DE102016117169B4 - System zur Energie- und/oder Datenübertragung - Google Patents

Abstract

System (10) zur Energie- und/oder Datenübertragung bei einem Fahrzeug (15), mit wenigstens einem Knotenelement (120) zur vernetzten Verbindung von wenigstens zwei elektrischen Komponenten (30) des Fahrzeuges (15), sodass unterschiedliche Verbindungswege bereitgestellt sind, und die Übertragung von Energie und/oder Daten anpassbar über wenigstens einen der Verbindungswege erfolgt, wobei die unterschiedlichen Verbindungswege durch ein Netzwerk bereitgestellt sind, wobei das Netzwerk wenigstens die nachfolgenden Knotenelemente (120) aufweist:- wenigstens ein Stufe-1-Knotenelement (1) für eine erste Stufe des Netzwerkes, welches netzwerkseitig verbunden ist,- wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement (2) für eine zweite Stufe des Netzwerkes, welches komponentenseitig verbunden ist, wobei eine jeweilige Komponente (30) als redundante Komponente (30) ausgeführt ist, sodass die redundante Komponente (30) mit zwei verschiedenen Stufe-2-Knotenelementen (2) verbunden ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Daten und/oder Energieübertragung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Daten und/oder Energieübertragung.
• Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass in Fahrzeugen eine Vielzahl verschiedener elektrischer, insbesondere elektronischer Komponenten zum Einsatz kommt. Üblich sind bspw. der Einsatz von Sicherheits- und Steuergeräten, wie die Motor- und Getriebesteuerung, Airbag, ABS, Fensterheber, und dergleichen. Entsprechend sind viele sicherheitsrelevante Funktionen des Fahrzeuges zumindest teilweise durch die Elektronik des Fahrzeuges bereitgestellt. Des Weiteren können auch Komfort-Funktionen vorgesehen sein, wie bspw. Multimediakomponenten oder das Navigationssystem.
• Eine wichtige Voraussetzung für die zuverlässige Bereitstellung dieser Funktionen ist insbesondere die Energie- und/oder Dateninfrastruktur im Fahrzeug. So ist die ordnungsgemäße Funktion vieler der elektronischen Komponenten von einem Datenaustausch mit anderen Komponenten abhängig. Insbesondere bei hochsicherheitsrelevanten Funktionen, wie einer Airbag-Funktion oder solcher Funktionen, die den Fahrbetrieb des Fahrzeuges betreffen, muss daher die fehlerfreie Datenübertragung gewährleistet sein. Genauso entscheidend ist die zuverlässige Energieversorgung, um den fehlerfreien Betrieb der Komponenten zu gewährleisten.
• Häufig ist dabei ein Nachteil, dass die Gewährleistung einer zuverlässigen Energie- und/oder Datenversorgung sehr aufwendig und komplex ist. Des Weiteren ist aufgrund der komplexen Ausbildung und der - aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen erforderlichen - Anpassungen der Energie- und/oder Dateninfrastruktur die Erweiterbarkeit und Anpassungsfähigkeit oft noch eingeschränkt. Entsprechend kostenaufwendig sind häufig herkömmliche Lösungen.
• Insbesondere sind herkömmliche Daten- und/oder Energieübertragungssysteme aufwendig und unflexibel. Auch ist oft ein hoher Platzbedarf notwendig.
• Die Schrift WO 2012 061 625 A2 offenbart ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl Fahrzeugkommunikationsmodule.
• Aus der Schrift US 2010 / 0 187 903 A1 ist ein Verfahren und ein System zur Energieverteilung im Fahrzeug bekannt.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu verringern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit bei einer Daten- und/oder Energieverteilung zu erhöhen, insbesondere die Fehleranfälligkeit zu reduzieren und die Ausfallsicherheit bzw. Fehlertoleranz zu erhöhen. Weiter soll insbesondere die Erweiterbarkeit und/oder Flexibilität sowie insbesondere das Fehlermanagement beim Betrieb eines Systems zur Daten- und/oder Energieverteilung verbessert werden.
• Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
• Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein System zur Energie- und/oder Datenübertragung, insbesondere Energie- und/oder Datenverteilung, bei einem Fahrzeug.
• Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das erfindungsgemäße System wenigstens ein und/oder mehrere Knotenelement(e) zur vernetzten Verbindung von wenigstens zwei elektrischen Komponenten des Fahrzeuges umfasst, sodass unterschiedliche und/oder wenigstens zwei und/oder veränderbare und/oder redundante Verbindungswege bereitgestellt sind und/oder werden, und die Übertragung von Energie und/oder Daten (insbesondere für eine jeweilige Verbindung zwischen den verbundenen Komponenten) anpassbar über wenigstens einen der Verbindungswege erfolgt. Insbesondere bilden dabei die bereitgestellten Verbindungswege jeweils eine Verbindungsmöglichkeit bzw. jeweils einen potentiellen Übertragungsweg für Energie und/oder Daten. Mit anderen Worten werden die Verbindungswege redundant und/oder alternativ bereitgestellt, sodass (auch im Fehlerfall) wenigstens ein Verbindungsweg verfügbar ist, insbesondere wenn einer der Verbindungswege (im Fehlerfall) ausfällt oder unterbrochen wird. Dies hat den Vorteil, dass eine Fehlertoleranz deutlich erhöht werden kann. Ein zuverlässiger Betrieb des Fahrzeuges wird damit gewährleistet. Unter der Bereitstellung der Verbindungswege wird dabei insbesondere verstanden, dass die (z. B. wenigstens zwei alternativen bzw. redundanten) Verbindungswege im Normalfall verfügbar und/oder aktivierbar und/oder hinzuschaltbar sind, sodass bspw. wahlweise ein erster oder ein zweiter Verbindungsweg aktiviert werden kann. Insbesondere werden dabei für wenigstens einige der Komponenten und/oder Knotenelemente jeweils mindestens zwei (alternative bzw. redundante) Verbindungswege bereitgestellt.
• Insbesondere sind die zwei Komponenten unterschiedliche Komponenten, vorzugsweise jeweils fahrzeuginterne und/oder fahrzeugfeste, vorzugsweise fahrzeugsicherheitsrelevante, Komponenten. Es kann weiter möglich sein, dass die Verbindung als eine Ende-zu-Ende Verbindung ausgestaltet ist. Bevorzugt können dabei die Übertragungen bei der Verbindung über verschiedene Verbindungswege führen. Dabei kann es möglich sein, dass die Verbindungswege im Normalfall (bzw. grundsätzlich) statisch genutzt werden, sodass der Verbindungsweg für die Verbindung zwischen zwei Komponenten gleichbleibt. Es wird somit im Normalfall insbesondere ein erster Verbindungsweg (Primärverbindungsweg) genutzt. Vorzugsweise kann im Anpassungsfall, z. B. einem Fehlerfall, die Übertragung von der Energie- und/oder den Daten angepasst werden, sodass bspw. der Verbindungsweg geändert wird. Bspw. wird dann im Anpassungsfall ein zweiter Verbindungweg (Sekundärverbindungsweg) genutzt. Bevorzugt erfolgt dabei die Anpassung in Bezug auf die Wahl des Verbindungswegs für die Verbindung automatisch, sodass auch bei einem Ausfall des Primärverbindungswegs die Verbindung weiterhin bestehen bleiben kann, da der Sekundärverbindungsweg genutzt werden kann.
• Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug und/oder Elektrofahrzeug und/oder Hybridfahrzeug und/oder Personenkraftfahrzeug und/oder als ein selbstfahrendes Fahrzeug ausgeführt. Insbesondere bei selbstfahrenden Fahrzeugen mit einer autonomen Fahrfunktionalität ist zumindest teilweise (oder zeitweise) kein Fahrer vorgesehen, welcher im Fehlerfall eingreifen kann. Daher kommt hier einem fehlertoleranten System besondere Bedeutung zu. Entsprechend kann es möglich sein, dass das erfindungsgemäße System und/oder das Netzwerk und/oder die Knotenelemente an eine autonome Fahrfunktionalität des Fahrzeuges angepasst sind. Insbesondere ist wenigstens eine der elektrischen Komponenten als ein Steuergerät für die autonome Fahrfunktionalität ausgebildet. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße System als ein System zur fehlertoleranten Energie- und/oder Datenverteilung im Fahrzeug ausgeführt. Vorzugsweise sind die Fahrzeugelektronik bzw. die Elektronikkomponenten des Fahrzeuges (insbesondere die elektrischen Komponenten) bussystemfrei miteinander verbunden.
• Bevorzugt erfolgt die Energie- und/oder Datenverteilung graphenorientiert (vernetzt) bzw. als Graph (Netzwerk), sodass vorzugsweise redundante Verbindungswege (Übertragungswege) bereitgestellt werden. Insbesondere ermöglichen dabei die Knotenelemente eine intelligente Steuerung des Energie- und/oder Datenflusses im Netzwerk bzw. Graph. Der Energie- und/oder Datenfluss kann dabei statisch und/oder dynamisch erfolgen, um sicherzustellen, dass stets ein funktionierender Verbindungsweg im Graph bereitgestellt ist.
• Der Verbindungsweg betrifft dabei insbesondere wenigstens einen oder mehrere Übertragungsweg(e) für Energie und/oder für Daten. Es kann dabei möglich sein, dass unterschiedliche Verbindungswege für die Energie- und für die Datenverteilung vorgesehen sind. Dies hat den Vorteil, dass für die Energieübertragung andere Leitungen genutzt werden können, welche bspw. einen hohen Stromfluss ermöglichen. So umfasst bspw. ein erster Verbindungsweg für eine Energieübertragung wenigstens eine erste Leitung, und ein zweiter Verbindungsweg für eine Datenübertragung wenigstens eine zweite Leitung. Die zweite Leitung ist bspw. für eine Signalübertragung angepasst, bspw. abgeschirmt oder dergleichen. Auch kann es möglich sein, dass der zweite Verbindungsweg für die Datenübertragung eine optische Verbindung, bspw. eine Glasfaserleitung, umfasst. Dennoch kann es möglich sein, dass die Knotenelemente jeweils sowohl die Datenübertragung als auch die Energieübertragung bereitstellen und/oder steuern. Bspw. kann jedes der Knotenelemente sowohl eine Schnittstelle für eine erste Leitung zur Energieübertragung im Netzwerk als auch für eine zweite Leitung zur Datenübertragung im Netzwerk aufweisen. Ferner wird hierdurch der notwendige Bauraum reduziert, da keine separaten Knotenelemente für die Daten- und Energieübertragung notwendig sind.
• Die elektrischen Komponenten des Fahrzeuges umfassen bspw. wenigstens eine Systemkomponente wenigstens eine der nachfolgenden Systeme eines Fahrzeuges:
• - Servolenkung bzw. EPS (Electric Power Steering),
• - Fahrdynamikregelung bzw. ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm),
• - Kamerasystem,
• - Radarsystem,
• - Airbag,
• - Motor- und/oder Getriebesteuerung,
• - Fensterheber,
• - Bremsen bzw. Bremskraftverstärkung,
• - Beleuchtung,
• - Navigationssystem,
• - Multimedia.
• Insbesondere die besonders sicherheitsrelevanten Komponenten, wie Servolenkung oder ESP oder Bremskraftverstärkung, weisen dabei eine redundante Energie- und/oder Datenanbindung, insbesondere jeweils an zwei Stufe-2-Knotenelemente, auf.
• Vorzugsweise sind die Knotenelemente zumindest teilweise als intelligente Netzwerkelemente zur Steuerung und/oder Regelung sowohl des Daten- als auch des Energieflusses ausgeführt.
• Insbesondere wird unter einem Knotenelement im weiteren Sinne eine Vorrichtung und/oder ein Netzwerk- und/oder Fahrzeugelement verstanden, welches ein oder mehrere Knoten des Netzwerkes bereitstellen kann. Im engeren Sinne wird unter dem Knotenelement eine Vorrichtung verstanden, welche genau einen Knoten des Netzwerkes bereitstellt. Insbesondere können dabei Stufe-1-Knotenelemente und Stufe-2-Knotenelemente vorgesehen sein. Das Stufe-1-Knotelement stellt bspw. wenigstens einen Stufe-1-Knoten für das Netzwerk bereit. Das Stufe-2-Knotelement stellt bspw. wenigstens einen Stufe-2-Knoten für das Netzwerk bereit.
• Insbesondere wird unter Energieversorgung bzw. Energieübertragung bzw. Energieverteilung die Bereitstellung der (Haupt-) Betriebsenergie, insbesondere Betriebsspannung, für wenigstens einige der Komponenten verstanden, insbesondere zumindest teilweise durch (oder in) wenigstens ein(em) Fahrzeug-Bordnetz.
• Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Verbindungswege durch ein Netzwerk bereitgestellt sind, insbesondere durch mehrere Knotenelemente, wobei vorzugsweise das Netzwerk wenigstens die nachfolgenden Knotenelemente, insbesondere als Netzelemente, aufweist:
• - wenigstens ein Stufe-1-Knotenelement für eine erste Stufe des Netzwerkes, welches vorzugsweise netzwerkseitig verbunden ist,
• - wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement für eine zweite Stufe des Netzwerkes, welches vorzugsweise komponentenseitig verbunden ist.
• Insbesondere ist die komponentenseitige Verbindung dadurch gekennzeichnet, dass das Stufe-2-Knotenelement stets mit wenigstens einer der elektrischen Komponenten (direkt und/oder unmittelbar) verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt die netzwerkseitige Verbindung ausschließlich derart, dass das Stufe-1-Knotenelement mit den elektrischen Komponenten ausschließlich indirekt oder mittelbar, insbesondere über wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement, verbunden ist.
