DE102012210078A1

DE102012210078A1 - Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug und selbstfahrender Arbeitszug

Info

Publication number: DE102012210078A1
Application number: DE102012210078A
Authority: DE
Inventors: Manuel Götz; Axel-Michael Müller; Torsten Hering; Lothar LASZIG
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-12-19
Also published as: US20130334820A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung (110) für ein Fahrzeug (100) mit einem ersten elektrischen Energieversorgungskreis (115), der zur Verbindung einer elektrischen Energiequelle (130, 140) mit zumindest einem fahrzeugeigenen ersten Verbraucher (145) ausgebildet ist, wobei zumindest eine mit dem ersten Energieversorgungskreis (115) gekoppelte elektrische Schnittstelle (165) für einen zweiten elektrischen Energieversorgungskreis (120) zur Versorgung zumindest eines fahrzeugfremden zweiten Verbrauchers (160) mit elektrischer Energie vorgesehen ist. Dabei ist die Schnittstelle (165) für den fahrzeugfremden zweiten Verbraucher (160) des zweiten elektrischen Energieversorgungskreises (120) mittels einer Potenzialtrennungseinrichtung (170), insbesondere galvanischen Potenzialtrennungseinrichtung, von dem ersten elektrischen Energieversorgungskreis (115) abgetrennt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie auf einen selbstfahrenden Arbeitszug gemäß den Hauptansprüchen.
Ausrüstungen mit einer in den Antriebstrang integrierten, oder an das Fahrzeug anbaubaren und antreibbaren mobilen Generatoranlage können sowohl baulich als auch funktional optimal in ein Fahrzeug integriert werden und so gegenüber tragbaren externen Generatoranlagen mit eigenem Verbrennungsmotor (sog. Gensets) leistungsfähiger und platzsparender ohne Zusatzgeräteaufwand gestaltet werden. Dabei ist bei den integrierten Generatoranlagen eine E-Maschine (d.h. Elektromaschine) in den Triebstrang integriert oder an das Fahrzeug angebaut, bei der der Antrieb über einen mechanischen, rotatorischen Abgriff aus dem Triebstrang (direkt an der Kurbelwelle oder über Zapfwelle) erfolgt. Oft dienen diese Generatorsysteme nicht nur zur elektrischen Versorgung von elektrischen (Neben-)Antrieben auf dem Fahrzeug selbst, sondern können auch externe elektrische Antriebe oder elektrische Verbraucher (z.B. über eine Steckdose) mit elektrischer Energie versorgen. Dabei wird oft zwischen stationären externen Antrieben oder Verbrauchern (Werkzeuge, etc.) und während der Fahrt versorgten, externen elektrischen Antrieben oder Verbrauchern unterschieden. Ein Beispiel für eine Versorgung stationärer externer Verbraucher wäre der Antrieb einer elektrischen Kreissäge oder eines stationären Lüftergebläses in der Viehwirtschaft. Ein Beispiel für einen während der Fahrt betriebenen externen Verbraucher wäre der Antrieb von elektrischen Antrieben auf einem landwirtschaftlichen Anbaugerät, z.B. ein elektrischer Pumpenantrieb auf einer Feldspritze. Dabei kann die Antriebsaufgabe nicht nur aus der Bereitstellung von elektrischer Leistung für die Antriebe auf dem Anbaugerät bestehen, sondern auch die Ansteuerung von elektrischen Antrieben auf dem Anbaugerät umfassen, wobei in letzterem Fall ein Umrichter für den elektrischen (Drehstrom- oder Wechselstrom-)Antrieb in die Generatoranlage zusammen mit dem Umrichter des Generators integriert sein kann. Selbstverständlich eignet sich so ein im Fahrzeug integriertes Generatorsystem, bei geeignetem Umrichter und motorischem Betrieb, auch zum Betrieb als Hybridsystem, als Zusatzantrieb und Versorgung durch einen elektrischen Energiespeicher.
Heutige Generatorsysteme bestehen aus einem elektrischen Gesamtnetz. Dieses Netz wird durch eine Isolationsüberwachungseinheit überwacht. Bei großen und komplexen Netzen ergeben sich lange Leitungslängen und eine Vielzahl von Komponenten. Dies kann zu Störungen bei der Isolationsmessung und Fehlalarmen während des Betriebs führen. Ein weiterer Nachteil dieser Netzstruktur ist, dass im Fehlerfall das gesamte Netz betroffen ist. Ein Notbetrieb ist somit nicht mehr möglich.
Die Druckschrift DE 10 2007 024 645 A1 offenbart eine Vorrichtung zur elektrischen Versorgung eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs und/oder eines an das Arbeitsfahrzeug ankoppelbaren Anbaugeräts.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie einen verbesserten selbstfahrenden Arbeitszug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem ersten elektrischen Energieversorgungskreis, der zur Verbindung einer elektrischen Energiequelle mit zumindest einem fahrzeugeigenen ersten Verbraucher ausgebildet ist, wobei zumindest eine mit dem ersten Energieversorgungskreis gekoppelte elektrische Schnittstelle für einen zweiten elektrischen Energieversorgungskreis zur Versorgung zumindest eines fahrzeugfremden zweiten Verbrauchers mit elektrischer Energie vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist die Schnittstelle für den fahrzeugfremden zweiten Verbraucher des zweiten elektrischen Energieversorgungskreises mittels einer Potenzialtrennungseinrichtung von dem ersten elektrischen Energieversorgungskreises abgetrennt oder abtrennbar. Insbesondere ist mittels der Potenzialtrennungseinrichtung ein elektrisches Potential des zweiten elektrischen Energieversorgungskreises von einem elektrischen Potential des ersten elektrischen Energieversorgungskreises abgetrennt bzw. abtrennbar.
Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein selbstfahrendes Arbeitsgerät handeln. Ein selbstfahrendes Arbeitsgerät ist ein Arbeitsgerät mit eigenständigem Antrieb, d.h. es weist einen eigenen, insbesondere fest verbauten Motor zum Vortrieb des Geräts auf. Bei einem selbstfahrenden Arbeitsgerät kann es sich beispielsweise um einen Traktor bzw. Ackerschlepper, Mähdrescher, Holzvollernter, Forwarder, Radlader, Grader, Bagger, Mobilkran etc. handeln. Insbesondere eignet sich die Erfindung daher für ein selbstfahrendes land- oder forst- oder bauwirtschaftliches Arbeitsgerät. Diese Geräte werden zunehmend elektrifiziert, wobei hydraulische Verbraucher durch elektrische Verbraucher ersetzt werden, da elektrische Verbraucher eine bessere mechatronische Regelbarkeit aufweisen sowie einen besseren Gesamtwirkungsgrad als hydraulische Verbraucher. Unter einem Verbraucher bzw. einem weiteren Verbraucher kann ein elektrisches Gerät verstanden werden, welches elektrische Leistung aufnimmt und hierauf entsprechend eine gewünschte Funktion ausführt. Diese Funktion kann insbesondere eine mechanische Bewegung sein, die der Verbraucher ausführt. Auch kann eine solche Funktion ein Betrieb einer Datenverarbeitungsanlage sein, die eine Steuerungs- und / oder Überwachungsaufgabe ausführt. Ein fahrzeugeigener Verbraucher ist insbesondere ein fest in dem Fahrzeug verbauter Verbraucher, der normalerweise nicht getauscht wird bzw. lediglich zu Wartungszwecken tauschbar ist, beispielsweise ein elektrischer Antriebsmotor zum Vortrieb des Fahrzeugs, ein elektrischer Kühlventilator, eine elektrische Beleuchtung des Fahrzeugs etc. Der fahrzeugfremde zweite Verbraucher ist hingegen insbesondere ein Verbraucher eines Anbaugerätes, das zeitweise oder im Austausch gegen andere Anbaugeräte mit dem Fahrzeug koppelbar ist, beispielsweise ein elektrischer Pumpenantrieb einer Feldspritze oder ein elektrischer Antrieb einer Heuwerbungsmaschine oder einer Saatmaschine, eines elektrischen Rüttlers, Schredders, einer Seiltrommel etc. Das bedeutet, dass der Verbraucher bzw. das damit ausgestattete Anbaugerät bevorzugt gezielt einfach austauschbar gestaltet ist. Das Anbaugerät ist beispielsweise per Anhängerkupplung, Zugpendel, Ackerschiene, Frontlader etc. einfach an das Fahrzeug an- und abkoppelbar. Unter dem fahrzeugfremden zweiten Verbraucher kann daher ein Verbraucher verstanden werden, der nicht originärer Teil Fahrzeugs ist oder zum Betrieb des Fahrzeugs notwendig ist und insbesondere gegen andere zweite fahrzeugfremde Verbraucher bzw. Anbaugerät, die insbesondere zu einem anderen Einsatzzweck dienen, austauschbar ist. Bei der elektrischen Schnittstelle handelt es sich insbesondere um eine Steckvorrichtung, beispielsweise eine Stecker-Buchsen-Anordnung, zum einfachen und schnellen Verbinden des zweiten Energieversorgungskreis mit dem ersten Energieversorgungskreis, beispielsweise eine Steckdose.
Unter einem Energieversorgungskreis kann ein elektrisches Netz oder Teilnetz verstanden werden, welches die Möglichkeit bietet, einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. Dabei kann die elektrische Energie aus unterschiedlichsten Quellen stammen, wie beispielsweise einem elektrischen Energiespeicher (z.B. einem Akkumulator) oder auch einem Generator. Beispielsweise kann die elektrische Energie, die an den Verbraucher von einem der Energieversorgungskreise an den Verbraucher abgegeben wird, aus einer Fahrzeugbatterie oder einer Lichtmaschine als Elektromaschine bzw. Generator entspringen. Unter einer Potenzialtrennungseinrichtung kann insbesondere eine Einrichtung verstanden werden, die eine Potenzialtrennung der beiden Energieversorgungskreise ermöglicht und gleichzeitig eine Übertragung von elektrischer Energie zwischen diesen beiden Kreisen gestattet. Bei der Potenzialtrennungseinrichtung handelt es sich daher insbesondere um eine galvanische Potenzialtrennungseinrichtung. Auf diese Weise kann das erste Energieversorgungsnetz vom zweiten Energieversorgungsnetz elektrisch abgetrennt werden oder abtrennbar sein. Dabei ist aber noch immer eine Übertragung von elektrischer Leistung vom ersten Energieversorgungsnetz ins zweite Energieversorgungsnetz und/oder umgekehrt ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Betrieb eines Energieversorgungsnetzes (speziell im Einsatzbereich der Fahrzeuge bzw. Nutzfahrzeuge) deutlich stabilisiert werden kann, wenn es in mehrere Teilnetze aufgetrennt wird. Hierdurch können sich Störungen, die beispielsweise durch ein Gerät bedingt sind, welches extern an dieses Energieversorgungsnetz (d.h. der Energieversorgungsvorrichtung) angesteckt bzw. angekoppelt wird, nur auf einen begrenzten Teil bzw. ein Teilnetz des Energieversorgungsnetzes auswirken. Die Potenzialtrennung der beiden gekoppelten Netzteile bzw. Kreise des Energieversorgungsnetzes stellt dabei sicher, dass besonders die Netzstabilität beeinträchtigende Auswirkungen auf andere Teilbereiche des Energieversorgungsnetzes weitgehend unterdrückt werden können, wobei dennoch ein Leistungs- oder Energiefluss zwischen den Teilnetzen oder Energieversorgungskreisen der Energieversorgungsvorrichtung erfolgen kann. Dadurch kann die Ausfallsicherheit des gesamten Energieversorgungsnetzes erhöht werden. Insbesondere wird durch die Erfindung eine Aufteilung der Netze in ein Teilnetz, das zum Betrieb des Fahrzeugs dient und ein anderes Teilnetz, das zum Betrieb eines Anbaugerätes dient, realisiert. Störungen innerhalb eines der Teilnetze, beispielsweise ein Kurzschluss, wirken sich auf das andere der Teilnetze daher nicht oder lediglich schwach aus. Somit ist beispielsweise bei einer Störung im zweiten Energieversorgungskreis im Extremfall das Anbaugerät mit dem fahrzeugfremden zweiten Verbraucher nicht mehr einsatzfähig, das Fahrzeug mit dem ersten Energieversorgungskreis selbst kann jedoch weiterhin benutzt werden, wie auch umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der erste und/oder der zweite Energieversorgungskreis als Gleichspannungszwischenkreis ausgebildet sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass über einen solchen Gleichspannungszwischenkreis sehr auch hohe Leistungen sehr störungsarm übertragen werden können. An diesen bzw. diese Energieversorgungskreis(e) lassen sich dann beispielsweise eine oder mehrere Wandlerschaltungen zur Transformation der Gleichspannung in eine für den oder die an den betreffenden Energieversorgungskreis angeschlossenen Verbraucher technisch sehr einfach anschließen.
