DE102018203887B4 - Steuergerät für ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs und Mehrspannungsbordnetz - Google Patents

Steuergerät für ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs und Mehrspannungsbordnetz Download PDF

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Abstract

Steuergerät (1) für ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs, mit einer Steuereinheit (10), die dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal für eine Ansteuereinheit (20) des Steuergeräts (1) bereitzustellen sowie eine Nachricht an ein weiteres Steuergerät zu senden oder von diesem zu empfangen, wobei im Betrieb des Steuergeräts (1) die Steuereinheit (10) aus einer ersten Versorgungsspannung (U1) des Steuergeräts (1) und die Ansteuereinheit (20) aus einer anderen, zweiten Versorgungsspannung (U2) des Steuergeräts (1) versorgt ist, sowie mit einem Gleichspannungswandler (30), der dazu ausgebildet ist, aus einer Spannungsdifferenz der ersten und der zweiten Versorgungsspannung (U1, U2) eine negative Spannung als Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, die zumindest der Steuereinheit (10) als virtuelles Bezugspotential, das dem Bezugspotential (BP) des Steuergeräts (1) entspricht, zugeführt werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs, das eine Steuereinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal für eine Ansteuereinheit des Steuergeräts bereitzustellen. Die Steuereinheit ist ferner dazu ausgebildet, eine Nachricht an ein weiteres Steuergerät des Mehrspannungsbordnetzes zu senden oder von diesem zu empfangen. Im Betrieb des Steuergeräts wird die Steuereinheit aus einer ersten Versorgungsspannung des Steuergeräts versorgt. Die Ansteuereinheit wird im Betrieb des Steuergeräts aus einer anderen, zweiten Versorgungsspannung des Steuergeräts versorgt. Die Erfindung betrifft schließlich ein Fahrzeug mit einem Mehrspannungsbordnetz.
  • In modernen Fahrzeugen ist eine Vielzahl von Steuergeräten verbaut, welche zur Überwachung und/oder Steuerung verschiedener Funktionalitäten dienen. Um untereinander Nachrichten austauschen zu können, sind die Steuergeräte an eine Kommunikationsverbindung, z.B. ein Bussystem wie CAN (Controller Area Network), FlexRay und dergleichen, angeschlossen. Hierdurch können beispielsweise Sensor-Messwerte, die von einem der Steuergeräte erfasst werden, auch anderen Steuergeräten für eine Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden, ohne jeweilige Sensoren oder Verbindungen von Sensoren zu mehreren Steuergeräten in dem Fahrzeug mehrfach vorsehen zu müssen.
  • Bekanntermaßen wird jedes der Steuergeräte an eine Versorgungsspannung und ein Bezugspotential angeschlossen, um die zum Betrieb der Funktionalität der Steuergeräte erforderlichen Spannungen bereitstellen zu können. Tritt ein sog. Masseabriss bei einem der Steuergeräte auf, so steht nicht nur dessen Funktionalität nicht mehr zur Verfügung, sondern es fällt auch die Nachrichtenübertragung zu den anderen Steuergeräten aus. Unter einem Masseabriss wird das Auftrennen der elektrischen Verbindung zwischen dem Steuergerät und einem Bezugspotentialanschluss verstanden. Der Ausfall der Kommunikationsfähigkeiten eines Steuergeräts kann dazu führen, dass auch andere Steuergeräte ihre bestimmungsgemäße Funktion nicht mehr ausführen können, da die von dem ausgefallenen Steuergerät bereitgestellten Daten, z.B. Sensorwerte, nicht länger zur Verfügung stehen.
  • DE 10 2012 109 011 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines oder mehrerer induktiver Verbraucher. Diese soll eine ungewollte Aktivierung einer induktiven Last auf bei technischen Defekten vermeiden. US 6 462 524 B1 lehrt eine Schaltungsanordnung für einen Abwärtswandler mit verminderter Anforderung an eine Leerlaufspannung.