• Vorzugweise ist die Netztopologie des Netzwerkes ein vermaschtes Netz. Insbesondere ist das Netzwerk als ein Graph ausgeführt, bzw. kann anhand eines Graphs beschrieben oder repräsentiert werden. Insbesondere werden ein oder mehrere, insbesondere unterschiedliche und/oder redundante (alternativ nutzbare), Verbindungswege durch das Netzwerk bereitgestellt. Hierzu umfasst das Netzwerk vorzugsweise Knoten und/oder Maschen. Insbesondere durch die Maschen des Netzwerkes sind dabei die Verbindungswege redundant vorhanden. Weiter kann es möglich sein, dass durch die Knotenelemente eine dynamische Konfiguration der Verbindungswege des Netzwerks ermöglicht ist. Insbesondere erfolgt in einem Normallfall (Normalbetrieb) eine statische Konfiguration der Verbindungswege, und im Anpassungsfall (Anpassungsbetrieb), z. B. im Fehlerfall, eine dynamische Konfiguration, d. h. eine Anpassung, der Verbindungswege. Vorzugsweise ist dabei die Anpassung vorübergehend, sodass das System einen Mechanismus initiiert, um wieder zum Normalfall zurückzukehren. Dies kann bspw. eine zumindest teilweise automatische Fehleridentifikation und/oder -isolation sein.
• Es ist bspw. eine erste „Stufe 1“ vorgesehen, welche selbstorganisiert, stabil und/oder sicher ausgeführt ist. Die erste Stufe kann bspw. als ein „Rückgrat“ des Fahrzeuges angesehen werden. Dies wird bspw. durch die Nutzung von Steuergeräten, insbesondere ECUs (Electronic Control Units), ermöglicht, welche z. B. eine Anpassung der Verbindungswege in der ersten Stufe (Stufe 1) durchführen können. Bspw. kann eine zweite Stufe (Stufe 2) vorgesehen sein, welche insbesondere als eine Schnittstelle zwischen der ersten Stufe und den Komponenten dient. Insbesondere sind dabei einige oder sämtliche Elemente der zweiten Stufe, insbesondere Stufe-2-Knotenelemente, mit sämtlichen Komponenten und/oder mit der ersten Stufe, insbesondere wenigstens einem Stufe-1-Knotenelement, verbunden, sodass die zweite Stufe eine Schnittstelle zwischen den Komponenten und der ersten Stufe bildet. Auch kann es möglich sein, dass das Netzwerk, insbesondere die erste und/oder zweite Stufe, erweiterbar ist, sodass bspw. neue Komponenten auch nach Inbetriebnahme des Fahrzeuges in das Netzwerk bzw. in die Energie- und/oder Dateninfrastruktur einfach und sicher integriert werden können.
• Ferner ist es denkbar, dass ein Stufe-1-Knotenelement, insbesondere als ein hierarchisch niedrigeres Knotenelement, in funktionaler Verbindung mit einem Stufe-2-Knotenelement, insbesondere als ein hierarchisch höheres Knotenelement, steht. Insbesondere sind für jede Komponente mindestens ein Stufe-1-Knotenelement und/oder mindestens ein Stufe-2-Knotenelement notwendig, um dieses in die Energie- und/oder Dateninfrastruktur zu integrieren. Bspw. stellt das erfindungsgemäße System hierdurch vollständig die Daten- und/oder Energieinfrastruktur für das gesamte Fahrzeug bereit, bspw. auch für das Bordnetz oder dergleichen.
• Vorteilhafterweise kann es möglich sein, dass wenigstens ein Stufe-1-Knotenelement einen dynamischen Graphen für die Energie- und/oder Datenverteilung generiert und/oder wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement als Zugangs- und/oder Ausgangspunkt für den Graphen verwendet wird.
• Vorzugsweise kann es möglich sein, dass wenigstens ein Stufe-1-Knotenelement, insbesondere nach Bereitstellung einer Energieversorgung für das Stufe-1-Knotenelement und/oder nach dem Einschalten, einen Initiierungsvorgang (Boot-Vorgang) durchführt, und bspw. hierbei wenigstens eine Schnittstelle des Stufe-1-Knotenelements (d. h. die eigenen Schnittstellen) prüft. Im Rahmen dieser Prüfung wird bspw. detektiert, ob die jeweilige Schnittstelle mit einem weiteren Stufe-1-Knotenelement verbunden ist. Auf diese Weise kann das Stufe-1-Knotenelement bspw. die Netzwerkstruktur zumindest teilweise erfassen und/oder einen Graphen (das Netzwerk) bilden, welcher zur Bereitstellung einer Energie- und/oder Dateninfrastruktur genutzt werden kann. Insbesondere wird bei der Prüfung auch ein Datenaustausch zwischen den Stufe-1-Knotenelementen, welche miteinander verbunden sind, durchgeführt. Vorzugsweise wird eine Berechnungsroutine ausgeführt, um einen Graph mit redundanten Verbindungswegen für die Energie- und/oder Dateninfrastruktur zu berechnen. Mit anderen Worten werden redundante Pfade für das Netzwerk berechnet. Insbesondere wird hierbei zunächst ein statischer Graph generiert, d. h. insbesondere statische Verbindungswege für das Netzwerk bestimmt. Im Anpassungsfall kann dann ggf. dynamisch wenigstens ein alternativer Verbindungsweg bestimmt werden. Somit können verschiedene Verbindungswege bereitgestellt werden.
• Weiter ist denkbar, dass, insbesondere bei dem Initiierungsvorgang, durch wenigstens ein Stufe-1-Knotenelement eine Prüfung durchgeführt wird, ob und/oder wie viele Stufe-2-Knotenelemente mit dem jeweiligen Stufe-1-Knotenelement verbunden sind. Insbesondere wird für jedes der mit dem Stufe-1-Knotenelement verbundenen Stufe-2-Knotenelemente zumindest eine statische Route (z. B. Verbindungsweg) ermittelt und/oder dem jeweiligen Stufe-2-Knotenelement zugewiesen. Vorzugsweise wird eine erste statische Route für die Energieübertragung und eine zweite statische Route für die Datenübertragung zugewiesen und/oder ermittelt. Bevorzugt unterscheidet sich dabei die erste statische Route von der zweiten statischen Route.
• Es kann möglich sein, dass für eine jeweilige Komponente durch ein Stufe-2-Knotenelement entweder eine Daten- oder eine Energieübertragung oder sowohl eine Daten- als auch eine Energieübertragung bereitgestellt wird. Ferner ist es denkbar, dass eine jeweilige Komponente als redundante Komponente ausgeführt ist, sodass die redundante Komponente mit zwei verschiedenen Stufe-2-Knotenelementen verbunden sein muss. Dies dient insbesondere zur redundanten Energie- und/oder Datenübertragung durch das Stufe-2-Knotenelement für die redundante Komponente. Auf diese Weise kann eine sichere und besonders zuverlässige Daten- und Energieinfrastruktur ermöglicht werden.
• Weiter kann es möglich sein, dass, insbesondere bei oder nach dem Initiierungsvorgang, wenigstens ein Stufe-1-Knotenelement und/oder wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement eine Kommunikation mit einer Energiemanagementeinheit und/oder mit einer Datenmanagementeinheit initiiert. Insbesondere ist es hierdurch möglich, dass bspw. durch die Energiemanagementeinheit eine Lastkontrolle und/oder Lastdiagnostik und/oder Lastveränderungen durchgeführt werden, und/oder durch die Datenmanagementeinheit Verbindungswege verändert und/oder Routing-Tabellen aktualisiert und/oder Netzwerk-Information ausgewertet werden, insbesondere in Abhängigkeit von einem Fahrzeug-Status und/oder Fahrzeugbetrieb. Somit kann eine besonders zuverlässige und an den Fahrzeugzustand angepasste Übertragung erfolgen.