Günstig ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Potenzialtrennungseinrichtung als Gleichspannungs-Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) ausgebildet ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bietet den Vorteil der Verwendung eines kostengünstigen Bauelements für die Ausführung der Potenzialtrennungseinrichtung.
Denkbar ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der der erste und/oder zweite Energieversorgungskreis als isoliertes Netz ausgebildet ist. Unter einem isolierten Netz kann ein Netz verstanden werden, in dem zwei Leiterstränge zur Führung der Energie erstens gegeneinander elektrisch isoliert sind und zweitens auch gegenüber weiteren Kontaktpunkten elektrisch isoliert sind. Somit wird in einem isolierten Netz beispielsweise keine Rückleitung über eine gemeinsame elektrische Masse zum Schließen eines Stromkreises verwendet. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer Erhöhung des Personenschutzes für das Bedienpersonal des Fahrzeugs, da es bei einem ersten Fehler nicht zur Personengefährdung durch elektrischen Schlag kommen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zumindest eine Isolationsüberwachungseinrichtung zur Überwachung eines elektrischen Widerstandes, insbesondere eines Isolationswiderstandes, zwischen zumindest einem Leiter des ersten Energieversorgungskreises und einem Masseanschluss der Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere zwischen den aktiven Leitern des ersten Energieversorgungskreises und dem Masseanschluss der Energieversorgungsvorrichtung, vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung zur Überwachung eines elektrischen Widerstandes, insbesondere eines Isolationswiderstandes, zwischen zumindest einem Leiter des zweiten Energieversorgungskreises und dem Masseanschluss der Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere zwischen den aktiven Leitern des zweiten Energieversorgungskreises und dem Masseanschluss der Energieversorgungsvorrichtung, vorgesehen sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer nochmals erhöhten Störungssicherheit, da sich mittels der Isolationsüberwachungseinheit mögliche Fehler in einer elektrischen Isolation von Leitern eines der elektrischen Netze als Energieversorgungskreis frühzeitig identifizieren und reparieren lassen bzw. der betreffende Energieversorgungskreis, in dem ein Fehler erkannt wurde, außer Betrieb genommen werden kann, um die Gefahr des Ausfalls des gesamten Energieversorgungsnetzes möglichst zu verhindern.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der der erste Energieversorgungskreis ausgebildet ist, um ausschließlich eine Versorgung von stationär im oder am Fahrzeug befestigten Verbrauchern mit elektrischer Energie zu ermöglichen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Kopplung von externen/fahrzeugfremden elektrischen Verbrauchern, die nicht fest (d.h. dauerhaft bzw. stationär) mit dem Fahrzeug verbunden sind, ausschließlich über die Schnittstelle des zweiten Energieversorgungskreises erfolgt. Hierdurch kann durch die Wirkung der Potenzialtrennungseinrichtung eine Schutzwirkung gegen eine Übertragung von Störungen aus dem externen/fahrzeugfremden Gerät bzw. Verbraucher auf den ersten Energieversorgungskreis begrenzt bzw. ganz vermieden werden. Werden nun nur stationär am oder im Fahrzeug betriebene Verbraucher ausschließlich über den ersten Energieversorgungskreis mit Energie versorgt, kann zumindest eine hohe Stabilität des ersten Energieversorgungskreises gewährleistet werden, da die an diesem Kreis abgeschlossenen Verbraucher bekannt und meist gegen Störungen wenig anfällig sind.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zumindest eine mit dem ersten Energieversorgungskreis gekoppelte weitere elektrische Schnittstelle für einen dritten elektrischen Energieversorgungskreis zur Versorgung zumindest eines fahrzeugfremden zusätzlichen Verbrauchers mit elektrischer Energie vorgesehen sein, wobei die weitere elektrische Schnittstelle für den fahrzeugfremden zusätzlichen Verbraucher des dritten elektrischen Energieversorgungskreises mittels einer weiteren Potenzialtrennungseinrichtung von einem Potenzial des ersten elektrischen Energieversorgungskreises abgetrennt oder abtrennbar ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer weiteren Erhöhung der Ausfallsicherheit der Energieversorgungsvorrichtung, da nun bei der Verwendung von zumindest drei von der Energieversorgungsvorrichtung zu versorgenden Verbrauchern an unterschiedliche Energieversorgungskreise angeschlossen werden können. Auf diese Weise kann auch vermieden werden, dass beispielsweise zwei Verbraucher beide fahrzeugextern an dem zweiten Energieversorgungskreis angeschlossen werden, wobei einer der beiden an dem zweiten Energieversorgungskreis angeschlossenen Verbraucher durch einen Defekt einen Ausfall des gesamten zweiten Energieversorgungskreises bewirkt, sodass auch der noch funktionsfähige Verbraucher nicht mehr betrieben werden könnte. Beim Anschluss der unterschiedlichen Verbraucher an unterschiedliche Energieversorgungskreise, die je mit einer eigenen Potenzialtrennungseinrichtung mit dem ersten Energieversorgungskreis gekoppelt sind, lässt sich ein solcher Ausfall von funktionsfähigen Geräten bzw. Verbrauchern weitgehend vermeiden, so dass die Störungs- oder Ausfallstabilität nochmals erhöht wird.