  • Je nach Aufgabe der in einem Fahrzeug eingesetzten Steuergeräte haben diese teilweise einen sehr hohen Strom- bzw. Leistungsbedarf. Dies trifft insbesondere auf solche Steuergeräte zu, welche nicht nur überwachende Aufgaben übernehmen, sondern auch leistungselektronische Bauelemente und/oder Aktoren umfassen. Um deren Leistungsbedarf decken zu können, werden diese mit einer im Vergleich zu herkömmlichen Steuereinheiten höheren Spannung versorgt. In Fahrzeugen wird daher vermehrt ein Mehrspannungsbordnetz eingesetzt, welches in der Lage ist, Komponenten mit unterschiedlich hohen Spannungen zu versorgen. So existieren bereits Steuergeräte, welche über zwei (oder mehr) Versorgungseingänge verfügen, an denen unterschiedlich hohe Spannungen bereitgestellt werden können.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Steuergerät anzugeben, welches bei einem Masseabriss seine Kommunikationsfähigkeiten für zumindest einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten kann. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Mehrspannungsbordnetz sowie ein Fahrzeug anzugeben, welche auch beim Auftreten eines Fehlers im Massepfad die Kommunikationsfähigkeit für zumindest einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten zu können.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Steuergerät gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Mehrspannungsbordnetz gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Es wird ein Steuergerät für ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs vorgeschlagen, das eine Steuereinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal für eine Ansteuereinheit des Steuergeräts bereitzustellen sowie eine Nachricht an ein weiteres Steuergerät zu senden oder von diesem zu empfangen. In Betrieb des Steuergeräts ist die Steuereinheit aus einer ersten Versorgungsspannung des Steuergeräts und die Ansteuereinheit aus einer anderen, zweiten Versorgungsspannung des Steuergeräts versorgt. Der Masseanschluss kann über eine gemeinsame Leitung oder über eine Masserückleitung je Versorgungsspannung erfolgen. Das Steuergerät umfasst ferner einen Gleichspannungswandler, der dazu ausgebildet ist, aus einer Spannungsdifferenz der ersten und der zweiten Versorgungsspannung eine negative Spannung als Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, die zumindest der Steuereinheit im Falle eines Masseverlustes als virtuelles Bezugspotential, das dem Bezugspotential des Steuergeräts entspricht, zugeführt wird.
  • Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Mehrspannungsbordnetz für ein Fahrzeug mit einem hierin erfindungsgemäß ausgebildeten Steuergerät beschrieben, wobei das Mehrspannungsbordnetz zumindest ein weiteres Steuergerät umfasst. Das erfindungsgemäße Steuergerät und das zumindest eine weitere Steuergerät sind über eine Kommunikationsverbindung zum Austausch von Nachrichten gekoppelt.
  • Ferner wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das ein Mehrspannungsbordnetz mit mindestens einem Steuergerät gemäß der hierin beschriebenen Ausgestaltung umfasst. Das verwendete Mehrspannungsbordnetz hat das gleiche Bezugspotential in einer gemeinsamen Masse, beispielsweise der Karosserie oder des Leiterrahmens. Damit ist es möglich, das Steuergerät mit mehreren Versorgungsspannungen und einer Masseleitung auszurüsten.
  • Mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Steuergerät kann bei einem Masseabriss sichergestellt werden, dass die Steuereinheit einen Teil ihrer Funktion zumindest für eine bestimmte Zeit aufrechterhalten kann. Dies betrifft insbesondere Kommunikationseinheiten, um den Ausfall oder eine Funktionseinschränkung des Steuergeräts an ein weiteres Steuergerät zu kommunizieren. Dadurch kann die Latenzzeit der Fehlerdetektion bei dem weiteren Steuergerät vermieden werden. Zusätzlich kann auch eine Logikeinheit und/oder Sensorik weiter betrieben werden.
