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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie.
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Stand der Technik
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Umfeldsensorik (Radar, Video, Lidar, usw.) zur Erstellung eines hochverfügbaren Umfeldmodells für hoch- und vollautomatisierte Fahrfunktionen werden entsprechend dem Stand der Technik über einen singulären bzw. einzelnen Anschluss mit elektrischer Energie versorgt. Ferner ist entsprechend dem Stand der Technik nur eine Energieversorgung im Fahrzeug vorhanden, bzw. sofern mehrere Energiequellen/-erzeuger vorhanden sind, werden diese galvanisch gekoppelt und sind im Systemverbund nicht unabhängig. Kommt es zu einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung bzw. -quelle, stehen ein oder mehrere Sensoren der Umfeldsensorik nicht mehr zur Verfügung. Um eine Restfunktionalität zu gewährleisten, wird daher das Sensorset (d.h. die Gesamtmenge aller am Fahrzeug verbauter Sensoren) in zwei Untermengen (engl. subsets) unterteilt und an unabhängige Energiequellen angeschlossen. Bei Ausfall einer Energieversorgung verbleibt dem System daher eine Untermenge an Sensorinformationen, mit der ein Fahrmanöver entsprechend einer definierten Fahrstrategie ausgeführt werden kann, sofern die Übernahme durch den Fahrer ausbleibt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Energie für eine Einrichtung bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie für eine Einrichtung, aufweisend die Schritte:
- – Versorgen der Einrichtung aus einer ersten elektrischen Energieversorgungseinrichtung mittels einer Schaltereinrichtung in einer Vorzugslage; und
- – Versorgen der Einrichtung aus einer zweiten Energieversorgungseinrichtung, die von der ersten elektrischen Energieversorgungseinrichtung unabhängig ist, durch definiertes Umschalten der Schaltereinrichtung in eine Nebenlage.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einer Vorrichtung zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie, aufweisend:
- – wenigstens zwei elektrische Energieversorgungseinrichtungen;
- – wenigstens eine Schaltereinrichtung mit einer Vorzugslage und einer Nebenlage, wobei die Vorzugslage und die Nebenlage mit jeweils einer der elektrischen Energieversorgungseinrichtungen verschaltet ist; und
- – eine Steuerungseinrichtung; wobei
- – die Einrichtung mittels der Schaltereinrichtung aus jeder der elektrischen Energieversorgungseinrichtungen definiert elektrisch versorgbar ist, wobei ein Umschalten der Schaltereinrichtung mittels der Steuerungseinrichtung steuerbar ist.
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Vorteilhaft ist es auf diese Weise möglich, eine elektrisch zu versorgende Einrichtung in unveränderter Weise mittels einer Schalteinrichtung mit einer zweiten Energieversorgungseinrichtung zu verschalten. Vorteilhaft muss auf diese Weise keinerlei Modifikation an bestehenden Elementen der Einrichtung vorgenommen werden. Eine erhöhte Verfügbarkeit der elektrischen Energieversorgung für die Einrichtung ist auf diese Weise auf einfache Weise realisierbar.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das Umschalten der Schaltereinrichtung zwischen der Vorzugslage und der Nebenlage bei einem Störfall in einer der elektrischen Energieversorgungseinrichtungen durchgeführt wird. Auf diese Weise ist ein sicheres Betriebsverhalten der Einrichtung unterstützt, wobei eine Redundanz besonders im Fehlerfall einer der Energieversorgungseinrichtungen realisiert wird.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass in einer Initialisierungsphase der Einrichtung die Schaltereinrichtung auf Funktionsfähigkeit einer Verbindung zwischen einem Anschluss der Energieversorgungseinrichtung und einem Ausgang sowie einem Anschluss der Energieversorgungseinrichtung und dem Ausgang überprüft wird. Auf diese Weise kann die Funktionsfähigkeit der Schalteinrichtung vorteilhaft in regelmäßigen Zeitintervallen überprüft werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass im laufenden Betrieb der Einrichtung die Schaltereinrichtung definiert zwischen der Vorzuglage und der Nebenlage umgeschaltet wird. Auf diese Weise ist vorteilhaft auch im laufenden Betrieb der Einrichtung eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Schaltereinrichtung möglich.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Einrichtung eine definierte Anzahl von Komponenten aufweist, wobei eine definierte Anzahl der Komponenten mit jeweils einer Schaltereinrichtung verschaltet ist, wobei die Schaltereinrichtungen definiert zwischen einer Vorzugslage und eine Nebenlage umgeschaltet werden. Dadurch kann eine elektrische Energieversorgung für eine Einrichtung mit mehreren Komponenten redundant ausgestaltet werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass die Einrichtung eine definierte Anzahl von Komponenten aufweist, wobei jede Komponente mit jeweils einer Schaltereinrichtung verschaltet ist. Auf diese Weise ist ein hoher Redundanzgrad ermöglicht, wodurch bei einem Ausfall einer Komponente der Einrichtung immer noch ein definiertes Ausmaß an Funktionalität bereitgestellt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung zwei elektrische Energieversorgungseinrichtungen aufweist. Dadurch wird ein nützlicher Fall für die Praxis realisiert, der eine elektrische Versorgung der Vorrichtung mittels zweier unabhängiger elektrischer Energieversorgungseinrichtungen vorsieht.