CN107000661B - 机动车供电网 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机动车供电网(2)，尤其是机动车的48V车载电网，其包括电流源(14)、功率分配器(12)和至少一个负载(6)，该功率分配器通过馈送电流路径(16)接驳至电流源(14)，该负载通过具有整合的半导体开关(18)的负载电流路径(4)接驳至功率分配器(12)，其中，在功率分配器(12)中整合有电流测量单元(20)、电压测量单元(22)以及监控单元(26)，并且其中，监控单元(26)被设立成使得该监控单元根据电流测量单元(20)的测量数据和/或电压测量单元(22)的测量数据来识别迫近的故障，并且使得该监控单元通过半导体开关(18)启动对至少一个负载(6)的关断，其中，迫近的过电流故障和迫近的电弧故障都被识别为迫近的故障。

Description

机动车供电网

技术领域

本发明涉及一种机动车供电网，尤其是机动车的48V车载电网。

背景技术

目前，机动车配备有直流供电网，它配置为所谓的12V车载电网并且相应地具有一个或多个12V电压源。然而，由于机动车中的用电器的数量最终随着机动车更新换代明显提高，12V车载电网看来是不可持续发展的。

目前许多汽车生产商提出了将12V车载电网替代为48V车载电网(即，仍是直流供电网)的计划，即，因此将用于机动车的直流供电网的基础电压、电网电压或者电源电压从12V提高到48V。如归属于本申请人的公开文献DE 10 20 12 019 996 A1的引言中所述，基础电压的这种提高导致出现附加的问题，这些问题在配置相应的直流供电网的过程中要予以考虑。

在这种情况下特别相关的是构造出所谓的电弧的高风险，该电弧可能导致线缆起火并且因此还导致车辆起火。在这种情况下，例如当线缆绝缘层由于在相邻部件或者相邻组件处的摩擦而至少局部剥落并且因此使直流供电网的导线外露并在这种情况下紧密地定位在能导电组件、例如车架处时，产生相应的电弧。在这样的情况下，裸露的导线和能导电组件之间的例如15V的电势差和在裸露导线上的约50瓦的相对较小的功率传输将足以在裸露导线和能导电组件之间构造出电弧。

发明内容

由此出发，本发明的任务是，提供一种配置有利的机动车供电网。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的机动车供电网得以解决。优选的改进方案包含在从属权利要求中。

在本申请中，相应的机动车供电网尤其为机动车设计，并且在这种情况下优选被配置成直流供电网，尤其是48V车载电网(48伏特车载电网)。它包括电流或者电压源以及功率分配器，该功率分配器为了馈入来自电流源的功率而通过馈送电流路径接驳至电流源，其中，相应的馈送电流路径通常至少区段式地(abschnittsweise)由功率传输线缆或者短线缆来构造。机动车供电网还包括至少一个负载，即用电器，该负载为了供应来自功率分配器的功率通过具有整合的半导体开关的负载电流路径接驳至功率分配器。在本申请中，负载电流路径通常也至少区段式地通过线缆构造出。

功率分配器还包括电流测量单元、电压测量单元以及监控单元，它们整合到功率分配器中并且例如安装在共同的壳体中或者共同的电路板上。在这种情况下，该监控单元被设立成使得它根据电流测量单元的测量数据和/或电压测量单元的测量数据来识别机动车供电网中并且尤其是具有至少一个负载的负载电流路径中的迫近的故障，并在此后在具有至少一个负载的电流路径中借助半导体开关启动对负载的关断，其中，迫近的过电流故障和迫近的电弧故障均被识别为迫近的故障。

因此，确保这里所提出的机动车供电网的安全以防不同的故障，从而避免了由此导致的后续损害，尤其是线缆起火或车辆起火。在这种情况下，术语“故障”在本申请的意义下不是指出现妨碍直流配电网的功能性的错误或者损坏，而是指出现由于直流配电网中的错误或者损坏导致的且被视为潜在的问题或危急的事件或者***状态。