• Vorzugsweise ist es möglich, dass wenigstens ein Knotenelement, insbesondere Stufe-1-Knotenelement und/oder Stufe-2-Knotelemenet, dynamisch die Energie- und/oder die Datenverteilung anpasst, und/oder eine Fehlerdetektion durchführt. Vorzugsweise umfasst die Fehlerdetektion wenigstens einen der nachfolgenden Schritte:
• - Identifizieren eines Fehlerereignisses, welches für einen Fehler bei wenigstens einer der Komponenten (als fehlerhafte Komponente) spezifisch ist,
• - Isolieren des Fehlers, vorzugsweise durch eine Unterbrechung der Daten- und/oder Energieübertragung von und/oder zu der fehlerhaften Komponente,
• - Anpassen der Verbindungswege, sodass ein neuer Verbindungsweg ermittelt wird, um die Unterbrechung zu kompensieren.
Damit ist eine zuverlässige fehlertolerante Daten- und/oder Energieübertragung gewährleistet.
• Insbesondere kann wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement dazu ausgeführt sein und/oder derart durch wenigstens eine Energiemanagementeinheit und/oder wenigstens eine Datenmanagementeinheit angesteuert werden, dass
• - ein An- und/oder Ausschalten von wenigstens einer Last (insbesondere einer Komponente), und/oder
• - eine Isolation der Last, insbesondere durch ein Unterbrechen der Datenkommunikation mit der Last, und/oder
• - ein Ausschalten der Last, insbesondere durch ein Unterbrechen der Energieübertragung zu der Last,
bei einem Fehlerfall bei der Last durch das Stufe-2-Knotenelement durchgeführt wird.
• Insbesondere ist es vorgesehen, dass zur Bereitstellung einer Energieinfrastruktur das Netzwerk, insbesondere die Stufe-1-Knotenelemente, mit zumindest zwei unabhängigen Energiequellen verbunden werden. Vorzugsweise werden hierzu Gruppen von jeweils mindestens zwei oder mindestens vier Stufe-1-Knotenelementen auf jeder Fahrzeugseite oder Fahrzeugecke (d. h. vorne-links und vorne-rechts und hinten-links und hinten-rechts am Fahrzeug) angeordnet, und die Gruppen miteinander verbunden, sodass ein Energie-Ring gebildet wird.
• Insbesondere ist es denkbar, dass wenigstens ein Vermittlungselement vorgesehen ist, welches eine (Daten-) Übertragung und/oder Kommunikation zwischen den Knotenelementen, insbesondere Stufe-1-Knotenelementen und/oder Stufe-2-Knotenelementen, vermittelt. Vorzugsweise sind dabei Stufe-1-Knotenelemente zumindest teilweise über Vermittlungselemente miteinander verbunden. Das Vermittlungselement bzw. die Vermittlungselemente sind jeweils bspw. als Ethernet-Switch ausgeführt, bspw. als mindestens 10 Mb oder 100 Mb Ethernet Switch. Insbesondere kann für die Datenübertragung somit ein Ring bereitgestellt werden, um mehrere Stufe-1-Knotenelemente über ein Ethernet, insbesondere mindestens 10 Mb oder 100 Mb Ethernet, zu verbinden. Insbesondere sind ein oder mehrere, insbesondere mindestens 2 oder mindestens 4 oder mindestens 6, Komponenten gemeinsam an einem einzelnen Stufe-2-Knotenelement verbunden, und über das Stufe-2-Knotenelement mit einem der Stufe-1-Knotenelemente verbunden, sodass eine Kommunikation verschiedener Komponenten bspw. über das Ethernet bzw. den Ring (indirekt) über die Stufe-2-Knotenelemente möglich ist.
• Auch ist es optional denkbar, dass durch mehrere Stufe-1-Knotenelemente ein, insbesondere vermaschtes, Netzwerk zur dynamischen Erzeugung und/oder Veränderung der Verbindungswege gebildet ist, wobei die Stufe-2-Knotenelemente jeweils als Eingangs- und Ausgangspunkt zu den Verbindungswegen mit dem Netzwerk verbunden sind. Vorzugsweise erfolgt dabei zur Ausbildung des Netzwerks eine Kommunikation zumindest einige der Knotenelemente untereinander. Insbesondere sind die Knotenelemente miteinander über Leitungen verbunden, vorzugsweise über elektrische Leitungen. Bevorzugt sind unterschiedliche Leitungen für die Energie- und Datenübertragung vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst das Netzwerk ein erstes Netzwerk für die Energieübertragung und ein zweites Netzwerk für die Datenübertragung, insbesondere mit jeweils unterschiedlicher Struktur. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer für die jeweilige Übertragung angepasste und besonders zuverlässige Netzwerkstruktur.
• Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Netzwerk mit mehreren Stufe-1-Knotenelementen vorgesehen ist, wobei
  zur Herstellung der Verbindung zwischen einer ersten und zweiten Komponente
• - die erste Komponente mit einem ersten Stufe-2-Knotenelement verbunden ist, welches mit einem ersten Stufe-1-Knotenelement des Netzwerkes verbunden ist, und
• - die zweite Komponente mit einem zweiten Stufe-2-Knotenelement verbunden ist, welches mit einem zweiten Stufe-1-Knotenelement des Netzwerkes verbunden ist,
wobei vorzugsweise das erste Stufe-1 -Knotenelement über weitere Stufe-1 - Knotenelemente mit dem zweiten Stufe-1-Knotenelement verbunden ist. Insbesondere wird hierdurch ein Verbindungsweg für die Komponenten über das erste Stufe-2-Knotenelement und dann über das erste Stufe-1-Knotenelement und dann über die weiteren Stufe-1-Knotenelemente und dann über das zweite Stufe-1-Knotenelement und dann über das zweite Stufe-2-Knotenelement bereitgestellt. Es kann insbesondere möglich sein, dass sich das erste Stufe-2-Knotenelement vom zweiten Stufe-2-Knotenelement und das erste Stufe-1-Knotenelement vom zweiten Stufe-1-Knotenelement unterscheiden. Um eine besonders zuverlässige und ausfallsichere Energie- und/oder Datenversorgung zu gewährleisten, kann es bei redundanten Komponenten vorgesehen sein, dass diese jeweils mit zwei Stufe-2-Knotenelementen verbunden sind.
• Bevorzugt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Energieinfrastruktur für die elektrischen Komponenten durch mehrere Knotenelemente bereitgestellt ist, wobei hierzu mehrere Stufe-2-Knotenelemente und mehrere Stufe-1-Knotenelemente miteinander als ein Netzwerk verbunden sind, sodass durch wenigstens eines der Stufe-1-Knotenelemente jeweils wenigstens ein Netzwerkzweig im Netzwerk verbunden ist, wobei diese Stufe-1-Knotenelemente jeweils ein Schaltelement zur Unterbrechung oder Freigabe einer Energieversorgung zum jeweiligen Netzwerkzweig aufweisen. Insbesondere kann durch das Schaltelement wenigstens ein Verbindungsweg zur Energieversorgung unterbrochen oder hergestellt werden. Auf diese Weise können bspw. Netzwerkzweige oder einzelne Komponenten oder Gruppen von Komponenten von der Energieversorgung ausgeschlossen werden, oder gezielt Komponenten mit Energie versorgt werden. Auch ist es denkbar, dass ein Ausmaß der Energieversorgung durch das Schaltelement eingestellt wird und/oder einstellbar ist. Hierzu umfasst das Schaltelement bspw. einen einstellbaren Widerstand oder dergleichen.
• Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass die Stufe-2-Knotenelemente jeweils mit wenigstens einer oder ausschließlich einer der Komponenten, insbesondere direkt und/oder unmittelbar, vorzugsweise über eine Komponentenschnittstelle, verbunden ist, um eine Energieversorgung dieser jeweiligen Komponente zu ermöglichen, wobei die Stufe-2-Knotenelemente jeweils ein Schaltmittel aufweisen, um die Energieversorgung an die jeweils verbundene Komponente zu unterbrechen oder herzustellen, wobei vorzugsweise die Stufe-2-Knotenelemente jeweils ein Sicherheitsschaltmittel aufweisen, um bei einem sicherheitskritischen Zustand die Energieversorgung an die jeweils verbundene Komponente zu unterbrechen. Insbesondere ist das Sicherheitsschaltmittel eine elektrische Sicherung, und kann vorzugsweise ausschließlich irreversibel von einem geschlossenen Zustand (Energieversorgung ist hergestellt) in einen geöffneten Zustand (Energieversorgung ist unterbrochen) gebracht bzw. geschaltet werden, bevorzugt jedoch nicht umgekehrt. Vorzugsweise kann das Schaltmittel durch eine Energiemanagementeinheit angesteuert werden. Bevorzugt kann das Sicherheitsschaltmittel (ausschließlich) automatisch und/oder unabhängig von der Energiemanagementeinheit schalten und/oder nicht durch die Energiemanagementeinheit angesteuert werden. Der sicherheitskritische Zustand, bei welchem insbesondere das Sicherheitsschaltmittel schaltet, ist bspw. ein Überstrom oder eine Überspannung oder dergleichen. Damit ist eine von der Energiemanagementeinheit unabhängige Sicherung bereitgestellt.
• Optional ist es denkbar, dass wenigstens zwei, insbesondere unabhängige, Energiequellen, insbesondere unterschiedlicher Art, mit dem Netzwerk, insbesondere (direkt) über jeweils unterschiedliche der Stufe-1-Knotenelemente, verbunden sind, sodass bei der Unterbrechung der Energieversorgung zu einem (insbesondere irgendeinem) Netzwerkzweig mit einer der Energiequellen die Energieversorgung für die übrigen Netzwerkzweige (stets oder) über eine weitere der Energiequellen hergestellt ist, und insbesondere auch umgekehrt. Insbesondere sind die Energiequellen unterschiedlich, bspw. als eine Fahrzeugbatterie oder eine Hochvoltbatterie bei einem Elektrofahrzeug oder ein Gleichspannungswandler oder eine Lichtmaschine, oder dergleichen, ausgebildet. Eine erste Energiequelle ist bspw. eine Fahrzeugbatterie und eine zweite Energiequelle ist bspw. eine Lichtmaschine. Entsprechend kann es möglich sein, dass eine Primär- und eine Sekundärenergiequelle vorgesehen sind. Die Primärenergiequelle wird bspw. im Normalfall zur Energieversorgung der Komponenten eingesetzt, und die Sekundärenergiequelle bspw. lediglich im Anpassungsfall zur Energieversorgung der Komponenten eingesetzt bzw. hinzugeschaltet. Damit wird die Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz weiter erhöht.
• In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass eine Dateninfrastruktur für die elektrischen Komponenten durch mehrere Knotenelemente bereitgestellt ist, sodass die Komponenten jeweils über wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement mit jeweils wenigstens einem Stufe-1-Knotenelement verbunden sind, wobei die Stufe-1 - Knotenelemente ein Netzwerk mit Netzwerkzweigen bilden, und die Netzwerkzweige und/oder Stufe-1-Knotenelemente über Vermittlungselemente miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise die Stufe-1-Knotenelemente und/oder die Stufe-2-Knotenelemente jeweils auch für die Bereitstellung der Energieversorgung gemäß einer Energieinfrastruktur an die Komponenten ausgeführt sind. Insbesondere kann dabei für jeden Netzwerkzweig und/oder für jede der Komponenten die Datenübertragung individuell angepasst werden, und/oder blockiert werden, vorzugsweise durch die jeweils damit (direkt) verbundenen Stufe-2-Knotenelemente. Es kann möglich sein, dass für ein erstes Netzwerk für die Energieübertragung erste Netzwerkzweige für die Energieübertragung vorgesehen sind, und für ein zweites Netzwerk für die Datenübertragung zweite Netzwerkzweige für die Datenübertragung vorgesehen sind, mit jeweils unterschiedlichen Leitungen. Damit kann bspw. auch bei der Blockierung der Datenübertragung die Energieübertragung für eine der Komponenten weiterhin verfügbar sein.
• Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Stufe-2-Knotenelemente jeweils dazu ausgeführt sind, eine sicherheitsbedingte Isolation der mit dem jeweiligen Stufe-2-Knotenelement verbundenen Komponente in Bezug auf die Dateninfrastruktur und/oder die Energieinfrastruktur durchzuführen, sodass eine Kommunikation der jeweiligen Komponente mit weiteren Komponenten des Netzwerks und/oder eine Energieversorgung der jeweiligen Komponente verhindert ist. Unter „sicherheitsbedingt“ wird insbesondere ein Ereignis verstanden, welches die Sicherheit beim Betrieb des Fahrzeuges gefährdet. Insbesondere umfassen die Stufe-2-Knotenelemente jeweils eine schaltbare Kommunikationsschnittstelle zu jeweils einer mit dem Stufe-2-Knotenelement verbunden elektrischen Komponente. Insbesondere erfolgt nach der Isolation ein Reaktivierungstest eines isolierten Netzwerkzweiges oder einer isolierten Komponente. Dieser Reaktivierungstest wird bspw. wiederholt durchgeführt, um anschließend durch das Knotenelement, welches den Reaktivierungstest durchführt, ein Reaktivierungsergebnis bzw. Testergebnis bereitzustellen. Falls eine Reaktivierung (d. h. ein Aufheben der Isolation) nicht möglich ist, wird bspw. eine Dauerwarnung ausgegeben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass frühzeitig eine Lösung für den Fehlerfall gefunden werden kann. Bspw. kann hierzu eine Reduzierung des Energieverbrauchs in wenigstens einem Netzwerkzweig erfolgen. Eine Lösungssuche kann bspw. auch zumindest teilweise automatisiert erfolgen, vorzugsweise durch die Energiemanagementeinheit.
• Alternativ oder zusätzlich kann über wenigstens ein Knotenelement, insbesondere ein Stufe-2-Knotenelement, auch eine Isolation von (einzelnen) Netzwerkzweigen oder (einzelnen) Komponenten derart erfolgen, dass eine Datenkommunikation mit dem betroffenen Netzwerkzweig oder der betroffenen Komponente unterbrochen oder gefiltert wird. Insbesondere kann hierzu eine Neukonfiguration des Stufe-2-Knotenelements in Echtzeit erfolgen, um bspw. die Kommunikation im Anpassungs- und/oder Fehlerfall, insbesondere bei einem Sicherheitsproblem, zu deaktivieren.
