DE-102011082357-B4 - Vorrichtung zur elektrischen Stromversorgung mit einer Stromquelle zur Kopplung an ein Energiebordnetz eines Kraftfahrzeugs

Abstract

Vorrichtung zur elektrischen Stromversorgung mit einer Stromquelle (Q) zur Kopplung an ein Energiebordnetz (B) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass - die Vorrichtung (SV) eine Steuereinrichtung (CO) umfasst, welche im Betrieb der Vorrichtung (SV) eine durch die Stromquelle (Q) generierte Ausgangsspannung (U BQ ) misst, wobei für die Ausgangspannung (U BQ ) ein oberer Schwellwert (T1) vorgegeben ist, welcher größer als die maximal durch die Steuereinrichtung (CO) gemessene Ausgangsspannung bei Kopplung der Stromquelle (Q) an das Energiebordnetz (B) ist und welcher kleiner oder gleich der durch die Steuereinrichtung (CO) gemessenen Ausgangsspannung (U BQ ) bei Trennung des Energiebordnetzes (B) von der Stromquelle (Q) ist; - die Steuereinrichtung (CO) derart ausgestaltet ist, dass sie die Abschaltung der an das Energiebordnetz (B) gekoppelten Stromquelle (Q) bewirkt, wenn die Ausgangsspannung (U BQ ) den oberen Schwellwert (T1) überschreitet.

Inventors

• Joachim Fröschl

Assignees

• BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20110908

Claims (13)