因此，例如直流配电网的电流路径中的电流强度升高到额定电流强度(即预定电流强度)以上的值虽然可能被视为***错误或者错误，但是该错误不一定被评估为危急的。当电流强度在较长时间内超出额定电流强度或非常明显地超出额定电流强度时，才达到对于直流配电网来说是潜在的问题的状态，因此存在机动车供电网的各个组件或者部件发生损害的高风险。

此外，例如在线缆破裂的情况下执行类似的区分。这样的线缆破裂虽然代表损坏，但是本身还不会导致问题或者危急。然而，由于线缆破裂，在某些情况下在线缆破裂区域中发生火花放电，也就是构造出电弧，该电弧将破裂点跨接，从而使得电流又通过电流路径流向接驳的负载。该电弧才被视为是潜在的问题或者是危急，因为它可能导致线缆起火和/或车辆起火。

因此，将机动车供电网的保护***和尤其是功率分配器中的监控单元优选配置成使得该保护***或者监控单元在出现危急事件之前或者到达潜在的问题的状态之前就已做出反应。这样，避免了机动车供电网中或者周围环境中的后续损害，并且防止电弧的出现。

在本申请中，术语“迫近的过电流故障”和“迫近的电弧故障”针对不同的原则上可能的条件或者状况而存在，保护***应该尤其通过关断至少一个负载对其做出反应。

在本申请中，术语“迫近的过电流故障”例如代表由于所谓的短路导致的电流强度升高，由于该短路，相关的负载电流路径中的电流强度升高至额定电流强度(即，近似预定电流强度)的数倍。在这种情况下，希望将相关的负载电流路径与能量输送端尽快分开并且因此希望将至少一个负载关断，并且相应地监控单元例如被设立成一旦通过电流测量单元按照测量技术检测到大于额定电流强度两倍的值，则通过监控单元启动对具有至少一个负载的负载电流路径中的半导体开关的断开或者半导体开关的截止。

而与此相对，相对较小地超过额定电流强度，例如直至2倍的值，只有该电流强度在相关的负载电流路径中在额定电流强度以上保持超过预定的时间长度时才被评估和识别为迫近的过电流故障。因此，优选地监视单元被设立成使得它只有在电流强度在额定电流强度以上保持例如至少10s时才启动对相关的负载电流路径中的半导体开关的断开或者截止。这样，考虑了在直流电压供电网中原则上可能存在电流强度的波动，即，机动车供电网的电流路径中的电流强度暂时处在原本预定的值(即，额定电流强度)之上。然而，如果额定电流强度的这种超过不太大并且仅持续有限的时间长度，那么将由此导致损害机动车供电网的组件或者尤其损害至少一个负载的风险被列为低等级，并且相应地监控单元优选被配置成只要电流强度不超过被视为表明存在短路的预定阈值，就容忍短时超过额定电流强度。因此，也就是说，借助于监控装置不仅将两种典型的原则上可能的迫近的过电流故障识别为或者检测为迫近的故障，而且还优选地识别或获知迫近的过电流故障的类型，从而可以例如对不同的迫近的故障有区别地做出反应。

然而，这不仅适用于迫近的过电流故障，而且也还适用于迫近的电弧故障，其中，视机动车供电网的变型实施方案而定地，尤其是视监控单元的配置而定地，要么仅探测到不同的迫近的故障，要么还对其进行鉴别。这样，可以适配于不同的应用目的，并且还优选地利用由此产生的设计自由度。在最简单的情况下，监控单元被构造为：检测到，也就是识别出各种各样的原则上可能的迫近的故障或者至少被视为特别相关的原则上可能的迫近的故障，而不在不同的迫近的故障之间进行区分，也就是不识别出哪个故障正好即将发生。在这种情况下，相应地与迫近故障的类型无关地通过***实现相同的反应，尤其是具有至少一个负载的电流路径中的半导体开关的断开或者截止，其中，监控单元要么通过半导体开关和监控单元之间的相应连接直接驱控相应的半导体开关，要么通过获知例如用于驱控半导体开关的输出级或者放大级上的触发信号的类型来启动相应的驱控。

