DE10150372A1

DE10150372A1 - Speicherloses Teilbordnetz eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10150372A1
Application number: DE10150372A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-04-24
Also published as: GB0223340D0; FR2830809A1; FR2830809B1; GB2385218A; GB2385218B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein speicherloses Teilbordnetz eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein 42 V-Bordnetz, welches zusätzlich zu einem 14 V-Bordnetz verwendet wird. Das beanspruchte Teilbordnetz weist eine oder mehrere jeweils über einen Schalter schaltbare Lasten auf. Weiterhin enthält es einen Generator, der zur Stromversorgung der Lasten dient. Ein Steuergerät generiert Schaltsignale für die Schalter und ein Steuersignal, welches den Erregerstrom des Generators beeinflusst. Vor der Ausgabe eines Schaltsignals für die Schalter wird ein den Erregerstrom des Generators reduzierendes Steuersignal erzeugt. Aufgrund dieses Steuersignals wird der über die Schalter geführte Strom reduziert. Dies erlaubt den Einsatz von leistungsärmeren Schaltern.

Description

Stand der Technik

In Kraftfahrzeugen sind eine Vielzahl verschiedener elektrischer Lasten mit Strom zu versorgen. Einige dieser Lasten, beispielsweise Steuergeräte, benötigen eine stetige Versorgung. Andere Lasten, beispielsweise Heizungen und Lüftermotoren, werden im Falle einer kurzzeitigen Spannungsunterbrechung in ihrer Funktion nicht wesentlich beeinträchtigt.

Aus der DE 198 46 319 C1 ist eine Energieversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeugbordnetz mit zwei Spannungsversorgungszweigen bekannt, die auf unterschiedlichen Spannungsebenen liegen. Dabei ist der erste Spannungsversorgungszweig über einen elektrischen Gleichspannungswandler von dem zweiten Spannungsversorgungszweig und der zweite Spannungsversorgungszweig von einem Generator speisbar. Weiterhin enthält die bekannte Energieversorgungsschaltung einen Mehrfachwandler mit drei Spannungsebenen, dessen einer Ein/Ausgang mit dem zweiten Spannungsversorgungszweig, dessen anderer Ein/Ausgang bit dem ersten Spannungsversorgungszweig und dessen dritter Ein/Ausgang mit dem dem ersten Spannungsversorgungszweig zugeordneten Energiespeicher verbunden ist. Dadurch kann eine Entkopplung der Versorgung des Niederspannungsnetzes von der Batterieklemmenspannung erreicht werden. Dies ermöglicht es, die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers, welcher das Netz der Niederspannungsverbraucher speist, auf einen festen Wert zu regeln, welcher der Entladespannung der Batterie entspricht. Hierdurch wird ein enges Toleranzband der Versorgungsspannung vorgebbar, was die Auslegung der Schaltung erleichtert und beispielsweise die Lebensdauer von im Bordnetz vorgesehenen Glühlampen verlängert.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber ermöglicht es die Erfindung, ein speicherloses Teilbordnetz kostengünstig zu realisieren. Durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen wird erreicht, dass zur Realisierung eines speicherlosen Teilbordnetzes leistungs- und damit kostenoptimierte Standardkomponenten, insbesondere Schalter, eingesetzt werden können. Durch die beanspruchte Reduzierung des über die Schalter geführten Stromes vor einem Schaltvorgang müssen die Schalter nicht auf den maximalen Einschaltstrom der Lasten ausgelegt sein. Dies spart Kosten, Bauraum, Gewicht und Verlustleistung. Bei der Erfindung müssen höhere Ströme nur noch über geschlossenen Schalter geführt werden. Schaltvorgänge beim Vorliegen höherer Ströme werden vermieden.

Vorzugsweise handelt es sich beim beanspruchten Teilbordnetz um ein 42 V-Bordnetz, welches in einem Kraftfahrzeug zusätzlich zu einem 14 V-Bordnetz vorgesehen ist, um Verbraucher höheren Leistungsbedarfs zu versorgen.

Ist eine Last vorhanden, die ständig versorgt werden muss, dann kann diese Last unter Verzicht auf einen zugeordneten Schalter direkt mit dem Generator verbunden sein. Dies erlaubt eine Steuerung bzw. Regelung der Versorgung dieser Last direkt über den Erregerkreis, d. h. durch Vorgabe eines geeigneten Steuersignals zur Einstellung eines zugehörigen Erregerstromes im Generator.

