DE102016101855A1 - Redundantes Schaltsystem - Google Patents

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Abstract

Redundantes Schaltsystem 2 für ein Fahrzeugbordnetz mit zumindest zwei elektrischen Energieversorgungen 4a, 4b eines Verbrauchers 6, umfassend, ein Schaltnetzwerk 28 gebildet aus zumindest drei Schaltern 14, 16, 18, wobei ein erster Schalter 16 zwischen einem Anschluss für eine erste Energieversorgung 4a und einem gemeinsamen Knotenpunkt 8 angeordnet ist, ein zweiter Schalter 18 zwischen einem Anschluss für eine zweite Energieversorgung 4b und dem gemeinsamen Knotenpunkt 8 angeordnet ist, und ein dritter Schalter 14 zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt 8 und einem Anschluss für den Verbraucher 6 angeordnet ist.

Description

  • Der Gegenstand betrifft ein redundantes Schaltsystem sowie ein Kraftfahrzeug mit einem redundanten Schaltsystem.
  • Der Anteil an elektrisch betriebenen Fahrzeugen, sogenannten electric vehicles (EV), sei es hybride elektrische Fahrzeuge (EHV), batterie-elektrische Fahrzeuge (BEV) oder auch Brennstoffzellenfahrzeuge (FCV) wird in Zukunft rapide ansteigen. Bei den elektrischen Fahrzeugen wird ein elektrischer Antriebsmotor, auch Traktionsmotor genannt, von in dem Fahrzeug verbauten elektrischen Energieversorgungen gespeist. Die elektrische Energie für den Traktionsmotor kann dabei von einem Generator stammen oder auch von elektrischen Energiespeichern, z. B. Akkumulatoren. Über geeignete Verschaltungen, beispielsweise über DC/DC Wandler oder AC/DC Wandler, werden die Energieversorgungen an den Traktionsmotor elektrisch angeschlossen. Diese Anschlusskonzepte können Teil des gegenständlichen Schaltsystems sein.
  • Die Akzeptanz von Elektromobilität ist ganz entscheidend von der Zuverlässigkeit von solchen elektrischen Fahrzeugen abhängig. Ausfälle von Antrieben werden durch die Nutzer kaum toleriert werden. Dieses Problem wird zunehmend virulent, wenn die elektrischen Fahrzeuge als autonom betriebene Fahrzeuge eingesetzt werden. Der Trend zu autonom fahrenden Autos ist ungebrochen und führt zu weiteren Fragen hinsichtlich der Ausfallsicherheit.
  • Auch ein autonom betriebenes Fahrzeug kann mit einem gegenständlichen Schaltsystem ausgestattet sein. Durch die Autonomie des Fahrens ist der Schutz vor Ausfällen des Antriebsstrang besonders wichtig. Der Fahrer greift beim autonomen Fahren nicht mehr in den Fahrprozess ein und ein Fehler am Antriebsstrang kann durch die fehlende Überwachung durch den Fahrzeugführer zu erheblichen Unfallrisiken führen. Diese gilt es zu vermeiden. Nicht nur der Antriebsstrang, sondern alle weiteren sicherheitskritischen Verbraucher müssen vorzugsweise redundant abgesichert sein. Hierzu zählen z. B. die Lenkung, insbesondere der Servomotor für die Lenkung oder das Bremsaggregat sowie alle weiteren Verbraucher, die bei einem Ausfall zu einem sicherheitskritischen Zustand führen können.
  • Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, ein redundantes Schaltsystem für ein Fahrzeugbordnetz mit zumindest zwei elektrischen Energieversorgungen und einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Mit Hilfe des gegenständlichen Schaltsystems ist es möglich, die Ausfallsicherheit des Verbrauchers erheblich zu erhöhen. Durch eine geschickte Anordnung von einer Anzahl von Schaltern zwischen den Energieversorgungen und dem Verbraucher wird die Ausfallsicherheit erhöht.