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung eine Einrichtung für einen hochautomatisierten Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgbar ist. Dadurch wird ein nützlicher Anwendungsfall der Vorrichtung bereitgestellt, weil für eine derartige Einrichtung ein sehr hoher Redundanzgrad erforderlich ist.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung wenigstens eine Komponente einer Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Umfelds des Kraftfahrzeugs aufweist. Dadurch wird für eine Sensorik, beispielsweise in Form von Radar, Video, Lidar eine hohe Redundanz betreffend die elektrische Energieversorgung bereitgestellt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinrichtung ein Halbleiterschalter, insbesondere ein Leistungshalbleiterschalter ist. Dadurch ist eine einfache technische Realisierung unterstützt, die vorteilhaft eine Rückwirkungsfreiheit zwischen den beiden elektrischen Energieversorgungseinrichtungen unterstützt.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass mittels der Schaltereinrichtung die elektrischen Energieversorgungseinrichtungen nicht kurzschließbar sind. Auf diese Weise wird ein Fehlerfall ausgeschlossen, bei dem eine gegenseitige Beeinflussung der beiden elektrischen Energieversorgungseinrichtungen eintritt.
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Die Kurzschlusssicherheit der Energieversorgungseinrichtungen kann prinzipiell über zwei Dioden realisieren werden. Ein Kurzschluss gegen Masse am Ausgang einer Energieversorgungseinrichtung hätte eine Rückwirkung auf deren Eingänge und könnte die Bordnetze (Eingang) gegen Masse kurzschließen. Abhilfe leisten back-to-back verschaltete Feldeffekttransistoren (FET). Bei Energieversorgungseinrichtungen mit zwei Eingängen ergäbe dies dann in Summe vier Feldeffekttransistoren pro Einrichtung.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinrichtung in die Einrichtung integriert oder separiert von der Einrichtung ausgebildet ist. Auf diese Weise ist eine Vielfalt an Ausbildungskonzepten für die Vorrichtung unterstützt.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Dabei sind die Figuren vor allem zur Erläuterung des wesentlichen Prinzips der Erfindung zu verstehen. Gleiche oder funktionsgleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen.
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Offenbarte Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das Verfahren zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend die Vorrichtung zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie ergeben und umgekehrt.
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In den Figuren zeigt:
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1 eine konventionelle Vorrichtung zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie;
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2 eine weitere konventionelle Vorrichtung zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie;
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3 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie;
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4 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie; und
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5 einen prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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6 ein Schaltbild eine Ausführungsform einer Schaltereinrichtung der Vorrichtung zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine konventionelle Vorrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Energie für eine Einrichtung. Man erkennt eine elektrische Energieversorgungseinrichtung 10a, zum Beispiel in Form eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, wobei das Bordnetz unter anderem eine Batterie bzw. einen Akkumulator, einen Starter und einen Generator umfasst. Die elektrische Energieversorgungseinrichtung 10a versorgt mehrere Komponenten 20, 30 und 40, die beispielsweise als Komponenten für ein hochautomatisiertes Fahren des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind, zum Beispiel in Form eines Radarsensors, und/oder eines Lidarsensors, und/oder eines Videosensors, usw. Im Falle eines Ausfalles der elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10a bzw. des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs ist keinerlei Redundanz betreffend die elektrische Energieversorgung vorhanden, so dass es dadurch zu starken Einschränkungen der automatisierten Fahrfunktionalität des Kraftfahrzeugs kommen kann.