• Optional kann es vorgesehen sein, dass die Knotenelemente sowohl eine Dateninfrastruktur zur Datenverteilung zwischen den Komponenten als auch eine Energieinfrastruktur zur Energieversorgung, insbesondere mit einer Betriebsspannung, für die Komponenten bildet. Mit anderen Worten haben die Knotenelemente jeweils sowohl eine Daten- als auch eine Energiefunktionalität zur Daten- und Energieübertragung an die Komponenten. Damit lässt sich auch insbesondere Bauraum einsparen, und Kosten für weitere Geräte reduzieren. Bevorzugt unterscheidet sich die Netzwerkstruktur und/oder Topologie der Dateninfrastruktur von der Netzwerkstruktur und/oder Topologie der Energieinfrastruktur. Insbesondere ist jedes der Knotenelemente dazu ausgeführt, sowohl den Energie- als auch den Datenfluss zu beeinflussen, insbesondere dynamisch und/oder statisch anzupassen.
• Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Energie- und/oder Datenübertragung bei einem Fahrzeug. Hierbei ist insbesondere wenigstens ein Knotenelement vorgesehen.
• Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest einer der nachfolgenden Schritte durchgeführt wird, wobei vorzugsweise die Schritte nacheinander oder in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, wobei bevorzugt einzelne Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können:
• - Verbinden von wenigstens zwei elektrischen Komponenten des Fahrzeuges über das wenigstens eine Knotenelement, sodass ein (insbesondere erster) Verbindungsweg für eine Übertragung von Energie und/oder Daten genutzt wird,
• - (Automatisches) Verändern des genutzten Verbindungsweges in Abhängigkeit von einer Vorgabe und/oder eines Ereignisses, sodass die Übertragung von Energie und/oder Daten (automatisch, insbesondere durch das wenigstens eine Knotenelement) an die Vorgabe und/oder das Ereignis angepasst wird.
• Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes System beschrieben worden sind. Zudem kann das Verfahren geeignet sein, durch ein erfindungsgemäßes System durchgeführt zu werden.
• Vorzugsweise ist es möglich, dass das wenigstens eine Knotenelement zumindest eine Elektronikkomponente aufweist. Vorzugsweise umfasst die Elektronikkomponente wenigstens einen Mikroprozessor und/oder einen integrierten Schaltkreis und/oder dergleichen. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Elektronikkomponente dazu ausgeführt ist, zumindest teilweise das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, und/oder das Knotenelement derart anzusteuern, dass das erfindungsgemäße Verfahren zumindest teilweise durchgeführt wird.
• Es kann möglich sein, dass wenigstens eines oder jedes der Knotenelemente jeweils mit zumindest einem oder zumindest zwei oder zumindest drei weiteren Knotenelementen verbunden ist, insbesondere in direkter und/oder unmittelbarer Weise.
• Insbesondere ist die Verbindung der Knotenelemente (miteinander) dazu ausgeführt, eine Daten- und/oder Energieübertragung zwischen den Knotenelementen durchzuführen. Vorzugsweise sind die Knotenelemente fahrzeugfest und/oder im Fahrzeug integriert ausgebildet.
• Bevorzugt ist es vorgesehen, dass ein bzw. jeder Verbindungsweg durch die Verbindung von mindestens oder ausschließlich zwei Knotenelementen gebildet wird.
• Insbesondere kann die Veränderung des genutzten Verbindungsweges dadurch erfolgen, dass
• - der genutzte Verbindungsweg unterbrochen oder hergestellt wird, und/oder
• - der genutzte Verbindungsweg gewechselt wird, sodass bspw. anstatt eines ersten Verbindungsweges ein zweiter Verbindungsweg genutzt wird, und/oder
• - der genutzte Verbindungsweg in Bezug auf einen Übertragungsparameter, wie bspw. einer Übertragungsgeschwindigkeit (bei Daten) oder eines Energieparameters (wie ein Leistungsmaximum), angepasst wird, insbesondere in Abhängigkeit von der Vorgabe.
• Das Ereignis und/oder ein Fehlerfall treten bspw. bei wenigstens einem der nachfolgenden Zustände auf:
• - wenigstens einer der Netzwerkzweige weist einen Fehlerzustand auf, bspw. einen Kurzschluss oder einen Masseabriss oder dergleichen,
• - wenigstens eine der Komponenten weist einen Fehlerzustand auf, bspw. einen Energieverbrauch, welcher einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt,
• - wenigstens eine der Komponenten übermittelt fehlerhafte Daten,
• - wenigstens ein Verbindungsweg weist einen Fehlerzustand auf, bspw. eine unterbrochene Verbindungsleitung.
• Die Vorgabe umfasst bspw. eine Verteilungsvorgabe oder Optimierungsvorgabe, bspw. für eine Lastverteilung, und wird vorzugsweise durch die Energiemanagementeinheit und/oder Datenmanagementeinheit bereitgestellt, um insbesondere die Daten- und/oder Energieverteilung zu optimieren.
• Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Energieinfrastruktur zur Energieversorgung der Komponenten, insbesondere mit einer Betriebsspannung, und eine Dateninfrastruktur zur Datenübertragung zwischen den Komponenten durch ein Netzwerk bereitgestellt wird, sodass in Abhängigkeit von der Datenübertragung durch die jeweiligen Knotenelemente die Daten- und/oder die Energieübertragung an wenigstens eine mit dem Knotenelement verbundene Komponente gesteuert wird. Insbesondere ist der Verbindungsweg bei Ausbleiben einer positiven Detektion eines Ereignisses statisch, und wird nur bei der positiven Detektion des Ereignisses dynamisch angepasst. Bspw. kann es möglich sein, dass das Ereignis oder eine Ansteuerungsinformation durch die Datenübertragung an das Knotenelement oder wenigstens eines der Knotenelemente übertragen wird, und von dem jeweiligen Knotenelement ausgewertet wird. Bspw. kann dann in Abhängigkeit von dieser Auswertung ein Schaltelement und/oder ein Schaltmittel angesteuert werden. Dadurch sind ein flexibler Aufbau des Netzwerkes und eine flexible Anpassung der Energie- und/oder Datenversorgung möglich.
• Auch ist es optional denkbar, dass durch das Knotenelement ein Fehlerfall (als Ereignis) detektiert wird, und bei positiver Detektion des Fehlerfalls eine automatische Unterbrechung der Energieübertragung durch das Knotenelement erfolgt, sodass ein erster Verbindungsweg unterbrochen wird, wobei zur Kompensation der Unterbrechung ein zweiter Verbindungsweg bereitgestellt wird. Damit wird die Ausfallsicherheit und Fehlertoleranz deutlich erhöht.
• Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
• 1 Eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems und eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
• 2 eine schematische Darstellung einer Netzwerkstruktur,
• 3 eine schematische Darstellung von Teilen eines erfindungsgemäßen Systems,
• 4 - weitere schematische Darstellungen von Teilen eines erfindungsgemäßen 8 Systems.
• In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