在这种情况下，术语“迫近的电弧故障”也涵盖通常不同的、部分在DE 10 20 12019 996 A1中描述的、潜在可能的迫近的故障。与过电流故障不同，从属于该文献的故障的特征在于，它们可能导致产生或构造出电弧，因此原则上可能导致产生等离子体。在这种情况下，这些电弧不仅是不期望的，而且还是潜在的问题，因为如开篇提到的那样，它们可以导致线缆起火，甚至是机动车起火。

在本申请中，机动车供电网中可供使用的电压越高并且通过电流路径传导的功率越高，则一般电弧的风险越高。出于该原因，优选地为机动车供电网设有这里提出的整合的安全***，为该安全***设置有大于20伏的源电压或者电网电压，也就是至少一个具有大于20伏的供电电压的电压源接入其中。还优选为机动车供电网设置有相应的配置，这些机动车供电网具有至少一个电流路径和尤其是一个负载电流路径，通过该负载电流路径，在运行中至少暂时地传导大于300瓦、尤其是大于500瓦的功率(例如约1000瓦)，用以向负载(即用电器)供电。在这种机动车供电网路的情况下，相应的电弧的风险被视为不可忽视的，并且相应地确保该机动车供电网的安全，以防过电流和也以防电弧。

此外，优选的是，视变型实施方案而定地，用于机动车供电网的监控和因此用于确保其安全的所有功能元件或者至少主要的功能元件是功率分配器的一部分，并且因此是为了建立机动车供电网而预制的单个结构单元的一部分。在这种情况下，例如要考虑的是，现今的用于机动车的车载电网经常借助有限数量的预制结构单元来建立，其中，预制的结构单元根据积木原理以不同的方式彼此结合，以便实现不同的车载电网变型方案或者车载电网实施方式。通过将为了确保安全而设置的功能单元(即原本设置的预制结构单元)整合到功率分配器中，可以省去用于确保机动车供电网的安全的功能元件的附加的预制结构单元或者附加的积木组件。在本申请中，优选将至少是主要的功能单元，即电流测量单元、电压测量单元和监控单元，例如安装到共同的壳体(功率分配器的壳体)中，和/或实现在共同的电路板上。

符合目的的是，功率分配器通常还被配置成使得功率分配器中的馈送电流路径近似分成多个负载电流路径，其中，通过这些负载电流路径中的每一个将负载接驳至功率分配器。于是与此相应，在术语“功率分配器”的意义下，由电流源提供的电功率在功率分配器中根据需要被分配到不同的接驳的负载上，从而使得在需要的情况下为每个负载供应足够的功率。在这种情况下，优选地在每个负载电流路径中整合有各自的半导体开关并且对每个负载电流路径进行故障监控。视配置变型方案而定地，在此还为每个负载电流路径设置有各自的电流测量单元和/或各自的电压测量单元，借助它们可以实现依赖于负载电流路径的电流测量和电压测量。与此相对，为了监控相应的测量值，仅设置单个监控单元并且相应地安装在功率分配器中。也就是说，优选地所有从功率分配器引出的负载电流路径都通过单个监控单元进行监控，其中，该监控单元评估所有电流测量单元和所有电压测量单元的测量数据。

在本申请中，还将监控单元符合目的地配置成使得它不仅识别出迫近的故障，即迫近的过电流故障或者迫近的电弧故障，还识别出在哪个负载电流路径中有故障迫近，其中，从而仅将相关的负载电流路径的负载关断，在该负载电流路径中，通过监控单元启动对相应的半导体开关的断开或截止。

此外，根据有利的配置方案，半导体开关构造为功率晶体管，尤其是构造为MOSFET，即金属氧化物半导体场效应晶体管。MOSFET可以毫无问题地针对直至数百A和大约1000V的高功率来设计(功率MOSFET)，并且同时还由于短的开关时间而出众，由此这种晶体管原则上特别适合于实现用于确保机动车供电网的安全的安全开关或者保护开关。

此外，可以借助相应的功率晶体管或者MOSFET毫无问题地构建整合的电路，由此例如还可以建立具有附加的功能的安全开关或者半导体开关，并且其可以用于机动车供电网中。也就是说，半导体开关不一定通过单个晶体管给出，而是视应用目的而定地也可以构建得更复杂或也构建得更复杂。因此尤其有利的是，在这样的半导体开关中整合有电流测量单元，该电流测量单元通过测量技术对流过负载电流路径中的半导体开关的电流的电流强度进行检测。作为这种具有附加功能的半导体开关的例子，在此引用英飞凌(Infineon)公司的系列产品PROFET^TM。