  • Verbraucher im Sinne des Gegenstandes sind z. B. der Traktionsmotor, Servomotoren für die Lenkung, das Bremsaggregat oder andere, sicherheitsrelevante Verbraucher. Gegenständlich wird durch die zwei Schalter eine zweikanalige Energieversorgung für einen Verbraucher ermöglicht.
  • Gegenständlich wird ein erster Schalter zwischen einer ersten Energieversorgung und einem gemeinsamen Knotenpunkt vorgesehen. Ein zweiter Schalter wird zwischen einer zweiten Energieversorgung und dem gemeinsamen Knotenpunkt vorgesehen. Der gemeinsame Knotenpunkt ist ein elektrisch mit den Ausgängen von den beiden mit einer jeweiligen der Energieversorgungen verbundenen Schaltern kurzgeschlossener Leiter. Die Schalter sind so angeordnet, dass sie eingangsseitig mit den jeweiligen Energieversorgungen verbunden werden können. Ausgangsseitig der Schalter werden diese über den gemeinsamen Knotenpunkt miteinander kurzgeschlossen.
  • Ausgehend von dem gemeinsamen Knotenpunkt verläuft dann eine elektrische Verbindung zu einem Verbraucher. In dieser zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt und dem Verbraucher verlaufenden Leitung ist ein dritter Schalter vorgesehen.
  • Die Schalter lassen sich über entsprechende Steuerbefehle an- und ausschalten. Im Normalfall dient eine der Energieversorgungen für den Betrieb des Verbrauchers. Durch eine zweite Energieversorgung wird die Energieversorgung des Verbrauchers redundant ausgestaltet. Um parasitäre Stromflüsse zwischen den beiden Energieversorgungen auszuschließen, ist für jeden der Energieversorgungen jeweils ein Schalter vorgesehen. Hierüber kann verhindert werden, dass Ausgleichströme zwischen den Energieversorgungen fließen.
  • Darüber hinaus ist es aus sicherheitstechnischen Gründen notwendig, die Energieversorgungen vom Verbraucher trennen zu können. Aus diesem Grunde ist gegenständlich der dritte Schalter vorgesehen, der zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt und dem Anschluss für den Verbraucher angeordnet ist.
  • Im Betrieb arbeitet das redundante Schaltsystem derart, dass für eine Stromlosschaltung des Verbrauchers in der Regel der dritte Schalter geöffnet wird.
  • An jedem der Schalter kann ein Statussensor vorgesehen sein, der den Status des jeweiligen Schalters überwacht. Am dritten Schalter kann somit bei der Stromlosschaltung überwacht werden, ob dieser tatsächlich geöffnet ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Verbraucher von den Energieversorgungen getrennt ist.
  • Wird jedoch festgestellt, dass der Schalter trotz eines Befehls zum Öffnen nicht richtig öffnet, beispielsweise weil er verklebt oder verschweißt ist, kann ein Steuerbefehl den ersten und den zweiten Schalter öffnen. Hierdurch werden die Energieversorgungen ebenfalls von dem Verbraucher getrennt. Das sich hieraus ergebene Schaltkonzept bietet eine Redundanz bei der Trennung des Verbrauchers von den Energieversorgungen.
  • Im Fahrbetrieb ist der dritte Schalter in der Regel immer geschlossen. Darüber hinaus ist zumindest eine der Energieversorgungen mit dem Verbraucher elektrisch verbunden. Hierzu wird mittels eines Schaltbefehls entweder der erste oder der zweite Schalter geschlossen. Energie fließt somit von einer der Energieversorgungen über den jeweiligen Schalter zu dem Verbraucher. Wird festgestellt, dass der zu schließende Schalter nicht geschlossen wurde oder dass der Stromfluss zwischen dem Verbraucher und der Energieversagung zusammenbricht, obwohl der Verbraucher nach wie vor angesteuert werden soll, was zum Beispiel dann passiert, wenn die mit dem Verbraucher verbundene Energieversorgung defekt ist, kann ein Steuersignal für den jeweils anderen Schalter erzeugt werden, mit dem dieser geschlossen wird und der Verbraucher über die jeweils andere Energieversorgung mit elektrischer Energie versorgt wird. Dies führt zu einer erheblich höheren Ausfallsicherheit, da der Verbraucher stets mit einer der beiden Energieversorgungen verbunden sein kann.