1. Vorrichtung zur elektrischen Stromversorgung mit einer Stromquelle (Q) zur Kopplung an ein Energiebordnetz (B) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet , dass - die Vorrichtung (SV) eine Steuereinrichtung (CO) umfasst, welche im Betrieb der Vorrichtung (SV) eine durch die Stromquelle (Q) generierte Ausgangsspannung (U BQ ) misst, wobei für die Ausgangspannung (U BQ ) ein oberer Schwellwert (T1) vorgegeben ist, welcher größer als die maximal durch die Steuereinrichtung (CO) gemessene Ausgangsspannung bei Kopplung der Stromquelle (Q) an das Energiebordnetz (B) ist und welcher kleiner oder gleich der durch die Steuereinrichtung (CO) gemessenen Ausgangsspannung (U BQ ) bei Trennung des Energiebordnetzes (B) von der Stromquelle (Q) ist; - die Steuereinrichtung (CO) derart ausgestaltet ist, dass sie die Abschaltung der an das Energiebordnetz (B) gekoppelten Stromquelle (Q) bewirkt, wenn die Ausgangsspannung (U BQ ) den oberen Schwellwert (T1) überschreitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass ferner ein unterer Schwellwert (T2) für die Ausgangsspannung (U BQ ) vorgegeben ist und die Steuereinrichtung (CO) derart ausgestaltet ist, dass sie die Abschaltung der an das Energiebordnetz (B) gekoppelten Stromquelle (Q) bewirkt, wenn die Ausgangsspannung (U BQ ) den unteren Schwellwert (T2) unterschreitet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Stromquelle (Q) ein thermoelektrischer Generator ist, der im Betrieb in den Abgasstrang des Kraftfahrzeugs eingebaut ist und Strom durch das sich am Abgasstrang ergebende Temperaturgefälle erzeugt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinrichtung (CO) einen Tiefpassfilter zur Filterung der gemessenen Ausgangsspannung (U BQ ) umfasst.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Quellenspannung (U Q ) der Stromquelle ohne Kopplung an das Energiebordnetz (B) zwischen 25 und 30 Volt liegt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der obere Schwellwert (T1) zwischen 15,5 Volt und 16,5 Volt liegt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der untere Schwellwert (T2) kleiner gleich 10 Volt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass in der Vorrichtung (SV) eine Diode (D) verschaltet ist, welche einen Stromfluss in entgegengesetzter Polarität zur Ausgangsspannung (U BQ ) verhindert.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinrichtung (CO) einen Stromfluss in entgegengesetzter Polarität zur Ausgangsspannung (U BQ ) detektieren kann, wobei die Steuereinrichtung (CO) bei der Detektion eines solchen Stromflusses die Abschaltung der an das Energiebordnetz (B) gekoppelten Stromquelle (Q) bewirkt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinrichtung (CO) mit einem Datenübertragungsmittel zur Kommunikation mit einer oder mehreren Komponenten im Kraftfahrzeug verbindbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinrichtung (CO) über das Datenübertragungsmittel mit einem Kraftfahrzeug-Sicherheitssystem verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung (CO) die Abschaltung der an das Energiebordnetz (B) gekoppelten Stromquelle (Q) bewirkt, wenn sie von dem Kraftfahrzeug-Sicherheitssystem eine Alarm-Meldung empfängt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinrichtung (CO) über das Datenübertragungsmittel mit einem Energie-Verwaltungssystem des Kraftfahrzeugs verbindbar ist und die Steuereinrichtung (CO) eine Meldung über das Datenübertragungsmittel an das Energie-Verwaltungssystem überträgt, wenn sie die Abschaltung der an das Energiebordnetz (B) gekoppelten Stromquelle (Q) bewirkt.
13. Kraftfahrzeug, umfassend eine Energiebordnetz (B), dadurch gekennzeichnet , dass in dem Kraftfahrzeug eine Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüchen vorgesehen ist, welche an das Energiebordnetz (B) des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Stromversorgung mit einer Stromquelle, welche im Betrieb der Vorrichtung an ein Energiebordnetz eines Kraftfahrzeugs gekoppelt wird. In Energiebordnetzen von Kraftfahrzeugen wird heutzutage eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern verbaut, was zu einem hohen Energiebedarf im Bordnetz führt. Demzufolge müssen entsprechende elektrische Stromquellen, die mit dem Energiebordnetz verbunden sind, eine ausreichend hohe Spannung zur Versorgung dieser Verbraucher liefern. Dabei besteht das Problem, dass die Spannungen der Stromquellen bei einer unerwünschten Trennung des Energiebordnetzes von der Stromquelle nicht automatisch abgeschaltet werden, was Sicherheitsrisiken mit sich bringt. Insbesondere kann sich bei einem Unfall des Fahrzeugs ein Verbindungskabel zwischen Stromquelle und Energiebordnetz lösen. An diesem Kabel liegt dann weiterhin die hohe Spannung der Stromquelle an, so dass es zu Kurzschlüssen und damit zu Funkenbildung oder Erwärmung kommen kann. Die Druckschrift US 2007 / 0 126 236 A1 offenbart eine Stromversorgung für ein Fahrzeug, bei dem elektrische Generatoren in Abhängigkeit von der Spannung auf einem Stromversorgungsbus gesteuert werden. Das Dokument DE 103 35 866 A1 offenbart einen Kraftfahrzeugumrichter mit mindestens einer Laststeckdose, wobei durch das Stecken eines elektrischen Laststeckers in die Laststeckdose der Kraftfahrzeugumrichter betriebsbereit schaltbar ist. Darüber hinaus kann der Kraftfahrzeugumrichter bei Vorliegen einer Über- oder Unterspannung eines mit dem Kraftfahrzeugumrichter gekoppelten Versorgungsnetzes abgeschaltet werden. Das Dokument US 2008 / 0 247 105 A1 offenbart eine Spannungsschutzvorrichtung mit Schaltelementen und Spannungsklemmen. Bei der Detektion einer Überspannung kann die Spannungsschutzvorrichtung eine elektrische Last vor Beschädigungen schützen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur elektrischen Stromversorgung zu schaffen, welche einen sicheren Betrieb des Energiebordnetzes eines Kraftfahrzeugs gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Stromquelle zur Kopplung an ein Energiebordnetz eines Kraftfahrzeugs sowie eine Steuereinrichtung, welche im Betrieb der Vorrichtung eine durch die Stromquelle generierte Ausgangsspannung misst. Dabei ist für die Ausgangsspannung ein oberer Schwellwert vorgegeben, welcher größer als die maximal durch die Steuereinrichtung gemessene Ausgangsspannung bei Kopplung der Stromquelle an das Energiebordnetz ist und welcher kleiner oder gleich der durch die Steuereinrichtung gemessenen Ausgangsspannung bei Trennung des Energiebordnetzes von der Stromquelle ist. Die Steuereinrichtung ist ferner derart ausgestaltet, dass sie die Stromquelle, die im Normalbetrieb an das Energiebordnetz gekoppelt ist, in der Vorrichtung dann abschaltet, wenn die Ausgangsspannung den oberen Schwellwert überschreitet. Somit werden entsprechende Anschlüsse an der Vorrichtung, die mit einer Verkabelung zur Anbindung an das Energiebordnetz verbunden werden, spannungslos geschaltet, wodurch die Betriebssicherheit des Energiebordnetzes, z.B. bei einem Kabelbruch des Verbindungskabels bzw. einem Lösen des Verbindungskabels bei einem Unfall, erhöht wird. Man macht sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Erkenntnis zunutze, dass die Eigenschaften der Stromquelle dazu genutzt werden können, um festzustellen, wann ein von der Norm abweichender Betrieb des Energiebordnetzes vorliegt. Insbesondere wird davon ausgegangen, dass ein Fehlbetrieb dann auftritt, wenn die Stromquelle nicht belastet ist, was immer dann der Fall ist, wenn die elektrische Verbindung zum Bordnetz unterbrochen ist. Dieser Fehlbetrieb wird über die erhöhte Ausgangsspannung im Leerlauf der Stromquelle detektiert. Durch eine geeignete Wahl eines oberen Schwellwerts, der über den Spannungswerten im Normalbetrieb des Bordnetzes liegt, kann bei dessen Überschreitung auf einfache Weise eine Abschaltung der Stromquelle bewirkt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ferner ein unterer Schwellwert für die Ausgangsspannung vorgegeben, und die Steuereinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie die Abschaltung der ursprünglich an das Energiebordnetz gekoppelten Stromquelle bewirkt, wenn die Ausgangsspannung den unteren Schwellwert unterschreitet. Auf diese Weise kann das Auftreten von Leckströmen, welche zur Entladung der Bordbatterie des Energiebordnetzes führen, vermieden werden. Ebenso wird eine Abschaltung der Stromquelle bei Auftreten eines Kurzschlusses sichergestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beliebige Arten von Stromquellen umfassen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Stromquelle ein thermoelektrischer Generator, der im Betrieb in den Abgasstrang des Kraftfahrzeugs eingebaut ist und Strom durch das sich