Denkbar ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die elektrische Schnittstelle für den zweiten Energieversorgungskreis und/oder die elektrische Schnittstelle für den dritten Energieversorgungskreis zumindest einen Spannungswandler aufweist, der ausgebildet ist, um eine Spannung für den zweiten beziehungsweise dritten Energieversorgungskreis in eine gewandelte Spannung zu wandeln und die gewandelte Spannung dem fahrzeugfremden zweiten beziehungsweise zusätzlichen Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Alternativ oder zusätzlich kann auch gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der erste Energieversorgungskreis zumindest einen anderen Spannungswandler aufweisen, der ausgebildet ist, um eine Spannung des ersten Energieversorgungskreises in eine gewandelte Spannung zu wandeln und die gewandelte Spannung dem ersten Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung des Spannungswandlers eine weitere Instanz eines Störungskompensationsmechanismus eingefügt wird, der eine Erhöhung der Ausfallsicherheit ermöglicht. Im Fehlerfall kann der Spannungswandler abgeschaltet werden und damit die fehlerhafte Komponente, beispielsweise der fahrzeugfremde Verbraucher, einfach vom Netz bzw. dem ersten Energieversorgungskreis elektrisch getrennt werden.
Auch kann in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der erste Energieversorgungskreis als Energiequelle einen elektrischen Speicher und/oder eine Elektromaschine aufweisen, insbesondere wobei die Elektromaschine fest (d.h. stationär) in einem Fahrzeug verbaut und/oder mit einer Antriebswelle des Fahrzeugs gekoppelt oder koppelbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Potenzialüberwachungseinheit vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um ein elektrisches Potenzial auf Potenzialausgleichsleitungen zwischen Komponenten des ersten und zweiten oder zwischen Komponenten des ersten und dritten oder zwischen Komponenten des zweiten und dritten oder zwischen Komponenten aller Energieversorgungskreise zu überwachen und eine Fehlermeldung auszugeben, wenn die Potenzialüberwachungseinheit eine Unterbrechung der Potenzialausgleichsleitungen detektiert. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer frühzeitigen Erkennungsmöglichkeit für aufgetretene Fehler, sodass eine rechtzeitige Instandsetzung von defekten oder fehlerhaften Komponenten eingeleitet werden kann, um die Störungssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung zu gewährleisten.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen selbstfahrenden Arbeitszug, aufweisend ein selbstfahrendes Arbeitsgerät mit der obig beschriebenen Energieversorgungsvorrichtung und dem fahrzeugeigenen ersten Verbraucher, insbesondere handelt es sich dabei um ein selbstfahrendes land- oder forst- oder bauwirtschaftliches Arbeitsgerät. Der Arbeitszug ist auch aufweisend ein an das selbstfahrende Arbeitsgerät angekoppeltes und austauschbares elektrisch betriebenes Anbaugerät mit dem fahrzeugfremden zweiten Verbraucher, insbesondere handelt es sich dabei um ein land- oder forst- oder bauwirtschaftliches Anbaugerät. Der erste Verbraucher dient insbesondere zum Betrieb des selbstfahrenden Arbeitsgerätes und der zweite Verbraucher zum Betrieb des daran angekoppelten Anbaugerätes. Elektrische Störungen in den jeweiligen Energieversorgungskreisen breiten sich hierdurch nicht oder lediglich weniger stark zwischen diesen aus, wodurch Ausfallzeiten von Anbaugerät und Arbeitsgerät reduziert werden. Das Anbaugerät weist dementsprechend den zweiten und ggf. weitere Energieversorgungskreise auf, welche über die Schnittstelle bzw. weiterer Schnittstellen und jeweiligen Potentialtrennungseinrichtungen mit dem ersten Energieversorgungskreis elektrisch verbunden sind.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Energieversorgungsvorrichtung eines Fahrzeugs, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockschaltbild einer Möglichkeit für eine Potenzialüberwachung zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schutzkonzept eines elektrischen Systems auf einem Fahrzeug zur Versorgung von internen und/oder externen Antrieben oder elektrischen Verbrauchern darzulegen, welches den Schutz gegen elektrischen Schlag beinhaltet, aber möglichst eine Überwachung inklusive eines Ergreifens von Schutzmaßnahmen von dem, den stromerzeugenden Generator führenden Fahrzeug aus, in Folge nur als Fahrzeug bezeichnet, erlaubt. Durch die Aufteilung eines großen Netzes in mehrere kleine Einzelnetze kann die Verfügbarkeit und Störanfälligkeit gesenkt werden. Die Isolationsüberwachung findet dann beispielsweise in jedem Teilnetz getrennt statt. Mit der neuen Netzstruktur ist eine Erweiterung auf zusätzliche Teilnetze möglich, ohne die bestehenden Netze zu beeinflussen. Durch die Trennung der Netze wird zusätzlich das Teilnetz geschützt, in dem sich der Generator oder die elektrische Energiequelle (wie den Energiespeicher) befindet. Der Einsatz von hinsichtlich ihrer Eigenschaften unbekannten Verbrauchern hat somit keinen Einfluss auf die Verfügbarkeit des Generator-Netzes (d.h. den ersten Energieversorgungskreis).
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Energieversorgungsvorrichtung 110 eines Fahrzeugs 100, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Dabei kann 1 als Übersicht über ein elektrisches System verstanden werden, welches als IT-Netz (IT-Netz = isolated-terre-Netz = isoliertes Netz) mit Potentialtrennung zum elektrischen Teilnetz (beispielsweise für ein Anbaugerät) aufgebaut ist und eine Isolationsüberwachung für das Fahrzeug aufweist. Die in 1 gezeigte Energieversorgungsvorrichtung 110 weist einen ersten Energieversorgungskreis 115, einen zweiten Energieversorgungskreis 120 und einen dritten (d.h. weiteren) Energieversorgungskreis 125 auf. Der erste Energieversorgungskreis 115 wird beispielsweise durch das elektrische Netz des Fahrzeugs 100 gebildet, welches jedoch auch insbesondere in modernen Hybridfahrzeugen als Hochvolt-Netz mit einer Spannung von beispielsweise 700V ausgebildet sein kann. Der zweite Energieversorgungskreis 120 kann als elektrisches Teilnetz und der dritte, weitere Energieversorgungskreis 125 kann als weiteres optionales elektrisches Teilnetz ausgebildet sein.