在优选的配置方案中，在共同的电路板上，针对其中每个负载分别布置有各自的半导体开关、各自的电流测量单元、各自的电压测量单元以及用于所有负载的共同的监控单元。因此，用于监控的全部元件紧凑地整合在共同的电路板上，至少在共同的组件(功率分配器)中。它在输入侧仅还需要联接至电流源并且在输出侧具有用于各个负载路径的多个联接端(例如插接联接端)。

此外，符合目的的是，该监控单元是通用的监控单元，通过它监控多种潜在的故障。因此，针对其中每个负载，该监控单元优选被构造成用于检测：

-过电流，

-负载电流路径相对于地短路，

-负载电流路径中的并联电弧，

-负载电流路径中的串联电弧，

以及用于检测

-各个负载和地电势之间的接地路径中的串联电弧。

监控单元优选地不仅被构造用于识别出各种各样的迫近的故障，而且被构造用于识别出涉及什么样的迫近的故障，也就是迫近地发生什么类型的故障。在本申请中，还优选地不仅区分迫近的过电流故障和迫近的电弧故障，除此以外通常还实现了超出上述范围的区分，也就是尤其是区分由于短路导致的迫近的过电流故障和如下的过电流故障，在其中电流强度在较长时间内大于额定电流强度且小于例如额定电流强度的两倍。

还优选地，监控单元构造为用于区分不同的迫近的电弧故障，尤其是区分迫近的所谓串联电弧故障和迫近的所谓并联电弧故障。在这种情况下，例如，如果在由导线或者线缆构造的负载电流路径的区段中存在线缆破裂或者电线破裂，或者传导性由于任何其他原因近似点式地(punktuell)显著下降，那么就称之为迫近的串联电弧故障。那么在这种情况下，线缆破裂或者电线破裂的区域中的电流流动中断或者至少强烈降低，这导致电荷拥堵并且因此导致在相对较小的距离上相对较高的电势差。那么在足够高的电荷拥堵的情况下构造出电弧，该电弧将破裂点或者受损区段跨接，从而使得电流又近似串联地沿着电流路径流向负载。在这种情况下，电弧的出现等同于串联电弧故障的出现。

与此相反，如果电流的至少一部分通过电弧从负载电流路径流出到其他电流路径中或者只是流出到电荷载体接纳部中，那么就称之为并联的电弧故障。这在例如如下情况下发生：如开篇提到的那样，线缆的绝缘层受损，于是位于其中或位于其下的导线至少区段式裸露并且与传导的结构，例如车身间距相对较短地定位。那么在这种情况下车身或者车架充当地或者接地联接端，并且因此充当用于传输功率的负载电流路径的电荷载体接纳部。

如果现在监控单元构造为用于区分或者区别性地识别不同的迫近故障，那么可以按不同的方式利用这些信息。如以上提到的那样，在这种情况下例如规定，直流配电网被配置成使得不同的迫近的故障也导致不同的反应，也就是例如监控单元以如下方式被设立，即，监控单元视迫近的故障而定地在识别出电流值大于额定电流值后要么立即地、要么在预定的时间延迟的情况下启动对半导体开关的关断。

作为其替代或者补充，这些信息可以传递到未布置于功率分配器中的外部接收器上，例如机动车的车载电网中的控制器上。在本申请中，将这些信息例如加入错误日志中并与错误日志一起存入错误存储器中，从而使得在维护中读取该错误存储器的维护技术员得知相应的错误以及错误的细节。作为其替代或者补充，向控制器的相应的数据传递通过控制器触发警告信号的生成，该警告信号以光学和/或声学方式提示机动车驾驶员存在问题并且推荐或者需要去维修车间。如果设置向外部接收器的这种数据传递，那么监控单元为此优选地具有通信单元，该通信单元被设立成在识别出迫近的故障的情况下通过功率分配器上的信号输出端发出在通信单元中生成的故障日志，并且紧接着传递到外部接收器上。