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2 zeigt zu einer Abhilfe der genannten Situation eine konventionelle Realisierung einer Redundanz, wobei in diesem Fall zwei voneinander unabhängige elektrische Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b vorgesehen sind, die mit den Komponenten 20, 30, 40 der Einrichtung 200 in spezifischer Weise verschaltet sind. Die Komponente 20, die beispielsweise als ein Aktor ausgebildet ist, zum Beispiel in Form von EPS (engl. electronic power steering) und Komponenten 30, 40, die als Umfeldsensoren ausgebildet sind, sind entweder mit der ersten Energieversorgungseinrichtung 10a oder mit der zweiten Energieversorgungseinrichtung 10b verschaltet. Man erkennt, dass die Komponente 20 mit beiden elektrischen Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b verschaltet ist, wobei die Komponente 30 lediglich mit der ersten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10a und die Komponente 40 lediglich mit der zweiten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10b verschaltet ist.
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Auf diese Weise wird eine gewisse Redundanz betreffend die elektrische Energieversorgung der Komponenten 20, 30, 40 realisiert, wobei jedoch auch hier unter Umständen hohe Verluste an Funktionalität in Kauf genommen werden müssen, wenn eine der beiden elektrischen Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b fehlerhaft ist oder ausfällt.
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Vorgeschlagen wird eine Redundanz einer elektrischen Energieversorgung für eine Einrichtung durch eine Erhöhung einer Verfügbarkeit der versorgten Einrichtung bei Ausfall einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung.
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Dadurch kann beispielsweise eine hochverfügbare elektrische Energieversorgung von Umfeldsensoren für hoch- und/oder vollautomatisierte Fahrfunktionen eines Kraftfahrzeugs realisiert werden. Das erfindungsgemäße Prinzip kann aber vorteilhaft auch auf andere Komponenten bzw. Einrichtungen angewendet werden.
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Dadurch kann eine Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr bei Ausfall einer Energieversorgungseinrichtung erreicht werden. Die bei Ausfall einer Versorgung verbleibenden Informationen über das Fahrzeugumfeld können dadurch deutlich verbessert bzw. erhöht werden. Damit erfährt die hoch- bzw. vollautomatisierte Funktion bei Auftritt eines Fehlers eine geringere Degradation und erhöht damit die Sicherheit der Insassen. Beispielsweise kann damit die Verfügbarkeit der Sensoren mit Sicht nach vorne (engl. field of view front) erhöht werden, um Auffahrunfälle nach einem Ausfall einer elektrischen Versorgung noch sicher zu vermeiden, bis der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug wieder sicher erlangt hat. Zudem wird damit auch eine hohe Verfügbarkeit von automatisierten Fahrfunktionen eines hoch- bzw. vollautomatisierten Fahrzeugs verbessert.
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Um die Güte des Umfeldmodells bei Ausfall einer Energieversorgungseinrichtung zu verbessern, werden die Sensoren entweder über die erste elektrische Energieversorgungseinrichtung 10a oder über die zweite elektrische Energieversorgungseinrichtung 10b versorgt. Die Umschaltung zwischen den beiden elektrischen Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b erfolgt dabei über Halbleiterschalter, die vorzugweise in Halbleitertechnik realisiert sind, vorzugsweise als FETs.
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Die Aufgaben der Schaltereinrichtung sind:
- – Eine Energieversorgungsredundanz bereitzustellen, wodurch eine hochverfügbare Bereitstellung der für die Komponente erforderlichen elektrischen Energieversorgung unterstützt ist
- – Eine Fehlererkennung und eine Anzeige (Eigendiagnose und Erkennung) bereitzustellen
- – Eine Fehlerisolation (Fehlererkennung der versorgten Komponente, um Rückwirkungen auf andere angeschlossene Komponenten möglichst zu verhindern)
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3 zeigt eine erste Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung 100. Man erkennt, dass die Vorrichtung 100 eine erste elektrische Energieversorgungseinrichtung 10a und eine zweite elektrische Energieversorgungseinrichtung 10b aufweist, wobei beide Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b mit einer Schaltereinrichtung 50 verbunden sind. Die Schaltereinrichtung 50a weist eine Vorzugslage A auf, wobei in diesem Fall die Schaltereinrichtung 50a mit der ersten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10a verbunden ist. Ferner weist die Schaltereinrichtung 50a eine Nebenlage B auf, in der die Schaltereinrichtung 50a mit der zweiten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10b verschaltet ist. Die Schaltereinrichtung 50 versorgt auf diese Weise eine Einrichtung 200 mit den Komponenten 20, 30 und 40 mit elektrischer Energie entweder aus der ersten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10a oder aus der zweiten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10b, je nach Stellung der Schaltereinrichtung 50a.