Der erste Energieversorgungskreis 115 umfasst beispielsweise als Generator 130 eine permanenterregte Synchronmaschine, die als Lichtmaschine oder anderer Elektromaschine an einer Antriebswelle eine in der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Fahrzeugs 100. Der Generator ist zusätzlich oder alternativ zur Verbrennungskraftmaschine im Sinne einer Elektromaschine gegebenenfalls zum Antrieb des Fahrzeugs 100 einsetzbar. Die von dem Generator 130 gelieferte elektrische Energie, die als dreiphasiger Wechselstrom bzw. Wechselspannung geliefert wird, wird in einem Generator-Spannungswandler 135 in eine Gleichspannung mit für Fahrzeuganwendungen hoher Spannung von beispielsweise 300V bis 700 V gewandelt. Diese hohe Gleichspannung wird zwischen eine erste 137 und eine zweite Leiterschiene 138 des ersten Energieversorgungskreises 115 angelegt, wobei beispielsweise die erste Leiterschiene 137 ein Hochvolt-Pluspol und die zweite Leiterschiene 138 einen Hochvolt-Minuspol darstellt. An der ersten 137 und zweiten 138 Leiterschiene ist ferner ein optionaler elektrischer Speicher 140 wie beispielsweise ein Akkumulator angeschlossen, der eine Zwischenspeicherung der vom Generator 130 gelieferten Energie ermöglicht. An die erste 137 und zweite 138 Leiterschiene sind ferner ein oder mehrere Verbraucherspannungswandler 143 geschaltet, die ausgebildet sind, um beispielsweise aus der zwischen den Leiterschienen 137 und 138 anliegenden Gleichspannung in eine für einen jeweils an einen Verbraucherspannungswandler 143 angeschlossenen Verbraucher 145 benötigte (Dreiphasen-)Wechselspannung zu wandeln. Die Verbraucher 145 können dabei als Elektromaschine (EM) ausgebildet sein und unterschiedliche Spannungspegel erfordern, wobei dann die jeweils den entsprechenden Verbrauchern 145 zugeordneten Verbraucherspannungswandler 143 die benötigte unterschiedliche Spannung aus der zwischen den Leiterschienen 137 bzw. 138 anliegenden Gleichspannung wandeln. Zugleich ist es auch möglich, dass nicht nur im Fahrzeug verlastete und/oder stationär angeordnete Verbraucher 145 als elektrisches Nebenaggregat (wie beispielsweise eine elektrisch betriebene Motorkühlvorrichtung, Klimaanlage, Beleuchtung etc.) betrieben werden. Es ist vielmehr auch denkbar, dass über die Leiterschienen 137 bzw. 138 des ersten Energieversorgungskreises 115 auch eine oder mehrere extern an den ersten Energieversorgungskreis 115 anschließbare Elektromaschinen als Nebenaggregat angekoppelt werden können, insbesondere über den Spannungswandler 143. Hierbei wird dann eine Anschlussmöglichkeit vorgesehen, um derartige Verbraucher 145 über eine nicht gezeigte Schnittstelle zur Überbrückung einer Trennebene 150 zu externen elektrischen Geräten hinweg mit elektrischer Energie versorgen zu können.
Die beiden Leiterschienen, die den Hochvolt-Pluspol 137 bzw. den Hochvolt-Minuspol 138 bilden, sind vorzugsweise als isoliertes Netz ausgebildet, d.h. jede der beiden Leitschienen 137 bzw. 138 ist gegenüber allen anderen Potenzial-führenden Elementen (also auch gegen eine Fahrzeugmasse) elektrisch isoliert. Auf diese Weise können ein möglichst hoher Störungsschutz der Energievorrichtung und zugleich eine möglichst geringe Gefährdung von Personen durch die hohe Spannung zwischen den beiden Leiterschienen 137 bzw. 138 sichergestellt werden. Um auch die fehlerfreie elektrische Isolation insbesondere von extern des Fahrzeugs 100 anschließbaren Verbrauchern 145 zu überwachen, ist eine Isolationsüberwachungseinheit 155 vorgesehen, die eine mangelhafte elektrische Isolation erfasst, beispielsweise indem sie einen Widerstand zwischen Leitern dieser Verbraucher 145 und einer elektrischen Masse misst, der bei einem zu geringen Wert einen Hinweis auf eine defekte Isolation liefert.
Um nun eine möglichst störungsarme Energieversorgungsvorrichtung 110 zu schaffen, ist nun ein zweiter Energieversorgungskreis 120 vorgesehen, der zur Versorgung von fahrzeugfremden zweiten Verbrauchern 160 vorgesehen ist, die insbesondere extern zum Fahrzeug 100 angeordnet sind und über eine elektrische Schnittstelle 165 versorgt werden. Dabei sind im zweiten Energieversorgungskreis 120 zwei Leiterstränge vorgesehen, die den Hochvolt-Pluspol 167 und den Hochvolt-Minuspol 168 bilden. Diese Pole 167 und 168 sind über eine Potenzialtrennungseinrichtung 170, die beispielsweise eine Gleichspannungs-Gleichspannungs-Übertragungseinheit (DC/DC-Übertragungseinheit) oder einen DC/DC-Wandler bildet, mit den Leitersträngen 137 und 138 des ersten Energieversorgungskreises 110 gekoppelt. Beispielsweise können die Leiterstränge 167 und 168 galvanisch von den Leiterschienen 137 bzw. 138 getrennt sein. Entsprechend den von den unterschiedlichen zweiten Verbrauchern 160 benötigten Spannungen können auch unterschiedliche weitere Verbraucherspannungswandler 173 vorgesehen sein, die beispielsweise eine Gleichspannung zwischen den Leitersträngen 167 und 168 in eine Dreiphasen-Wechselspannung mit einem Neutralleiter 175 (N) oder in eine Einphasen-Wechselspannung mit einem Neutralleiter 175 (N) wandeln. Durch die Verwendung des Neutralleiters 175 (N) kann ein erhöhtes Schutzniveau an der Schnittstelle 165 des zweiten Energieversorgungskreises 120 sichergestellt werden, an welche die fahrzeugfremden zweiten Verbraucher 160 angeschlossen werden. Zudem ist es möglich, Verbraucher anzuschließen, die ausschließlich in Verbindung mit einem Neutralleiter funktionsfähig sind, wodurch eine Flexibilität der Schnittstelle 165 erhöht ist. Zugleich ist ferner im zweiten Energieversorgungskreis 120, der vorliegend ein elektrisches Teilnetz im Fahrzeug 100 bildet, eine Isolationsüberwachungseinrichtung 155 vorgesehen, die analog zur Isolationsüberwachungseinrichtung 155 des ersten Energieversorgungskreises ausgebildet ist und eine fehlerfreie Isolation der Leitungen zu den zweiten Verbrauchern 160 überwacht.