  • Auch ist es möglich, im Betrieb beide Schalter zwischen dem Knotenpunkt und den jeweiligen Energieversorgungen zu schließen. Hierdurch ist ein Ausgleichsstrom zwischen den Energieversorgungen möglich. Z. B. kann eine erste Energieversorgung einen Generator aufweisen. Dieser Generator kann über einen optionalen Wandler, z. B. einen AC/DC Wandler oder einen DC/DC Wandler und das Schaltsystem die zweite Energieversorgung, z. B. einen Akkumulator, laden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das redundante Schaltsystem in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut ist. Insofern wird vorgeschlagen, dass die Schalter in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und dass an dem Gehäuse elektrische Kontakte für den Anschluss für die erste Energieversorgung, den Anschluss für die zweite Energieversorgung und den Anschluss für den Verbraucher angeordnet sind. In dem Gehäuse können die Schalter samt elektronischer Ansteuerung verbaut sein. Das Gehäuse kann das Schaltsystem von dem übrigen Bordnetzsystem kapseln. Über entsprechende Anschlüsse, beispielsweise Kontaktlaschen, lassen sich die Leitungen zu den jeweiligen Energieversorgungen bzw. zu dem Verbraucher anschließen.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass die Schalter dezentral in dem Bordnetz angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Schalter jeweils in der Nähe der jeweiligen Energieversorgung angeordnet sind. Die beiden Schalter sind räumlich voneinander getrennt, elektrisch jedoch über eine gemeinsame Leitung, die den Knotenpunkt bildet, miteinander kurzgeschlossen. Der dritte Schalter kann unmittelbar am Verbraucher angeordnet sein. Auch kann der dritte Schalter unmittelbar an einer Abzweigung von dem gemeinsamen Knotenpunkt zu einer Leitung zu dem Verbraucher vorgesehen sein.
  • In dem Fall, in dem das Schaltsystem zentral aufgebaut ist, wird vorgeschlagen, dass die Schalter auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. In diesem Fall lassen sich vorzugsweise elektronische Bauelemente, wie beispielsweise Halbleiterbauelemente, insbesondere Halbleiterschalter, auf einer Leiterplatte anordnen und über eine geeignete Ansteuerelektronik ansteuern. Hierdurch wird auf einer kompakten Baugruppe das gesamte redundante Schaltsystem realisiert, welches vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut, insbesondere vergossen sein kann.
  • Die Schalter sind vorzugsweise reversibel schaltbar und unterscheiden sich somit von herkömmlichen Sicherungen, die jeweils nur einmal schaltbar sind. Die Schalter lassen sich häufig an- und ausschalten, wodurch ein Schaltbetrieb des redundanten Schaltsystems über die Lebensdauer der Fahrzeugs gewährleistet ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Schalter, wie bereits zuvor erläutert, Halbleiterbauelemente. Dies können insbesondere Transistoren, vorzugsweise MOSFETs sein. Es ist jedoch auch möglich, die Schalter als Relais oder Schütze auszugestalten.
  • Die Schalter haben eine Stromtragfähigkeitvon über 100 A, insbesondere über 200 A, vorzugsweise mehr als 300 A. Die Schalter können Ströme von über 100 A, vorzugsweise über 200 A, insbesondere über 300 A sicher schalten, ohne dass diese nachhaltig beschädigt werden. Die Schalter können auch aus einer Kaskade von mehreren Halbleiterschaltern gebildet sein. Auch können mehrere Halbleiterschalter parallel zueinander geschaltet sein, so dass die Schaltleistung jedes einzelnen Schalters geringer ist.