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Es ist auch möglich, die Komponenten 20, 30 und 40 komplett „stromlos“ zu schalten, wobei beide Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b in einer weiteren Schalterstellung komplett abgetrennt sind. Dies ist insbesondere für Komfortverbraucher sinnvoll, um diese im Fehlerfall abzutrennen bzw. zu isolieren, ferner aber auch einen Teilnetzbetrieb, beispielsweise für Ladevorgänge eines E-Fahrzeugs zu optimieren. Ferner umfasst die Vorrichtung 100 eine Steuerungseinrichtung 60, die einen Zustand der beiden elektrischen Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b erfasst und als Reaktion darauf an die Schaltereinrichtung 50a Signale zum Umschalten abgibt. Die genannte Steuerungseinrichtung 60, die eine „Schaltintelligenz“ repräsentiert, ist vorzugsweise als eine Software ausgebildet, die innerhalb der Schaltereinrichtung 50a angeordnet ist oder auch, wie in 3 dargestellt, extern davon angeordnet sein kann. Sofern mehrere Schaltereinrichtungen 50a im Fahrzeug verbaut werden, ist eine Kommunikation zwischen mehreren entsprechenden Steuerungseinrichtungen 60 vorgesehen. In einer bestimmten Ausgestaltung kann die Steuerungseinrichtung 60 aber auch in einer zentralen Einheit zusammengefasst werden.
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Jeweils in einer Initialisierungsphase der Einrichtung 200 wird die Schaltereinrichtung 50a auf Funktionsfähigkeit der Verbindung zwischen der Vorzugslage A bzw. dem Anschluss A und einem Ausgang der Schaltereinrichtung 50a sowie einer Verbindung zwischen der Nebenlage B bzw. dem Anschluss B und dem Ausgang der Schaltereinrichtung 50a überprüft.
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Im Falle eines Erkennens eines Fehlers in der ersten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10a schaltet die Schaltereinrichtung 50 von der Vorzugslage A in die Nebenlage B um, so dass die Komponenten 20, 30 und 40 nunmehr von der zweiten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10b mit elektrischer Energie versorgt werden. Auf diese Weise ist für die Einrichtung 200 eine Redundanz in der elektrischen Energieversorgung unterstützt und das gesamte System kann im Wesentlichen auch bei einem Ausfall einer der Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b bzw. Bordnetze des Kraftfahrzeugs unverändert mit voller Funktionalität weiter betrieben werden. Nunmehr ist nur noch die Verbindung zwischen der Vorrichtung 100 und der Einrichtung 200 ein sogenannter „Common Cause“, d.h. ein Ausfall der Verbindung führt auch zum Ausfall aller angeschlossener Komponenten 20, 30 und 40. Um diesen Fehler abzuschwächen, werden vorzugsweise mehrere Schaltereinrichtungen 50a...50c im Fahrzeug verbaut, wie nachfolgend mit Bezug auf 4 beschrieben.
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Die Schaltereinrichtung 50a ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es keinen Fehler gibt, der einen Kurzschluss der beiden elektrischen Energieversorgungseinrichtungen 10a und 10b bewirkt. Dadurch ist eine hohe Ausfallsicherheit der gesamten Vorrichtung 100 unterstützt. Die Schaltereinrichtung 50 realisiert zu diesem Zweck eine Rückwirkungsfreiheit im Falle eines Fehlers (zum Beispiel in der Komponente 20), so dass dadurch die Verfügbarkeit der anderen Komponenten 30, 40 nicht beeinflusst wird.
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Vorteilhaft umfasst die Vorrichtung 100 eine Diagnosefunktionalität, um sich selbst auf mögliche Defekte zu überprüfen, beispielsweise eine defekte Schaltereinrichtung 50a...50c, um dies der Steuerungseinrichtung 60 anzuzeigen.