  • Das erfindungsgemäße Steuergerät macht sich den Umstand zunutze, dass dieses mit zwei unterschiedlich hohen Versorgungsspannungen versorgt wird und es dadurch einem Gleichspannungswandler ermöglicht, aus der Spannungsdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannung ein Potential solcher Art zu erzeugen, dass es der Höhe des Massepotentials entspricht. Bei einem Masseabriss, d.h. einer Auftrennung der Verbindung zwischen dem Bezugspotential (Masse der Versorgungsspannungen) und einem Bezugspotentialanschluss des Steuergeräts, wird das Bezugspotential durch den Gleichspannungswandler bereitgestellt. Dies ermöglicht den weiteren Betrieb der Steuereinheit, z.B. die Erfassung von Sensor-Messwerten und deren Übertragung in einer oder mehreren Nachrichten an ein oder mehrere weitere Steuergeräte.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante wird der Ansteuereinheit die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers als virtuelles Bezugspotential, das dem Bezugspotential des Steuergeräts entspricht, zugeführt. Bei einer derartigen Ausgestaltung weisen die Steuereinheit und die Ansteuereinheit somit einen gemeinsamen Anschluss an das Bezugspotential des Steuergeräts auf. Hierbei ist es zweckmäßig, um negative Rückwirkungen im Fall eines Defekts auf die Steuereinheit auszuschließen, dass die Steuereinheit und die Ansteuereinheit über eine interne Kommunikationsverbindung, über die das Steuersignal von der Steuereinheit an die Ansteuereinheit übertragen wird, hochohmig miteinander verbunden sind.
  • In einer alternativen Ausgestaltung ist der Spannungswandler dazu ausgebildet, eine weitere Spannung als weitere Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, die der Ansteuereinheit als virtuelles Bezugspotential, das dem Bezugspotential des Steuergeräts entspricht, zugeführt wird. Die weitere Spannung kann dabei das gleiche Potential wie die Spannung für die Steuereinheit aufweisen, wobei durch diese Ausgestaltung eine galvanische Trennung ermöglicht wird. Es ist daher zweckmäßig, wenn diese zweite Ausgestaltungsvariante dann zum Einsatz kommt, wenn die Steuereinheit und die Ansteuereinheit galvanisch voneinander getrennt sind. Insbesondere sind bei einer derartigen Ausgestaltung Komponenten vorgesehen, welche eine Übertragung des Steuersignals mittels galvanischer Trennung ermöglichen, z.B. durch das Vorsehen entsprechender optischer, kapazitiver oder induktiver Koppler.
  • Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Steuereinheit eine externe Kommunikationsschnittstelle zur seriellen Datenübertragung der Nachricht über eine externe Kommunikationsverbindung an das weitere Steuergerät. Die externe Kommunikationsverbindung kann beispielsweise ein Datenbus, wie z.B. ein CAN, FlexRay und dergleichen sein, über die eine serielle Datenübertragung erfolgt.
  • Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang zweckmäßig, wenn die externe Kommunikationsverbindung durch die erste Versorgungsspannung versorgt ist.
  • Bei einem Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs weist die erste Versorgungsspannung üblicherweise eine Nennspannung von 12V auf. Demgegenüber ist die zweite Versorgungsspannung eine höhere Spannung, z.B. 48V. Grundsätzlich lässt sich die Erfindung jedoch auch in Mehrspannungsbordnetzen einsetzen, bei denen als erste und als zweite Versorgungsspannung andere Nennspannungen als die genannten Werte eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlich ausgebildeten Steuergeräts zum Anschluss an ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs;
    • 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Steuergeräts; und
    • 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Steuergeräts.