  • Auch kann es sinnvoll sein, die Schalter mit unterschiedlichen Schaltfähigkeiten und/oder Stromtragfähigkeiten zu gestalten. So können der erste und der zweite Schalter gleicher Bauart sein, und der dritte Schalter kann z. B. hinsichtlich der Stromtragfähigkeit und/oder der Schaltfähigkeit geringer dimensioniert sein. Ausgleichsströme zwischen den Energieversorgungen können auch bis zu 300 A betragen, Betriebsströme für einen Verbraucher z. B. nur 10 bis 50 A. Entsprechende wären die beiden ersten Schalter für 300 A Stromtragfähigkeit auszulegen, der dritte Schalter für nur 50 A.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Halbleiterschalter derart verschaltet sind, dass deren Bodydioden an dem ersten und dem zweiten Schalter gegenläufig geschaltet sind. D. h., dass die Stromflussrichtungen der beiden Bodydioden gegenläufig sind. Insbesondere sind die Stromflussrichtungen der Dioden entweder von dem Knotenpunkt wegweisend oder auf den Knotenpunkt zuweisend. Dies schließt einen Stromfluss über die Dioden von der ersten Energieversorgung zu der zweiten Energieversorgung und umgekehrt aus.
  • Auch wird vorgeschlagen, dass die Energieversorgungen des Verbrauchers als Energiespeicher gebildet sind. Dies können insbesondere Akkumulatoren oder Batterien sein. Auch können die Energieversorgungen DC/DC Wandler oder Generatoren bzw. die daran angeschlossenen DC/AC Wandler sein.
  • Ausgehend von dem Knotenpunkt ist das Schaltsystem über den dritten Schalter und vorzugsweise ein einziges Energiekabel mit dem Verbraucher verbunden. Zwischen dem Knotenpunkt bzw. dem dritten Schalter und dem Verbraucher kann auch noch eine Steuerelektronik für den Verbraucher vorgesehen sein, welche gegenständlich als zum Verbraucher zugehbrig gezählt wird. Das Energiekabel kann dabei vorzugsweise aus einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Das Energiekabel ist insbesondere ein geschirmtes Energiekabel. Vorzugsweise ist das Energiekabel als zweiadriges Kabel gebildet, bei dem auch die Masserückführung in dem Kabel gewährleitet ist und nicht, wie sonst üblich, über die Karosse realisiert wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine erste Energieversorgung über ein Energiekabel mit dem ersten Schalter elektrisch verbunden ist und dass die zweite Energieversorgung über ein Energiekabel mit dem zweiten Schalter elektrisch verbunden ist. Diese Energiekabel können entsprechend dem Energiekabel, mit welchem das Schaltsystem mit dem Traktionsmotor verbunden ist, gebildet sein. Insbesondere können die gegenständlichen Energiekabel aus Kupferwerkstoff oder Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Auch sind die Kabel vorzugsweise als aus Vollmaterial gebildete Flachleitungen gebildet. Insbesondere können dies Doppelflachleitungen sein, bei denen die Leitungen übereinander verlaufend geführt sind und vorzugsweise gemeinsam geschirmt sind. Über die Energiekabel erfolgt der Stromfluss von und zu den Energieversorgungen bzw. dem Verbraucher, d. h. dass sowohl Potentialzuführung als auch Masserückführung über das Energiekabel bzw. dessen beiden Adern realisiert wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine Masserückführung von dem Verbraucher über das Schaltsystem zu den jeweiligen Energieversorgungen erfolgt. Hierbei sind die Energiekabel vorzugsweise zweiadrig und insbesondere geschirmt. Das Schaltsystem verfügt neben den Schaltern vorzugsweise über einen Strompfad für die Masserückführung, so dass die zweiadrigen Energiekabel auch an das Schaltsystem angeschlossen werden können. Insbesondere wird auch in dem Gehäuse sowohl die Stromzuführung als auch die Masserückführung realisiert.