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Es muss nicht zwangsläufig zwischen der Vorzugslage und der Nebenlage umgeschaltet werden. Vorzugsweise enthält die Vorrichtung 100 mehr als eine Schaltereinrichtung 50a, wobei wenigstens zwei Schaltereinrichtungen 50a in Form von Halbleiterschaltern realisiert sind. Es wird jeweils eine Schaltereinrichtung 50a geschlossen, um die elektrische Versorgung der Einrichtung 200 sicherzustellen. Währenddessen kann die andere Schaltereinrichtung 50a...50c bzw. der andere Versorgungskanal getestet werden. Ferner können mit Bedacht auf einen Vorpolschutz mindestens drei, insbesondere vier Halbleiterschalter vorgesehen sein, deren Überprüfung sichergestellt wird.
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Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass ein Fehlerzustand einer der elektrischen Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b in der Schaltereinrichtung 50a für einen Anwender kenntlich gemacht wird, z.B. auf optische und/oder akustische Weise oder auch dem übergeordneten System, wonach, im Beispiel einer automatisierten Fahrfunktion, diese dem Fahrer nicht mehr „angeboten“ wird bzw. deaktiviert ist, wodurch entsprechende Systemanpassungen betreffend die Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b initiiert bzw. durchgeführt werden können.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zum Versorgen einer Einrichtung 200 mit elektrischer Energie. In diesem Fall können alle Komponenten 20, 30 und 40 wahlweise entweder über die erste elektrische Energieversorgungseinrichtungen 10a oder über die zweite elektrische Energieversorgungseinrichtung 10b mit elektrischer Energie versorgt werden, weil jede der Komponenten 20, 30, 40 mit jeweils einer Schaltereinrichtung 50a...50c verschaltet ist. Beispielsweise führt ein Fehler der Versorgungsleitung zwischen der Schaltereinrichtung 50a und der Komponente 20 nur zu einem Ausfall der Komponente 20, wobei die restlichen Komponenten 30, 40 von diesem Fehler in vorteilhafter Weise unbeeinflusst bleiben.
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Auf diese Weise ist im Ergebnis eine noch höhere Verfügbarkeit von Systemleistung unterstützt und eine höhere Ausfallsicherheit bereitgestellt.
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Man erkennt, dass die beiden Varianten von 3 und 4 gewissermaßen „Extremfälle“ repräsentieren, wobei im Falle von 3 eine einzelne Schaltereinrichtung 50a verwendet wird und wobei bei der Variante von 4 jede Komponente 20, 30, 40 der Einrichtung 200 mit einer eigenen Schaltereinrichtung 50a...50c verschaltet ist. Denkbar sind auch Mischformen (nicht in Figuren dargestellt), wobei besonders kritische Komponenten 20, 30, 40 jeweils mit einer eigenen Schaltereinrichtung 50a...50c verschaltet sind.
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Denkbar sind unterschiedliche Möglichkeiten einer Integration der Schaltereinrichtungen 50a...50c in die Vorrichtung 100. Möglich ist eine Erweiterung von dezentralen Energieversorgungseinheiten (engl. power distribution units), die einen elektrischen Sicherungskasten im Kraftfahrzeug ersetzen könnten. Ferner ist eine Integration der Schaltereinrichtung 50a in die Steuerungseinrichtung 60 (beispielsweise der Sicherungskasten oder Zentralsteuergeräte, nicht dargestellt) möglich, wobei diese mit zwei elektrischen Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b versehen wird und damit die Komponenten 20, 30, 40, die insbesondere als Umfeldsensoren eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sind, elektrisch versorgt.
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Ferner denkbar ist eine Integration der Schaltereinrichtung 50a in die jeweilige Komponente 20, 30, 40 der Einrichtung 200. Diese Lösung würde zur Vermeidung von sogenannten „Common-Cause-Fehlern“, also Fehlern aufgrund einer gemeinsamen Ursache, die Auswirkungen bis zu einem einen Totalausfall haben können, einen weiteren Stecker zum Anschluss der zweiten Energieversorgung an allen oder an einzelnen „kritischen“ Komponenten 20, 30, 40 erfordern, wobei dies eine etwas größere Bauweise der Komponente 20, 30, 40 erfordert.
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Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, mehr als zwei elektrische Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b für das vorgeschlagene Konzept vorzusehen, wobei in diesem Fall die Anzahl der Schaltereinrichtungen 50a...50c entsprechend an die Anzahl der elektrischen Energieversorgungseinrichtungen 10a, 10b angepasst werden muss.