Ist der Energiebedarf im beanspruchten Teilbordnetz vorübergehend reduziert, dann kann in vorteilhafter Weise an einem Ausgang des Teilbordnetzes Energie für ein weiteres Teilbordnetz zur Verfügung gestellt werden.

Durch eine Trennung der normalen Fahrzeugmasse vom Bezugspotential des beanspruchten Teilbordnetzes kann auf einen kostenintensiven Kurzschlussschutz zwischen den vorhandenen Teilbordnetzen verzichtet werden. Dies kann durch eine Verbindung des Bezugspotentials mit den Verbrauchern des beanspruchten Teilbordnetzes und dem Generator des beanspruchten Teilbordnetzes über ein zusätzliches Kabel erreicht werden, wobei diese Verbindung von der normalen Fahrzeugmasse isoliert ist.

Zeichnung

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt eine Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels für die Erfindung. Die Fig. 2 zeigt eine Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels für die Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt eine Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels für die Erfindung. Bei der dargestellten Vorrichtung handelt es sich um ein speicherloses Teilbordnetz eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise um ein 42 V-Bordnetz. Dieses ist im Kraftfahrzeug zusätzlich zu einem in der Figur nicht dargestellten 14 V-Bordnetz vorgesehen, welches ein zweites Teilbordnetz des Kraftfahrzeugs bildet. Das 42 V-Bordnetz ist zur Versorgung von Lasten bzw. Verbrauchern hoher Leistung und/oder höherer Betriebsspannung vorgesehen, die in der Figur mit V1, V2, V3 und V4 bezeichnet sind.
Die Lasten V1, V2, V3 sind über jeweils einen Schalter S1, S2, S3 an einen 42 V-Generator G angeschlossen, der zur Versorgung der Lasten vorgesehen ist. Die genannten Schalter sind entweder elektromechanische oder elektronische Schalter oder zum Teil elektromechanische und zum andern Teil elektronische Schalter.
Die Steuerung der Ein- und Ausschaltvorgänge der Schalter S1, S2, S3 erfolgt unter Verwendung von Schaltsignalen s1, s2, s3, die in einem Steuergerät SG erzeugt werden. Das Steuergerät SG ist weiterhin zur Erzeugung eines Steuersignals i vorgesehen, welches dem Generator G zugeführt wird. Dieses Steuersignal i beeinflusst den Erregerstrom des Generators und damit den über die Schalter S1, S2, S3 zu den Lasten geführten Strom.
Wenn eine oder mehrere der Lasten ein- oder ausgeschaltet werden sollen, dann gibt das Steuergerät SG vor der Ausgabe des bzw. der Schaltsignale eim den Erregerstrom des Generators reduzierendes Steuersignal aus. Dies hat zur Folge, dass auch der über die Schalter zu den Lasten geführte Strom reduziert wird.
Gemäß einer ersten Ausführung wird der über die Schalter geführte Strom derart reduziert, dass er dem Betriebsstrom der Lasten entspricht. Gemäß einer zweiten Ausführung wird der über die Schalter geführte Strom weiter reduziert, so dass er kleiner ist als der Betriebsstrom der Lasten.
Bei beiden vorgenannten Ausführungen müssen die verwendeten Schalter nicht auf den maximalen Einschaltstrom der Lasten ausgelegt sein, da sämtliche Schaltvorgänge bei wesentlich niedrigeren Strömen erfolgen. Dies ermöglicht eine Einsparung von Kosten, Bauraum, Gewicht und Verlustleistung.
Die anfänglichen Blockströme von Motoren, Kaltströme von Heizungen und Lampen, etc., werden somit durch eine geeignete Beeinflussung des Erregerstroms des Generators G begrenzt.
Je weiter die Bordnetzspannung bzw. der über die Schalter geführte Strom vor einem Schaltvorgang abgesenkt wird, desto leistungsärmere elektromechanische Schalter können zum Einsatz kommen. Diese elektromechanischen Schalter können aufgrund des Abbrandes der Kontakte beim Öffnen und Schließen der Kontakte nur einen Bruchteil derjenigen Ströme schalten, die bei geschlossenen Kontakten geführt werden können. Durch die beschriebene Reduzierung des über die Schalter geführten Stromes vor einem Schaltvorgang können derartige elektromechanische Schalter eingesetzt werden, da zum Schaltzeitpunkt keine höheren Ströme fließen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das speicherlose Teilbordnetz auch eine Last V4 aufweisen, die dauernd stromversorgt werden muss. Diese Last wird unter Verzicht auf einen Schalter direkt an den Generator G angeschlossen. Eine Steuerung bzw. Regelung der Versorgung dieser Last V4 erfolgt direkt über den Erregerkreis, d. h. durch eine geeignete Vorgabe eines den Erregerstrom des Generators G beeinflussenden Steuersignals i durch das Steuergerät SG.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, einen Ausgangsanschluss A vorzusehen, über welchen bei vorübergehend vermindertem 42 V-Energiebedarf Energie in das nicht gezeichnete, im Kraftfahrzeug zusätzlich vorhandene 14 V-Bordnetz eingespeist wird. Dieser Ausgangsanschluss A steht über einen Schalter S4 mit dem Generator G in Verbindung. Das Steuersignal s4 für diesen Schalter S4 wird ebenfalls vom Steuergerät SG generiert.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung, welches in der Fig. 2 dargestellt ist, kann das Bezugspotential BP des beanspruchten Teilbordnetzes von der normale n Fahrzeugmasse getrennt sein. In diesem Fall kann auf einen kostenintensiven Kurzschlussschutz zwischen den verschiedenen Teilbordnetzen des Kraftfahrzeugs verzichtet werden. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind der Generator G und die Lasten V1, V2, V3 und V4 unter Verwendung einer zusätzlichen Verkabelung mit dem genannten Bezugspotential BP verbunden, welches von der normalen Fahrzeugmasse isoliert ist.
Die vorstehend beschriebene Erfindung erlaubt eine kostengünstige Realisierung eines Mehrspannungsbordnetzes. Insbesondere wird die Einführung eines zusätzlich zu einem 14 V-Bordnetz verwendeten 42 V-Bordnetzes wirtschaftlich attraktiver. Dies gilt vor allem auch für die Einführung eines 42 V-Bordnetzes in Kleinfahrzeugen.