  • In der Stromzuführung, also High-side, sind vorzugsweise die Schalter vorgesehen und in der Masserückführung, also Low-side erfolgt ein Kurzschluss zwischen den elektrischen Kontakten des Schaltsystems, insbesondere zwischen den elektrischen Kontakten des Gehäuses. Dieser Kurzschluss erfolgt vorzugsweise über Leitungen innerhalb des Gehäuses. Das Gehäuse ist dabei vorzugsweise ebenfalls geschirmt und insbesondere mit der Schirmung der Energiekabel elektrisch kurzgeschlossen. Hierdurch wird eine durchgehende Schirmung des Schaltsystems gewährleistet.
  • Auch wird vorgeschlagen, dass die Schalter bzw. das Schaltsystem high-side angeordnet ist, also mit dem positiven Potential der Energieversorgungen. Auf der anderen Seite kann es auch sinnvoll sein, die Schalter bzw. das Schaltsystem low-side mit den Energieversorgungen zu verbinden. Das kann insbesondere zu dem Vorteil führen, dass die Betriebsspannung für die Schalter, insbesondere die Halbleiterschalter nicht noch zusätzlich über dem Potential der Energieversorgung liegen muss. Bei 12 V Bordnetzspannung muss bei einem Anschluss an high-side die Spannung an den Schaltern darüber liegen, also z. B. 17 oder 24 V. wogegen bei einem low-side Anschluss die Versorgungsspannung für die Schalter nur 5 V bzw. 12 V betragen muss.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Steuerleitung für jeweils einen der Schalter an den Schalter geführt ist. Insbesondere bei einer dezentralen Anordnung der Schalter wird jeder Schalter über eine separate Steuerleitung angesteuert.
  • Auch wird vorgeschlagen, dass die Steuerleitung als Datenbus gebildet ist und vorzugsweise als ein einziges Kabel, gegebenenfalls auch als ein mehradriges Kabel mit dem Schaltsystem verbunden ist. Über diesen Datenbus können die Steuerbefehle für vorzugsweise alle drei Schalter auf einer Steuerleitung geführt werden. Diese Steuerleitung wird vorzugsweise an ein zentrales Schaltsystem, welches vorzugsweise in einem Gehäuse angeordnet ist, angeschlossen, so dass der Verkabelungsaufwand minimiert wird.
  • Ein weiterer Aspekt ist ein Kraftfahrzeug mit einem zuvor beschriebenen redundanten Schaltsystem. Das Schaltsystem ist zwischen den Energieversorgungen für den Verbraucher und den Verbraucher des Kraftfahrzeugs geschaltet.
  • Ein weiterer Gegenstand ist die Verwendung eines redundanten Schaltsystems in einem Kraftfahrzeug, insbesondere zwischen zwei redundanten Energieversorgungen des Kraftfahrzeugs und dem Verbraucher.
  • Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 ein gegenständliches Schaltsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Bordnetz;
  • 2 ein gegenständliches Schaltsystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einem Bordnetz;
  • 3 ein gegenständliches Schaltsystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einem Bordnetz;
  • 1 zeigt ein Schaltsystem 2, welches eingangsseitig mit zwei Energieversorgungen, hier vorliegend zwei Akkumulatoren 4a, b verbunden ist. Ausgangsseitig ist das Schaltsystem 2 mit einem Antriebsmotor 6 verbunden. Der Antriebsmotor 6 ist vorliegend schematisch dargestellt und verfügt in der Regel über eine Ansteuerelektronik, welche nicht dargestellt ist. Es sei angemerkt, dass der Antriebsmotor 6 hier nur beispielhaft für einen Verbraucher dargestellt ist. Der Antriebsmotor 6 kann durchaus durch einen anderen sicherheitsrelevanten Verbraucher ausgetauscht werden, ohne dass die Funktion des Schaltsystems 2 beeinträchtigt ist.
