DE-102024003638-A1 - Bordnetzanordnung eines Fahrzeugs mit variablem Leistungsausgleich

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Versorgungssystem für ein Fahrzeug, aufweisend ein erstes Bordnetz (1) und ein zweites Bordnetz (2), wobei das erste Bordnetz (1) eine erste Batterie (5) und ein erstes Sicherheitsnetz zur Versorgung von sicherheitskritischen Verbrauchern (3) und ein Energiebordnetz zur Versorgung von Komfortverbrauchern (4) umfasst, und das zweite Bordnetz (2) ein zweites Sicherheitsnetz umfasst, wobei die Bordnetze (1,2) durch eine UND-Schaltung verbunden sind, die zwei Schalter (7,8) aufweist, wobei bei geschlossenem ersten Schalter (7) die Komfortverbraucher (4) mit dem ersten Bordnetz (1) und bei geschlossenem zweiten Schalter (8) die Komfortverbraucher (4) mit dem zweiten Bordnetz (2) elektrisch verbunden sind, wobei die Schalter (7,8) durch eine Steuereinheit geschaltet werden, die im regulären Betrieb den ersten Schalter (7) geschlossen hält und den zweiten Schalter (8) geöffnet hält.

Inventors

• Raphael Demmelhuber
• Martin Sesselmann
• Samuel Quenzer-Hohmuth
• Dieter Grohmann

Assignees

• Mercedes-Benz Group AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (10)