在一些应用情形中，还将相应的信息附加地用于以其为基础控制显示元件，尤其是控制显示器。在这种情况下，相应的显示器例如整合于功率分配器的壳体中或者安置在功率分配器的壳体上，并且用于在寻找相关部件时支持维护技术员，这在机动车中装有多个这种功率分配器时尤其有利。

为了实现不同的迫近的故障之间的相应区分，监控单元有利地构造为使得将借助电流测量单元和/或借助电压测量单元生成的测量数据与存储的电流和/或电压特性曲线进行比较，电流和/或电压特性曲线对于特定的故障是特征性的。在本申请中，“特性曲线”指的是电流或者电压值随时间的走向，即在出现故障之前和出现故障时电流或电压值随时间的发展。在这种情况下，从该随时间的走向不仅可以得出何时出现故障，而且还可以识别出临近的或迫近的故障，并且因此在故障实际出现之前做出反应。

在以上提到的迫近的串联电弧故障的情况下，将电弧的出现看作应当禁止的串联电弧故障。然而，在相应的电弧形成之前，电流值和/或电压值在相关的负载电流路径中就已经以特征性的方式变化，并且该变化可以通过测量值的比较识别出，或者通过测量值随时间的发展与存储的测量值特性曲线的比较识别出。

尽管如以上提到的那样，为负载电流路径设置的电流测量单元优选地整合到相应的负载电流路径的半导体开关中，但是配属于该负载电流路径的电压测量单元优选是测量电桥的一部分，因而该电压测量单元用于检测测量电桥中的电势差，该测量电桥具有在相应的负载电流路径的负载区域中的电桥头和在该负载电流路径的半导体开关区域中的电桥头。那么在这种情况下，所有用于实现相应的负载电流路径的监控和确保其安全的部件和组件除了在负载区域中的电桥头以外均是功率分配器的一部分并相应地安装在功率分配器中。在这种情况下，测量电桥更优选地按照所谓的惠斯通测量电桥(Wheatstone’schenMessbrücke)的方式配置，因而基于所谓的惠斯通测量电桥原理。那么在这种情况下如DE10 2012 019 996 A1所描述的执行电压测量或者电压监控，因此将该公开文献的全部公开内容明确地引入此处。

如该公开文献中提到的那样，测量电桥在这种情况下通常包括传感器线路或者信号线路，传感器线路或者信号线路将负载区域中的电桥头与功率分配器中的电压测量单元连接。在这种情况下，传感器线路至少在一个区段上由功率传输线缆的屏蔽部或者芯线来构造，它的其余芯线或者它的导线则在该区段中构造出负载电流路径。

进一步优选的是，在负载区域中的电桥头和DE 10 2012 019 996 A1的第二实施例一样地配置，并且相应地包括旁路线路，该旁路线路在负载之前和之后搭接于配属于电桥头的负载电流路径上，并且在该旁路线路中串接两个电阻。在这种情况下，借助传感器线路截取两个串接的电阻之间的电势，并且与补充的电桥头中的电势进行比较。在本申请中，有利的是，将在负载区域中的电桥头整合到功率传输线缆的插接连接器中，通过该功率传输线缆将负载与功率分配器连接。

整合在插接连接器中的电桥头与整合到负载电流路径中的传感器线路(单独的芯线或者屏蔽部)的组合与共同的监控组件(功率分配器)(监控所需的全部元件整合在共同的监控组件中或者在其上)相结合地尤其具有如下优点：用于通用的线路监控的所有措施可以预先准备好，而不需要其他高成本的批量生产措施。

附图说明

下面参照示意性附图更详细地解释本发明的实施例。在附图中：

图1以框图示出直流配电网，以及

图2以框图示出替选的直流配电网。

在所有附图中，彼此相应的部件配以相同的附图标记。

具体实施方式

下面示例性说明的并且在图2中示出的机动车供电网2具有多个负载电流路径4，通过这些负载电流路径分别对联接或接驳的负载6在需要时供以电功率。在这种情况下，每个负载6借助线缆8(它在两端分别具有构造为插头10的联接元件)接驳至功率分配器12，从而使得每个负载电流路径4至少区段式地通过线缆8来构造。