Zusätzlich kann noch zumindest der dritte Energieversorgungskreis 125 vorgesehen sein, der in der 1 entsprechend dem zweiten Energieversorgungskreis 120 aufgebaut ist und ebenfalls mit den den Hochvolt-Pluspol 137 und den Hochvolt-Minuspol 138 bildenden Leiterschienen des ersten Energieversorgungskreises 115 gekoppelt ist. Dabei ist ebenfalls wieder eine (weitere) Potenzialtrennungseinrichtung 170 vorgesehen, die ein Potenzial auf Leitersträngen 167 bzw. 168 des dritten Energieversorgungskreises 125 von einem Potenzial auf Leiterschienen des ersten Energieversorgungskreises 115 entkoppelt. Weitere analog zum zweiten oder dritten Energieversorgungskreis 120, 125 aufgebaute Energieversorgungskreise zur jeweiligen Versorgung anderer, zusätzlicher fahrzeugexterner Verbraucher sind denkbar.
Durch die Verwendung des zweiten (und/oder dritten und/oder weiteren) Energieversorgungskreises 120 (bzw. 125) für die Versorgung von fahrzeugfremden zweiten Verbrauchern 160 mit elektrischer Energie kann eine Erhöhung der Ausfall- oder Störungssicherheit der Energieversorgungsvorrichtung 110 erreicht werden, da beispielsweise bei einem Fehler wie einem Kurzschluss in einem oder mehreren der zweiten Verbraucher 160 eine Rückwirkung diese Fehlers lediglich bis zur Potenzialtrennungseinrichtung 170 zu befürchten ist. Kommt es somit durch einen solchen Fehler zu einem Ausfall eines Teilbereichs des durch die Energieversorgungsvorrichtung 110 bereitgestellten elektrischen Energieverteilungsnetzes, kann ein Ausfall auf dieses Teilnetz 120 bzw. 125 begrenzt werden, ohne dass beispielsweise der erste Energieversorgungskreis 115 ebenfalls durch diesen Fehler in dem zweiten Verbraucher 160 beeinträchtigt würde. Tritt beispielsweise ein Kurzschluss an einem elektrischen Anbaugerät wie beispielsweise einer elektrischen Kreissäge auf, die an die elektrische Schnittstelle 165 eines Traktors als Fahrzeug 100 angeschlossen wird, kann dennoch eine Motorkühlung als elektrisches Nebenaggregat 145, welches am ersten Energieversorgungskreis 115 angeschlossen ist, weiterbetriebene werden, auch wenn der das Teilnetz bildende zweite Energieversorgungskreis 120 ausgefallen ist. Ebenso kann dann ein zusätzlicher fahrzeugfremder Verbraucher 160 am dritten Energieversorgungskreis 125 weiterbetrieben werden, beispielsweise eine Front-Hubeinrichtung an dem Fahrzeug 100.
Weiterhin ist eine Potentialausgleichsleitung 180 vorgesehen, an die günstigerweise alle mit dem Hochvolt-Pluspol 137 und dem Hochvolt-Minuspol 138 verbundenen Einheiten (auch an den elektrischen Energiespeicher 140) angeschlossen sind. Diese Potentialausgleichsleitung 180 stellt sicher, dass eine Überwachungsmöglichkeit der Potentialverbindungen zwischen den elektrischen Komponenten und der Masse in den zumindest zwei Energieversorgungskreisen 115 bzw. 120 besteht, sodass beispielsweise ein Isolationsschaden der Potentialausgleichsleitung 180 detektiert werden kann und ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben werden kann.
Beispielsweise kann eine solche Überwachung der Potentialausgleichsleitung 180 von elektrischen Komponenten auf einem Anbaugerät als fahrzeugfremden zweiten Verbraucher 160 entsprechend der 2 erfolgen. 2 zeigt dabei ein Blockschaltbild einer Möglichkeit für eine Potenzialüberwachung zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der 2 wird somit ein Beispiel für eine Überwachung der Potenzialausgleichsleitung von elektrischen Komponenten beispielsweise auf einem Anbaugerät dargestellt. Dabei sind einzelne Komponenten 160a–d des elektrischen Verbrauchers 160, beispielsweise durch die Potenzialausgleichsleitung 180 im Ringschluss mit einem Massepotenzial GND verbunden, wobei eine entsprechende Überwachungseinheit (wie beispielsweise die in den Energieversorgungskreisen 115 bzw. 120 vorhandene Isolationsüberwachungseinheit) 155 einen Bruch dieses Ringschlusses erfassen und ein entsprechendes Fehlersignal ausgeben kann.