  • 1 zeigt ein herkömmliches (Fahrzeug-)Steuergerät 1 für ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs als Ausgangssituation. Das Steuergerät 1 umfasst eine Steuereinheit 10 sowie eine Ansteuereinheit 20. Die Steuereinheit 10 ist dazu ausgebildet, ein Steuersignal für die Ansteuereinheit 20 bereitzustellen. Das von der Steuereinheit 10 ermittelte Steuersignal wird von einer internen Kommunikationsschnittstelle 13 der Steuereinheit 10 über eine interne Kommunikationsverbindung 40 an eine interne Kommunikationsschnittstelle 23 der Ansteuereinheit 20 übertragen. Das Steuersignal, das von der Ansteuereinheit 20 weiter verarbeitet wird, kann durch die Steuereinheit 10, basierend auf einem oder mehreren Sensorsignalen, oder auf andere Weise ermittelt werden.
  • Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 10 mit einem oder mehreren, in den Figuren nicht gezeigten Sensoren verbunden sein. Der oder die Sensoren können innerhalb und/oder außerhalb des Steuergeräts 1 vorgesehen sein. Zur Verarbeitung der von dem oder den Sensoren gelieferten Signale verfügt die Steuereinheit 10 über eine ebenfalls nicht dargestellte Recheneinheit, z.B. einen Mikrocontroller.
  • Die Ansteuereinheit 20 umfasst nicht näher dargestellte leistungselektronische Bauelemente, z.B. Ansteuerelemente für einen internen und/oder externen Aktor. Der oder die Aktoren werden basierend auf den, in dem Steuersignal enthaltenen, Information angesteuert, z.B. wird ein Bremsdruck erhöht oder reduziert.
  • Die Steuereinheit 10 verfügt darüber hinaus über eine externe Kommunikationsschnittstelle 14. Die externe Kommunikationsschnittstelle 14 ist an eine externe Kommunikationsverbindung 41 angeschlossen. Bei der externen Kommunikationsverbindung 41 handelt es sich beispielsweise um einen Datenbus, wie z.B. CAN oder FlexRay, über den eine serielle Datenübertragung erfolgt. Über die externe Kommunikationsverbindung 41 könnten beliebige Nachrichten von der Steuereinheit 10 an andere, nicht dargestellte Steuergeräte übertragen oder von diesen empfangen werden.
  • Das Steuergerät 1 verfügt über einen ersten Spannungsversorgungseingang 2, an dem eine erste Versorgungsspannung U1, z.B. 12 V, bereitgestellt wird. Das Steuergerät 1 verfügt über einen zweiten Spannungsversorgungseingang 3, an dem eine zweite Versorgungsspannung U2, z.B. 48 V, bereitgestellt wird. Das Steuergerät ist somit ein sogenanntes Mehrspannungs-Steuergerät. Der erste Spannungsversorgungseingang 2 des Steuergeräts 1 ist mit einem Spannungsversorgungsanschluss 11 der Steuereinheit 10 gekoppelt. Um die leistungselektronischen Bauelemente und ggf. in der Ansteuereinheit 20 vorhandenen Aktoren mit den benötigten Leistungen versorgen zu können, ist ein Spannungsversorgungsanschluss 21 mit dem zweiten Spannungsversorgungseingang 3 des Steuergeräts 1, an dem die höhere Spannung bereitgestellt wird, gekoppelt.
  • Ein Bezugspotentialanschluss 12 der Steuereinheit ist mit einem ersten Bezugspotentialanschluss 4 des Steuergeräts gekoppelt. In entsprechender Weise ist ein Bezugspotentialanschluss 22 der Ansteuereinheit 20 mit einem zweiten Bezugspotentialanschluss 5 des Steuergeräts 1 gekoppelt. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Steuereinheit 10 und die Ansteuereinheit 20 beispielhaft galvanisch voneinander getrennt, was durch die mit dem Bezugszeichen 6 versehene gebrochene Linie schematisch illustriert ist. Durch die galvanische Trennung kann eine Schädigung der Steuereinheit 10 verhindert werden, wenn die Spannungsversorgung der Steuereinheit 10 - entweder durch einen Ausfall der ersten Versorgungsspannung U1 oder einen Masseabriss am ersten Bezugspotentialanschluss 4 - vorliegt. Zur Vermeidung einer galvanischen Trennung der Steuereinheit 10 und der Ansteuereinheit 20 könnte die interne Kommunikationsverbindung 40 stattdessen auch hochohmig an die beiden Einheiten 10, 20 angeschlossen sein.