• In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren visualisiert, wobei auch Teile des erfindungsgemäßen Systems 10 dargestellt sind. So ist eine übergeordnete Fahrzeugsteuerungseinheit 60 gezeigt, welche sowohl eine Kommunikation mit und/oder Steuerung einer Energiemanagementeinheit 70 und einer Datenmanagementeinheit 80 des Fahrzeuges 15 durchführt. Die Energiemanagementeinheit 70 und/oder die Datenmanagementeinheit 80 steuern und/oder kommunizieren dabei jeweils mit wenigstens einem Knotenelement 120, insbesondere mit wenigstens einem Stufe-2-Knotenelement 2. Gleichzeitig ist es möglich, dass die Energiemanagementeinheit 70 und/oder die Datenmanagementeinheit 80 jeweils mit wenigstens einem Stufe-1-Knotenelement 1 kommunizieren und/oder von dem Stufe-1-Knotenelement 1 Informationen empfangen. Die Knotenelemente 120 können dabei ein Netzwerk 110 bilden, welches bspw. über die Fahrzeugsteuerungseinheit 60 und/oder Energiemanagementeinheit 70 und/oder Datenmanagementeinheit 80 verwaltet wird, insbesondere durch die beschriebe Kommunikation.
• 2 zeigt eine mögliche Struktur des Netzwerkes 110 bzw. einen Graph 110 mit zugehörigen Schnittstellen, insbesondere Knotenelementen 120. Dabei ist auch eine elektrische Komponente 30 des Fahrzeuges 15 gezeigt, welche hierbei beispielhaft als eine redundante Komponente 30 ausgeführt ist. Eine solche redundante Komponente 30 ist bspw. ein EPS des Fahrzeuges 15. Die Komponenten 30 können dabei grundsätzlich über ein einziges Stufe-2-Knotenelement 2 oder - im Falle der redundanten Komponenten 30 - redundant über wenigstens zwei Stufe-2-Knotenelemente 2 mit dem Netzwerk 110 verbunden sein. Die jeweiligen Stufe-2-Knotenelemente 2 sind dabei mit verschiedenen Stufe-1-Knotenelementen 1 des Netzwerkes 110 verbunden. Auf diese Weise kann auch bei einem Ausfall einer der Netzwerkzweige 111 und/oder Verbindungswege, welche bspw. zwischen zwei Stufe-1-Knotenelementen 1 vorhanden sind, ein alternativer Verbindungsweg bereitgestellt werden.
• In den 3 und 4 ist schematisch eine Energieinfrastruktur für das Fahrzeug 15 gezeigt, welche durch das Netzwerk 110 bereitgestellt ist. Hierzu umfasst das Netzwerk 110 bspw. ein erstes Netzwerk 110 zur Energieübertragung.
• Es ist in 3 erkennbar, dass zur Erhöhung der Fehlertoleranz zwei verschiedene Energiequellen 75 vorgesehen sind. Diese sind jeweils mit unterschiedlichen Stufe-1-Knotenelementen 1 verbunden, welche wiederrum mit unterschiedlichen Stufe-2-Knotelementen 2 verbunden sind. Weiter sind die Stufe-1-Knotenelemente 1 auch untereinander verbunden, insbesondere sodass ein Energie-Ring des Fahrzeuges 15 gebildet wird, bspw. über erste Leitungen für eine Energieübertragung. Die Stufe-1-Knotenelemente 1 bilden bspw. jeweils einen Bereich, in dem Stufe-2-Knotenelemente 2 mit dem Stufe-1-Knotenelement 1 verbunden sind, und/oder jeweils Netzwerkzweige 111. Schematisch ist dargestellt, dass wenigstens eine erste Komponente 30a und eine zweite Komponente 30b mit jeweils unterschiedlichen Stufe-2-Knotenelemente 2 bspw. in unterschiedlichen Bereichen oder Netzwerkzweigen 111 verbunden sein können. Ferner können redundante Komponenten 30 bspw. auch mit wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen oder Netzwerkzweigen 111 verbunden sein. Dies kann die Ausfallsicherheit deutlich erhöhen.
• 4 zeigt beispielhaft einen Aufbau der Energieinfrastruktur. So ist erkennbar, dass eine redundante Komponente 30 mit zwei unterschiedlichen Stufe-2-Knotenelementen 2 verbunden ist. Weiter sind zwei unterschiedliche Energiequellen 75 vorgesehen. Ferner ist erkennbar, dass im gesamten Fahrzeug 15, in unterschiedlichen Fahrzeugbereichen (bspw. im Heck- und/oder Frontbereich), Komponenten 30 mit dem Netzwerk 110 verbunden sind.
• 5 zeigt schematisch und beispielhaft den Aufbau von einem Stufe-1-Knotenelement 1 und einem Stufe-2-Knotenelement 2 hinsichtlich der Funktionalität der jeweiligen Knotenelemente 120 zur Bereitstellung einer Energieinfrastruktur. Bspw. umfasst das Stufe-1-Knotenelement 1 ein Schaltelement 1.1, welches zur Unterbrechung einer Energieversorgung dient. Insbesondere umfasst das Stufe-2-Knotenelement 2 ein Schaltmittel 2.1 und/oder ein Sicherheitsschaltmittel 2.2 und/oder eine Komponentenschnittstelle 2.3 zur Verbindung mit einer Komponente 30. Ebenfalls ist erkennbar, dass das Stufe-1-Knotenelement 1 elektrisch mit dem Stufe-2-Knotenelement 2 verbunden ist, vorzugsweise über eine entsprechende Schnittstelle.
• In den 6 und 7 ist schematisch eine Dateninfrastruktur für das Fahrzeug 15 gezeigt, welche durch das Netzwerk 110 bereitgestellt ist. Hierzu umfasst das Netzwerk 110 bspw. ein zweites Netzwerk 110 zur Datenverteilung. Es ist erkennbar, dass für unterschiedliche Fahrzeugzonen unterschiedliche Steuergeräte 50, insbesondere ECUs, vorgesehen sind. In 6 ist dabei eine erste Fahrzeugzone 115a und eine zweite Fahrzeugzone 115b und eine dritte Fahrzeugzone 115c sowie eine vierte Fahrzeugzone 115d schematisch gezeigt. Der ersten Fahrzeugzone 115a kann dabei eine erste ECU 50a, der zweiten Fahrzeugzone 115b eine zweite ECU 50b, der dritten Fahrzeugzone 115c eine dritte ECU 50c und der vierten Fahrzeugzone 115d eine vierte ECU 50d zugeordnet sein. Insbesondere sind die jeweiligen Steuergerät 50 über eine Steuergerätschnittstelle 1.4 mit jeweils einem Stufe-1-Knotenelement 1 verbunden, wobei das Stufe-1-Knotenelement 1 ggf. auch der jeweiligen Fahrzeugzone zugeordnet ist. Bevorzugt sind dabei die die Fahrzeugzonen bzw. die entsprechenden Stufe-1-Knotenelemente 1 über Vermittlungswege 91 miteinander verbunden. Hierzu dienen bspw. Vermittlungselemente 90, welche insbesondere als Ethernet-Switch ausgeführt sind. Wie in 8 gezeigt ist, kann ein Vermittlungselement 90 auch in einem Stufe-1-Knotenelement 1 integriert sein.
• 8 zeigt schematisch und beispielhaft den Aufbau eines Stufe-1-Knotenelements 1 und eines Stufe-2-Knotenelements 2 hinsichtlich der Funktionalität der jeweiligen Knotenelemente 120 zur Bereitstellung einer Dateninfrastruktur. Dabei kann das Stufe-1-Knotenelement 1 eine Schnittstelle zu weiteren Stufe-1-Knotenelementen 1 umfassen (bspw. eine Ringschnittstelle 1.2). Des Weiteren kann eine Stufe1-zu-Stufe2-Schnittstelle 1.3 vorgesehen sein, welche das Stufe-1-Knotenelement 1 mit dem Stufe-2-Knotenelement 2 verbindet. Umgekehrt kann das Stufe-2-Knotenelement 2 eine entsprechende Stufe2-zu-Stufe1-Schnittstelle 2.4 aufweisen. Außerdem umfasst das Stufe-2-Knotenelement 2 wenigstens eine Komponentenschnittstelle 2.3 zur Verbindung mit den Komponenten 30.
• Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