Zusammenfassend ist anzumerken, dass ein Fahrzeug mit einer zur Stromerzeugung verwendeten elektrischen Maschine (Generator) zur Versorgung von am Fahrzeug untergebrachten elektrischen Verbrauchern und/oder externen elektrischen Verbrauchern ausgestattet sein kann. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zur Stromerzeugung verwendete elektrische Maschine (Generator) auch an das Fahrzeug z.B. an den Rahmen bzw. eine Aufnahmevorrichtung (z.B. Kraftheber am Traktor) angebaut sein kann. Dabei können auch die elektrischen Systeme auf dem Fahrzeug und den fahrzeugfremden Verbrauchern einschließlich gegebenenfalls vorhandener aufnehmender mobiler Geräte (nachfolgend Anbaugerät genannt), als isolierte(s) Netz(e) (IT-Netz) ausgeführt sein. Eine Übertragung der Spannung und des Stromes zwischen den elektrischen Netzen des Fahrzeugs und des Anbaugerätes ist möglich. Dabei kann auch die elektrische Versorgung möglicher elektrischer Verbraucher auf dem Anbaugerät kombiniert mit und ohne (beispielsweise direkt durch den ersten Energieversorgungskreis) Potenzialtrennung erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die elektrische Versorgung aller fahrzeugfremden elektrischen Verbraucher auf Anbaugerät, das auch ein Stationärgerät wie beispielsweise ein ortsfestes Heugebläse oder eine ortsfeste Bewässerungspumpe sein kann, über eine Potenzialtrennung erfolgt. Dabei kann sich eine solche Vorrichtung zur Potenzialtrennung auf dem Fahrzeug vor einem Anbaugeräte-Wechselrichtern befinden. Auch kann die Vorrichtung zur Potenzialtrennung in einem DC/DC-Wandler integriert sein bzw. in ein anderes Gerät, welches mit einer entsprechenden Potenzialtrennung ausgestattet ist. Um einen besonders guten Schutz gegen auftretende Störungen zu bieten (Informationsvorsprung durch Informationen aus ISO-Wächter 155), kann eine Isolationsüberwachung von elektrischen Komponenten vorgesehen sein, die vom Fahrzeug-System gespeist werden, aber auf dem Anbaugerät montiert sind und die vom Fahrzeug aus gemeinsam mit der Isolationsüberwachung aller Komponenten auf dem Fahrzeug, die zum Fahrzeug-System gehören, überwacht werden. Weiterhin können auch durch die Potenzialtrennung zwei getrennte IT-Netze entstehen, die mit getrennten Isolationswächtern überwacht werden. Dieser getrennte Aufbau hat Vorteile, wenn viele verteilte Verbraucher auf dem Anbaugerät überwacht werden sollen. Dabei sollte natürlich Sorge getragen werden, dass die Gehäuse aller Komponenten auf dem Anbaugerät mittels Potenzialausgleichsleitungen verbunden sind. Auch ist es denkbar, dass die Isolationsüberwachung von potentialgetrennten externen Verbraucher auf dem Anbaugerät vom Fahrzeug aus durchgeführt wird, dabei aber die Isolationsüberwachungseinheit (d.h. der ISO-Wächter 155) nach der Potenzialtrennung vom Fahrzeug-System angeordnet ist, wie dies in 1 dargestellt ist). Auch kann in einem Ausführungsbeispiel eine aktive Potenzialüberwachung eingesetzt werden, die sicherstellt, dass die Potenzialverbindungen (Potenzialausgleichsleitungen) zwischen den elektrischen Komponenten in beiden IT-Netzen überwacht werden und so eine Unterbrechung der Potenzialausgleichsleitung detektiert werden kann, wie dies in der 2 schematisch dargestellt ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die hier vorgestellte Idee auf mehrere (Teil-)Netze auf dem Fahrzeug und Anbaugerät erweitert werden. Auch ist durch die Aufteilung in getrennt überwachte Teilnetze bei einem Fehlerfall nur ein Teilnetz betroffen. Hierdurch wird eine Erhöhung der Zuverlässigkeit/Verfügbarkeit erreicht.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Betrieb einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 300 zum Betrieb einer Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem ersten elektrischen Energieversorgungskreis, der zur Verbindung einer elektrischen Energiequelle mit zumindest einem ersten Verbraucher ausgebildet ist, wobei zumindest ein mit dem ersten Energieversorgungskreis gekoppelter zweiter elektrischer Energieversorgungskreis zur Versorgung zumindest eines zweiten Verbrauchers mit elektrischer Energie vorgesehen ist, wobei ein elektrisches Potenzial des zweiten elektrischen Energieversorgungskreises mittels einer Potenzialtrennungseinrichtung von einem elektrischen Potenzial des ersten elektrischen Energieversorgungskreises abgetrennt oder abtrennbar ist. Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt des Bereitstellens 310 von elektrischer Energie in dem ersten Energieversorgungskreis. Weiterhin umfasst das Verfahren 300 einen Schritt des Übertragens 320 von elektrischer Energie vom ersten Energieversorgungskreis über die Potenzialtrennungseinrichtung in den zweiten Energieversorgungskreis und einen Schritt des Abgebens 330 von elektrischer Energie aus dem zweiten Energieversorgungskreis an den zumindest einen zweiten Verbraucher. Der erste Verbraucher ist insbesondere fahrzeugeigen während der zweite Verbraucher insbesondere fahrzeugfremd ist.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zur Herstellung einer Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 400 zur Herstellung einer Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst einen Schritt des Bereitstellens 410 eines ersten elektrischen Energieversorgungskreises, der zur Verbindung einer elektrischen Energiequelle mit zumindest einem fahrzeugeigenen ersten Verbraucher ausgebildet ist und Bereitstellen zumindest eines zweiten elektrischen Energieversorgungskreises zur Versorgung zumindest eines fahrzeugfremden zweiten Verbrauchers mit elektrischer Energie. Schließlich umfasst das Verfahren 400 einen Schritt des Koppelns 420 des ersten und zweiten Energieversorgungskreises, unter Verwendung einer Potenzialtrennungseinrichtung, die ausgebildet ist, um ein Potenzial des zweiten elektrischen Energieversorgungskreises von einem Potenzial des ersten elektrischen Energieversorgungskreises zu trennen.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Bezugszeichenliste

100: Fahrzeug
110: Energieversorgungsvorrichtung
115: erster Energieversorgungskreis
120: zweiter Energieversorgungskreis
125: dritter Energieversorgungskreis
130: Generator
135: Generatorspannungswandler
137: erste Leiterschiene, Hochvolt-Pluspol
138: zweite Leiterschiene, Hochvolt-Minuspol