  • Bei einem Masseabriss der ersten Steuereinheit 10, z.B. einem Leitungsbruch zwischen dem Bezugspotentialanschluss 12 der Steuereinheit 10 und dem ersten Bezugspotentialanschluss 4 des Steuergeräts 1, ist nicht nur die Funktionsfähigkeit der Steuereinheit 10 nicht mehr gegeben, sondern ebenso kann die Steuereinheit 10 keine Nachrichten mehr über die externe Kommunikationsverbindung 41 an andere Steuergeräte übertragen. Werden durch das Steuergerät 1 beispielsweise Sensorwerte erfasst, die über die externe Kommunikationsverbindung 41 auch weiteren Steuergeräten zu deren Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden, ist auch die Funktionsfähigkeit der weiteren Steuergeräte nicht mehr gegeben.
  • Um dies zu vermeiden, ist bei einem erfindungsgemäßen Steuergerät 1, wie dieses in zwei unterschiedlichen Ausgestaltungsvarianten in den 2 und 3 dargestellt ist, ein Gleichspannungswandler 30 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, aus der Spannungsdifferenz der ersten und der zweiten Versorgungsspannung U1, U2 an einem Ausgang eine, relativ zu U1 und U2 negative Spannung als Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, welche für die Steuereinheit 10 ein virtuelles Bezugspotential, das dem Bezugspotential BP des Steuergeräts 1 entspricht, bildet. Der Gleichspannungswandler 30 kann ein herkömmlicher intervertierender Gleichspannungswandler sein.
  • Zu diesem Zweck ist der Gleichspannungswandler 30 an einem ersten Spannungsversorgungsanschluss 31 mit dem ersten Spannungsversorgungseingang 2 des Steuergeräts 1, wodurch ihm an dem ersten Spannungsversorgungsanschluss 31 die erste Versorgungsspannung U1, z.B. 12 V, zugeführt wird. Ferner ist der Gleichspannungswandler 30 an einem zweiten Spannungsversorgungsanschluss 32 mit dem zweiten Spannungsversorgungseingang 3 des Steuergeräts 1 verbunden, wodurch ihm an dem zweiten Spannungsversorgungsanschluss 32 die zweite Versorgungsspannung U2, z.B. 48 V, zugeführt wird. Die von dem Gleichspannungswandler 30 aus den Versorgungsspannungen U1 und U2 erzeugte negative Spannung wird als Ausgangsspannung an einem ersten Ausgangsanschluss 33 bereitgestellt, der mit dem Bezugspotentialanschluss 12 der Steuereinheit 10 und, lediglich beispielhaft, mit dem ersten Bezugspotentialanschluss 4 des Steuergeräts 1 verbunden ist. Die zwischen dem ersten Spannungsversorgungsanschluss 31 und dem ersten Ausgangsanschluss 33 sich ergebende Spannungsdifferenz entspricht in diesem Beispiel der negativen ersten Versorgungsspannung.
  • Dies gilt für beide in den 2 und 3 gezeigten Ausgestaltungsvarianten. Die beiden Ausgestaltungsvarianten unterscheiden sich dadurch, dass in 2 eine galvanische Trennung zwischen der Steuereinheit 10 und der Ansteuereinheit 20 ermöglicht wird (aber nicht zwingend ist), da die Steuereinheit 10 und die Ansteuereinheit 20 mit getrennten Bezugspotentialanschlüssen 4, 5 des Steuergeräts 1 verbunden sind. In der Ausgestaltungsvariante gemäß 3 ist dem gegenüber auf eine galvanische Trennung verzichtet, was die Verwendung eines gemeinsamen Bezugspotentialanschlusses 4 ermöglicht.