1. Elektrisches Versorgungssystem für ein Fahrzeug, aufweisend ein erstes Bordnetz (1) und ein zweites Bordnetz (2), wobei das erste Bordnetz (1) ein erstes Sicherheitsnetz zur Versorgung von sicherheitskritischen Verbrauchern (3) und ein Energiebordnetz zur Versorgung von Komfortverbrauchern (4) umfasst, und das zweite Bordnetz (2) ein zweites Sicherheitsnetz umfasst, wobei das erste Bordnetz (1) eine erste Batterie (5) als Niederspannungsquelle aufweist, wobei das erste Bordnetz (1) und das zweite Bordnetz (2) durch eine UND-Schaltung miteinander verbunden sind, und die UND-Schaltung einen ersten Schalter (7) und einen zweiten Schalter (8) aufweist, wobei bei geschlossenem ersten Schalter (7) die Komfortverbraucher (4) mit dem ersten Bordnetz (1) und bei geschlossenem zweiten Schalter (8) die Komfortverbraucher (4) mit dem zweiten Bordnetz (2) elektrisch verbunden sind, wobei der erste Schalter (7) und der zweite Schalter (8) durch eine Steuereinheit des elektrischen Versorgungssystems geschaltet werden können und wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, im regulären Betrieb des Fahrzeugs ohne durch die Steuereinheit detektierten Sonderfall den ersten Schalter (7) geschlossen zu halten und den zweiten Schalter (8) geöffnet zu halten.
2. Versorgungssystem nach Anspruch 1 , wobei das erste Bordnetz (1) einen ersten DC/DC Wandler (9) als Niederspannungsquelle zur Verbindung mit einer Hochspannungsquelle des Fahrzeugs aufweist.
3. Versorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Bordnetz (2) einen zweiten DC/DC Wandler (10) als Niederspannungsquelle zur Verbindung mit der Hochspannungsquelle aufweist.
4. Versorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Bordnetz (2) eine zweite Batterie (6) als Niederspannungsquelle aufweist.
5. Versorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, einen Überlastfall des ersten Bordnetzes (1) zu detektieren und im Falle des detektierten Überlastfalls den ersten Schalter (7) und den zweiten Schalter (8) zu schließen, um das erste Bordnetz (1) und das zweite Bordnetz (2) elektrisch miteinander zu verbinden und zur Verfügung stehende elektrische Leistung aus dem zweiten Bordnetz (2) den Komfortverbrauchern (4) des ersten Bordnetzes (1) zur Verfügung zu stellen.
6. Versorgungssystem nach Anspruch 5 , wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, zu erkennen, wenn bei geschlossenem erstem Schalter und geschlossenem zweiten Schalter (8) die erste Batterie (5), und die zweite Batterie (6) wenn vorhanden, einen kurzzeitigen Überlastfall nicht kompensieren kann, und in diesem Fall den ersten Schalter (7) und den zweiten Schalter (8) zu öffnen.
7. Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 6 , wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, einen Fehlerfall in zumindest einem aus ersten Bordnetz (1) und zweiten Bordnetz (2) zu erkennen, und bei erkanntem Fehlerfall und bei geschlossenem ersten Schalter (7) und geschlossenem zweiten Schalter (8) den ersten Schalter (7) und den zweiten Schalter (8) zu öffnen.
8. Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, einen Fehlerfall in der UND-Schaltung zu erkennen und bei erkanntem Fehlerfall in der UND-Schaltung und bei geschlossenem ersten Schalter (7) und geschlossenem zweiten Schalter (8) den ersten Schalter (7) und den zweiten Schalter (8) zu öffnen.
9. Versorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Schalter (7) und der zweite Schalter (8) so angelegt sind, dass bei geöffnetem ersten Schalter (7) und gleichzeitig geöffnetem zweiten Schalter (8) die Komfortverbraucher (4) vom ersten Sicherheitsnetz und vom zweiten Sicherheitsnetz elektrisch getrennt sind.
10. Versorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Falle der Verwendung einer ersten Batterie (5) und einer zweiten Batterie (6) die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, erst einen Ladeschalter in einer jeweiligen Batterie (5,6) zu öffnen, und dann nachgelagert beide Schalter (7,8) der UND-Verschaltung zu schließen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Versorgungssystem für ein Fahrzeug, sowie ein batterieelektrisches Fahrzeug mit einer Hochspannungsquelle und mit einem solchen Versorgungssystem. In Kraftfahrzeugen wie Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen ist typischerweise eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern mit elektrischer Energie zu versorgen. Es ist daher in Kraftfahrzeugen zumindest ein elektrisches Bordnetz vorzusehen. Dabei gilt es jedoch zu berücksichtigen, dass elektroaktorisch unterstützte Komponenten für die manuelle Fahrzeugführung bzw. elektrische Fahrsteuerungs-Aktoren für eine hochautomatisierte Fahrzeugführung ohne menschliches Kommando sicherheitskritische Komponenten darstellen. Im Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, um eine hohe Sicherheit beim Betrieb solcher Komponenten von Kraftfahrzeugen sicherzustellen. Dabei basieren typischerweise diese elektrischen Systeme auf Redundanz. Die DE 10 2018 210 943 A1 betrifft in diesem Zusammenhang ein Bordnetz für ein Fahrzeug mit einem ersten Bordnetzteil und einem zweiten Bordnetzteil, wobei der zweite Bordnetzteil ein Hauptnetz und ein Redundanz-Netz aufweist, mit zumindest einem ersten sicherheitsrelevanten Verbraucher im Hauptnetz, mindestens einem zum ersten sicherheitsrelevanten Verbraucher redundanten zweiten sicherheitsrelevanten Verbraucher im Redundanz-Netz, einem ersten Trennelement zum Trennen des Hauptnetzes von dem Redundanz-Netz, einer Energieversorgung für die Verbraucher, die einen Gleichspannungswandler umfasst, der mit dem ersten Bordnetzteil und dem zweiten Bordnetzteil verbunden und im Redundanz-Netz angeordnet ist, so dass über den ersten Gleichspannungswandler eine Versorgung des Redundanz-Netzes mit elektrischer Energie sichergestellt ist, wenn dieses durch das erste Trennelement vom Hauptnetz getrennt ist. Neben den eingangs erwähnten sicherheitskritischen Verbrauchern, die durch ein elektrisches Versorgungssystem eines Fahrzeugs elektrisch versorgt werden, sind typischerweise auch Komfortverbraucher als elektrische Subsysteme im Fahrzeug vorgesehen, beispielsweise ein Fahrzeug-Radio, eine Sitzheizung, und Ähnliches. Diese Komfortverbraucher sind nicht sicherheitskritisch, d. h. dass bei zumindest vorübergehendem Ausfall deren elektrischer Versorgung die Fahrsicherheit nicht beeinträchtigt wird. Dabei kann der Fall eintreten, dass in bestimmten Situationen zeitweise nur ein Teil dieser Komfortverbraucher elektrisch versorgt werden kann, insbesondere dann, wenn deren elektrische Versorgung durch einen Hauptbordnetz wegen kurzzeitiger Überlastung des Hauptbordnetzes zugunsten der aufrechterhaltenen Versorgung der sicherheitskritischen Verbraucher unterbrochen wird. Aufgabe der Erfindung ist es, solche Unterbrechungen in der elektrischen Versorgung von Komfortverbrauchern zu verhindern. Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Versorgungssystem für ein Fahrzeug, aufweisend ein erstes Bordnetz und ein zweites Bordnetz, wobei das erste Bordnetz ein erstes Sicherheitsnetz zur Versorgung von sicherheitskritischen Verbrauchern und ein Energiebordnetz zur Versorgung von Komfortverbrauchern umfasst, und das zweite Bordnetz ein zweites Sicherheitsnetz umfasst, wobei das erste Bordnetz eine erste Batterie als Niederspannungsquelle aufweist, wobei das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz durch eine UND-Schaltung miteinander verbunden sind, und die UND-Schaltung einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter aufweist, wobei bei geschlossenem ersten Schalter die Komfortverbraucher mit dem ersten Bordnetz und bei geschlossenem zweiten Schalter die Komfortverbraucher mit dem zweiten Bordnetz elektrisch verbunden sind, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter durch eine Steuereinheit des elektrischen Versorgungssystems geschaltet werden können und wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, im regulären Betrieb des Fahrzeugs ohne durch die Steuereinheit detektierten Sonderfall den ersten Schalter geschlossen zu halten und den zweiten Schalter geöffnet zu halten. Die Steuereinheit ist dazu ausgeführt, insbesondere im regulären Betrieb des Fahrzeugs, d. h. insbesondere ohne durch die Steuereinheit detektierten Sonderfall, den ersten Schalter geschlossen zu halten und den zweiten Schalter geöffnet zu halten. Die Sonderfälle sind vorgegeben, d. h. dass die Steuereinheit nur bei bestimmten Auslösern, die vorgegeben sind, von dem Ausgangsfall abweicht, den ersten Schalter geschlossen zu halten und den zweiten Schalter geöffnet zu halten. Bei geschlossenem ersten Schalter wird durch das erste Bordnetz sowohl die Vielzahl der sicherheitskritischen Verbraucher als auch die Vielzahl der Komfortverbraucher mit elektrischer Energie versorgt. Bei geöffnetem zweiten Schalter steht das zweite Bordnetz zur redundanten Versorgung der sicherheitskritischen Verbrau