140: elektrischer Energiespeicher
143: Verbraucherspannungswandler
145: erster Verbraucher
150: Trennebene zu externen Verbrauchern
155: Isolationsüberwachungseinheit
160: zweiter Verbraucher, zusätzlicher Verbraucher
160a–d: elektrische Komponenten des/der (weiteren) Verbraucher(s)
165: Schnittstelle zu einem weiteren Verbraucher
167: erster Leiterstrang, Hochvolt-Pluspol
168: zweiter Leiterstrang, Hochvolt-Minuspol
170: Potenzialtrennungseinheit
173: weiterer Verbraucherspannungswandler
175: Neutralleiter
300: Verfahren zum Betrieb einer Energieversorgungsvorrichtung
310: Schritt des Bereitstellens
320: Schritt des Übertragens
330: Schritt des Abgebens
400: Verfahren zur Herstellung einer Energieversorgungsvorrichtung
410: Schritt des Bereitstellens
420: Schritt des Koppelns

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007024645 A1 [0004]

Claims

Energieversorgungsvorrichtung (110) für ein Fahrzeug (100), insbesondere für ein selbstfahrendes Arbeitsgerät, mit einem ersten elektrischen Energieversorgungskreis (115), der zur Verbindung einer elektrischen Energiequelle (130, 140) mit zumindest einem fahrzeugeigenen ersten Verbraucher (145) ausgebildet ist, wobei zumindest eine mit dem ersten Energieversorgungskreis (115) gekoppelte elektrische Schnittstelle (165) für einen zweiten elektrischen Energieversorgungskreis (120) zur Versorgung zumindest eines fahrzeugfremden zweiten Verbrauchers (160), insbesondere eines austauschbaren elektrisch betriebenen Anbaugerätes, mit elektrischer Energie vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (165) für den fahrzeugfremden zweiten Verbraucher (160) des zweiten elektrischen Energieversorgungskreises (120) mittels einer Potenzialtrennungseinrichtung (170), insbesondere galvanischer Potenzialtrennungseinrichtung, von dem ersten elektrischen Energieversorgungskreis (115) abgetrennt ist.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (115) und/oder der zweite (120) Energieversorgungskreis als Gleichspannungszwischenkreis ausgebildet ist.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Potenzialtrennungseinrichtung (170) als Gleichspannungs-Gleichspannungswandler ausgebildet ist.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (115) und/oder der zweite (120) Energieversorgungskreis als isoliertes Netz ausgebildet ist.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Isolationsüberwachungseinrichtung (155) zur Überwachung eines elektrischen Widerstandes, insbesondere Isolationswiderstandes, zwischen zumindest einem Leiter (137, 138), insbesondere den aktiven Leitern (137, 138), des ersten Energieversorgungskreises (115) und einem Masseanschluss der Energieversorgungsvorrichtung (110) vorgesehen ist und/oder wobei eine weitere Isolationsüberwachungseinrichtung (155) zur Überwachung eines elektrischen Widerstandes, insbesondere Isolationswiderstandes, zwischen zumindest einem Leiter (167, 168), insbesondere den aktiven Leitern (137, 138), des zweiten Energieversorgungskreises (120) und dem Masseanschluss der Energieversorgungsvorrichtung (110) vorgesehen ist.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energieversorgungskreis (115) ausgebildet ist, um ausschließlich eine Versorgung von stationär im oder am Fahrzeug (100) befestigten Verbrauchern (145) mit elektrischer Energie zu ermöglichen.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine mit dem ersten Energieversorgungskreis (115) gekoppelte, weitere elektrische Schnittstelle (165) für einen dritten elektrischen Energieversorgungskreis (125) zur Versorgung zumindest eines fahrzeugfremden zusätzlichen Verbrauchers (160), insbesondere ein zusätzliches elektrisch betriebenes Anbaugerät, mit elektrischer Energie vorgesehen ist, wobei die weitere elektrische Schnittstelle (165) für den fahrzeugfremden zusätzlichen Verbraucher (160) des dritten elektrischen Energieversorgungskreises (125) mittels einer weiteren Potenzialtrennungseinrichtung (170), insbesondere galvanischer Potenzialtrennungseinrichtung, von dem ersten elektrischen Energieversorgungskreises (115) abgetrennt ist.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schnittstelle (165) für den zweiten Energieversorgungskreis (120) und/oder die elektrische Schnittstelle (165) für den dritten Energieversorgungskreis (120) zumindest einen Spannungswandler (173) aufweist, der ausgebildet ist, um eine Spannung für den zweiten beziehungsweise dritten Energieversorgungskreis (120) in eine gewandelte Spannung zu wandeln und die gewandelte Spannung dem weiteren Verbraucher (160) zur Verfügung zu stellen.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energieversorgungskreis (115) zumindest einen anderen Spannungswandler (143) aufweist, der ausgebildet ist, um eine Spannung des ersten Energieversorgungskreises (115) in eine gewandelte Spannung zu wandeln und die gewandelte Spannung dem Verbraucher (145) zur Verfügung zu stellen.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energieversorgungskreis (115) als Energiequelle (130, 140) einen elektrischen Speicher (140) und/oder eine Elektromaschine (130) aufweist, insbesondere wobei die Elektromaschine (130) fest in dem Fahrzeug (100) verbaut und/oder mit einer Antriebswelle des Fahrzeugs (100) gekoppelt oder koppelbar ist.
Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Potenzialüberwachungseinheit (155) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, um ein elektrisches Potenzial auf zumindest einer Potenzialausgleichsleitung (180) zwischen Komponenten des ersten (115) und/oder zweiten und/oder dritten Energieversorgungskreises (120, 125) zu überwachen und eine Fehlermeldung auszugeben, wenn die Potenzialüberwachungseinheit (155) eine Unterbrechung der zumindest einen Potenzialausgleichsleitung (180) detektiert.
Selbstfahrender Arbeitszug, aufweisend • ein selbstfahrendes Arbeitsgerät, insbesondere selbstfahrendes land- oder forst- oder bauwirtschaftliches Arbeitsgerät, mit einer Energieversorgungsvorrichtung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche und dem fahrzeugeigenen ersten Verbraucher (145), und • ein an das selbstfahrende Arbeitsgerät angekoppeltes und austauschbares elektrisch betriebenes Anbaugerät mit dem fahrzeugfremden zweiten Verbraucher (160), insbesondere land- oder forst- oder bauwirtschaftliches Anbaugerät.