功率分配器12又接驳至电流源14，该电流源在机动车供电网2中提供电功率，并且为此馈入功率分配器12。在功率分配器12中，通过其将功率分配器12接驳至电流源14并且来自电流源14的电功率通过其到达功率分配器12的馈送电流路径16分成如下负载电流路径4，通过这些负载电流路径为负载6(近似作为最终用电器)供以电功率。在这种情况下，功率需求视负载6而定地处于500W和1500W之间，并且相应地构造机动车供电网2，用以为具有相对较高的功率需求的用电器供电。

此外，这里提到的实施例中的机动车供电网2为机动车而设计，并且具有安全***，借助该安全***确保机动车供电网2的安全，以防过电流故障和以防电弧故障，并且因此以防由此导致的后续损害。在这种情况下，将安全***配置成监控每个负载电流路径4，并且一旦在相应的负载电流路径4中识别出迫近的故障，则将通过负载电流路径4供电的负载6与供电部分断。

下面参照图1中所示的简化的机动车供电网2解释监控的基本原理，该机动车供电网包括仅一个负载电流路径4和相应的负载6。然而，该基本原理可以毫无问题地转用到多个负载电流路径4和相应的负载6上，并且因此也应用于根据图2的机动车供电网2中。

为了监控负载电流路径4并且因此实现机动车供电网2的安全***，功率分配器12(它在图1中和在图2中一样用虚线框表示)具有多个功能单元或者功能模块，功能单元或者功能模块在实施例中安装到共同的电路板上并且由共同的壳体包围。

功能单元通过半导体开关18给出，该半导体开关在识别出迫近的故障的情况下断开或者截止，以便因此将负载6与电能供应部脱开，也就是将通过相应的负载电流路径4供电的用电器关断。在这种情况下，半导体开关18整合到相应的负载电流路径4中并且还根据需要用于相应的用电器的接通和切断。

作为另外的功能单元，功率分配器12包括电流测量单元20，借助该电流测量单元，通过检测电流强度来监控流过负载电流路径4的电流。为此，电流测量单元20以信号技术方式直接联接至半导体开关18上的电流测量输出端，或者将电流测量单元20完全整合到半导体开关18中。

作为电流测量单元20的补充，功率分配器12包括电压测量单元22，它接入在图1中仅部分示出的电压测量电桥中。该电压测量电桥基于惠斯通测量电桥原理并且已记载在归属于本申请人的DE 10 2012 019 996 A1中，因此在此再次明确引用该公开文献。

在本申请中，电流测量单元20和电压测量单元22连同电压测量电桥24仅用于检测电流强度和电压，与此相对，对检测到的测量数据的评估、尤其是对检测到的电流强度随时间的走向和检测到的电压随时间的走向的评估在监控单元26中进行，该监控单元作为安全***的另外的功能单元是功率分配器12的组成部分。然后在监控单元26中进行的是，将借助电流测量单元20检测到的电流强度与存储在监控单元26的存储器中的多个电流特性曲线进行比较，电流特性曲线示出在出现故障之前或者出现故障时电流强度随时间的特征性走向，由此可以在通过测量技术检测到借助电流测量单元20检测到的电流强度有相当的随时间走向的情况下推断出迫近的故障。并行地进行对电压测量单元22的测量数据的类似评估，其中，也为此将多个电压特性曲线存储在监控单元26的存储器中。

在这种情况下，监控单元26以如下方式来设计，即，使得仅在负载电流路径4中出现电流强度随时间的特征性走向时才识别出迫近的过电流故障，与此相对，当既检测到电流强度随时间的特征性走向又检测到借助电压测量单元22检测到的电压随时间的特征性走向时，才识别出迫近的电弧故障。这样，作为迫近的故障识别出不同类型的迫近的故障，其中，与迫近的故障的种类无关地以如下方式实现监控单元26的反应，从而使得它启动半导体开关18的断开或截止，并且为此将控制信号传递到放大器28上。