  • Bei einem Masseabriss, z.B. am ersten Bezugspotentialanschluss 4, kann die Steuereinheit 10 nunmehr durch die am ersten Ausgangsanschluss 33 anliegende Ausgangsspannung, die dem Bezugspotential BP entspricht, weiterhin versorgt werden, so dass z.B. eine Erfassung der von den nicht gezeigten Sensoren bereitgestellten Sensorwerte weiterhin möglich ist und insbesondere die Übertragung von Nachrichten über die externe Kommunikationsverbindung 41 an andere Steuergeräte möglich ist. Der an dem Steuergerät 1 auftretende Fehler des Masseabrisses führt damit nicht zu einem vollständigen Ausfall des Steuergerätes am Mehrspannungsbordnetzes und damit weiteren Teilsystemen, vielmehr bleiben die Fehler auf das Steuergerät 1 begrenzt, indem beispielsweise die Ansteuereinheit 20 ggf. ihr zugeordnete Aktoren nicht mehr ansteuern kann.
  • Ein Fehler im Bereich der Ansteuereinheit 20 gemäß der in 2 gezeigten Ausgestaltungsvariante kann dadurch umgangen werden, dass der Gleichspannungswandler 30 dazu ausgebildet ist, eine weitere Spannung als Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, die der Ansteuereinheit 20 als virtuelles Bezugspotential, das den Bezugspotential BP des Steuergeräts 1 entspricht, zugeführt wird. Dazu umfasst der Gleichspannungswandler 30 einen zweiten Ausgangsanschluss 34, der zur Bereitstellung eines virtuellen Bezugspotentials mit dem Bezugspotentialanschluss 22 der Ansteuereinheit 20 und wieder lediglich beispielhaft mit dem zweiten Bezugspotentialanschluss 5 des Steuergeräts 1 verbunden ist. Da dies lediglich eine Option darstellt, ist die Verbindung zwischen den Anschlüssen 34 und 22 bzw. 5 gestrichelt dargestellt. Die Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Spannungsversorgungsanschluss 32 und dem zweiten Ausgangsanschluss 34 entspricht der negativen zweiten Versorgungsspannung U2. Diese Variante ermöglicht zudem eine galvanische Trennung zwischen der Steuereinheit 10 und der Ansteuereinheit 20.
  • Die Ausgestaltungsvariante gemäß 3 unterscheidet sich von der in 2 lediglich dadurch, dass das Steuergerät 1 einen gemeinsamen Bezugspotentialanschluss 4 umfasst, mit dem der Bezugspotentialanschluss 12 der Steuereinheit 10 und der Bezugspotentialanschluss 22 der Ansteuereinheit 20 verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltungsvariante ist die interne Kommunikationsverbindung 40 zwischen der Steuereinheit 10 und der Ansteuereinheit 20 hochohmig ausgebildet, um im Fall eines Masseabrisses oder eines Ausfalls der ersten Versorgungsspannung U1 eine Schädigung der Steuereinheit 10 zu vermeiden. Bei einem Steuergerät 1 mit gemeinsamen Bezugspotentialanschluss ist es ausreichend, wenn der Gleichspannungswandler 30 lediglich über einen Ausgangsanschluss 33 verfügt, der mit einem Knotenpunkt 50 verbunden ist, welcher die Bezugspotentialanschlüsse 12, 22 mit dem Ausgangsanschluss 33 verbindet.
