和过电压保护的电子换向电机和方法 |
CN102484366A (zh) * | 2009-07-14 | 2012-05-30 | 罗伯特·博世有限公司 | 具有反接保护和过电压保护的电子换向电机和方法 |
WO2011006772A1 (de) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Robert Bosch Gmbh | Elektronisch kommutierter elektromotor mit einem verpol- und überspannungsschutz und verfahren |
DE102010051042A1 (de) * | 2010-11-11 | 2012-01-26 | Magna Powertrain Ag & Co. Kg | Energieversorgungseinrichtung für einen Aktuator |
DE102012101329B4 (de) * | 2011-03-15 | 2017-10-12 | Omron Automotive Electronics Co., Ltd. | Stromquellensteuervorrichtung und -verfahren und Stromverwaltungssystem |
WO2018151866A1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | Motor Coach Industries Limited | Power distribution module for use in a vehicle |
US10071698B2 (en) | 2017-02-16 | 2018-09-11 | Motor Coach Industries Limited | Power distribution module for use in a vehicle |
USD863227S1 (en) | 2017-02-16 | 2019-10-15 | Motor Coach Industries Limited | Main distribution panel |
US10688947B2 (en) | 2017-02-16 | 2020-06-23 | Motor Coach Industries Limited | Power distribution module for use in a vehicle |
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Owner name: INTEDIS GMBH & CO. KG, 97084 WUERZBURG, DE |
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Inventor name: LEIBER, HEINZ, 71739 OBERRIEXINGEN, DE |
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8141 | Disposal/no request for examination |