此外，在出现迫近的故障的情况下在监控单元26中生成故障日志，并且通过功率分配器12上的信号输出端30传递到外部接收器上，在该实施例中，外部接收器是机动车的车载电网中的控制器32。然后在控制器32中将故障日志装入错误日志中并存储于错误存储器中，它典型地在机动车的维护中由维护技术员读取。从而由此告知维护技术员存在的问题。

在根据图2的机动车供电网2的情况下，通过错误存储器中的错误日志不仅使维护技术员注意到存在的问题，该错误日志还包含有关于在机动车供电网2的哪个负载电流路径4中存在相应的问题的信息。除此以外，根据与图1的机动车供电网2的情况下相同的原理进行对图2的机动车供电网2的各个负载电流路径4的监控，其中，为每个负载电流路径4设置各自的半导体开关18、各自的电流测量单元20以及各自的电压测量电桥24(该电压测量电桥具有接入的电压测量单元22)，并且相应地在功率分配器12中实现。

相反，对从属于各个负载电流路径4的测量数据的评估在单个的监控单元26中进行，该监控单元相应地接驳至功率分配器12中的所有电流测量单元20和所有电压测量单元22。在其中一个负载电流路径4中出现迫近的故障的情况下，监控单元26驱控从属于相应的负载电流路径4的半导体开关18，由此将相应的负载电流路径4与功率供电分开。在这种情况下，在根据图2的实施例中，直接通过如下监控单元26进行驱控，该监控单元按照微控制器的方式构建并且为了驱控功率分配器12中的半导体开关18具有整合的信号放大器。功率分配器12中的半导体开关18的按需驱控(即，用电器的接通和切断)也在根据图2的机动车供电网中通过监控单元26来实现，其中，半导体开关18的相应驱控基于如下控制信号来实现，这些控制信号通过控制器32传递到监控单元26上。

在图1中同时画出了两个在负载6区域中示出的电阻34以及传感器线路或者信号线路36，它们是电压测量电桥24的一部分并且未明确在图2中示出，但是它们对于机动车供电网2中的每个负载电流路径4来说均得以实现。在这种情况下，相应的电阻34分别整合到每个线缆8的负载侧插头10中，并且信号线路36要么通过每个线缆8中附加的芯线给出，要么通过每个线缆8中的屏蔽部给出。

本发明不限于上述实施例，而是也可以由本领域技术人员在不偏离本发明主题的情况下由此得出本发明的其他方案。尤其是所有的结合实施例描述的单个特征还可以以不同的方式彼此组合而不偏离本发明的主题。

附图标记列表

2 机动车供电网

4 负载电流路径

6 负载

8 线缆

10 插头

12 功率分配器

14 电流源

16 馈送电流路径

18 半导体开关

20 电流测量单元

22 电压测量单元

24 电压测量电桥

26 监控单元

28 放大器

30 信号输出端

32 控制器

34 电阻

36 信号线路

Claims (14)

1.机动车供电网(2)，所述机动车供电网包括电流源(14)、功率分配器(12)和至少一个负载(6)，所述功率分配器通过馈送电流路径(16)接驳至所述电流源(14)，所述至少一个负载通过具有整合的半导体开关(18)的负载电流路径(4)接驳至所述功率分配器(12)并且通过所述功率分配器(12)与所述电流源(14)连接，

其中，在所述功率分配器(12)中整合有电流测量单元(20)、电压测量单元(22)以及监控单元(26)，并且其中，所述监控单元(26)被设立成使得所述监控单元根据所述电流测量单元(20)的测量数据和/或所述电压测量单元(22)的测量数据来识别迫近的故障，并且所述监控单元通过所述半导体开关(18)启动对所述至少一个负载(6)的关断，其中，迫近的过电流故障以及迫近的电弧故障都被识别为迫近的故障。

2.根据权利要求1所述的机动车供电网(2)，

其中，多个负载(6)分别通过各自的具有整合的半导体开关(18)的负载电流路径(4)接驳至所述功率分配器(12)，并且其中，所述监控单元(26)被设立成用于对所有负载电流路径(4)进行彼此独立的监控，从而在所述负载电流路径(4)中的一个负载电流路径出现故障的情况下，仅将接驳至这个负载电流路径的负载(6)关断。