  • Eingangsseitig verfügt das Schaltsystem 2 über elektrische Eingangskontakte 26a, b. Ausgangsseitig verfügt das Schaltsystem 2 über einen Ausgangskontakt 26c. Das Schaltsystem 2 ist über den Eingangskontakt 26a mit dem Akku 4a verbunden. Das Schaltsystem 2 ist über den Eingangskontakt 26b mit dem Akku 4b verbunden. Zur Verbindung dient eine elektrische Leitung, insbesondere ein elektrisches Kabel 24a, b, dessen Aufbau beispielhaft in der 4 dargestellt ist.
  • Ausgangsseitig ist das Schaltsystem 2 über den Ausgangskontakt 26c mit einem elektrischen Kabel 22 verbunden.
  • Das elektrische Schaltsystem 2 verfügt über drei Schalter 10, 12, 14. Die ersten beiden Schalter 10, 12 sind jeweils eingangsseitig mit jeweils einem der Eingangskontakte 26a, b verbunden. Ausgangsseitig sind die beiden Schalter 10, 12 über einen gemeinsamen elektrischen Knotenpunkt 8 miteinander kurzgeschlossen. Ausgehend von dem gemeinsamen elektrischen Knotenpunkt 8 ist in dem Schaltsystem 2 ein dritter Schalter 14 vorgesehen, der ausgangsseitig mit dem Ausgangskontakt 26c verbunden ist.
  • Durch das Vorsehen der drei Schalter 10, 12, 14 in einem Gehäuse ist es möglich, diese über ein Steuersignal, welches von einer gemeinsamen Datenleitung (nicht gezeigt) eingespeist wird, anzusteuern. Im Normalbetrieb ist der Schalter 14 geschlossen und zumindest einer der Schalter 10 oder 12 ist geschlossen. Ist nur ein Schalter 10, 12 geschlossen, erfolgt die Energieversorgung des Motors 6 über nur einen der Akkus 4a, b. Beispielhaft ist der Schalter 10 geschlossen und der Schalter 12 geöffnet sowie der Schalter 14 geschlossen. Dann fließt Antriebsenergie von dem Akku 4b über den Schalter 10 und den Schalter 14 zu dem Motor 6.
  • Es kann vorkommen, dass der Akku 4a beschädigt wird und keine oder nicht mehr ausreichend Antriebsenergie liefert. Dies kann durch eine geeignete (nicht gezeigte) Sensorik detektiert werden. In diesem Fall erfolgt ein Steuersignal zum Schließen des Schalters 12. Es kann auch ein Öffnen des Schalters 10 bewirkt werden. Dann fließt Antriebsenergie von dem Akku 4b über den Schalter 12 und den Schalter 14 zu dem Motor 6. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Motor redundant mit Antriebsenergie versorgt werden kann.
  • Es kann notwendig sein, den Motor 6 von den Akkus 4a, b elektrisch zu trennen. Hierzu wird in der Regel der Schalter 14 geöffnet werden. Öffnet der Schalter 14 jedoch nicht, was durch geeignete (nicht gezeigte) Sensorik erfasst werden kann, kann ein Steuersignal generiert werden, um die Schalter 10 und 12 zu öffnen, so dass der Motor 6 von den beiden Akkus 4a, b getrennt wird.
  • Parallel zu den Schaltern 10, 12, 14 sind die Bodydioden 16, 18 20 vorhanden, die sich beim Einsatz von Halbleiterschaltern ergeben. Zu erkennen ist, dass die Halbleiterschalter so geschaltet sind, dass ihre Bodydioden 16, 18 gegenläufig geschaltet sind, so dass bei geöffneten Schaltern 10, 12 kein Ausgleichstrom zwischen den Akkumulatoren 4a, b fließen kann.
  • Über die Kabel 24a, b sowie 22 kann nicht nur ein positives Potential geführt werden, sondern die Kabel 22, 24b können auch mehradrig sein, beispielsweise zweiadrig, um so eine Masserückführung zu gewährleisten.