Claims

1. Speicherloses Teilbordnetz eines Kraftfahrzeugs, welches aufweist:
eine oder mehrere jeweils über einen Schalter (S1, S2, S3) zu- und abschaltbare Lasten (V1, V2, V3),
einen Generator (G), der zur Stromversorgung der Lasten vorgesehen ist, und
ein Steuergerät (SG), welches Schaltsignale (s1, s2, s3) für die Schalter und ein den Erregerstrom des Generators beeinflussendes Steuersignal (i) generiert, wobei
das Steuergerät (SG) vor der Ausgabe eines Schaltsignals ein clen Erregerstrom des Generators reduzierendes Steuersignal ausgibt und
der Generator (G) aufgrund dieses Steuersignals den über die Schalter geführten Strom reduziert.

2. Speicherloses Teilbordnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein 42 V-Bordnetz ist.

3. Speicherloses Teilbordnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter elektromechanische und/oder elektronische Schalter sind.

4. Speicherloses Teilbordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator aufgrund des Steuersignals den über die Schalter geführten Strom derart reduziert, dass dieser dem Betriebsstrom entspricht.

5. Speicherloses Teilbordnetz nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator aufgrund des Steuersignals den über die Schalter geführten Strom derart reduziert, dass dieser kleiner ist als der Betriebsstrom.

6. Speicherloses Teilbordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine direkt mit dem Generator verbundene weitere Last (V4) aufweist.

7. Speicherloses Teilbordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Ausgang (A) aufweist, über welchen ein weiteres Teilbordnetz mit Strom versorgbar ist.

8. Speicherloses Teilbordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein eigenes Bezugspotential (BP) aufweist, mit welchem der Generator (G) und die Lasten (V1, V2, V3, V4) verbunden sind.

9. Speicherloses Teilbordnetz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Ausgang (A) aufweist, über welchen ein weiteres Teilbordnetz, welches ebenfalls das Bezugspotential (BP) aufweist, mit Strom versorgbar ist.

10. Speicherloses Teilbordnetz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
der Generator (G) ein 42 V-Generator ist,
der Ausgang (A) mit einem 14 V-Bordnetz verbunden ist, und
bei nicht aktiven Lasten der auf 14 V geregelte 42 V-Generator zur Unterstützung der Versorgung des 14 V-Bordnetzes vorgesehen ist.