  • Bei den in 2 und 3 beschriebenen Ausgestaltungsvarianten ist bei einem Masseabriss die Aufrechterhaltung zumindest der Funktionalität der Steuereinheit 10 sichergestellt. Ferner kann die Kommunikation mit weiteren Steuergeräten über die externe Kommunikationsverbindung 41 aufrechterhalten werden, z.B. zur fortdauernden Bereitstellung von Sensormesswerten oder verarbeiteten Sensormesswerten an andere Steuergeräte. Dadurch kann eine höhere Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit eines Mehrspannungsbordnetzes mit mehreren kommunikativ miteinander verbundenen Steuergeräten sichergestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrzeug-Steuergerät
    2
    erster Spannungsversorgungseingang
    3
    zweiter Spannungsversorgungseingang
    4
    erster Bezugspotentialanschluss
    5
    zweiter Bezugspotentialanschluss
    6
    galvanische Trennung
    10
    Steuereinheit (Logik-Controller)
    11
    Spannungsversorgungsanschluss
    12
    Bezugspotentialanschluss
    13
    interne Kommunikationsschnittstelle
    14
    externe Kommunikationsschnittstelle
    20
    Ansteuereinheit
    21
    Spannungsversorgungsanschluss
    22
    Bezugspotentialanschluss
    23
    interne Kommunikationsschnittstelle
    30
    Gleichspannungswandler
    31
    erster Versorgungspotentialanschluss
    32
    zweiter Versorgungspotentialanschluss
    33
    erster Ausgangsanschluss
    34
    zweite Ausgangsanschluss
    40
    interne Kommunikationsverbindung
    41
    externe Kommunikationsverbindung
    50
    Knotenpunkt
    U1
    erste Versorgungsspannung
    U2
    zweite Versorgungsspannung
    U3
    Ausgangsspannung
    BP
    Bezugspotential

Claims (9)

  1. Steuergerät (1) für ein Mehrspannungsbordnetz eines Fahrzeugs, mit einer Steuereinheit (10), die dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal für eine Ansteuereinheit (20) des Steuergeräts (1) bereitzustellen sowie eine Nachricht an ein weiteres Steuergerät zu senden oder von diesem zu empfangen, wobei im Betrieb des Steuergeräts (1) die Steuereinheit (10) aus einer ersten Versorgungsspannung (U1) des Steuergeräts (1) und die Ansteuereinheit (20) aus einer anderen, zweiten Versorgungsspannung (U2) des Steuergeräts (1) versorgt ist, sowie mit einem Gleichspannungswandler (30), der dazu ausgebildet ist, aus einer Spannungsdifferenz der ersten und der zweiten Versorgungsspannung (U1, U2) eine negative Spannung als Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, die zumindest der Steuereinheit (10) als virtuelles Bezugspotential, das dem Bezugspotential (BP) des Steuergeräts (1) entspricht, zugeführt werden kann.
  2. Steuergerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuereinheit (20) die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (30) als virtuelles Bezugspotential, das dem Bezugspotential (BP) des Steuergeräts (1) entspricht, zugeführt wird.
  3. Steuergerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) und die Ansteuereinheit (20) über eine interne Kommunikationsverbindung (40), über die das Steuersignal übertragen wird, hochohmig miteinander verbunden sind.
  4. Steuergerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (30) dazu ausgebildet ist, eine negative Spannung als weitere Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, die der Ansteuereinheit (20) als virtuelles Bezugspotential, das dem Bezugspotential (BP) des Steuergeräts (1) entspricht, zugeführt wird.
  5. Steuergerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) und die Ansteuereinheit (20) galvanisch voneinander getrennt sind.
  6. Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) eine externe Kommunikationsschnittstelle (14) zur seriellen Datenübertragung der Nachricht über eine externe Kommunikationsverbindung (41) an das weitere Steuergerät umfasst.
  7. Steuergerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Kommunikationsverbindung (41) durch die erste Versorgungsspannung (U1) versorgt ist.
  8. Mehrspannungsbordnetz für ein Fahrzeug mit einem Steuergerät (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest einem weiteren Steuergerät, die über eine externe Kommunikationsverbindung (41) zum Austausch von Nachrichten gekoppelt sind.
  9. Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Mehrspannungsbordnetz mit einem Steuergerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder ein Mehrspannungsbordnetz gemäß Anspruch 8 umfasst.
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DE102012109011A1 (de) 2012-07-08 2014-01-09 Manfred Zimmer Schaltungsanordnung

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