  • Das Schaltsystem 2 in der 1 ist in einem Gehäuse 28 verbaut. Insbesondere sind die Schalter 10, 12, 14 auf einer gemeinsamen Leiterplatte verbaut. Ausgangsseitig der Leiterplatte können elektrische Anschlüsse zu den Eingangskontakten 26a, b und dem Ausgangskontakt 26c vorgesehen sein. Die Eingangskontakte 26a, b als auch der Ausgangskontakt 26c können als Anschlusslaschen am Äußeren des Gehäuses 28 vorgesehen sein, über die die Kabel 22, 24a, b elektrisch angeschlossen werden können.
  • Ein weiteres zentrales Schaltsystem 2 ist in der 2 dargestellt. Im Gegensatz zu dem Schaltsystem in 1 ist das in 2 dargestellte Schaltsystem mit Schaltern 10, 12, 14 in Form von Schaltrelais bestückt. Auch das Schaltsystem 2 gemäß der 2 bildet ein redundantes Schaltsystem zur Erhöhung der Ausfallsicherheit.
  • Ein dezentrales Schaltsystem ist in der 3 dargestellt. Die Funktion der Schalter 10, 12, 14 identisch. Lediglich der gemeinsame Knotenpunkt 8 ist hier über ein Kabel gebildet und die Schalter 10, 12, 14 sind dezentral, d. h. räumlich voneinander beabstandet und insbesondere in räumlicher Nähe zu dem jeweiligen Akku 4a, b bzw. dem Motor 6 angeordnet. Zwischen den Schaltern 10, 12 verläuft ein gemeinsames Kabel, welches den Knotenpunkt 8 bildet. Von dort abzweigend kann ein Kabel zu dem Schalter 14 verlaufen.

Claims (11)

  1. Redundantes Schaltsystem für ein Fahrzeugbordnetz mit zumindest zwei elektrischen Energieversorgungen eines Verbrauchers, umfassend, – ein Schaltnetzwerk gebildet aus zumindest drei Schaltern, wobei – ein erster Schalter zwischen einem Anschluss für eine erste Energieversorgung und einem gemeinsamen Knotenpunkt angeordnet ist, – ein zweiter Schalter zwischen einem Anschluss für eine zweite Energieversorgung und dem gemeinsamen Knotenpunkt angeordnet ist, und – ein dritter Schalter zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt und einem Anschluss für den Verbraucher angeordnet ist.
  2. Redundantes Schaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schalter in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und an dem Gehäuse elektrische Kontakte für den Anschluss für die erste Energieversorgung, den Anschluss für die zweite Energieversorgung und den Anschluss für den Verbraucher angeordnet sind.
  3. Redundantes Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schalter auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind.
  4. Redundantes Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schalter jeweils reversibel schaltbar sind.
  5. Redundantes Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schalter zumindest in Teilen aus Transistoren, insbesondere MOSFETs gebildet sind und/oder dass die Schalter zumindest in Teilen aus Relais gebildet sind.
  6. Redundantes Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass zumindest eine der Energieversorgungen des Verbrauchers als Energiespeicher, insbesondere als Batterie, Akkumulator oder als DC/DC Wandler oder Generator gebildet ist.
  7. Redundantes Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass der Verbraucher über ein einziges Energiekabel mit dem Knotenpunkt elektrisch verbunden ist.
  8. Redundantes Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – eine erste Energieversorgung über ein Energiekabel mit dem ersten Schalter elektrisch verbunden ist und dass die zweite Energieversorgung über ein Energiekabel mit dem zweiten Schalter elektrisch verbunden ist.
  9. Redundantes Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Steuerleitung für jeweils einen der Schalter an den Schalter geführt ist.
  10. Redundantes Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Steuerleitung als Datenbus gebildet ist und die Steuerbefehle für alle drei Schalter auf einer Steuerleitung geführt werden.
  11. Kraftfahrzeug mit einem redundanten Schaltsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, und zumindest zwei Energiespeichern für den Verbraucher und einem Verbraucher.
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