1

Stufe-1-Knotenelement

1.1

Schaltelement

1.2

Ringschnittstelle

1.3

Stufe1-zu-Stufe2-Schnittstelle

1.4

Steuergerätschnittstelle, ECU Schnittstelle

2

Stufe-2-Knotenelement

2.1

Schaltmittel

2.2

Sicherheitsschaltmittel

2.3

Komponentenschnittstelle, Kommunikationsschnittstelle

2.4

Stufe2-zu-Stufe1 -Schnittstelle

10

System

15

Fahrzeug

30

Komponente, EPS

30a

erste Komponente

30b

zweite Komponente

50

Steuergerät, ECU

50d

vierte ECU

50a

erste ECU

50b

zweite ECU

50c

dritte ECU

60

Fahrzeugsteuerungseinheit

70

Energiemanagementeinheit

75

Energiequellen

80

Datenmanagementeinheit

90

Vermittlungselemente

91

Vermittlungswege

110

Netzwerk, Graph

111

Netzwerkzweige

115d

vierte Fahrzeugzone

115a

erste Fahrzeugzone

115b

zweite Fahrzeugzone

115c

dritte Fahrzeugzone

120

Knotenelement

Claims (13)

1. System (10) zur Energie- und/oder Datenübertragung bei einem Fahrzeug (15), mit wenigstens einem Knotenelement (120) zur vernetzten Verbindung von wenigstens zwei elektrischen Komponenten (30) des Fahrzeuges (15), sodass unterschiedliche Verbindungswege bereitgestellt sind, und die Übertragung von Energie und/oder Daten anpassbar über wenigstens einen der Verbindungswege erfolgt, wobei die unterschiedlichen Verbindungswege durch ein Netzwerk bereitgestellt sind, wobei das Netzwerk wenigstens die nachfolgenden Knotenelemente (120) aufweist: - wenigstens ein Stufe-1-Knotenelement (1) für eine erste Stufe des Netzwerkes, welches netzwerkseitig verbunden ist, - wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement (2) für eine zweite Stufe des Netzwerkes, welches komponentenseitig verbunden ist, wobei eine jeweilige Komponente (30) als redundante Komponente (30) ausgeführt ist, sodass die redundante Komponente (30) mit zwei verschiedenen Stufe-2-Knotenelementen (2) verbunden ist.
2. System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrere Stufe-1-Knotenelemente (1) ein, insbesondere vermaschtes, Netzwerk (110) zur dynamischen Erzeugung und/oder Veränderung der Verbindungswege gebildet ist, wobei die Stufe-2-Knotenelemente (2) jeweils als Eingangs- und Ausgangspunkt zu den Verbindungswegen mit dem Netzwerk (110) verbunden sind.
3. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netzwerk (110) mit mehreren Stufe-1-Knotenelementen (1) vorgesehen ist, wobei zur Herstellung der Verbindung zwischen einer ersten und zweiten Komponente (30a, 30b) - die erste Komponente (30a) mit einem ersten Stufe-2-Knotenelement (2) verbunden ist, welches mit einem ersten Stufe-1-Knotenelement (1) des Netzwerkes (110) verbunden ist, und - die zweite Komponente (30b) mit einem zweiten Stufe-2-Knotenelement (2) verbunden ist, welches mit einem zweiten Stufe-1-Knotenelement (1) des Netzwerkes (110) verbunden ist, wobei vorzugsweise das erste Stufe-1-Knotenelement (1) über weitere Stufe-1-Knotenelemente (1) mit dem zweiten Stufe-1-Knotenelement (1) verbunden ist.
4. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energieinfrastruktur für die elektrischen Komponenten (30) durch mehrere Knotenelemente (120) bereitgestellt ist, wobei hierzu mehrere Stufe-2-Knotenelemente (2) und mehrere Stufe-1-Knotenelemente (1) miteinander als ein Netzwerk (110) verbunden sind, sodass durch wenigstens eines der Stufe-1-Knotenelemente (1) jeweils wenigstens ein Netzwerkzweig (111) im Netzwerk (110) verbunden ist, wobei diese Stufe-1-Knotenelemente (1) jeweils ein Schaltelement (1.1) zur Unterbrechung oder Freigabe einer Energieversorgung zum jeweiligen Netzwerkzweig (111) aufweisen.
5. System (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe-2-Knotenelemente (2) jeweils mit wenigstens einer der Komponenten (30) verbunden sind, um eine Energieversorgung dieser jeweiligen Komponenten (30) zu ermöglichen, wobei die Stufe-2-Knotenelemente (2) jeweils ein Schaltmittel (2.1) aufweisen, um die Energieversorgung an die jeweils verbundene Komponente (30) zu unterbrechen oder herzustellen, wobei vorzugsweise die Stufe-2-Knotenelemente (2) jeweils ein Sicherheitsschaltmittel (2.2) aufweisen, um bei einem sicherheitskritischen Zustand die Energieversorgung an die jeweils verbundene Komponente (30) zu unterbrechen.
6. System (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, insbesondere unabhängige, Energiequellen (75), insbesondere unterschiedlicher Art, mit dem Netzwerk (110), insbesondere über jeweils unterschiedliche der Stufe-1-Knotenelemente (1), verbunden sind, sodass bei der Unterbrechung der Energieversorgung zu einem Netzwerkzweig (111) mit einer der Energiequellen (75) die Energieversorgung für die übrigen Netzwerkzweige (111) über eine weitere der Energiequellen (75) hergestellt ist, und insbesondere auch umgekehrt.
7. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dateninfrastruktur für die elektrischen Komponenten (30) durch mehrere Knotenelemente (120) bereitgestellt ist, sodass die Komponenten (30) jeweils über wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement (2) mit jeweils wenigstens einem Stufe-1-Knotenelement (1) verbunden sind, wobei die Stufe-1-Knotenelemente (1) ein Netzwerk (110) mit Netzwerkzweigen (111) bilden, und die Netzwerkzweige (111) und/oder Stufe-1-Knotenelemente (1) über Vermittlungselemente (90) miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise die Stufe-1-Knotenelemente (1) und/oder die Stufe-2-Knotenelemente (2) jeweils auch für die Bereitstellung der Energieversorgung gemäß einer Energieinfrastruktur an die Komponenten (30) ausgeführt sind.
8. System (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe-2-Knotenelemente (2) jeweils dazu ausgeführt sind, eine sicherheitsbedingte Isolation der mit dem jeweiligen Stufe-2-Knotenelement (2) verbundenen Komponente (30) in Bezug auf die Dateninfrastruktur und/oder die Energieinfrastruktur durchzuführen, sodass eine Kommunikation der jeweiligen Komponente (30) mit weiteren Komponenten (30) des Netzwerks (110) und/oder eine Energieversorgung der jeweiligen Komponente (30) verhindert ist.
9. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenelemente (120) sowohl eine Dateninfrastruktur zur Datenverteilung zwischen den Komponenten (30) als auch eine Energieinfrastruktur zur Energieversorgung, insbesondere mit einer Betriebsspannung, für die Komponenten (30) bildet.
10. Verfahren zur Energie- und/oder Datenübertragung bei einem Fahrzeug (15), mit wenigstens einem Knotenelement (120), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Verbinden von wenigstens zwei elektrischen Komponenten (30) des Fahrzeuges (15) über das wenigstens eine Knotenelement (120), sodass ein Verbindungsweg für eine Übertragung von Energie und/oder Daten genutzt wird, - Verändern des genutzten Verbindungsweges in Abhängigkeit von einer Vorgabe und/oder eines Ereignisses, sodass die Übertragung von Energie und/oder Daten automatisch an die Vorgabe und/oder das Ereignis angepasst wird, wobei die unterschiedlichen Verbindungswege durch ein Netzwerk bereitgestellt sind, wobei das Netzwerk wenigstens die nachfolgenden Knotenelemente (120) aufweist: - wenigstens ein Stufe-1-Knotenelement (1) für eine erste Stufe des Netzwerkes, welches netzwerkseitig verbunden ist, - wenigstens ein Stufe-2-Knotenelement (2) für eine zweite Stufe des Netzwerkes, welches komponentenseitig verbunden ist, wobei eine jeweilige Komponente (30) als redundante Komponente (30) ausgeführt ist, sodass die redundante Komponente (30) mit zwei verschiedenen Stufe-2-Knotenelementen (2) verbunden ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energieinfrastruktur zur Energieversorgung der Komponenten (30), insbesondere mit einer Betriebsspannung, und eine Dateninfrastruktur zur Datenübertragung zwischen den Komponenten (30) durch ein Netzwerk (110) bereitgestellt wird, sodass in Abhängigkeit von der Datenübertragung durch die jeweiligen Knotenelemente (120) die Daten- und/oder die Energieübertragung an wenigstens eine mit dem Knotenelement (120) verbundene Komponente (30) gesteuert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Knotenelement (120) ein Fehlerfall als Ereignis detektiert wird, und bei positiver Detektion des Fehlerfalls eine automatische Unterbrechung der Energieübertragung durch das Knotenelement (120) erfolgt, sodass ein erster Verbindungsweg unterbrochen wird, wobei zur Kompensation der Unterbrechung ein zweiter Verbindungsweg bereitgestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens ein System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 betrieben wird.

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