3.根据权利要求1所述的机动车供电网(2)，

其中，至少将整合到具有所述至少一个负载的负载电流路径中的半导体开关构造为功率晶体管。

4.根据权利要求2所述的机动车供电网(2)，

其中，至少将整合到具有所述至少一个负载的负载电流路径中的半导体开关构造为功率晶体管，其中，在共同的电路板上，针对所述负载(6)中的每一个负载布置有各自的半导体开关(18)、各自的电流测量单元(20)、各自的电压测量单元(22)，以及布置有用于所有负载(6)的共同的监控单元(26)，所述共同的监控单元被构造成用于针对每个负载(6)检测：

-过电流，

-负载电流路径(4)相对于地的短路，

-负载电流路径(4)中的并联电弧，

-负载电流路径(4)中的串联电弧；

以及用于检测

-各个负载(4)与地电势之间的接地路径中的串联电弧。

5.根据权利要求1或2所述的机动车供电网(2)，

其中，为了监控具有所述至少一个负载(6)的电流路径(4)，所述电流测量单元(20)整合到相应的负载电流路径(4)的半导体开关(18)中。

6.根据权利要求1所述的机动车供电网(2)，

其中，所述监控单元(26)被设立成用于识别迫近的故障以及该迫近的故障的类型。

7.根据权利要求1所述的机动车供电网(2)，

其中，监控单元(26)被设立成用于通过如下方式识别迫近的故障以及该迫近的故障的类型：将所述电流测量单元(20)的测量数据和/或所述电压测量单元(22)的测量数据与存储的电流和/或电压特性曲线进行比较。

8.根据权利要求6或者权利要求7所述的机动车供电网(2)，

其中，所述监控单元(26)被设立成当识别到迫近的故障时，生成故障日志并通过所述功率分配器(12)上的信号输出端(30)将所述故障日志传递到接收器上。

9.根据权利要求1所述的机动车供电网(2)，

其中，为了识别负载电流路径(4)中的迫近的电弧故障，所述监控单元(26)监控测量电桥(24)中的借助所述电压测量单元(22)检测到的电势差，所述测量电桥具有在所述负载电流路径(4)的负载(6)的区域中的电桥头以及在所述负载电流路径(4)的半导体开关(18)的区域中的电桥头。

10.根据权利要求9所述的机动车供电网(2)，

其中，所述测量电桥(24)的配置基于惠斯通测量电桥的原理。

11.根据权利要求9或者权利要求10所述的机动车供电网(2)，

其中，传感器线路(36)从所述负载(6)的区域中的电桥头出发引导至所述功率分配器(12)中，所述传感器线路至少在一个区段中通过功率传输线缆(8)的屏蔽部或者芯线构造，通过所述功率传输线缆将所述负载(6)与所述功率分配器(12)连接。

12.根据权利要求9所述的机动车供电网(2)，

其中，在所述负载(6)的区域中的电桥头整合到功率传输线缆(8)的插接连接器(10)中，通过所述功率传输线缆将所述负载(6)与所述功率分配器(12)连接。

13.根据权利要求4所述的机动车供电网(2)，

其中，为了识别负载电流路径(4)中的迫近的电弧故障，所述监控单元(26)监控测量电桥(24)中的借助所述电压测量单元(22)检测到的电势差，所述测量电桥具有在所述负载电流路径(4)的负载(6)的区域中的电桥头以及在所述负载电流路径(4)的半导体开关(18)的区域中的电桥头，

其中，在所述负载(6)的区域中的电桥头整合到功率传输线缆(8)的插接连接器(10)中，通过所述功率传输线缆将所述负载(6)与所述功率分配器(12)连接。

14.用于根据权利要求1至13中任一项所述的机动车供电网(2)的功率分配器(12)，

在所述功率分配器中整合有电流测量单元(20)、电压测量单元(22)以及监控单元(26)，其中，所述功率分配器(12)被设立成使得所述功率分配器在输入侧能与所述电流源(14)连接并且在输出侧能与至少一个负载(6)连接，使得电流源(14)能通过所述功率分配器(12)与至少一个负载(6)连接。