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5 zeigt in schematischer Weise ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie.
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In einem Schritt 300 wird ein Versorgen der Einrichtung 200 aus einer ersten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10a mittels einer Schaltereinrichtung 50a in einer Vorzugslage A durchgeführt.
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In einem Schritt 310 wird ein Versorgen der Einrichtung 200 aus einer zweiten elektrischen Energieversorgungseinrichtung 10b durch ein definiertes Umschalten der Schaltereinrichtung 50a in eine Nebenlage B durchgeführt.
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6 zeigt ein Schaltbild eine Ausführungsform einer Schaltereinrichtung 50 der Vorrichtung 100 zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie gemäß der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte Schaltereinrichtung 50 weist zwei Eingänge A und B und einen Ausgang C auf. Die Eingänge A und B sind dazu eingerichtet jeweils mit einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung verbunden zu sein. Je nach Stellung der Schaltereinrichtung, d.h. je nachdem, ob die Schaltereinrichtung 50 in Vorzugslage oder Nebenlage geschaltet wird, stellt die Schaltereinrichtung 50 an dem Ausgang C elektrische Energie der elektrischen Energieversorgungseinrichtung bereit, die mit Eingang A bzw. mit Eingang B verbunden ist.
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Unter der Vorzugslage wird vorliegend verstanden, dass die Schaltereinrichtung 50 derart geschaltet ist, dass die Energieversorgungseinrichtung, die mit dem Eingang A verbunden ist, zum Tragen kommt. Entsprechend wird vorliegend unter der Nebenlage verstanden, dass die Schaltereinrichtung 50 derart geschaltet ist, dass die Energieversorgungseinrichtung, die mit dem Eingang B verbunden ist, zum Tragen kommt.
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Dem Fachmann ist klar, dass dies für die dargestellte Ausführungsform zu gilt. Genauso könnte die Vorzugslage die Energieversorgungseinrichtung verbunden mit dem Eingang B und entsprechend die Nebenlagen die Energieversorgungseinrichtung verbunden mit dem Eingang A zum Tragen kommen lassen.
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Weiterhin wird in 6 dargestellt, dass diese Ausführungsform der Schaltereinrichtung 50 vier Feldeffekttransistoren FET1 bis FET4 aufweist. Je Eingang A und B sind zwei FET vorgesehen, die wie dargestellt back-to-back verschaltet sind.
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Diese Verschaltung der FET-Paare hat zur Folge, dass die Energieversorgungseinrichtungen, die mit den Eingängen A und B verbunden sind, nicht kurzschließbar sind.
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So kann wirkungsvoll ein Kurzschluss auf Masse verhindert werden, der unter Umständen negative Auswirkungen auf das gesamte Bordnetz haben könnte, das über die Eingänge A und B erreichbar ist.
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Nicht dargestellt in 6 und dennoch Bestandteil der Schaltereinrichtung 50 sind eine Kontroll- und Überwachungseinrichtung, bspw. ein Microcontroller oder eine Anwendungs-spezifische integrierte Schaltung (ASIC) odgl. zur Kontrolle bzw. Überwachung und Durchführung der Schaltvorgänge. Ebenso nicht dargestellt, sind die Spannungsversorgung der Einrichtung, die Ladungspumpe zur Ansteuerung der Feldeffekttransistoren FET1 bis FET4, Kommunikationsschnittstellen sowie Schutzdioden und ggf. Kapazitäten.
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Die internen Anschlüsse ADC_1 bis ADC_5 stellen Anschlüsse zu Analog-Digital-Wandlern der Kontroll- und Überwachungseinrichtung bzw. des Microcontrollers bzw. des ASIC odgl. zuzüglich entsprechenden Vorwiderständen bzw. Spannungsteiler dar.
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Zusammenfassend wird mit der Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Versorgen einer Einrichtung mit elektrischer Energie vorgeschlagen, mit der eine hohe Redundanz im Funktionsumfang der Einrichtung unterstützt ist. Eine Betriebssicherheit der Einrichtung ist auf diese Weise vorteilhaft erhöht.
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Obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie keineswegs darauf beschränkt. Der Fachmann wird erkennen, dass zahlreiche nicht oder nur teilweise offenbarte Abwandlungen der Erfindung möglich sind, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
